要旨

パーキンソン病（PD）は、主に黒質突起のドーパミン作動性ニューロンの喪失に起因する進行性の運動障害である。パーキンソン病はタンパク質の凝集体の蓄積が特徴であり、ドーパミン作動性ニューロンにおける異常なタンパク質沈着がリソソームオートファジー経路の制御障害と関連している可能性が示唆されている。

オートファジーモジュレーターの治療効果の可能性は、パーキンソン病の実験モデルにおいて報告されている。トレハロースは天然の二糖類であり、神経変性疾患の治療薬として新たな候補とされている。トレハロースはシャペロン様作用を有し、タンパク質の誤形成や凝集を抑制し、オートファジーを促進することで蓄積されたタンパク質の除去に寄与する。

本総説では、パーキンソン病におけるオートファジー異常の役割と、この疾患の発症につながる基礎的なメカニズムについて簡単にまとめた。また、トレハロースのオートファジー促進作用、タンパク質安定化作用、抗神経炎症作用に焦点を当て、パーキンソン病の神経毒性に対抗するためにトレハロースを使用した報告についても論じる。

1 序論

パーキンソン病（PD）は、2番目に頻度の高い加齢性神経変性疾患であり、実質性黒質部のドパミン作動性ニューロンの漸進的な喪失によって特徴づけられる（Mishra et al 2015）。黒質ドーパミン作動性ニューロンの選択的な喪失は、線条体におけるドーパミンレベルの劇的な低下をもたらし、これは、振戦、筋硬直、バランス障害、および徐脈運動障害のようなパーキンソン病の枢要な症状をもたらす（Dawson & Dawson 2003;Learmonth & Freitas 2002）。

過去数十年にわたり、パーキンソン病の分子基盤や神経経路の理解が大きく前進してきたにもかかわらず、パーキンソン病の病因は依然として明らかにされていない。PD症例の約90%は散発性疾患として発症し、環境的危険因子と遺伝的危険因子の相互作用によって引き起こされる（Ghavami et al 2014）。家族性パーキンソン病と散発性パーキンソン病では原因は異なるが、同様の表現型の特徴を呈しており、両者には共通の病態生理学的メカニズムが関与している可能性が示唆されている。ミトコンドリア機能不全、酸化ストレス、および損傷を受けたタンパク質やミトコンドリアの誤処理がパーキンソン病の進行性に寄与していることが提案されている（Kroemer, Mariño, & Levine, 2010）。

レビー小体（レビー小体）およびレビー神経突起として知られる細胞質内タンパク質介在物の蓄積は、パーキンソン病の組織学的特徴である（Ebrahimi-Fakhari, Saidi, & Wahlster, 2013; Singh, Patel, Dikshit, & Gupta, 2006）。レビー小体は主にα-シヌクレインの異常凝集体からなる（Iwatsubo, 2003）。パーキンソン病患者の死後脳では、レビー小体やレビー神経突起に蓄積された高度にリン酸化された、ユビキチン化された、不溶性のα-シヌクレイン蛋白質の凝集体が見られる（Baba er al)。

現在のところ、パーキンソン病患者に対する証明された疾患修飾療法または神経保護療法はなく（AlDakheel, Kalia, & Lang, 2014)治療は、症状から機能障害または社会的不安が生じた後に開始される。現在、経口ドーパミン前駆体レボドパは、パーキンソン病に対して最も効果的な治療法であり、運動症状の良好なコントロールを提供する（Poskanzer, 1969）。しかし、オンオフ現象やジスキネジアなどの合併症は、レボドパ治療の長期化の結果であり、この薬剤の効果が低下している(Prashanth, Fox, & Meissner, 2011)。レボドパに伴う運動合併症を予防するために、症状が軽度の患者、振戦が唯一または最も重要な症状である患者、60歳以上の患者では、まずドパミンアゴニスト、アマンタジン、モノアミン酸化酵素B（MAO-B）阻害薬、抗コリン剤、β遮断薬などの他の薬剤が開始される（Connolly & Lang, 2014）。

パーキンソン病の運動合併症を改善するために、脳深部刺激が開発されてきた。脳深部刺激はレボドパ反応性の症状を治療し、この治療法の効果は数年間持続するが、重篤な認知障害や精神障害を伴わない無力な運動揺らぎおよび／または抵抗性振戦を有するパーキンソン病患者にのみ適応とされている(Bronstein et al 2011年)。

ドパミンアゴニストであるプラミペキソール、コエンザイムQ10,クレアチン、ピオグリタゾン、およびアデノ随伴ウイルス媒介遺伝子治療の治療効果を検討した最近の臨床試験では、その有効性の証拠は得られなかった（NINDS Exploratory Trials in Parkinson Disease (NET-PD) FS-ZONE Investigators 2015;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011;Bartus et al 2011年 2013; Parkinson Study Group QE3 Investigators et al 2014; Writing Group for the NINDS Exploratory Trials in Parkinson Disease (NET-PD) Investigators et al 2015; Schapira et al 2013）。)

細胞外空間に放出されたα-シヌクレイン凝集体の毒性形態が内包され、病原性α-シヌクレインの種子の伝播につながることが実証されている（Hansen er al)。 この伝播を制限するために、α-シヌクレインに対する能動的および受動的な免疫療法が、現在、臨床試験で研究されている（Oertel & Schulz, 2016）。臨床的および実験的証拠は、遺伝的因子および環境神経毒の両方によって引き起こされるオートファジー経路の障害が、パーキンソン病の発症において重要な役割を果たしていることを示している（Gan-Or, Dion, & Rouleau, 2015; Pan, Kondo, Le, & Jankovic, 2008）。α-シヌクレイン凝集をブロックまたは調節する能力を有する低分子の使用、およびα-シヌクレイン凝集を除去するためのオートファジー-リソソソーム経路（ALP）のような細胞内経路をアップレギュレートする化合物の使用のようなアプローチが開発中である。シロリムスとしても知られるラパマイシンは、マクロオートファジーを誘導するための薬剤として使用されているが、その安全性プロファイルは、パーキンソン病の治療薬としての可能性を制限している（Kalia, Kalia, & Lang, 2015; Oertel & Schulz, 2016）。異常なタンパク質凝集のクリアランスを増強するトレハロースのような薬剤の神経保護効果は以前に解明されており、これらの薬剤はパーキンソン病の潜在的な治療薬として考慮されるべきである（田中 et al 2004）。

本レビューでは、トレハロースの治療効果に関与していると考えられる共通のメカニズムをまとめるとともに、PD治療への本剤の使用に関する試験管内試験および生体内試験でのエビデンスの現状を示す。

