有髄線維

英語1: Myelinated nerve 英語2: Medullated nerve

中枢神経系では希突起膠細胞(あるいはオリゴデンドロサイト[oligodendrocyte])、末梢神経系ではシュワン細胞(Schwann cell)というグリア細胞の形成する髄鞘(ミエリン)[参照：髄鞘]が神経軸索[参照：軸索]の周囲に形成された神経のことを有髄神経いう。神経軸索は樹状突起と比べると細くて長い平滑な細胞突起である。ミエリン鞘は等間隔にあるランヴィエの絞輪(node of Ranvier)で途切れていて、軸索中のNa+チャネルはほぼこの節に集中している。

髄鞘はリン脂質に富んだタンパク質で層構造を形成しているため、髄鞘は絶縁体の役割を果たし、軸索膜を絶縁して膜からの電流のもれをほぼ完全に防ぎ、神経細胞からの電気信号を跳躍伝導させることができる。また、単に絶縁体としての働きだけではなく、神経軸索の保護や軸索との間に緊密な相互作用を行うことで、さまざまな神経機能を調節している。主要構成蛋白質はミエリン塩基性蛋白質（Myelin basic protein; MBP）、プロテオリピドプロテイン（Myelin proteolipid protein; PLP）であり、その他にミエリン関連糖タンパク質（Myelin associated glycoprotein; MAG）、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質（Myelin oligodendrocyte glycoprotein; MOG）、2',3'-環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ(2',3'-cyclic-nucleotide phosphodiesterase; CNPase)などがある。 

神経の分類と髄鞘の有無

図１：神経線維の分類と髄鞘の有無

中枢神経系ではほとんどが有髄神経で軸索は長く太いものが多い。末梢神経の神経線維は髄鞘の有無、直径、伝導速度等で分類される。有髄線維と無髄線維では有髄線維が、同じ種類の線維間では直径の大きい方が伝導速度が速い。前者は髄鞘による絶縁効果を利用した跳躍伝導により、後者の電気緊張電位の広がりを利用した伝導よりも速い伝導速度を得ている。一般に骨格筋運動と付随する固有感覚、部位のはっきりした皮膚感覚は伝導速度の速い線維を、交感神経活動や鈍痛などは伝導速度の遅い線維を利用して伝えられる。

有髄神経の構造

図２：有髄神経の構造とサブドメイン

髄鞘は細胞形質膜の多層構造体であるため、細胞形質膜や細胞内小胞膜などの他の多くの細胞と比べて蛋白質成分が少なく、脂質が約8割程度を占め、残りが蛋白質である。髄鞘を構成する主な脂質は糖脂質ガラクトセレブロシド(Galactocerebroside)とその硫酸化誘導体スルファチド（Salfatide）である[1]。神経軸索の髄鞘と髄鞘の隙間は特別な名称がつけられており、非常に特異な構造をしている。ノード(node)に電位作動型イオンチャネルNav1.2や Nav1.6、アンキリンG（Ankyrin G）などが、パラノード(paranode)にはCasprなど、ジャクスタパラノード(jaxtaparanode)にはKv1.2などのカリウムチャネルなどが分布する[2]。これらの分布はマウスの発育につれて分布が変わったりアイソフォームの入れ替わったりする[3]。また、病態時にもこれらの分布は変化する[4][5]。中枢神経系(オリゴデンドロサイト)と末梢神経系(シュワン細胞)で髄鞘の巻き方が少し異なる。オリゴデンドロサイトは離れた複数の軸索個々に髄鞘を形成するのに対し、シュワン細胞はいくつかの軸索を抱え込むようにして包んだ後、1本の軸索を選別して、その周りに髄鞘を形成する[[6]]。髄鞘を構成する蛋白質も少し異なる。中枢神経系では髄鞘の主要構成蛋白質はPLP,MBPあるのに対し、末梢神経系ではP0(ピーゼロ)とP2が主要構成蛋白質である。その他の蛋白質は中枢神経系ではCNPase、MOG、MAGなどがあり、末梢神経系ではPMP22、MAG、MOGなどが発現している。

跳躍伝導(saltatory conduction)

神経軸索の起始部で髄鞘に覆われていない部分は初節(axon initial segment; AISと略される)とよばれ、電位依存性のナトリウムチャネルが高密度に集中しており、活動電位が最初に発火する部分である[7]。AISで発現するチャネルは病態時にはその発現や分布を変化させる[8]。AIS以降の神経軸索の遠位部では、ほぼ等間隔にランヴィエの絞輪が現れる。ランヴィエ絞輪の電位依存性ナトリウムチャネルにより、活動電位は再生される。ある節に起こった脱分極は、受動的伝播によって即座に次の節に伝わり、活動電位は髄鞘化された神経軸索上を節から節へ伝わっていくので、跳躍伝導と呼ばれる。この伝播様式は活動電位が速く伝わるうえ、興奮が軸索の細胞膜上の狭いランヴィエの絞輪に限定されるので、代謝エネルギーの節約にもなる。

図３：興奮伝達(活動電位の伝達)

図４：跳躍伝導　(髄鞘が)絶縁体の役割を果たし、活動電位の伝達が早くなる）

脱髄性疾患(Demyelinating disease)

