何日も眠らない日が続くと、次第に考えがまとまらなくなり、まったく仕事や勉強ができなくなる──。そんな経験を、あなたもしたことがあるかもしれない。睡眠不足が続くと、気力も体力も思考能力も著しく低下してしまうのを実感するが、さらに恐ろしいことが脳内で引き起こされていることが、マウスを使った研究により確認された。一言でいうと、それは「脳細胞の自己破壊」だ。
脳内の「食作用」を調べよ
イタリアのマルケ工科大学、臨床・実験医学科のミケーレ・ベレッシ博士が『Journal of Neuroscience』で発表した研究では、慢性的な睡眠不足が引き起こす物理的な脳へのダメージが、細胞レヴェルで説明されている。ここで研究者らが着目したのは、主に脳の清掃や管理を行っているグリア細胞による「ファゴサイトーシス」（食作用）である。
食作用とは、生体にとって異物と認識される病原微生物や死んだ細胞などを取り込む役割のことであり、体内（組織内、血液内など）ではマクロファージや単球などが担っている。脳内では、グリア細胞であるアストロサイトとミクログリアが食作用と似た働きをすることがわかっていた。
ミクログリアは周囲の環境を管理しており、徘徊しながらニューロンの活動をモニターしたり、古くなったり死んだ細胞を食作用によって取り込んだりする。アストロサイトは、不要になったシナプス（ニューロンの接合部分）の剪定、残骸の除去、または接続回路の再形成を行う。
これら一連の作業は主に眠っている間に行われると思われていたが、ベレッシの以前の研究では、眠っているときよりも一時的な睡眠不足のときのほうが、アストロサイト遺伝子が活性化することが確かめられていた。だが脳内環境の乱れや炎症反応によっても活性化するミクログリアが、睡眠不足によっても活性化されるのかどうかは不明のままだった。
今回の実験では、これらアストロサイトとミクログリアの特性が、さまざまな睡眠／覚醒のパターンでどのような働きをするのかをマウスの脳で調査したものだ。そこで研究チームは、マウスを4つのグループに分けて実験を行った。各グループはマウス6～8匹で構成された。
1: 安眠グループ：6～7時間きちんと眠っていたグループ 2: 安眠妨害グループ：眠っている間に何度か起こされ安眠を妨害されたグループ 3: 睡眠不足グループ：通常よりも8時間以上起きていたグループ 4: 慢性的睡眠不足グループ：刺激を与えられ4日半起こされていたグループ
睡眠不足で「シナプスが食われる」
マウスの脳におけるアストロサイトの活動は、これら4つのグループで大きく異なっていた。実験の結果、安眠グループのアストロサイト活性が5.7パーセントだったのに対し、安眠妨害グループは7.3パーセント、睡眠不足グループは8.4パーセント、慢性的睡眠不足グループは13.5パーセントと、睡眠が不足するにつれてアストロサイトがより活動的になっていることがわかった。これは寝不足が引き金となってアストロサイトを活性化させ、シナプスの接続やそれらの残骸をより多く分解してしまうことを示唆しているという。
実際に、慢性的睡眠不足グループのマウスのシナプスを調べてみると、よく使われる「ハブ」となっている成熟したシナプスほどアストロサイトの標的となっており、より多くの分解が行われていることがわかった。
覚醒時間の延長に伴い、脳神経活動により蓄積された分子的副産物もまた増加する。研究者らは、アストロサイトの清掃管理機能（もとい食作用）が、より使用頻度の高いシナプスに対応した結果なのではないかと推測している。つまり寝不足が続くと、脳神経同士を繋いでいるシナプスの一部が、アストロサイトに文字通り食われてしまうのである。
さらに研究チームは、ミクログリアも慢性的睡眠不足により活性化することも確認した。睡眠不足グループではみられなかったシナプス構成要素に対する食作用が、慢性的睡眠不足グループでは増加していたのだ。しかし慢性睡眠不足による炎症の増加とミクログリア活性化の関連はみられず、研究者らは慢性的睡眠不足で誘発された別の要因がミクログリアを活性化させたのではないかと推測している。
過度のミクログリア活性は、アルツハイマー病などの脳神経障害と関連していることが明らかになっており、「こちらの発見のほうが深刻だ」と、論文筆頭者であるベレッシはリリースにてコメントしている。
睡眠不足と神経変性疾患
現在、世界各国では多くの人々が慢性的睡眠不足にある。スマートフォンのアプリ『ENTRAIN』の睡眠サイクル調査では、日本の平均睡眠時間はほかの国々と比べても最下位のレヴェルだった。また、ウェアラブルデヴァイスメーカーのJawboneが行った睡眠時間調査でも、日本人ユーザーの睡眠時間は平均6時間15分と最も短かった。
これまでの数々の研究では、睡眠不足とアルツハイマーなどの神経変性疾患の高い相関関係が確認されており、睡眠不足で蓄積されるタンパク質の種類もいくつか挙げられている。睡眠のクオリティ向上が神経変性疾患の予防につながるかは定かではないが、慢性的睡眠不足は疾患に関連するタンパク質の増加要因にはなっているのだ。
ベレッシ率いる研究チームはこれから、寝不足によるアストロサイトとミクログリアの影響がどれほどの期間続くのかを調査する予定だという。
TEXT BY SANAE AKIYAMA