2 オートファジー：導入と経路

タンパク質クリアランスを制御するタンパク質分解系には、ユビキチンプロテアソームシステム（UPS）とALPを含む2つの主要なシステムがある(Pan et al 2008)。基礎代謝条件下では、ユビキチンプロテアソームは、短命で誤って折り畳まれたタンパク質や細胞構成要素の大部分を分解する主要な経路である(Pan, Kondo, Le, & Jankovic, 2008)。しかし、UPSは、ミスフォールドされたタンパク質に対する防御の最初のラインとして機能する(Ebrahimi-Fakhari et al 2013; Lynch-Day, Mankovic, 2008)。2013; Lynch-Day, Mao, Wang, Zhao, & Klionsky, 2012; Osellame & Duchen, 2014)大きな膜タンパク質およびオリゴマーまたは凝集したタンパク質は、プロテアソームバレルの狭い孔を貫通することができず、したがって、ALPを介して除去される（Cuervo et al 2005; Hideshima, Bradner, Chauhan, & Anderson, 2005; Levine & Klionsky, 2004）。オートファジーは、細胞質成分、小器官、およびタンパク質のリソソーム分解に至る主要なタンパク質分解系である(Levine & Kroemer, 2008)。オートファジーは、細胞タンパク質の形成と分解の間の正常なバランスを緊密に調節しており、細胞の生存、分化、発生、および恒常性維持におけるその特異的な役割が解明されている（Mizushima & Levine, 2010; Wu, Chen, er al)。 基質がリソソームに入るメカニズムに関して、ALPは、マクロオートファジー、マイクロオートファジー、およびシャペロン媒介オートファジー（CMA; Cuervo et al 2005; Levine & Klionsky, 2004; Mizushima & Komatsu, 2011）に細分化される。マイクロオートファジーは、細胞質タンパク質のゆっくりとした連続的なターンオーバーに寄与し、リソソソーム膜の侵襲とリソソームによる細胞質物質の直接的な取り込みを介して、ピノサイトーシスに類似したプロセスで起こる(Pan, Kondo, Le, & Jankovic, 2008)。

オートファジーの最も一般的な形態であるマクロオートファジーは、細胞質の大部分、さらには小器官全体の分解に寄与する(Xilouri, Brekk, & Stefanis, 2016)。このプロセスにおいて、細胞質成分は、オートファゴソームとして知られる二重膜脂質構造内に封じ込められ、その後、オートファゴソームは、オートリソソームを形成するためにリソソームと融合し、その内容物は、加水分解酵素によって遊離アミノ酸に分解される(Pan, Kondo, Le, & Jankovic, 2008; Xilouri et al 2016)。ゴルジ複合体、エンドソーム、小胞体、ミトコンドリア、および形質膜は、ファゴフォアを構築するための膜の既知の供給源である(Yang & Klionsky, 2010)。実際、オートファゴソームの形成には、オートファジー関連（Atg）タンパク質の機能が必要である（Cao & Klionsky, 2007; Mizushima & Levine, 2010; Suzuki, Kubota, Sekito, & Ohsumi, 2007）。

Atgタンパク質は6つの機能複合体に分類され、その中でもオートファゴソーム形成の最上流に位置するULK1/2 (unc-51 like autophagy activating kinase 1/2)複合体は、オートファゴソーム形成の最上流に位置している。ULK1/2複合体は、いくつかの細胞シグナル伝達経路の標的であり、オートファジーの調節に寄与している（Chen et al 2017; Suzuki et al 2007; Suzuki & Ohsumi, 2007）。哺乳類細胞において、ULK1活性は、AMP依存性プロテインキナーゼ（AMPK）およびラパマイシンキナーゼ（mTOR;Alers，Lofflerra，Wessellborg，＆Stork，2012;Kim，Kundu，Viollet，＆Guan，2011;Shang＆Wang，2011）の機械的標的によって直接的に調節される。mTORはセリン/スレオニンタンパク質キナーゼであり、マクロオートファジーの主要な負の調節因子として作用し、mTORの不活性化はマクロオートファジーの誘導をもたらす(Pyo, Nah, & Jung, 2012)。哺乳類細胞には、mTOR複合体1(mTORC1)とmTOR複合体2(mTORC2)という2つの異なる多タンパク質mTOR複合体が存在する。mTORC1はAtg13サブユニットをリン酸化し、ULK1-ATG13複合体を破壊することでオートファジーを阻害する。一方、グルコース飢餓下では、AMPKはULK1をSer317とSer777でリン酸化することでオートファジーを直接刺激する(Kim et al 2011)。また、微小管関連タンパク質1軽鎖3(LC3)-Iとホスファチジルエタノールアミンが結合してLC3-IIを形成することは、オートファゴソーム形成の重要なステップであり、LC3陽性パンクタはオートファゴソーム形成のマーカーとして認められている(Fujita et al 2008; Hanada et al 2007; Klionsky et al 2008)。Atg5は、LC3-IからLC3-IIへの脂質化を誘発することにより、オートファゴソーム形成に重要な役割を果たすことがよく実証されている（Klionsky et al 2008; Mizushima et al 2001）。

タンパク質は、CMAを介して分解される唯一の貨物であり、リソソームに選択的に送達される(Wu, Chen, et al 2015)。他のタイプのオートファジーとは対照的に、リソソソーム内腔への基質の到着は、ベシクルの形成、またはリソソソーム膜の大きな変化を必要とせず、タンパク質はリソソーム膜を横切って直接輸送される(Arias & Cuervo, 2011; Xilouri et al 2016)。CMA基質となるためには、タンパク質は、細胞質シャペロンHsp70（Dice, 1990）によって認識されるアミノ酸配列中に特定のターゲティングモチーフ（KFERQ様配列）を有する必要がある。シャペロンと基質の複合体は、リソソーム関連膜タンパク質タイプ2a（LAMP-2A;Bandyopadyay、Kaushik、Varticovski、＆Cuervo 2008）と相互作用し、リソソソームHsc70の助けを借りて、リソソソーム内腔へのタンパク質の輸送を駆動する（Agaraberes、Terlecky、＆Dice、1997;Cuervo、Dice、＆Kneht、1997）。リソソソームmTORC2/PHLPP1/Akt軸がCMA活性の調節に参加していることが示されている(Arias et al 2015)。この調節効果は、リソソーム膜におけるCMA転座複合体の組立および分解のキネティックスの変化によって媒介される(Arias, 2015)。

