6-ハイドロキシドパミンによる両側背側線条体病変を惹起したParkinson病モデルマウスでは認知的アパシー様の行動を呈する

パーキンソン病（Parkinson’s disease: PD）は運動症状で最もよく知られている一方で、非運動症状は患者の生活の質に大きく影響し、治療が依然として難しい。本論文では、無関心（apathy）を、意識障害、認知障害、または情緒的苦痛では説明できない「動機づけの低下」と「目標志向行動の減少」と定義している。さらに、無関心は一様ではなく（heterogeneous）、提案されているサブタイプとして、認知（cognitive）、情動・情感（動機づけ）（emotional-affective (motivational)）、自己（自動）活性化（self(auto)-activation）、および枠組みによっては社会的無関心（social apathy）が含まれることを強調している。サブタイプごとに一部異なる神経系に依存すると考えられるため、著者らは、標的を絞った治療開発を支えるにはサブタイプ特異的な動物モデルが必要だと主張する。そこで著者らは、dorsal striatumに6-hydroxydopamine（6-OHDA）を両側投与してPDマウスモデルを作製し、dorsal striatumを含むネットワークの破綻が、優先的に認知的無関心に類似した異常を生じるという仮説を立てた。加えて、無関心と快感消失（anhedonia）は報酬関連機構を介して一部重なりうるため、無関心に関連する行動領域と並行して、快感消失様行動も評価した。

組織学的には、6-OHDAは空間的に選択的なドパミン作動性の喪失を引き起こした。すなわち、TH免疫染色/存在は尾状被殻（caudate putamen: CPu）と黒質緻密部（substantia nigra pars compacta: SNc）で有意に低下した（CPuのTH陽性ピクセル数: sham 140.6 ± 6.8 vs 6-OHDA 97.3 ± 5.3, p = 0.000086；SNcのTH陽性細胞数: sham 111.6 ± 4.4 vs 6-OHDA 75.4 ± 2.2, p = 0.00000033）。一方、側坐核（nucleus accumbens: NAcc）および腹側被蓋野（ventral tegmental area: VTA）では有意な低下は認められなかった。行動学的には、病変マウスはPD関連の複数の試験で運動障害を示した。rotarodの潜時は病変後に低下し（6-OHDA群内 p = 0.0015；posttestのsham vs 6-OHDA p = 0.0011）、pole testではTdownが増加した（posttestのsham vs 6-OHDA p = 0.0067）が、Tturnは有意な影響を受けなかった。また、balance beamの横断時間は増加した（posttestのsham vs 6-OHDA p = 0.025）。非運動領域では、新奇探索（novelty seeking）の一貫した低下がみられた。hole-board testのhead-dipsが低下し（sham 16.63 ± 1.94 vs 6-OHDA 10.09 ± 1.59, p = 0.018）、さらに6-OHDA群内では、この指標がSNcのTH陽性細胞数と正の相関を示した（r = 0.694, 95% CI 0.162–0.914, p = 0.0177）。three-chamber taskでは、無生物の新奇物体の探索が低下した（session 1のnovel object interaction time: sham 111.99 ± 5.48 s vs 6-OHDA 89.98 ± 7.39 s, p = 0.0397）が、社会的刺激への相互作用は保たれ、社会的新奇選好（session 2）は群間で有意差がなかった。自己ケア関連指標は概ね維持され、巣作り（nest-building）とsplash-testの潜時は非有意の傾向にとどまり、grooming頻度に差はなかった。快感消失様行動については、sucrose preferenceは変化せず（p = 0.683）、一方でnovelty-suppressed feedingでは摂食開始までの潜時が増加した（sham 159.09 ± 32.42 s vs 6-OHDA 255.63 ± 29.45 s, p = 0.038）。この混合したパターンについて著者らは、快感評価（hedonic valuation）以外の課題特性の影響を受けうる点を議論している。

