The choroid plexus is a source of active renin in the central nervous system

技術要約：中枢神経系における能動的レニン供給源としての脈絡叢

問題提起
中枢神経系（CNS）内に機能的な局所的レニン・アンジオテンシン系（RAS）が存在するかどうかは、50年以上にわたって議論の対象となってきた。RASの構成要素が末梢において心血管系や体液バランスを調節することは知られているが、脳内に機能的な「能動的レニン」が存在することを決定的に証明することは困難であり、これまでも論争の的であった。先行文献では、CNSが広範な局所システムを支えるのに十分な量の能動的レニンを適切な解剖学的区画内で生成・放出していることを確定的に証明することに苦慮しており、検出された活性は血漿レニンの捕捉であるか、あるいは真のレニンではなくカテプシンDに起因するものである可能性を示唆する研究もあった。極めて重要な未解決の問いは、全身循環とは独立して、CNS内の特定の供給源が機能的レニンを生成し、脳脊髄液（CSF）中へ放出しているのかどうかという点である。

方法論
著者らは、マウスおよびヒトモデルを用いたトランスクリプトミクス、分子生物学、および機能アッセイを統合した学際的なアプローチを採用した：

1. トランスクリプトーム解析： 著者らは、マウスおよびヒトの両方の公開データセット（18個）を用いて擬似バルクおよび単一細胞RNAシーケンシング（scRNA-seq）解析を行い、脈絡叢上皮細胞（CPEC）におけるRen1（レニン）、Ace（アンジオテンシン変換酵素）、およびAgt（アンジオテンシノゲン）の特異的な発現を評価した。
2. 分子生物学的検証：
   • qPCR： 様々な年齢および性別におけるマウスCPECでのRen1 mRNA発現を検証した。
   • ウェスタンブロッティング： 生理食塩水で灌流したマウス脈絡叢エクスプラントにおけるレニンタンパク質の存在量を、腎臓組織と比較して定量化した。
   • 免疫蛍光染色およびRNAscope： マウスおよびヒトの死後組織を用い、マルチプレックス蛍光RNAscopeおよび免疫蛍光染色を用いて、Ren1 mRNAとアンジオテンシノゲン（AGT）およびアクアポリン1（AQP1）との共局在を可視化した。
3. 機能アッセイ：
   • マウスエクスプラント： PBS灌流したマウスから分離した脈絡叢エクスプラントを人工脳脊髄液（aCSF）中で24時間インキュベートした。条件培地中のレニン活性は、レニン特異的なFRETペプチド基質を用いて測定した。
     らヒトCSF解析： テネシー・アルツハイマー病プロジェクト（TAP）コホート（n=21）のヒトCSFサンプルを用いて、ヒト特異的な蛍光アッセイによりレニン活性を測定した。
4. 相関分析： ヒトコホートにおいて、CSFレニン活性を、血漿レニン活性代替指標（PRA-S）、CSF/血清アルブミン比（血液脳関門の完全性の指標）、およびCSFアンジオテンシノゲンレベルと相関させた。また、年齢に伴うCSFおよび血清RAS成分の変化についても分析した。

主な結果

• トランスクリプトームの証拠： 公開データセットにより、マウスおよびヒトの両方のCPECにおいてRen1が発現していることが確認された。発現はin vitroよりもin vivoで高く、性別による差はなかった。CPECの約1.13%がレニンを発現しており、そのうち約60%の細胞がAceを共発現していた。発現は第4脳室と比較して側脳室でわずかに高い傾向が見られた。
• タンパク質発現： マウスの脈絡叢エクスプラントにおいてレニンタンパク質が検出された。雄のマウスにおいて、脈絡叢におけるレニンの存在量は、タンパク質1マイクログラムあたりの比較において腎臓と同等であったが、総腎重量を考慮すると、腎臓の絶対的な産生量は指数関数的に高い。雌のマウスでは、脈絡叢のレニンは腎臓よりも有意に低かった。
• 機能的分泌： マウスの脈絡叢エクスプラントは、条件培地中に能動的レニンを分泌した。この活性は血漿レニンレベルとは無関係であり、脳室の位置によって変動し、側脳室のエクスプラントは第3および第4脳室よりも高い活性を示した。
• ヒトCSFの知見： ヒトのCSFにおいて測定可能なレニン活性が検出された。極めて重要なことに、CSFレニン活性は、循環血漿レニン（PRA-S）やCSF/血清アルブミン比と相関を示さず、これは、それが末梢由来ではなく、血液脳関門の完全性とも独立していることを示している。対照的に、CSFアンジオテンシノゲンレベルはアルブミン比と相関していた。
• 加齢の影響： 成人ヒトにおいて、CSFレニン活性は加齢とともに有意に増加した。逆に、血漿レニン活性は加齢に伴う増加を示さず、血清ACE活性は加齢とともに減少した。

主要な貢献

• 供給源の特定： 本研究は、脈絡叢がCNSにおける機能的かつ能動的なレニンの決定的な供給源であることを特定し、局所的レニンの存在に関する従来の論争を解決した。
• 循環からの独立性： 著者らは、CSFレニン活性がCNS内で局所的に生成されており、全身のレニンとは異なるものであるという証拠を提示した。これは、脳内のRAS活性が単なる末梢からの漏出によるものであるという概念に異を唱えるものである。
• 性および年齢の特異性： 本研究は、脈絡叢におけるレニンの存在量における性差（腎臓質量に対する相対的な高値）を浮き彫りにし、末梢では反映されない、CSFレニン活性の特異的な加齢に伴う増加を明らかにした。

意義
本論文は、「局所的な機能的脳レニン・アンジオテンシン系を支持する証拠」を提供すると主張している。脈絡叢を能動的レニンの分泌器官として確立したことで、本研究の知見は、脳室系を超えて脳機能に影響を与え得る、広範なCSF介在性シグナリングのメカニズムを示唆している。著者らは、健康な状態ではレニンもアンジオテンシンIIも血液脳関門を通過しないため、脳内でのアンジオテンシンIIの作用を媒介するには、これら局所的な産生が必要であると述べている。

CSFレニンの加齢に伴う増加は、アンジオテンシンIIと神経炎症、神経細胞ストレス、アミロイドβ産生、および認知症との関連性を踏まえると、特に重要である。著者らは、脈絡叢由来のレニンの調節を理解することが、特にRAS阻害薬が潜在的な利益を示しているアルツハイマー病などの神経変性疾患や心血管疾患において、重要な意味を持つ可能性があると示唆している。しかし、本論文は、この放出の調節メカニズムについては依然として完全には解明されておらず、さらなる調査が必要であると控えめに結論付けている。