3 パーキンソン病におけるオートファジー

オートファジーは、神経系におけるタンパク質の恒常性の基礎維持に重要な役割を果たしている。神経細胞は分裂後の細胞であるため、娘細胞への損傷を受けた成分の再分配は起こらず（Pan & Yue, 2014)オートファジーの機能不全は、神経細胞の変性につながるイベントのカスケードを引き起こす可能性がある（Kochergin & Zakharova, 2016）。さらに、加齢は、タンパク質制御機構の機能不全に関連する重要な要素である。UPSおよびオートファジーの活性は、加齢に伴って低下し（Cuervo et al 2005;Keller et al 2004;Pan, Kondo, Le, & Jankovic, 2008)その結果、タンパク質の蓄積および凝集、ならびにパーキンソン病に見られるような神経変性を引き起こす可能性がある（Cuervo et al 2005;Wong & Cuervo, 2010）。ALPの欠損は、アルツハイマー病、PD、およびハンチントン病(HD; Crews et al 2010; Wu, Chen, et al 2015)などのいくつかのヒト神経変性疾患の進行に関与している。神経変性疾患では、オートファゴソーム形成、カーゴ認識、オートファゴソームとリソソームとの融合、オートファゴソームクリアランス、およびカーゴ分解を含む異なる段階でオートファゴ機械の欠陥が起こり得る（Ghavami er al)。

パーキンソン病の分野では、α-シヌクレイン、LRRK2,パーキン、PINK1,ATP13A2,Rab7L、およびVPS35をコードするいくつかの欠損遺伝子がオートファジー経路と関連している（Gusdon, Zhu, Van Houten, & Chu, 2012; Hyttinen, Niittykoski, Salminen, & Kaarniranta, 2013; Lynch-Day et al 2012; Zavodszky et al 2014）。レビー小体の主成分であるα-シヌクレインは、凝集を起こしやすいタンパク質である。このタンパク質における2つの主要な変異（A53TおよびA30P）は、パーキンソン病の早期発症と関連している（Recchia et al 2004）。研究は、野生型（WT）α-シヌクレインが、その配列中にCMA標的化モチーフが存在するために、CMA経路によって分解されることを示している（Cuervo、Stephenis、Freeedenburg、Lansbery、＆Sulzer 2004）。しかしながら、α-シヌクレインの変異体または過剰発現形態は、翻訳後修飾を受け、リソソーム関連膜タンパク質2a型(LAMP-2A)に異常に結合し、リソソーム内腔へのそれらの転座の遮断につながる(Lee & Lee, 2002; Xilouri, Vogiatzi, Vekrellis, Park, & Stefanis, 2009)。さらに、ドーパミンのアミノクロームへの酸化は、α-シヌクレインプロトフィブリルおよびα-およびβ-チューブリン付加体の形成を誘導し、CMA経路を不活性化する可能性がある。また、付加体はオートファゴソームとリソソームの融合に不可欠な微小管の形成を阻害する可能性がある（Munoz, Huenchuguala, Paris, & Segura-Aguilar, 2012）。CMA活性の低下は、より多くの凝集タンパク質の蓄積を増加させ、ドーパミン作動性ニューロンの変性を増大させる(Alvarez-Erviti et al 2010; Cuervo et al 2004)。これに関連して、CMA経路の障害は、細胞の恒常性を維持するための代償応答としてマクロオートファジーを刺激することが判明した。これまでの研究では、マクロオートファジーが、変異型ハンチン、α-シヌクレイン、およびアタキシンを含む凝集タンパク質の除去に重要な役割を果たしていることが示されている（Weissmann et al 2001;Williams et al 2006）。死後のパーキンソン病脳におけるオートファゴソームの蓄積は、マクロオートファジーの活性化と大きく関連している(Vila, Bove, Dehay, Rodriguez-Muela, & Boya, 2011)。さらに、マウス脳における変異型α-シヌクレインの過剰発現は、LC3-IIおよびBeclin-1を含むオートファジーマーカーを増加させた(Bossy, Perkins, & Bossy-Wetzel, 2008)。ラパマイシン処理を介したパーキンソン病の細胞モデルおよびマウスモデルにおけるオートファジーの誘導は、ミスフォールドされたタンパク質のオートファジー分解を増強する(Pan, Kondo, Zhu, et al 2008)。しかしながら、マクロオートファジーもまた、疾患の進行中に障害されることに留意すべきである（Mishra et al 2015）。α-シヌクレインオリゴマーは、オルガネラの脂質膜および小胞と直接相互作用すると、それらの規則的な機能を損傷することが示された。これは、リソソソームの完全性の破壊およびリソソソーム膜の異常な透過性、欠陥クリアランス、およびそれに続くオートファゴソームの蓄積をもたらす（Sulzer, 2010）。生体内試験での証拠は、PD死後脳におけるオートファゴソームの蓄積とリソソソームの枯渇を示している。さらに、パーキンソン病脳のレビー小体はオートファゴソームマーカーに対して強く陽性であり、これらの内包物は非分解オートファゴソームに由来する可能性を示唆している(Vila et al 2011)。これらの知見を裏付けるように、転写因子EB（TFEB）の遺伝的または薬理学的活性化は、リソソソームのバイオジェネシスを誘導し、オートファゴソームの蓄積を防ぎ、ドーパミン神経細胞を保護することも示されている（Dehay et al 2010）。また、ドパミン作動性BE-M17神経芽腫細胞において、1-メチル-4-フェニル-1,2,3,6-テトラヒドロピリジン(MPTP)に曝露すると、リソソソーム膜の異常な透過性が誘導され、TFEBを過剰発現させると、リソソソームのバイオジェネシスが誘導され、細胞死が抑制されることが明らかにされている(Vila et al 2011)。まとめると、パーキンソン病患者からのサンプルにおけるオートファジーの増加は、細胞ストレスに耐えようとするニューロンの努力を示唆している（Macchi et al 2015）。

4 トレハロース：トレハロースとは何かと治療効果

トレハロースは、細菌、酵母、真菌、昆虫、無脊椎動物、植物を含む多くの生物に広く分布している非還元性で天然に存在する二糖類である。トレハロースは生体保護剤として作用し、熱、寒さ、乾燥、脱水、酸化などの様々な環境条件から細胞を保護する（Chen & Haddad, 2004）。トレハロースは還元末端水酸基を含まないため、糖化反応に参加できず、代謝されない安定な分子である（Chen & Haddad, 2004; Ohtake & Wang, 2011）。そのため、末梢組織や細胞では二糖類の形で作用する。健康なヒトでは、トレハロースの摂取は血糖値の急激な変化を誘発しない（Yoshizane et al 2017）。このように、経口投与後、トレハロースはマウスの末梢循環中に検出された（DeBosch et al 2016; Mayer et al 2016; Yoshizane et al 2017）。トレハロースの無毒性は、それを好ましい薬理学的薬剤にしており、ヒトにおける安全性試験では、10%までの用量では副作用は決定されなかった（Richards et al 2002）。現在、トレハロースは 2000年に米国食品医薬品局（FDA）の承認を受けた後、欧州の規制システムにより、ヒトにとって安全な食品成分とみなされている（Richards et al 2002）。