8週齢の雄C57BL/6Jマウスを使用した（初期割り付け: sham n = 8、6-OHDA n = 13）。6-OHDA群では2例が除外され、術後死亡1例（生存率92.3%）と、SNcのTHカウントに基づき病変が不十分として除外された個体1例があった。2週間の馴化後、ベースライン（pretest）の運動評価（accelerating rotarod、TturnとTdownを測定するpole test、balance beam）を実施した。病変作製は定位脳手術により、dorsolateral striatumへ両側注入として行った。片側あたり1 μLの6-OHDA（4 μg/μL）（shamではvehicle）を、bregmaに対して anterior/posterior +0.5 mm、medial/lateral ±2.2 mm、dorsal/ventral −3.0 mm の座標で投与した。ノルアドレナリン作動性線維を保護するためdesipramine（25 mg/kg）を30分前に投与し、6-OHDAは0.02% ascorbic acidを含む生理食塩水で調製した。回復期間を3週間設け（病変効果を安定化させるため）、運動試験を再実施（posttest）した。その後、数日間隔で無関心/快感消失関連の試験バッテリーを行った：novelty-suppressed feeding、nest-building、splash test、three-chamberのsociability/social novelty、sucrose preference（18 hの水制限後；1% sucroseを2 h提示し、1 h後にボトル位置を入れ替え）、open-field test（不安関連のcenterへの進入回数/滞在時間および総移動距離）、hole-board test（3 minのhead-dipping）。行動試験後、tyrosine hydroxylase（TH）免疫組織化学を、bregma +0.86 mm（CPu、NAcc）および −3.08 mm（SNc、VTA）のパラフィン切片で実施した。CPu/NAccのTHシグナルは閾値処理したピクセル数で定量し、SNc/VTAはTH陽性細胞数で定量した。統計解析はR（version 4.0.5）を用い、正規性確認のうえで適切なパラメトリック/ノンパラメトリック検定を実施した。結果はmean ± SEMで報告し、有意水準は両側 p < 0.05とした。

著者らは、dorsal striatumを標的とした両側6-OHDA病変により、主として認知的無関心に類似した表現型（cognitive apathy-like phenotype）を示すPDマウスモデルが得られたと結論づけている。この表現型は、最も明確には新奇探索行動の低下として操作的に示された。病変は比較的選択的にdorsal striatum／nigrostriatalのドパミン作動性構造（CPuとSNc）に及び、VTAとNAccの指標は保たれており、無関心の認知的側面を支えると提案されている神経系と整合する。重要な解釈点として、無生物の新奇性に対する探索低下（hole-boardのhead-dipping低下、およびthree-chamber taskでの新奇物体への相互作用低下）と、社会的関心および社会的新奇選好の保持が解離していたことが挙げられ、著者らはこれを、社会的新奇性がdorsal striatum以外の神経回路にも依存しうる証拠とみなしている。さらに、快感消失関連の結果は混在しており（sucrose preferenceに変化がない一方でNSFTの効果がある）、open-fieldで不安様差がないことから、NSFTの成績は不安というより、動機づけの葛藤や探索駆動の低下を反映する可能性があると論じている。総合すると、本モデルはPDにおける無関心の下位領域（apathy subdomains）を実験的に切り分け、情動・情感的無関心よりも認知的無関心様症状に焦点を当てるのに有用であると位置づけられている。これは著者らが、情動・情感的無関心は本研究の病変部位からは生じにくいと主張しているためである。

