文献詳細
特集 生物学的精神医学の進歩
文献概要
はじめに
アルコールは精神および身体依存を呈する,代表的な依存性薬物の1つである。従来,わが国において「依存症」と言えば,アルコール,覚せい剤,有機溶剤といったものが主流であった。しかし,国際化の影響もあって,90年代あたりから覚せい剤をはじめ各種依存性薬物が大量に密輸され,依存性薬物の種類も,大麻,コカイン,LSD(lysergsäure diäthylamid)やMDMA(3,4-methylenedioxy-methamphetamine)など多様化してきた。最近では,有機溶剤と覚せい剤あるいはアルコール・睡眠導入剤などとの多剤乱用の事例も増加しており,社会的にも精神科医療的にも多大な影響を与えている1)。また,依存性薬物の多くは,その摂取により意識の変容や幻覚・妄想症状などの種々の精神症状を惹起するため,使用時の事故・犯罪も多く,司法精神医学とも密接な関連がある。すなわち,薬物乱用・依存の問題は医学モデルのみにとどまらず,社会経済や政策などの領域とも広く関わりが認められるところである。
近年,依存性薬物に共通の精神依存のメカニズムや,依存性薬物の長期使用によって脳内に器質的変化をもたらす神経毒性のメカニズムも検索されてきたが,いまだ十分とは言えない。薬物依存の予防および治療においてそのメカニズムを探索し解明することは,個人のみならず社会においても非常に重要な課題である。
また,幻覚・妄想を中心とする精神症状が,統合失調症などの精神疾患と依存性薬物に共通してみられることから,依存性薬物投与モデル動物を用いた症状メカニズムの解析が精神疾患の病態解明につながると期待されている。例えば,覚せい剤を摂取した時にみられる幻聴や被害妄想は統合失調症の陽性症状と酷似している。動物においては,移所運動や常同行動などの異常行動や興奮状態を惹起させ,また覚せい剤の反復投与による逆耐性現象やドパミン受容体遮断作用を持つ抗精神病薬による拮抗作用も明らかとなり,陽性症状を主体とする統合失調症の病態モデルとしての位置づけがなされてきた。また,フェンサイクリジン(phencyclidine:PCP)は,幻覚・妄想といった陽性症状のみならず自閉や感情の平板化といった陰性症状もみられることから,より包括的な統合失調症モデルと考えられている。このことからCarlssonらは,線条体におけるドパミン-グルタミン酸の不均衡が統合失調症の生物学的成因の1つではないかとの仮説を提唱している2)。すなわち,皮質(グルタミン酸)-線条体(gamma-aminobutyric acid:GABA)-視床(グルタミン酸)-皮質のフィードバックループを想定し,このループと黒質線条体ドパミン系との相互作用により陽性症状あるいは陰性症状が発現することが推定され,現在もその検証が進められている。さらに,統合失調症類似の病態を示す薬物は覚せい剤やPCPばかりではない。マリファナの長期摂取や有機溶剤乱用により生じる動因喪失症候群は,脳器質性障害の後遺障害や統合失調症の陰性症状に類似しており,これらの病態にある共通した責任部位ないしメカニズムが考えられる。
本稿では,薬物依存形成メカニズムにおける共通の基盤の1つである脳内報酬系と,分子レベルでみた依存形成過程のメカニズムについて概説し,さらに最近のエピジェネティクスに関する研究について主にコカインとアルコールで得られた知見を中心に紹介したい。
アルコールは精神および身体依存を呈する,代表的な依存性薬物の1つである。従来,わが国において「依存症」と言えば,アルコール,覚せい剤,有機溶剤といったものが主流であった。しかし,国際化の影響もあって,90年代あたりから覚せい剤をはじめ各種依存性薬物が大量に密輸され,依存性薬物の種類も,大麻,コカイン,LSD(lysergsäure diäthylamid)やMDMA(3,4-methylenedioxy-methamphetamine)など多様化してきた。最近では,有機溶剤と覚せい剤あるいはアルコール・睡眠導入剤などとの多剤乱用の事例も増加しており,社会的にも精神科医療的にも多大な影響を与えている1)。また,依存性薬物の多くは,その摂取により意識の変容や幻覚・妄想症状などの種々の精神症状を惹起するため,使用時の事故・犯罪も多く,司法精神医学とも密接な関連がある。すなわち,薬物乱用・依存の問題は医学モデルのみにとどまらず,社会経済や政策などの領域とも広く関わりが認められるところである。
近年,依存性薬物に共通の精神依存のメカニズムや,依存性薬物の長期使用によって脳内に器質的変化をもたらす神経毒性のメカニズムも検索されてきたが,いまだ十分とは言えない。薬物依存の予防および治療においてそのメカニズムを探索し解明することは,個人のみならず社会においても非常に重要な課題である。
また,幻覚・妄想を中心とする精神症状が,統合失調症などの精神疾患と依存性薬物に共通してみられることから,依存性薬物投与モデル動物を用いた症状メカニズムの解析が精神疾患の病態解明につながると期待されている。例えば,覚せい剤を摂取した時にみられる幻聴や被害妄想は統合失調症の陽性症状と酷似している。動物においては,移所運動や常同行動などの異常行動や興奮状態を惹起させ,また覚せい剤の反復投与による逆耐性現象やドパミン受容体遮断作用を持つ抗精神病薬による拮抗作用も明らかとなり,陽性症状を主体とする統合失調症の病態モデルとしての位置づけがなされてきた。また,フェンサイクリジン(phencyclidine:PCP)は,幻覚・妄想といった陽性症状のみならず自閉や感情の平板化といった陰性症状もみられることから,より包括的な統合失調症モデルと考えられている。このことからCarlssonらは,線条体におけるドパミン-グルタミン酸の不均衡が統合失調症の生物学的成因の1つではないかとの仮説を提唱している2)。すなわち,皮質(グルタミン酸)-線条体(gamma-aminobutyric acid:GABA)-視床(グルタミン酸)-皮質のフィードバックループを想定し,このループと黒質線条体ドパミン系との相互作用により陽性症状あるいは陰性症状が発現することが推定され,現在もその検証が進められている。さらに,統合失調症類似の病態を示す薬物は覚せい剤やPCPばかりではない。マリファナの長期摂取や有機溶剤乱用により生じる動因喪失症候群は,脳器質性障害の後遺障害や統合失調症の陰性症状に類似しており,これらの病態にある共通した責任部位ないしメカニズムが考えられる。
本稿では,薬物依存形成メカニズムにおける共通の基盤の1つである脳内報酬系と,分子レベルでみた依存形成過程のメカニズムについて概説し,さらに最近のエピジェネティクスに関する研究について主にコカインとアルコールで得られた知見を中心に紹介したい。
参考文献
1) 土田英人, 北林百合之介, 福居顯二: 有機溶剤乱用の臨床. 保健の科学43: 121-125, 2001
2) Carlsson M, Carlsson A: Schizophrenia: a subcortical neurotransmitter imbalance syndrome? Schizophr Bull 16: 425-432, 1990