 

多くのユニークな物理的・化学的特性を持つトレハロースは、幅広い研究の焦点となっている (Ohtake & Wang, 2011)。いくつかの実験的証拠が、アミロイド形成に対するトレハロースの抑制効果を確認している。例えば、トレハロースは、アルツハイマー病の根底にある神経病理であるアミロイド-β凝集を減少させることが示された（Du, Liang, Xu, Sun, & Wang, 2013; Liu, Barkhordarian, Emadi, Park, & Sierks, 2005)およびインシュリン誘発性アミロイド形成を試験管内試験で防止する（Arora, Ha, & Park, 2004）。さらに、HDのR6/2マウスモデルでは、拡張されたpolyQ領域に直接結合することにより、脳の病理を減衰させ（田中 et al 2004年)その結果、部分的に展開されていない変異体タンパク質が明らかに安定化されることになる。多くの支持データがあるにもかかわらず、トレハロースのこの保護効果を誘発する正確なメカニズムは明らかにされていない。トレハロースがタンパク質との直接的な相互作用を介して化学的シャペロンとしてタンパク質のフォールディングを安定化するという証拠がある（Welch & Brown, 1996）。

トレハロースがタンパク質の構造を安定化するメカニズムを説明するために、3つの理論が提案されている。

• 水置換理論は、トレハロースが水を置換し、タンパク質の主要な安定化を提供する水素結合を形成するとしている。
• ガラス化理論によると、トレハロースはガラス質のマトリックスを形成し、タンパク質をマトリックス内に固定化するため、ストレス条件に対処するためにタンパク質をより安定にする(Jain & Roy, 2009; Liu, Ji, Dong, & Sun, 2009)。

実験的証拠は、タンパク質は、タンパク質の近くにある共溶媒分子を優先的に排除することで安定化されるとする優先水和仮説を支持している（Arakawa & Timasheff, 1982; Timasheff, 2002）。トレハロースとタンパク質との相互作用の分子動力学シミュレーション研究では、トレハロースがタンパク質を覆い（Lins, Pereira, & Hünenberger, 2004)タンパク質分子の周囲に重なる水の薄い層と水素結合を形成する際にトレハロースと競合することが実証された。したがって、タンパク質と水の水素結合の数を減らすことは、タンパク質のコンフォメーション変動を減少させ、安定性の向上に寄与する(Ganea & Harding, 2005)。

さらに、ドッキング研究による鶏卵白リゾチームに対するトレハロースの抗アミロイド原性効果の調査により、トレハロースは主に水素および疎水性相互作用を介して鶏卵白リゾチームのアミロイド原性領域と相互作用し、凝集を阻害することが明らかになった（Chatterjee, Kolli, & Sarkar, 2017）。

 

トレハロースによるオートファジーの活性化を調査している研究はいくつかあるが、トレハロースがオートファジーを誘導する根本的なメカニズムは不明のままである。トレハロースは、mTORに依存しない経路を介してオートファジー誘導剤として作用し、α-シヌクレイン、変異型ハンチン、およびプリオンタンパク質（PrPSc;Aguib et al 2009;Beranger、Crozet、Goldsborough、およびLehmann 2008;Sarkar、Davies、Huang、Tunnacliffe、およびRubinsztein 2007）のような凝集体を形成しやすいタンパク質のクリアランスを増強することが提案されている。さらに、PDおよびHDの細胞モデルにおいて、トレハロースは、オートファジー依存的な方法で二次的なプロアポトーシス障害から細胞を保護することが示されている（Hosseinpour-Moghaddam, Caraglia, & Sahebkar, 2018; Sarkar et al 2007）。最近の報告では、トレハロースは、GLUT8の下流にあるAMPK依存性経路を介して肝細胞においてオートファジーを誘導した(Mayer et al 2016)。しかし、GLUT8トランスポーターは組織特異的なものであり、神経細胞は細胞質膜にSLC2A8（GLUT8）を含まないため、この経路は脳組織では発生しない可能性がある（Yoon et al 2017）。また、トレハロースはAkt活性を低下させることで、TFEBを活性化してALPを増強する可能性がある（Palmieri et al 2017）。

 

トレハロースは、炎症から細胞を保護する能力を介して保護作用を誘導する可能性がある;トレハロースは、生体内試験および試験管内試験の両方で内毒素性ショックに対する抗炎症効果を有することが示されている（越後 et al 2012;Minutoli et al 2007;Minutoli et al 2008）。ほぼ全てのエビデンスは、トレハロースがNF-κB経路を阻害することにより炎症反応を抑制することを示唆している（越後 et al 2012;Minutoli et al 2007;Minutoli et al 2008）。

 

トレハロースはまた、抗酸化活性を有し、フリーラジカルをスカベンジすることができる（奥 et al 2005）。それは、酸化的損傷は、老化や神経変性疾患（ガンジー＆アブラモフ 2012）に関連付けられている障害のような様々な人間の病気の細胞死の潜在的なドライバーの一つであることに注目する価値がある。トレハロースは、膜の構造や機能を安定化する効果を発揮する（Elbein, Pan, Pastuszak, & Carroll, 2003）。以前に報告されたように、それは酵母の活性酸素によって誘導される脂質過酸化を防止する(Herdeiro, Pereira, Panek, & Eleutherio, 2006)。ラット大腿動脈モデルの別の生体内試験研究では、トレハロースは、膜との直接的な相互作用を介して血液によって誘導される脳血管痙攣における脂質過酸化物の産生を抑制した（越後 et al 2012）。これらのことから、トレハロースは様々なメカニズムで環境ストレスに対する保護作用を発揮することができる。したがって、凝集を抑制し、オートファジーを増強する能力、およびその抗炎症特性のために、それはアミロイド関連疾患や神経変性疾患の治療のための優れた候補となる可能性がある（Casarejos et al 2011）。トレハロースは、生体内試験および試験管内試験のPDモデルの両方において神経保護効果を有することが示されている。以下では、パーキンソン病における関連する治療薬としてのトレハロースの使用に関する実験的証拠を提示する（表1および2）。

