運動誘発性の細胞外小胞が座りがちなマウスの海馬神経新生を促進
イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者らは、有酸素運動中に血流中に放出される細胞外小胞（Extracellular Vesicles: EVs）が、海馬の血管被覆率の変化なしに、座りがちなマウスにおいて成体海馬神経新生を強力に増加させることを報告しました。
背景と先行研究
有酸素運動は生涯にわたる認知機能の維持と関連し、海馬の構造的・細胞的可塑性に影響を与えることが知られています。血漿移行実験から、運動動物の血液因子が、炎症の軽減などを通じて、座りがちな動物や高齢の動物に神経新生促進作用や認知機能促進作用を伝達できることが示唆されていました。これまでに、血管内皮増殖因子、インスリン様成長因子1、血小板因子4、セレノプロテインP、イリシン、カテプシンB、L-乳酸、インターロイキン-6など、多くの循環分子がこの運動と脳の関連性に関与しているとされてきました。
細胞外小胞（EVs）は、タンパク質、脂質、核酸、マイクロRNAを小さな膜結合粒子にパッケージ化し、血液脳関門を通過できるため、組織と脳の間でシグナル伝達物質を輸送する魅力的な候補として注目されています。先行研究では、運動が循環するEVs、特に骨格筋由来のEVsを増加させることが示されていますが、運動後に循環から採取されたEVs自体が、全身投与された座りがちな動物の成体海馬神経新生を増加させるのに十分であるかどうかが未解明でした。
研究デザインと結果
本研究「Exercise-induced plasma-derived extracellular vesicles increase adult hippocampal neurogenesis」では、運動させたマウスから得られた血漿由来のEVs（ExerVs）が海馬神経新生を促進するのに十分であるかを検証し、関連するアストログリア新生および海馬微小血管系の変化を評価する実験が設計されました。
研究では、75匹の成体雄マウスが使用されました。ドナーマウス（2つの独立したコホートで計40匹）は4週間にわたる運動パラダイムに従事し、ピーク活動時に血液が採取されEVsが分離されました。対照として、車輪が固定された座りがちなグループも設定されました。
レシピエントマウス（29匹）は、以下の3つの治療条件に分けられました。
- PBS群（対照、10匹）
- SedV群（座りがちなドナーマウス由来のEVs、9匹）
- ExerV群（運動するドナーマウス由来のEVs、10匹）
結果として、ExerVsを投与された座りがちなレシピエントマウスは、成体海馬神経新生において強力な増加を示しました。ExerVsは、PBS群とSedV群の両方と比較して、顆粒細胞層におけるBrdU陽性細胞の密度を約50%増加させました。この効果は、最初のコホートと2番目のコホートの両方で再現されました。
新生細胞の運命を調べたところ、すべてのグループにおいて、新しく生成された細胞の大部分（約89.4%）がニューロンへと分化していることが確認されました。グループ間で新生細胞の表現型の分布に違いはなく、量のみが異なりました。
結論と今後の展望
本研究は、運動するマウスから得られたEVsが、座りがちなマウスの新生顆粒細胞数を約50%増加させることを示しました。この神経新生の増加は、歯状回の容積のシフトを伴わず、運動自体が報告する控えめな構造変化のパターンと一致します。
この発見は、運動の恩恵がリアルタイムの筋肉活動のみに依存するわけではないことを示唆しています。数週間の自発的な運動中にパッケージ化され、座りがちな動物に全身投与されたシグナルは、新しいニューロンの誕生を刺激するのに十分なほど海馬のニッチを再形成できるのです。
PTSD、うつ病、アルツハイマー病など、海馬萎縮を伴う状態において、これらのEVsが次のステップとして試験されるべきです。EVsが学習と記憶を回復させ、ストレス関連の海馬萎縮に対抗し、あるいは運動の非侵襲的な代替となるかどうかは、その臨床応用における可能性を決定づけるでしょう。
元記事：Exercise-induced vesicles boost neuron growth when transplanted into sedentary mice