ここでは、アカゲザル脳脊髄液中のAβおよびタウ代謝に対する異なる周波数(1Hz/20Hz/40Hz)の反復経頭蓋磁気刺激の影響を探るためのパイロット研究の手順を説明する。
以前の研究では、非侵襲的な光のちらつきレジームと聴覚音の刺激が脳内のAβとタウの代謝に影響を与える可能性があることが実証されています。非侵襲的技術として、神経変性疾患の治療に反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)が適用されている。この研究は、アカゲザル脳脊髄液(CSF)中のAβおよびタウレベルに対するrTMSの効果を調査した。これは、単一盲検の自己制御研究です。rTMSの3つの異なる周波数(低周波、1Hz;高周波、20Hzおよび40Hz)を用いて、アカゲザルの両側背外側前頭前野(DLPFC)を刺激した。CSFを採取するためにカテーテル法を用いた。全てのサンプルを液体チップ検出に供し、CSFバイオマーカー(Aβ42、Aβ42/Aβ40、tTau、pTau)を分析した。CSFバイオマーカーレベルは、rTMSによる刺激後の時間とともに変化した。刺激後、CSFのAβ42レベルは、すべての周波数(1Hz、20Hz、および40Hz)で上昇傾向を示し、高周波(p<0.05)では低周波よりも有意差が大きかった。
高周波rTMSの後、CSFの総タウ(tTau)レベルは、rTMS後の時点(p<0.05)で直ちに増加し、24時間ずつ徐々に減少した。さらに、結果は、リン酸化タウ(pTau)のレベルが40Hz rTMSの直後に増加したことを示した(p<0.05)。Aβ42/Aβ40の比は、1Hzおよび20Hzで上昇傾向を示した(p<0.05)。低周波(1Hz)刺激によるタウレベルに有意差はなかった。したがって、rTMSの高周波(20Hzおよび40Hz)はアカゲザルCSFのAβおよびタウレベルにプラスの効果をもたらす可能性があるが、低周波(1Hz)rTMSはAβレベルにのみ影響する可能性がある。
アミロイドβ(Aβ)およびタウは重要なCSFバイオマーカーである。Aβは42個のアミノ酸(Aβ1-42)からなり、膜貫通アミロイド前駆体タンパク質(APP)がβセクレターゼおよびγセクレターゼ1によって加水分解された産物です。Aβ1-42は、その溶解特性のために脳内の細胞外アミロイドプラークに凝集する可能性がある1,2。タウは微小管関連タンパク質で、主に軸索に存在し、順行性軸索輸送に関与しています3。異常なタウの過剰リン酸化は、主にキナーゼとホスファターゼとの間の不均衡によって誘発され、微小管からのタウの剥離および神経原線維のもつれ(NFT)の形成をもたらす1。タウおよびリン酸化タウタンパク質(pTau)が神経変性プロセス中に細胞外空間に放出されるため、CSF中のタウの濃度が増加する。これまでの研究では、CSFバイオマーカーがアルツハイマー病(AD)脳の3つの主要な病理学的変化(細胞外アミロイドプラーク、細胞内NFT形成、およびニューロン喪失)に関連していることが示されています4。ADの初期段階に存在するAβおよびタウの異常な濃度は、したがって早期AD診断を可能にする5,6。
2016年、ツァイらは、非侵襲的な光のちらつき(40Hz)が、沈着前マウスの視覚野におけるAβ1-40およびAβ1-42のレベルを低下させることを見出した7。最近、彼らはさらに、聴覚緊張刺激(40Hz)が認識と空間記憶を改善し、5XFADマウスの海馬および聴覚野(AC)におけるアミロイドタンパク質レベルを低下させ、P301SタウオパチーモデルにおけるpTau濃度を低下させることを報告した8。これらの結果は、非侵襲的技術がAβおよびタウ代謝に影響を及ぼす可能性があることを示している。
非侵襲的なツールとして、経頭蓋磁気刺激(TMS)は、脊髄、末梢神経、および大脳皮質を含む神経組織を電気的に刺激することができる9。さらに、それは刺激部位および機能的接続における大脳皮質の興奮性を改変することができる。したがって、TMSは、神経変性障害の治療および予後および診断検査に使用されている。TMSにおける臨床介入の最も一般的な形態であるrTMSは、皮質の活性化を誘導し、皮質の興奮性を改変し、認知/運動機能を調節することができる。
20Hz rTMSは、グルタミン酸およびAβを含む酸化ストレッサーに対してインビトロ神経保護効果を有し、マウスにおけるモノクローナル海馬HT22細胞の全体的な生存率を改善したことが報告された10。1HzのrTMS刺激後、海馬におけるβ部位APP切断酵素1、APP、およびそのC末端断片がかなり減少した。特に、海馬CA1における長期増強、空間学習、および記憶の障害は逆転した11,12。Baiらは、ワーキングメモリ試験中のAβ誘発ガンマ振動機能不全に対するrTMSの影響を調査した。彼らは、rTMSがAβ誘発性機能障害を逆転させ、作業記憶に潜在的な利益をもたらす可能性があると結論付けた13。しかし、rTMSがタウ代謝に及ぼす影響や、rTMSの前後のCSFにおけるAβとタウの動的変化に関する報告はほとんどない。このプロトコルは、アカゲザルCSFのAβおよびタウレベルに対する異なる周波数(低周波、1Hz、高周波、20Hz、および40Hz)におけるrTMSの影響を調査する手順を説明しています。
ADの十分に確立されたバイオマーカーであるAβ1-42は、脳内のAβ代謝およびアミロイドプラーク形成に関連するCSFコアバイオマーカーであり、臨床試験および臨床で広く使用されている26。最近の研究では、CSF Aβ42/Aβ40比はAD型病理のより良い指標であるため、Aβ42単独よりもADの優れた診断バイオマーカーであることが示されています<sup class="…
The authors have nothing to disclose.
著者らは、猿の椅子やその他の関連機器を提供してくれた四川省グリーンハウスバイオテック株式会社に感謝したいと思います。この研究は、公共、商業、または非営利セクターの資金提供機関から特定の助成金を受けていません。
Anesthesia Puncture Kit for Single Use | Weigao, Shandong, China | ||
CCY-I magnetic field stimulator | YIRUIDE MEDICAL, Wuhan, China | ||
GraphPad Prism version 7.0 | GraphPad Software, Inc., San Diego, CA, USA | ||
Human Amyloid Beta and Tau Magnetic Bead Panel | EMD Millipore Corporation, Billerica, MA 01821 USA | liquid chip detection | |
MILLIPLEX Analyst 5.1 | EMD Millipore Corporation, Billerica, MA 01821 USA | ||
Monkey Chair HH-E-1 | Brainsight, Cambridge, MA 02140 USA | ||
Zoletil 50 | Virbac, France | zolazepam–tiletamine |