リハビリにおける神経可塑性　CREB経路とBDNF経路の重要性　〜統合的神経認知運動療法®︎〜

こんにちは、理学療法士の大塚です。今回は、「神経可塑性」について、特に重要な2つの経路に焦点を当ててお伝えします。

1. 神経可塑性の主役：CREB経路とBDNF経路

CREB経路：記憶と学習の司令塔

CREB（cAMP response element-binding protein）は、神経可塑性、記憶形成、学習などに重要な役割を果たす転写因子です。CREB経路の活性化は、以下のようなプロセスを経て行われます：

1. 神経伝達物質（例：グルタミン酸）が受容体に結合

2. 細胞内カルシウム濃度の上昇

3. cAMPの産生増加

4. プロテインキナーゼA（PKA）の活性化

5. CREBのリン酸化

リン酸化されたCREBは核内に移行し、CRE（cAMP response element）と呼ばれるDNA配列に結合します。これにより、即時初期遺伝子（c-fos, c-jun）、神経栄養因子（BDNF, NGF）、シナプスタンパク質（シナプシンI）などの標的遺伝子の転写が活性化されます。これにより、神経細胞の成長や新しいシナプス結合の形成が促進されます。

リハビリテーションの観点から重要なのは、運動学習や技能獲得時にCREB経路が活性化されることです。反復的な練習がCREBの持続的活性化を促進し、長期的な神経可塑性の基盤となる遺伝子発現の変化を誘導します。

BDNF経路：神経細胞の成長を支える

BDNF（Brain-Derived Neurotrophic Factor）は、神経細胞の生存、分化、シナプス可塑性に重要な役割を果たす神経栄養因子です。BDNF経路の活性化プロセスは以下の通りです：

1. CREB経路などの活性化によりBDNF遺伝子の転写が促進

2. 前駆体（pro-BDNF）として合成され、成熟BDNFに Processing

3. 神経活動依存的に分泌

4. 主要受容体であるTrkB（チロシンキナーゼ受容体B）に結合

5. 受容体の二量体化とリン酸化が起こる

BDNF-TrkB結合後、下流の刺激伝達経路が活性化されます：

• MAPK/ERK経路：神経突起の伸長、シナプス形成を促進

• PI3K/AKT経路：細胞生存を促進、タンパク質合成を活性化

• PLCγ経路：細胞内カルシウム濃度の上昇、シナプス可塑性の調節

これらの経路の活性化により、神経細胞の生存促進、シナプスの形成と強化、樹状突起の分枝と成長、長期増強（LTP）の誘導と維持などの生理学的効果がもたらされます。

2. CREB経路とBDNF経路の相互作用：神経可塑性の正のスパイラル

CREB経路とBDNF経路は、互いに密接に関連しています：

1. CREB経路の活性化がBDNF遺伝子の転写を促進

2. BDNFがTrkB受容体を介してCREBをリン酸化

3. この正のフィードバックループが長期的な神経可塑性を支える

この相互作用を理解することで、より効果的なリハビリテーション戦略の立案が可能になります。

3. リハビリテーションへの応用