表1．試験管内試験PDモデルにおけるトレハロースの神経保護効果

参照	細胞株	モデル	トレハロース投与量	主な発見
Lan etal。（2012）	PC12細胞株	WTまたはA53T変異体α-シヌクレインの過剰発現	10、50、および100 mM	A53Tα-シヌクレインを過剰発現するPC12細胞：マクロオートファジーPI3K経路のアップレギュレーションを介してマクロオートファジーを増強し、A53Tα-シヌクレインのレベルを低下させました。 WTα-シヌクレインを過剰発現するPC12細胞：WTα-シヌクレインの分解に有意な影響を与えないマクロオートファジー活性化。
カサレホス他 （2011）	NB69ヒト神経芽細胞腫細胞	エポキソマイシンによるタンパク質の蓄積	50および100mM	オートファゴソームとオートファジーのマーカーの数が増加し、細胞の壊死、ポリユビキチン化タンパク質、総リン酸化τ、p-GSK-3、α-シヌクレイン、およびα-シヌクレインの細胞内凝集体の蓄積が減少します。用量および時間に依存する方法で。p-ERKおよびシャペロンHSP-70活性化の低下。
彼等。（2014）	PC12細胞株	BV-2細胞の馴化培地（LPS誘導）をPC12ニューロンに適用しました	10および50mM	NF-κBとAP-1、および炎症性メディエーターの産生を抑制することにより、PC12ニューロンを保護します。
Redmann、Wani、Volpicelli-Daley、Darley-Usmar、およびZhang（2017）	一次皮質マウスニューロン	α-シヌクレインで前もって形成されたフィブリルで処理	1、10、および25 mM	トレハロース単独では、細胞生存率（10および25 mM）およびLC3‐IIレベルが増加し、PFF曝露により上昇したままでした。
趙、志、パン、周（2017）	PC12細胞株	形質導入細胞はA53Tα-シヌクレインを発現しました	0.2、0.5、1.5、5、および10 mM	1 mM未満の濃度では、トレハロースはA53Tα-シヌクレインの発現を減少させました。
Yu etal。（2012）	—	A53Tα-シヌクレイン	10および100mM	低濃度：トレハロースは、あらかじめ形成されたA53Tα-シヌクレインのプロトフィブリルとフィブリルを小さな凝集体またはランダムコイル構造に分解します。 高濃度：トレハロースはβシート構造への構造転移を遅らせ、成熟したA53Tα-シヌクレイン原線維の形成を完全に防ぎます。
Naik、Kardani、およびRoy（2016）	—	組換えヒトα-シヌクレイン	0.5 M	経路中間体を非天然コンフォメーションに再配置することにより、α-シヌクレインを凝集に向けて駆動します。
Sarkar etal。（2007）	COS-7、SKN–SH、HeLa、EGFP-LC3を発現する安定したHeLa細胞、WT Atg5（Atg5 + / +）およびAtg5欠損（Atg5 – / –）マウス、MEF、EGFP-HDQ74を発現する誘導性PC12安定細胞株またはEGFP-HDQ23、およびHAタグ付きA30PまたはA53Tα-シヌクレイン、およびT-REx 293		100 mM	オートファジーを誘導し、クリアランス変異体ハンチンチンとα-シヌクレインのA30PおよびA53T変異体を増加させます。
Bussi etal。（2017）	BV2ミクログリア細胞株およびN2A神経細胞株	LPSおよびα-シヌクレイン繊維とモノマーによる治療	30 mM	LPSおよびα-シヌクレインに応答した炎症誘発性分子の放出を減少させることによるオートファジーの誘導。
江ら （2013）	PC12細胞株	WTα-シヌクレインの過剰発現	0.2、0.5、1.0、5.0、および10.0 mM	WTα-シヌクレインは大きなアモルファスタンパク質凝集体に組み立てられ、長期間のインキュベーション後に小さなアモルファス粒子またはランダムコイル構造に分解される可能性があります。
	トレハロースと共培養した組換えWTα-シヌクレイン		100 mM	低濃度のトレハロースはWTα-シヌクレインの過剰発現を抑制し、高濃度のトレハロースは過剰発現を増強し、細胞生存率を低下させました。
ユンら （2017）	SH–SY5Y細胞株とラット皮質ニューロン	組換えアデノウイルスベクター（アデノ/α-シヌクレインまたはアデノ/ tfLC3）による形質導入	0、4、20、および100 mM	脂質化LC3（LC3‐II）、p62、オートファゴソームの蓄積、オートファゴソームの減少、α-シヌクレインの凝集と分泌の増加。対照的に、細胞生存率はトレハロースでの処理に影響されませんでした。
Wu、Xu、etal。（2015）	PC12細胞株	ロテノン（500 nM）による治療	100 mM	LC3-IIおよびα-シヌクレインの蓄積の減少、TFEBの核移行の誘導、リソソームレベルの回復、細胞死の減少、LAMP2レベルの回復、およびオートファゴソームのクリアランスの増加。

参照	動物モデル	投与経路	用量	治療期間	主な発見
Ferguson、Law、およびSarkar（2015）	成体雄C57Bl / 6マウス（MPTP誘発PD）	飲料水で	1％（1.90–2.34g・kg -1）	38日	MPTPpによる行動変化の改善はありません。 DA、DOPAC、HVA、および5-HIAAレベルの線条体減少の減衰。
Sarkar etal。（2014）	成体雄C57Bl / 6マウス（MPTP誘発PD）	飲料水で	2％	週2回5週間、MPTP +プロベネシド投与開始の3日前に開始	腹側中脳SNpcおよびCPuのTHおよびDAトランスポーターの喪失とCPuのドーパミンレベルの減少。ミクログリアの活性化と星状細胞の肥大の減少、運動障害の改善、ZO-1と閉塞（2つの緊密な接合タンパク質）の保護、および脳内皮細胞のグルコーストランスポーター-1をMPTP誘発性のダウンレギュレーションから保護します。
彼等。（2016）	雌SDラット（ヒトA53Tα-シヌクレインを発現するAAV1 / 2を注射）	飲料水で	5、2、および0.5％	6週間	0.5％トレハロース：行動的および神経化学的欠陥の改善に失敗します。 5％および2％トレハロース：運動非対称性およびDA神経変性におけるα-シヌクレイン媒介性欠損の減少および黒質線条体におけるα-シヌクレイン凝集、LC3-IIの形成の増加による線条体におけるオートファジーの増強。
Rodríguez‐Navarro etal。（2010）	PK -/- / TauVLWトランスジェニックマウス	飲料水で	1％	週に2回 2.5ヶ月（3ヶ月齢のマウス） 4ヶ月（3ヶ月齢のマウス） 3週間の治療（14ヶ月齢のマウス）	2.5ヶ月：運動および認知行動の改善、腹側中脳のドーパミンニューロン数および中脳および線条体のドーパミン関連タンパク質レベルの増加、およびリン酸化タウ陽性神経炎性プラークの数の減少、レベルリン酸化タウタンパク質の、およびアストログリオーシス。 4ヶ月：タウ病変とアストログリオーシスの改善を維持し、線条体のDA関連病変を元に戻すことができなかった。 3週間（平均余命の限界で）：運動行動と不安を改善し、リン酸化タウのレベルとマウスβ-アミロイドプラークの数を減らします。
丹治他 （2015）	レビー小体Dモデルマウス（過剰発現したA53Tα-シヌクレイン）	経口摂取と腹腔内注射	2％（wt / vol）	短期（1週間摂取） 長期間（3週間または12週間の摂取）	腹腔内注射：脳内のオートファジーへの影響はありません。 経口摂取：（a）短期間：オートファジーの誘導と熱ショックタンパク質HSP90、および小胞体ストレスシャペロンSigmaR1のレベルの上昇。（b）長期間：トレハロースの効果は不明瞭でした。
カウルとナジル（2015）	トランスジェニックCaenorhabditiselegansモデル（ヒトα-シヌクレインを発現）	線虫増殖培地プレートに播種	5および10mM	48時間	5 mM濃度：α-シヌクレインレベルの低下なし。 10 mM濃度：ROSおよびα-シヌクレインレベルの低下、運動性およびドーパミンレベルの増加、オートファジーおよびシャペロン遺伝子bec-1、lgg-1、epg-8、hsp-60、およびhsp-4のアップレギュレーション。
Wu、Xu、etal。（2015）	オスのルイスラット（ロテノン誘発PD）	飲料水で	2％（wt / vol）	毎日、56日間	SNpcDAニューロンの損失の減少。

