嗅覚鞘細胞

嗅覚鞘細胞( OEC ) は、嗅覚鞘グリアまたは嗅覚鞘グリア細胞とも呼ばれ、神経系に存在するマクログリア(放射状グリア)の一種です。嗅覚シュワン細胞とも呼ばれますが、これは嗅覚ニューロンの無髄軸索を、シュワン細胞が無髄末梢ニューロンを鞘で覆うのと同じように鞘で覆うためです。また、軸索再生を助ける特性も持っています。

OEC は、生体内で軸索破片を貪食することができ、また、試験管内では細菌を貪食することができます。抗菌酵素リゾチーム(LYZ)を発現する嗅覚グリアは、ニューロンが外部環境に直接さらされる粘膜における免疫保護において重要な役割を果たすと考えられています。

OEC は、外傷性脊髄損傷を負った成体ラットの実験的軸索再生において成功裏にテストされており、脊髄損傷やその他の神経変性疾患に関するさらなる情報を得るための臨床試験が現在実施されています。

末梢神経系では、嗅上皮細胞は嗅神経と嗅上皮細胞の間に分散しています。中枢神経系では、嗅球の外側の2つの層の中に嗅上皮細胞が存在します。発生過程において、原始嗅覚ニューロンは嗅板から間葉系を経て終脳小胞に向かって軸索を伸ばします。 ^[1]終脳小胞に到達した後、細胞と軸索の小さな層が小胞を覆います。嗅覚軸索はグリア境界膜と嗅球の基底膜に侵入し、嗅神経層と糸球体層を形成します。上皮遊走性前駆細胞の一部が嗅神経層と糸球体層に生息する嗅鞘グリア細胞を形成します。^[1]嗅上皮細胞とアストロサイトは相互作用して新しいグリア境界膜を形成します。^[1] OECは中枢神経系だけでなく末梢神経系にも存在するため、他のグリア細胞とは発生の起源が異なります。また、嗅覚感覚ニューロンの軸索束上に髄鞘形成とは異なる方法で形成されます。

OEC は、さまざまな機能を果たす放射状グリアです。嗅覚系では、軸索の破片や死んだ細胞を貪食します。ペトリ皿で培養すると（in vitro）、細菌を貪食します。複数の研究で、OEC は末梢神経系での再生特性と中枢神経系での存在により、脊髄損傷（SCI）の治療に役立つ可能性があることが示されています。 ^{[2] OEC は、嗅覚軸索をサポートおよび誘導し、グリア瘢痕を介して成長し、多くの}神経栄養因子を分泌することでも知られています。^[3]

OEC は、グリア線維性酸性タンパク質、S100、p75などのグリアマーカーや、ネスチンやビメンチンなどの放射状グリアマーカーを発現しており、研究者がこれらの特殊なグリアの標識特性を理解する上でさらに役立つ可能性があります。

哺乳類の嗅覚系は、成体になってもニューロンを継続的に再生する能力があるという点で珍しい。^[4]この能力は嗅覚鞘グリアと関連している。新しい嗅覚受容ニューロンは、機能するためには、中枢神経系を通って嗅球に軸索を投射する必要がある。嗅覚軸索の成長と再生は嗅覚外皮細胞に起因する可能性がある。嗅覚外皮細胞は、末梢神経系から中枢神経系に軸索が成長する束を形成するためである。 ^[5]嗅覚受容ニューロンの平均寿命は 6～8 週間であるため、近くの上皮基部の層内にある幹細胞から分化した細胞に置き換えられる必要がある。軸索の成長は、嗅球のグリア細胞の構成と細胞構造、および嗅覚外皮細胞の存在によって左右される。^[4]

OECは、束状化、細胞選別、軸索標的化のプロセスを通じて一次嗅覚ニューロンの神経新生に部分的に関与していると考えられています。 ^[6]

外傷性脊髄損傷は、中枢神経系の運動機能と感覚機能を永久に失わせ、損傷部位に応じて下半身麻痺または四肢麻痺と呼ばれます。損傷の結果、呼吸器系や腎臓系に他の有害な影響が生じる可能性があります。末梢神経系とは異なり、中枢神経系は損傷した軸索を再生できないため、シナプス接続は永久に失われます。現在の治療法は限られており、主な治療法は議論の余地があるか効果がありません。1990年代にさかのぼる研究では、軸索再生と神経発生、および脊髄損傷部位でのこれらの細胞の可能性についての理解を深めるために、哺乳類、特にラットの嗅覚系の研究が始まりました。

脊髄へのOECの移植は、動物モデルにおいて脊髄損傷やその他の神経疾患の治療法として期待されています。最近のいくつかの研究では、OEC阻害を防ぐことで脊髄内の細胞集団が均一になり、損傷した軸索を修復できる環境が整うと報告されています。2014年10月、ポーランドの消防士ダレク・フィディカは、 OEC移植後に運動能力を回復した最初の下半身麻痺患者となりました。^{[7] [8]}