3) Hyman SE: Addiction: a disease of learning and memory. Am J Psychiatry 162: 1414-1422, 2005
4) Olds J, Milner P: Positive reinforcement produced by electrical stimulation of septal area and other regions of rat brain. J Comp Physiol Psychol 47: 419-427, 1954
5) Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ: Neural mechanisms of addiction: the role of reward-related learning and memory. Annu Rev Neurosci 29: 565-598, 2006
6) Schultz W, Apicella P, Ljungberg T: Responses of monkey dopamine neurons to reward and conditioned stimuli during successive steps of learning a delayed response task. J Neurosci 13: 900-913, 1993
7) Kalivas PW, Volkow ND: The neural basis of addiction: a pathology of motivation and choice. Am J Psychiatry 162: 1403-1413, 2005
8) 後藤幸織: 目標達成行動におけるドーパミンの役割と統合失調症への関連. 実験医学26: 133-139, 2008
9) Nestler EJ: Is there a common molecular pathway for addiction? Nat Neurosci 8: 1445-1449, 2005
10) 土田英人: 薬物依存の神経生物学的基盤. 日本生物学的精神医学会誌21: 33-38, 2010
11) Nestler EJ, Aghajanian GK: Molecular and cellular basis of addiction. Science 278: 58-63, 1997
12) Lanhan A, Worley P: Immediate-early genes and synaptic function. Neurobiol Learn Mem 70: 37-43, 1998
13) 中川貴之, 佐藤公道. 薬物依存とグルタミン酸神経系の可塑性. Clinical Neuroscience 22: 659-662, 2004
14) Nye EJ, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ: Pharmacological studies of the regulation of chronic FOS-related antigen induction by cocaine in the striatum and nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther 275: 1671-1680, 1995
15) 有田秀穂: システム神経生理学. ドパミン神経系(5)薬物依存との関係. Clin Neurosci 18: 866-867, 2000
16) 氏家 寛, 坂井 歩: 薬物依存とドパミン神経回路. Clin Neurosci 22: 656-658, 2004
17) McClung CA, Nestler EJ: Regulation of gene expression and cocaine reward by CREB and DeltaFosB. Nat Neurosci 6: 1208-1215, 2003
18) 戸田重誠: 依存形成時の細胞変化と回路機能異常化モデル. Medical Bio 7: 30-35, 2009
19) Norrholm SD, Bibb JA, Nestler EJ, Ouimet CC, Taylor JR, et al: Cocaine-induced proliferation of dendritic spines in nucleus accumbens is dependent on the activity of cyclin-dependent kinase-5.Neuroscience 116: 19-22, 2003
20) 樋口宗史: 薬物依存と神経遺伝子発現変化―薬物依存に関与するNPY遺伝子. Clin Neurosci 22: 648-650, 2004
21) Yin HH, Knowlton BJ: The role of the basal ganglia in habit formation. Nat Rev Neurosci 7: 464-476, 2006
22) Yu C, Gupta J, Chen JF, Yin HH: Genetic deletion of A2A adenosine receptors in the striatum selectively impairs habit formation. J Neurosci 29: 15100-15103, 2009
23) 中込和幸: 嗜癖行動の脳基盤. アディクションと家族25: 29-35, 2008
24) 成田 年, 青木 健, 鈴木 勉: モルヒネ依存およびその報酬効果の形成機序―NMDA受容体サブユニットの関与. 日本薬理学雑誌117: 13-19, 2001
25) Ozawa T, Nakagawa T, Shige K, Minami M, Satoh M: Changes in the expression of glial glutamate transporters in the rat brain accompanied with morphine dependence and naloxone-precipitated withdrawal. Brain Res 905: 254-258, 2001
26) Feng J, Nestler EJ: MeCP2 and drug addiction. Nat Neurosci 13: 1039-1041, 2010
27) 中山潤一: ヒストンのメチル化とクロマチン構造の変化. http://www.cdb.riken.jp/cmd/ src/sc956/pubj02
28) Levine AA, Guan Z, Barco A, Xu S, Kandel ER, et al: CREB-binding protein controls response to cocaine by acetylating histones at the fosB promoter in the mouse striatum. Proc Natl Acad Sci U S A 102: 19186-19191, 2005