 

4.1 オートファジーの制御

特定のタンパク質凝集体の進行性の蓄積は、神経細胞の機能を損なう一般的な神経変性疾患である。アミロイド関連疾患に対する効果的な治療アプローチは、アミロイドフィブリルへのタンパク質の自己集合が制御されるときに達成される。パーキンソン病は、タンパク質分解系の障害がレビー小体様凝集体の形成を開始することができるタンパク質病的障害である(Xilouri, Brekk, & Stefanis, 2013; 図1)。既存の文献は神経変性に対するトレハロースの治療上の効果がオートファジー経路(Liu et al 2005; Sarkar et al 2007; Tien、Karaca、Tamboli、及びWalter 2016年)の誘導によって主にあることの可能性を支える。パーキンソン病の動物モデルおよび試験管内試験モデルにおけるいくつかの研究は、凝集したタンパク質の毒性を減少させるトレハロースの能力を報告している;これらを以下に要約する。

図1　パーキンソン病（PD）におけるトレハロースの保護効果

 

ユビキチン-プロテアソームシステム（UPS）とオートファジー経路は、タンパク質の蓄積とレビー小体型（レビー小体）形成をもたらすパーキンソン病の病理学的状態ではブロックされている（赤矢印）。トレハロースは様々なメカニズムで保護する。AP：オートファゴソーム

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以前、神経細胞株の試験管内試験研究では、トレハロースがmTORに依存しない方法でオートファジーを活性化することにより、A53TおよびA30Pのα-シヌクレイン変異体のクリアランスを促進することが示された（Sarkar et al 2007;表1）。トレハロースはまた、パーキンソン病のAVV1/2 A53T αシヌクレインラットモデルにおいてαシヌクレインの除去を増加させた。実際、それは線条体におけるオートファジーを活性化し、α-シヌクレイン凝集体の量を有意に減少させ、ドーパミン作動性ニューロンの生存を増強し、運動障害を改善した（He et al 2016;表2）。WTまたはA53T α-シヌクレインを過剰発現させたPC12細胞を対象とした研究では、トレハロースがA53T α-シヌクレインのクリアランスを増強し、この効果がマクロオートファジーPI3K経路のアップレギュレーションによって媒介されることが示された。しかしながら、トレハロースはWTのα-シヌクレインクリアランスには有意な効果を示さなかった（Lan et al 2012;表1）。このことは、マクロオートファジーがA53T α-シヌクレインのクリアランスのための優勢な経路であり、WT α-シヌクレインはUPS経路によって効率的にクリアされるという観察と一致している(Ravikumar, Duden, & Rubinsztein, 2002; Webb, Ravikumar, Atkins, Skepper, & Rubinsztein, 2003)。エポキソマイシンによるUPS機能の阻害は、NB69ヒト神経芽腫細胞において、全リン酸化タウ、p-GSK-3,α-シヌクレインなどのポリユビキチン化タンパク質、およびα-シヌクレインの細胞内凝集体の蓄積をもたらす。トレハロースで処理した後、これらの細胞では、オートファゴソームおよびオートファジーマーカーが用量および時間依存的に増加した（Casarejos et al 2011; 表1）。ヒトα-シヌクレインを発現するトランスジェニックCaenorhabditis elegansモデルでは、トレハロースの投与により、活性酸素とα-シヌクレインレベルが減少したが、運動性とドーパミンレベルは有意に増加した。また、トレハロースはオートファジーを誘導し、オートファジーやヒートショック系に関連する遺伝子のmRNA発現を増加させた。ソルビトールとキシリトールを含む他のオスモライトは、パーキンソニズムのC. elegansモデルで多くの反対効果を発揮する（Kaur & Nazir 2015; 表2）。

最近の研究では、トレハロースは、低濃度（1mM未満）では、トランスフェクションされたPC12細胞におけるA53T α-シヌクレイン発現レベルを減少させることが示された。対照的に、高濃度（1mMより高い）では、トレハロースは、A53Tα-シヌクレインの発現を誘導し、A53Tα-シヌクレインオリゴマーの安定化を介して細胞生存率を減衰させた（Zhaoo et al 2017;表1）。同様に、高濃度のトレハロースは、細胞毒性効果を誘導し、これは以前の研究でも観察された効果である（Lan et al 2012;表1）。これらと同様に、トレハロースは、長期投与（3週間または12週間;Tanji et al 2015;表2）後にマウスの脳内でオートファジーを効率的に誘導しなかった。トレハロースによる短期投与は、マイトファジーの誘導と酸化還元状態の改善により、マウスタウオパシーモデルのドーパミン関連病態を改善する。しかし、長期投与ではオートファジー経路の制御不能な活性化によりエネルギー不足が生じる。トレハロースの有害な長期効果は、ドーパミンの含有量が多い線条体のような高い代謝活性と酸化ストレスに関連する大脳領域でより顕著である（表 2; Rodríguez-Navarro et al 2010）。Zhao et al 2017）が示すように、PC12細胞における高トレハロース濃度は、ミトコンドリアの形態に影響を与え、ミトコンドリア膜電位を低下させた（表1）。したがって、高用量の副作用を避けるために、最も低い有効量と最大神経保護効果の持続時間を定義する必要があるように思われる。