本論文は、今後の研究に関連するいくつかの方向性と制約を示している。第一に、コリン作動性（cholinergic）システムの寄与を検討する必要性を強調している。本研究ではコリン作動性機能を操作も測定もしていないが、コリン作動性機能障害が無関心、特に認知的無関心に影響しうることや、PDの神経精神症状と相互作用しうることが既に提案されているためである。著者らは、（他研究で報告される代償的なacetylcholine増加を含む）複数の可能性に触れ、このモデルの無関心様特徴にコリン作動性の関与があるかどうかを明らかにするには追加研究が必要だとしている。第二に、快感消失様アウトカムの解釈に関する方法論的改善点を挙げている。sucrose preference testではsham動物で分散が大きく、水制限や2 hの試験時間といったプロトコル選択の影響を受けた可能性がある。また、NSFTの効果も、探索行動の低下や、その課題に特有で未測定の運動/潜時要素の影響を受けうる。第三に、NSFTの変化が不安駆動ではないという主張を強めるため、追加の不安コントロール（例: elevated plus maze）を導入することを提案している。最後に、物体の新奇性は低下している一方で社会的新奇性が保たれていたことを踏まえ、社会的新奇性処理を支えるdorsal striatum外の神経機構を、観察された行動解離を手がかりに回路レベルで解析し、サブタイプ指向の治療検証へつなげる将来研究を提案している。

パーキンソン病(脳の神経が少しずつ弱っていく病気で、ふるえや動作の遅さなどの運動症状だけでなく、気分ややる気、睡眠などの非運動症状も起こりえます)は、手足のふるえなどの「運動症状」で有名ですが、気分ややる気の問題などの「非運動症状(体の動かしにくさ以外の症状で、気分の落ち込み、やる気の低下、自律神経の乱れなどが含まれ、生活の質に強く影響します)」も、生活のしやすさに大きく影響します。ところが、非運動症状は治療が難しいままです。
この研究では、無関心(意識の低下や強い落ち込みだけでは説明できない、やる気の低下と目標に向かった行動の減少のことです)を「意識がぼんやりしているから」や「認知症のせい」「強い落ち込みのせい」では説明できない、やる気の低下と、目標に向かって行動することの減少だと考えました。

また、無関心にはいくつかタイプがあり、たとえば「考える力や計画に関わる無関心」「感情の反応が弱くなる無関心」などに分けられるとされています。タイプによって関係する脳のしくみが少しずつ違うなら、治療もタイプ別に考える必要があります。そこで著者らは、特定の脳部位の働きを弱めたマウスを作り、特に「認知的な無関心」に近い状態が出るかを調べました。
さらに、無関心と似た問題として「快感消失(楽しいや心地よいと感じにくくなったり、楽しみのために動こうとする意欲が落ちたりする状態です)（楽しいと感じにくいこと）」も一部重なる可能性があるため、快感消失に関わる行動もあわせて調べました。

まず脳の観察では、6-OHDAを使った処置によって、ドパミン(脳内で情報を伝える物質の一つで、運動の調整や、報酬に関わる学習ややる気に関係します)神経の働きが主に尾状被殻(線条体の一部で、ドパミンの影響を強く受け、運動や行動の選択に関わります)と黒質緻密部(ドパミン神経が多い部位で、ここが弱ると線条体のドパミンが不足しやすくなります)で弱まっていました。一方で、側坐核(報酬ややる気に関わる脳部位で、快感や「やりたい」という気持ちと関係が深いとされます)や腹側被蓋野(ドパミン神経がある部位で、報酬や学習、動機づけに関係する回路の出発点の一つです)では大きな低下が見られませんでした。つまり、ドパミンの低下が「狙った場所に強く起きた」モデルになっていました。

行動面では、運動機能のテストでマウスはパーキンソン病(脳の神経が少しずつ弱っていく病気で、ふるえや動作の遅さなどの運動症状だけでなく、気分ややる気、睡眠などの非運動症状も起こりえます)らしい運動の苦手さを示しました。例えば、回転棒の上にとどまれる時間が短くなったり、棒を下りるのに時間がかかったりしました。

非運動面では、「新しいものを見に行く行動（新奇探索(新しい物や新しい場所に興味を示して調べに行く行動で、好奇心や動機づけの指標として使われます)）」がはっきり低下しました。hole-board testでは穴に頭を入れて調べる回数が減り、この低下は黒質のドパミン神経の減少が大きいほど強い傾向がありました。three-chamber taskでも、新しい物体への興味が下がっていました。
一方で、他のマウスへの関心や「社会的新しさ」への反応は保たれていました。