OEC は、損傷後に低親和性NGF 受容体 p75の上方制御をもたらすという点でシュワン細胞に似ていますが、シュワン細胞とは異なり、神経栄養因子の産生レベルは低くなります。いくつかの研究では、OEC が損傷した軸索の再生をサポートできるという証拠が示されていますが、これらの結果は再現できないことがよくあります。^{[4]とにかく、OEC は脊髄損傷、}筋萎縮性側索硬化症、およびその他の神経変性疾患との関連で徹底的に調査されてきました。研究者は、これらの細胞が損傷したニューロンを再髄鞘化する独自の能力を持っていることを示唆しています。^[9]

幹細胞移植は、脊髄損傷部位にこれらの細胞を直接送達することにより、中枢神経系の軸索再生を実現するもう 1 つの治療法として特定されています。OEC と神経幹/前駆細胞 (NSPC) はどちらも成体ラットの中枢神経系に移植され、神経発生および軸索再生の方法として肯定的または中立的な結果が出ています。ただし、移植後の細胞生存率は通常 1% 未満であるため、どちらの方法も長期的な有益な効果があることは示されていません。^[3]移植後にこれらの細胞が持続できないのは、炎症、増殖して均一な細胞集団を形成するのに十分なマトリックスがないこと、または損傷部位を完全に修復するために必要な細胞の移動反応が原因です。細胞の生存に関するもう 1 つの現在の問題は、適切な生体材料を使用してそれらを損傷部位に送達することです。

ある研究では、ペプチド修飾ジェランガムをOECおよび神経幹/前駆細胞とともに生体材料として使用し、移植後にこれらの細胞が生存できる環境を提供することが調査されました。^{[3]ジェランガムハイドロゲルは、最小限の}侵襲で注入することができ、その化学構造によりFDAによって食品添加物として承認されています。ジェランガムは、いくつかのフィブロネクチン由来のペプチド配列で修飾されているため、移植細胞は細胞外マトリックス内の天然組織と密接に関連した特性を持っています。^[3]天然組織を模倣することにより、送達細胞が体内で拒絶される可能性が低くなり、細胞間および細胞マトリックス相互作用を通じて細胞接着や成長などの生物学的機能が強化されます。OECとNPSCが細胞生存率を改善する可能性を判断するために、両方の細胞をペプチド修飾ジェランガムとともに直接接触させて共培養しました。 ^[3]

実験では、ペプチド修飾ジェランガムを移植デバイスとして使用した場合、ジェランガム対照群と比較して、NSPCの接着、増殖、生存率が大幅に向上することが実証されました。^[3]さらに、OECとNSPCの共培養では、単独で培養されたNSPCの細胞生存率と比較して、より高い細胞生存率を示しています。この結果は、この細胞移植方法が将来的に脊髄損傷を修復するための潜在的な戦略であることを示す証拠を提供します。

ある研究では、細胞移植により、脊髄損傷が古い被験者の体温が上昇する可能性があることが示されています。この実験では、移植後、患者の体温は中程度の発熱レベルまで上昇し、約3～4日間続きました。しかし、この研究は、過去の脊髄損傷であっても、将来幹細胞移植によって得られる神経機能の回復の恩恵を受けることができるという証拠を示しています。^[10]

幹細胞移植は毒性や移植片対宿主病（GVHD）を引き起こすことも知られています。移植実験モデルでは、結果の改善を期待して、造血幹細胞と同時にアポトーシス細胞が投与されてきました。 ^[11]その結果、この組み合わせは同種免疫を防ぎ、制御性T細胞（抑制性T細胞）をアップレギュレーションし、GVHDの重症度を軽減します。^[11]

OECはアストロサイトと類似した特性を持ち^[12]、どちらもウイルス感染の影響を受けやすいことが確認されている。^{[9] [12]}

幹細胞移植は外傷性脊髄損傷の治療手段としてますます普及しつつあり、開始から最終結果までの多くのプロセスに対処し、効率化する必要がある。OEC にラベルを付けることにより、これらの細胞は中枢神経系に分散しているときに磁気共鳴画像(MRI) 装置で追跡できる^[13]最近の研究では、新しいタイプのミクロンサイズの酸化鉄粒子(MPIO) を使用して、輸送媒介細胞を MRI でラベル付けして追跡した^{[13] 。実験の結果、}細胞の増殖、移動、生存率に影響を与えることなく、MPIOの培養時間が最短 6 時間で、OEC のラベル付け効率が 90% を超えることがわかった^{[13]。MPIOは成体ラットの眼の}硝子体への移植にも成功しており、中枢神経系の修復と軸索再生の研究に使用するために、OEC を非侵襲的に MRI でリアルタイムに追跡するための効率的で安全な MPIO ラベル付けの詳細なプロトコルが初めて提供された^{[13] 。}

OECには、低親和性神経成長因子受容体（p75）の細胞表面発現が高いか低いかを示す2つの異なるサブポピュレーションが同定されている^[14]。

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