トレハロースのオートファジー誘導活性に関する一般的なコンセンサスにもかかわらず、PD細胞培養モデルを用いた試験管内試験試験では、トレハロースがオートファジーを阻害し、その結果、脂質化されたLC3（LC3-II)p62,オートファゴソームの蓄積が見られた一方で、オートリゾソームの数は減少したことが示された。以上の結果から、トレハロースはリソソーム膜の完全性を阻害し、オートファゴソームとリソソームの融合を阻害することが明らかになった。それにもかかわらず、α-シヌクレイン凝集は有意に増加したが、細胞生存率は変化せず、トレハロースの神経保護機能はオートファジーに依存しないメカニズムを介して媒介されたことを示唆した（表1;Yoon et al 2017）。同様に、Tanjiらによるレビー小体病モデルマウスの脳の神経病理学的解析では、トレハロースは、α-シヌクレインの異常凝集には明らかな効果はないが、マウスの不溶性α-シヌクレインのレベルを低下させ、脳内のオートファジーマーカーLC3-IIの蓄積を増加させたことが明らかになった。さらに、トレハロースがHSP90やSigmaR1などの異なるシャペロン分子の変調を介して作用することも実証された（表2;Tanji et al 2015）。様々な研究は、α-シヌクレイン前形成フィブリル（PFFs）の外因性適用が、細胞におけるタンパク質凝集の形成を促進することを示してきた（Luk et al 2012;Volpicelli-Daley et al 2011）。興味深いことに、初代皮質ニューロンをトレハロース単独で処理すると、LC3-IIレベルが上昇し、トレハロースおよびα-シヌクレインPFFの両方で処理すると上昇したままであることが示されているが、凝集したα-シヌクレインのレベルには有意な変化は観察されず、PFFがマクロオートファジーを増強しても分解に抵抗性であることが示されている（表1;Redmann et al 2017）。

ロテノン誘発PDモデルにおいて、ロテノン処理したPC12細胞は、凝集したα-シヌクレイン、LC3-II、Beclin-1,およびオートファジー基質p62のレベルの有意な増加を示し、トレハロース処理は、LC3-IIおよびα-シヌクレインのこの蓄積を減衰させた。トレハロースはまた、リソソソームバイオジェネシスのエンハンサーであるTFEBの核内転座を増加させ、オートファゴソームのクリアランスを上昇させた(Wu, Xu, et al 2015)。DecressacおよびBjorklundは、生体内試験での研究において、ニグラードパミン作動性ニューロンにおけるα-シヌクレインの過剰な細胞濃度が、TFEBの細胞質封鎖を引き起こし、その核内転座を効果的にブロックすることを示した。TFEBの遺伝的または薬理学的活性化は、有毒なα-シヌクレイン凝集体のクリアランスを改善した。同様の変化はヒトパーキンソン病脳でも起こり、TFEBはレビー小体のα-シヌクレインとコロケーションする(Decressac & Bjorklund, 2013)。

4.2 タンパク質の安定化

トレハロースが変性したタンパク質を本来の構造に折り畳む能力は、以前の研究で定義されている (Melo et al 2003)。正確なメカニズムは明らかではないが、トレハロースがシャペロンとして作用し、タンパク質との直接的な相互作用を介してタンパク質の折り畳みを促進することはもっともらしいと思われる(Jain & Roy, 2009; Welch & Brown, 1996)。放射光円二色性分光法を用いたα-シヌクレインのコンフォーメーション転移は、トレハロースがα-シヌクレインと相互作用し、用量依存的に試験管内試験重合を阻害することを示した（Ruzza et al 2015）。α-シヌクレイン凝集に対するトレハロースの阻害効果の評価は、低濃度のトレハロースが、事前に形成された変異型α-シヌクレイン（A53T）プロトフィブリルおよびフィブリルを小さな凝集体に解体するか、または無秩序な構造に溶解することを明らかにした。しかし、より高い濃度では、A53Tαシヌクレインのβシートへの構造転移が鈍化し、成熟フィブリルの形成が完全に阻止された（表1;Yu et al 2012）。別の研究では、WT α-シヌクレインのトレハロースとの早期のコインキュベーションは非晶質凝集体の形成をもたらし、より長いインキュベーションの後、大きな非晶質凝集体は、小さな非晶質粒子に、またはランダムコイルコンフォーマーに再形成されることが明らかにされた（Jiang et al 2013）。対照的に、別の試験管内試験研究からの結果は、α-シヌクレインのフィブリル化がトレハロースの存在下で明らかに促進されることを示した（Naik et al 2016）。この後者の研究では、逆効果は、トレハロースの存在下で部分的に折り畳まれたコンフォメーションに再配列し、これらの構造の相互作用が凝集を開始したα-シヌクレインの本質的に無秩序な構造によるものであることが提案された（表1;Naik et al 2016）。より最近の研究では、Katyal、Agarwal、Sen、Kumar、およびDeep（2018）は、トレハロースが、アミロイドフィブリルの形成を核形成することができないオフパスウェイのアモルファス凝集体の形成に凝集経路を誘導することにより、潜在的に毒性のあるフィブリル負荷を減少させることを見出した。核形成を起こしやすい種としてのプロトフィブリルおよびオリゴマー種は、ドーパミン作動性ニューロンにおける神経毒性に寄与し得る（Goldberg & Lansbury, 2000; Volles et al 2001）。したがって、タンパク質のオリゴマー化を阻害する薬剤は、パーキンソン病の治療法としての可能性を示している。