身だしなみのような自己ケアに関わる行動は、全体として大きくは崩れませんでした。
快感消失(楽しいや心地よいと感じにくくなったり、楽しみのために動こうとする意欲が落ちたりする状態です)に関しては結果が一様ではなく、甘い水を好む割合は変わりませんでしたが、新しい場所で食べ始めるまでの時間は長くなりました。著者らは、このテストは「快感」だけでなく、探索しようとする気持ちや迷いなど、別の要素の影響も受ける可能性があると考えました。

8週齢の雄マウスを使い、手術で脳のdorsal striatum(脳の深い部分にある領域で、動きの調整だけでなく、考えて行動を選ぶことなどにも関わるとされます)に6-OHDAを左右両方から注入してモデルを作りました（対照群は薬を入れない処置）。回復期間の後、運動テストを行い、その後に無関心(意識の低下や強い落ち込みだけでは説明できない、やる気の低下と目標に向かった行動の減少のことです)や快感消失(楽しいや心地よいと感じにくくなったり、楽しみのために動こうとする意欲が落ちたりする状態です)に関係する複数の行動テストを実施しました。
最後に脳を染色して、ドパミン(脳内で情報を伝える物質の一つで、運動の調整や、報酬に関わる学習ややる気に関係します)神経の指標であるTHがどれくらい減ったかを部位ごとに測定し、統計解析で群間差を確認しました。

dorsal striatum(脳の深い部分にある領域で、動きの調整だけでなく、考えて行動を選ぶことなどにも関わるとされます)を中心にドパミン(脳内で情報を伝える物質の一つで、運動の調整や、報酬に関わる学習ややる気に関係します)の働きを弱めたこのマウスは、主に「認知的無関心(計画を立てる、興味をもつ、新しいことを試すといった「考える力に関わるやる気」が弱くなるタイプの無関心です)」に近い特徴を示すと結論づけられました。特に、新しい物体や環境への探索が減ることが、いちばん分かりやすい変化でした。
また、「物体への新しさ」は低下したのに「社会的な新しさ」は保たれた点は重要で、社会的な興味にはdorsal striatum以外の回路も関わっている可能性が示されました。
このモデルは、パーキンソン病(脳の神経が少しずつ弱っていく病気で、ふるえや動作の遅さなどの運動症状だけでなく、気分ややる気、睡眠などの非運動症状も起こりえます)の無関心(意識の低下や強い落ち込みだけでは説明できない、やる気の低下と目標に向かった行動の減少のことです)をタイプ別に分けて考え、特に認知的無関心に合った治療法の研究に役立つ可能性があります。

今後は、ドパミン(脳内で情報を伝える物質の一つで、運動の調整や、報酬に関わる学習ややる気に関係します)以外の神経伝達物質、特にコリン作動性(アセチルコリンという神経伝達物質を使う神経の働きのことで、注意や学習などに関わり、無関心にも影響する可能性があります)のしくみが無関心(意識の低下や強い落ち込みだけでは説明できない、やる気の低下と目標に向かった行動の減少のことです)にどう関わるかを調べる必要があると述べています。
また、快感消失(楽しいや心地よいと感じにくくなったり、楽しみのために動こうとする意欲が落ちたりする状態です)の評価はテスト方法の影響を受けやすいので、手順の改善や別の不安テストの追加などで、「何が原因で行動が変わったのか」をより正確に判断できるようにすることが提案されています。
さらに、社会的新奇性が保たれた理由を手がかりに、dorsal striatum(脳の深い部分にある領域で、動きの調整だけでなく、考えて行動を選ぶことなどにも関わるとされます)以外の脳回路を詳しく調べ、タイプ別の治療開発につなげる研究が期待されます。