29) Kumar A, Choi KH, Renthal W, Tsankova NM, Theobald DE, et al: Chromatin remodeling is a key mechanism underlying cocaine-induced plasticity in striatum. Neuron 48: 303-314, 2005
30) Renthal W, Maze I, Krishnan V, Covington HE 3rd, Xiao G, et al: Histone deacetylase 5 epigenetically controls behavioral adaptations to chronic emotional stimuli. Neuron 56: 517-529, 2007
31) Maze I, Covington HE 3rd, Dietz DM, LaPlant Q, Renthal W, et al: Essential role of the histone methyltransferase G9a in cocaine-induced plasticity. Science 327: 213-216, 2010
32) Renthal W, Kumar A, Xiao G, Wilkinson M, Covington HE 3rd, et al: Genome-wide analysis of chromatin regulation by cocaine reveals a role for sirtuins. Neuron 62: 335-348, 2009
33) Hillemacher T: Biological mechanisms in alcohol dependence-new perspectives. Alcohol Alcohol 46: 224-230, 2011
34) Liang T, Spence J, Liu L, Strother WN, Chang HW, Ellison JA, et al: α-Synuclein maps to a quantitative trait locus for alcohol preference and is differentially expressed in alcohol-preferring and -nonpreferring rats. Proc Natl Acad Sci U S A 100: 4690-4695, 2003
35) Bönsch D, Reulbach U, Bayerlein K, Hillemacher T, Kornhuber J, et al: Elevated α-synuclein mRNA levels are associated with craving in patients with alcoholism. Biol Psychiatry 56: 984-986, 2004
36) Bönsch D, Lenz B, Kornhuber J, Bleich S: DNA hypermethylation of the α-synuclein promoter in patients with alcoholism. Neuroreport 16: 167-170, 2005
37) Bleich S, Lenz B, Ziegenbein M, Beutler S, Frieling H, et al: Epigenetic DNA hypermethylation of the HERP gene promoter induces down-regulation of its mRNA expression in patients with alcohol dependence. Alcohol Clin Exp Res 30: 587-591, 2006
38) Hillemacher T, Frieling H, Luber K, Yazici A, Muschler MA, et al. Epigenetic regulation and gene expression of vasopressin and atrial natriuretic peptide in alcohol withdrawal. Psychoneuroendocrinology 34: 555-560, 2009
39) Hillemacher T, Frieling H, Hartl T, Wilhelm J, Kornhuber J, et al: Promoter specific methylation of the dopamine transporter gene is altered in alcohol dependence and associated with craving. J Psychiatr Res 43: 388-392, 2009
40) Marutha Ravindran CR, Ticku MK: Role of CpG islands in the up-regulation of NMDA receptor NR2B gene expression following chronic ethanol treatment of cultured cortical neurons of mice. Neurochem Int 46: 313-327, 2005
41) Biermann T, Reulbach U, Lenz B, Frieling H, Muschler M, et al: N-methyl-D-aspartate 2b receptor subtype (NR2B) promoter methylation in patients during alcohol withdrawal. J Neural Transm 116: 615-622, 2009
42) Richardson HN, Lee SY, O'Dell LE, Koob GF, Rivier CL: Alcohol self-administration acutely stimulates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, but alcohol dependence leads to a dampened neuroendocrine state. Eur J Neurosci 28: 1641-1653, 2008
43) Muschler MA, Hillemacher T, Kraus C, Kornhuber J, Bleich S, et al: DNA methylation of the POMC gene promoter is associated with craving in alcohol dependence. J Neural Transm 117: 513-519, 2010
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