4.3 トレハロースの抗炎症効果

神経炎症は、いくつかの神経変性疾患の進行性の中心的な性質であると提案されており、神経学的に関与する実質的にすべてのリゾソーム貯蔵疾患で発生している（Farfel-Becker et al 2011）。今日では、炎症の抑制および自己永続的な活性酸素産生サイクルの抑制を目的とした多くのPD治療試験において、ミクログリアは重要な標的となっている（Glass, Saijo, Winner, Marchetto, & Gage, 2010）。PDモデルにおける炎症反応を抑制するトレハロースの能力については、圧倒的な支持がある。例えば、トレハロースを用いて慢性的な MPTP 毒殺マウスの PD モデルを治療すると、ミクログリアとアストログリアの両方の活性化が抑制され、現在のところ、プロ炎症性分子と神経毒性分子の放出が減衰する。興味深いことに、MPTP中毒マウスで発生する血液脳関門の完全性の破壊や内皮細胞の「クラスター」形成は、2つのタイトジャンクションタンパク質（ZO-1とオクルーディン）のレベルを復元する能力を介してトレハロースによって減少した。MPTPマウスモデルにおけるトレハロースのその後の影響は、運動障害を伴わなかった（表2;Sarkar et al 2014）。ミクログリア活性化と神経損傷との関連は、試験管内試験試験で確認された。NF-κB経路の活性化は、LPSで挑戦したBV-2ミクログリア細胞において、IL-1β、IL-6,TNF-α、およびNOを含むサイトカインの放出を増加させた。トレハロースは、PC12細胞のアポトーシスを抑制し、ミクログリア活性化によって誘発される神経毒性からこれらの細胞を保護した（表1;He et al 2014）。さらに、トレハロースは、トール様受容体4（TLR4）のダウンレギュレーションによるNF-κB活性化を効率的に減衰させ、PD動物モデルをLPS媒介の神経炎症から保護した（Minutoli et al 2008）。最近の研究では、Bussi et al 2017）は、ラパマイシンおよびトレハロースの両方への曝露が効率的にオートファジーを促進し、BV2ミクログリア細胞におけるLPSおよびα-シヌクレインに応答してNOを含むプロ炎症性メディエーターの放出を減少させることを示した（表1）。オートファジーは、活性化されたインフラマソームによって誘導されるスプリアスインフラマソーム活性化および免疫応答のダウンレギュレーションの阻害（Lupfer et al 2013; Nakahira et al 2011; Saitoh et al 2008)および直接または間接的なI型インターフェロン応答の阻害（Konno、Konno、＆Barber 2013; Liang et al 2014; Saitoh et al 2009）を介して、炎症性応答の制御において重要な役割を果たしている可能性がある。したがって、オートファジーを標的とすることで神経炎症を予防する治療戦略は、神経変性疾患の有効な治療法を見出すのに役立つかもしれない（Ghavami et al 2014）。

5 結論

動物モデルから得られた広範なデータは、オートファジーへのその効果を介してトレハロースが、様々なプロテオパシー障害の治療の可能性を持っていることを示している。真核細胞におけるオートファジーの調節には4つの主要なメカニズムがある。

1. PI3K/Akt/mTOR、
2. AMPK/ULK1/mTOR、
3. Bcl-2/Beclin-1,およびT
4. FEB経路

である（Wang er al)。 現在、証拠のほとんどは、トレハロースが、疾患の種類および細胞に応じて、これらの経路のそれぞれを介してオートファジーを活性化することができることを示唆している。それにもかかわらず、PD治療におけるオートファジー活性化に対するトレハロースの効果をめぐる論争がある。多くの研究では、mTORに依存しない経路が主な作用機序として提案されているが、最近の研究では、トレハロースがTFEB機能の活性化を介してALPを駆動することが明らかにされている（Evans, Jeong, Zhang, Sergin, & Razani, 2018; 図2）。PDニューロンにおけるリソソーム枯渇とオートファゴソーム蓄積は、TFEBがパーキンソン病の新規治療法開発のための有望なターゲットである可能性があるという考えを裏付けるものである。また、トレハロースはタンパク質を安定化させることでタンパク質の凝集に影響を与える可能性があることが実験的に示された。パーキンソン病では、トレハロースはα-シヌクレインの非晶質凝集体への凝集を促進するが、これは無毒である。しかしながら、この二糖類の高用量および長期使用では効果が観察されなかったため、用量および時間依存性は、PD治療におけるトレハロースの有効性に影響を与える主要な要因である。したがって、トレハロースの最適な用量と治療期間を決定することは、今後の研究の重要な方向性となるかもしれない。何よりも、トレハロースを用いたパーキンソン病の動物モデルにおいて、パーキンソニズムに関連する症状の発現を改善するのに有効であることが実証されていることにも留意すべきである（He et al 2016; Kaur & Nazir 2015; Rodríguez-Navarro et al 2010; Sarkar et al 2014）。短期治療を行っても、寿命の限界にある高齢のPK-/-/TauVLWマウスにおいて、アミロイドβ陽性プラークの数および運動欠損が減少した（Rodríguez-Navarro et al 2010）。動物モデルにおけるトレハロースの有益な効果にもかかわらず、ヒトPD被験者におけるこの二糖類の有効性を評価するように設計された臨床試験は実施されていない。このような試験は、ヒトにおけるトレハロースの腸管吸収が限られていることを考慮に入れて、代替の投与経路や、この二糖類の全身吸収を可能にする特注の製剤の使用が必要であることを正当化すべきである。この文脈では、トレハロースの静脈内投与は、トレハロースのトレハロースによる腸内分解の問題に取り組むために提案されている。現在、眼球咽頭筋ジストロフィーおよび3型脊髄小脳運動失調症患者におけるトレハロースの長期静脈内投与の有効性および安全性を支持する第I相および第II相試験からの証拠がある（Argov, Vornovitsky, Blumen, & Caraco, 2015）。これらの説得力のあるデータを考えると、パーキンソン病を含む神経変性疾患患者を対象に、トレハロースの静脈内投与が疾患の症状を改善できるかどうかを評価するための概念実証臨床試験を開始することが推奨される。

図2　パーキンソン病におけるオートファジー-リソソーム経路の模式図

 

(a) 生理的条件下では、シャペロン媒介オートファジー（CMA）がα-シヌクレイン分解の主な経路である。野生型のαシヌクレインは、リソソーム関連膜タンパク質2a型（LAMP-2A）受容体と結合してリソソーム内腔に内包される。

b）病理学的状態では、変異体またはドーパミン修飾α-シヌクレインは、LAMP-2A受容体に強く結合し、CMA経路を障害する。CMAの不活性化は、有毒なα-シヌクレインの異常な蓄積をもたらす。

(c) CMAの遮断に応答して、凝集したα-シヌクレインのクリアランスは、マクロオートファジーのアップレギュレーションである代償メカニズムによって起こる。

(d) マクロオートファジーのアップレギュレーションは、オートファゴソームの蓄積を増加させる可能性がある。また、オリゴマーα-シヌクレインとオルガネラ脂質二重膜との相互作用により、リソソソーム膜が破壊・透過し、リソソソームヒドロラーゼがサイトゾルに漏出し、オートファゴソームの空胞が蓄積する可能性がある。(e)転写因子EB(TFEB)の薬理学的活性化は、リソソソームのバイオジェネシスを促進し、オートファゴソームの蓄積を緩和する。

5.1 ターゲットとリガンドの命名法

この記事の主要なタンパク質標的およびリガンドは、IUPHAR/BPS Guide to PHARMACOLOGY（Harding er al 2018)およびConcise Guide to PHARMACOLOGY 2017/18（Concise Guide to PHARMACOLOGY 2017/18）に永久にアーカイブされている（Alexander、Fabbro et al 2017; Alexander、Kelly、Marrion、Peters、Faccenda、Harding、Pawson、Sharman、Southan、Buneman et al 2017a; Alexander、Kelly、Marrion、Peters、Faccenda、Harding、Pawson、Sharman、Southan、Davies et al 2017b）。