正常な発生における髄鞘形成がなされたのち、神経軸索から髄鞘が脱落することを脱髄という[[9]]。脱髄性疾患(demyelinating disease)では、髄鞘の消失により神経伝導速度が遅くなり、さまざまな神経症状が引き起こされる。脱髄が起こる場所により症状はさまざまである。運動麻痺、感覚麻痺、視力障害などが起こる。中枢神経系では日本では特定疾患に指定されている多発性硬化症(Multiple sclerosis；MS)がある。MSはもっともよく起こる脱髄性疾患であり、若年成人での神経障害の主な原因である。約80-90％のMS患者が二十代後半で再発-寛解型になり、寛解期には共通して、ある一定程度神経障害が一過的に回復する。発病から数年後、多くの患者が実質上機能回復はなくなり第二ステージに移り、病状は進行型になる。そして、あとの残り10－20％の患者は始めから寛解を経験することのない進行型である[10]。カルシウムチャネルブロッカーであるFampridine(Fampyra)はMS治療において初めて機能回復に成功した経口投与薬であるが、転ける、背中が痛む、めまいがする、不眠、疲労感、悪心、平衡障害が副作用を伴うことが知られている[11][12][13][14]。インターフェロンβ(Interferon β)とグラチマラー酢酸塩(Glatiramer acetate)が現在もっともよく用いられている。根本治療法はDisease-modifying therapy（DMT)といわれ、これらの薬剤はこのDMTに属しているが、おもにこれらの薬剤が用いられるのは再発－寛解型の患者にのみである。[15]。また、末梢神経系ではギラン・バレー症候群(Guillain-Barré syndrome)や慢性炎症脱髄性疾患多発神経炎(Chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy; CIDP)、などがある。また、最近の研究により統合失調症との関連が示唆されている[16][17]。髄鞘形成が不完全な髄鞘形成不全疾患(dysmyelinating disease)とは区別される。

代表的な脱髄性疾患

～大きく分けて中枢神経系と末梢神経系の疾患がある～

○中枢神経系
　　　・多発性硬化症
　　　　　・視神経脊髄炎（Devic症候群）
　　　　　・同心円硬化症（Balo病）
　　　・急性散在性脳脊髄炎（ADEM）
　　　・炎症性広汎性硬化症（Schilder病）
　　　・感染性
　　　　　・亜急性硬化症全脳炎（SSPE）
　　　　　・進行性多巣性白質脳症（PML）
　　　・中毒・代謝性
　　　　　・低酸素脳症
　　　　　・橋中心髄鞘破壊症
　　　　　・ビタミンB12欠乏症
　　　・血管性
　　　　　・Binswanger病

○末梢神経系
　　　・ギラン・バレー症候群
　　　　　・フィッシャー症候群
　　　・慢性炎症性脱髄性多発神経炎

関連語

• グリア細胞

• オリゴデンドロサイト

• シュワン細胞

• 活動電位

• 軸索

• ランビエ絞輪

参考文献

１：Coetzee T et al., New perspectives on the function of myelin galactolipids. Trends Neurosci.: 1998, 21(3);126-30 [PubMed]
２：Salzer JL et al., Glia 56:1532-1540 (2008) Molecular Domains of Myelinated Axons in the Peripheral Nervous System [PubMed]
３：Vabnick I et al., Dynamic potassium channel distributions during axonal development prevent aberrant firing patterns. J Neurosci.: 1999, 19(2);747-58 [PubMed]
４：Rasband MN et al., Dysregulation of axonal sodium channel isoforms after adult-onset chronic demyelination.J Neurosci Res. 2003.73(4):465-70.[PubMed]
５：Rasband MN et al., K+ channel distribution and clustering in developing and hypomyelinated axons of the optic nerve. J Neurocytol. 1999, 28(4-5):319-31.[PubMed] ６：Pereira JA et al., Molecular mechanisms regulating myelination in the peripheral nervous system.Trends Neurosci.: 2012, 35(2);123-34 [PubMed]
７：Rasband MN et al., The axon initial segment and the maintenance of neuronal polarity. Nat. Rev. Neurosci.: 2010, 11(8);552-62. [PubMed]
８：Buffington SA et al., European Journal of Neuroscience, Vol. 34, pp. 1609-1619 (2011) The axon initial segment in nervous system disease and injury. [PubMed]
９：Klaus-Armin Nave, Bruce D Trapp.　Axon-glial signaling and the glial support of axon function. Annu. Rev. Neurosci.: 2008, 31;535-61[PubMed]
１０,１５：Nakahara J et al., Clin Rev Allergy Immunol.:2012 Feb;42(1):26-34 [PubMed]
１１：Sherratt RM et al., Effects of 4-aminopyridine on normal and demyelinated mammalian nerve fibres. Nature. 1980;283(5747):570-2.[PubMed]
１２：Jones RE et al., Effects of 4-aminopyridine in patients with multiple sclerosis. J Neurol Sci. 1983;60(3):353-62.[PubMed]
１３：Kocsis JD et al., Different effects of 4-aminopyridine on sensory and motor fibers: pathogenesis of paresthesias. Neurology. 1986;36(1):117-20.[PubMed]
１４：Stefoski D et al.,Ann Neurol. 1987;21(1):71-7. 4-Aminopyridine improves clinical signs in multiple sclerosis. [PubMed]
１６：Fields RD. White matter in learning, cognition and psychiatric disorders. Trends Neurosci. 2008;31(7):361-70.[PubMed]
１７：Nave KA. Myelination and the trophic support of long axons. Nat Rev Neurosci. 2010;11(4):275-83.[PubMed]
(執筆者：清水崇弘、池中一裕　担当編集委員：柚崎通介)