脈絡叢

脈絡叢（みゃくらくそう）は、脳の中央にある脳室と呼ばれる空間に位置する特殊な組織です。脳脊髄液（CSF）を作り出して脳室へ送り出すという主要な機能に加え、血液と脳脊髄液の間で特定の物質の透過を制御する「血液脳脊髄液関門（BCSFB）」を形成するなど、脳機能の維持に不可欠な役割を担っています。その血管構造の特徴から、脳室周囲器官の一つに分類されることもあります。ヒトでは、側脳室、第三脳室、第四脳室に脈絡叢が存在しますが、その基本的な構造は共通しています。

構造

脈絡叢の微細構造を電子顕微鏡で観察すると、血管側から脳室側に向かっていくつかの層が重なっていることが分かります。具体的には、血管内皮細胞、その基底膜、ごく少量の結合組織、そして上皮細胞の基底膜、最後に脳室に面する脈絡上皮細胞という順になっています。注目すべきは、結合組織が軟膜に由来するのに対し、脈絡上皮細胞が脳室表面を覆う上衣細胞が変化したものである点です。脈絡上皮は一層の立方状または円柱状の細胞で構成され、脳室側の表面には多数の不規則な微絨毛が突き出しています。細胞同士の上端部は強固な密着結合で連結されており、物質の細胞間透過を厳しく制限しています。細胞内部には、脳脊髄液の合成や輸送に必要なタンパク質合成に関わる粗面小胞体や、エネルギーを供給するミトコンドリアが豊富に存在します。脈絡叢の毛細血管は有窓性であり、血管内の成分は比較的容易に脈絡叢の間質に到達できますが、その先の脈絡上皮細胞がバリアーとして機能します。脈絡上皮細胞は、血液側から成分を取り込み、細胞内で脳脊髄液を合成し、脳室へ分泌しています。また、脳室内の物質を細胞内に取り込み、血液側へ輸送する機能も有していると考えられています。

発生

脈絡叢は、脳の発生初期、神経管が閉鎖した直後に形成が始まります。将来の脳室となる領域で上皮細胞が内部へ陥入することによって発生し、その後すぐに血管網が発達します。脳の他の部位で血管が十分に形成されるよりも早い段階から脳脊髄液の産生を開始し、成熟すると非常に血管が豊富な組織となります。発達初期に産生される脳脊髄液は、まだ血管が未発達な脳への栄養供給源となるほか、その圧力によって発達中の脳の立体的な形態形成や層構造の形成を助けるなど、重要な役割を担います。脈絡叢上皮細胞は、成長期の脳が必要とする様々な物質を血液から脳脊髄液へ輸送しており、初期の非特異的な輸送から、成熟に伴いより選択的かつ特異的な輸送へと変化していきます。さらに、周囲の神経上皮細胞の発達を促す分泌タンパク質を合成し、近傍の細胞に作用する傍分泌機能も持っています。

機能

脈絡叢は、脳脊髄液の化学的な組成を一定に保つ恒常性維持に重要な役割を果たします。毛細血管からの濾過と脈絡上皮細胞による積極的な分泌・吸収機構を組み合わせることで、脳脊髄液の組成を厳密に調節しています。脈絡叢を横断する毛細血管は多くの溶質を透過させますが、脈絡上皮細胞がバリアーとして機能し、特定の物質のみを選択的に通過させます。これが血液脳脊髄液関門（BCSFB）です。脈絡叢での物質輸送は双方向性であり、脳脊髄液を継続的に産生する一方で、脳で生じた代謝産物などを血液側へ能動的に運び出す機能も担います。この細胞による能動輸送の結果、脳脊髄液は血液と比較して、カリウムイオンやカルシウムイオン、グルコースなどの濃度が低く、pHもやや酸性に保たれています。この溶質の濃度差によって生じる浸透圧の差は、水の移動によって速やかに平衡化されるため、血液と脳脊髄液の浸透圧は通常等しく保たれています。

関門機能と物質排出

脳にはいくつかのバリアーが存在します。脈絡叢に存在する血液脳脊髄液関門（BCSFB）は、脈絡叢上皮細胞の密着結合によって形成され、脈絡叢の間質と脳室内の脳脊髄液の間での高分子物質の移行を制限します。脈絡上皮細胞には、特定の物質を選択的に脳脊髄液へ輸送するための様々な輸送体も備わっています。脳室内の脳脊髄液と脳実質（脳組織）の間には上衣細胞が存在し、この細胞も密着結合を持つことから、脳脊髄液脳関門（CSFBB）としてある程度の物質移動制限があると推測されていますが、そのバリア機能はBCSFBや血液脳関門（BBB）ほど強固ではなく、水や低分子は比較的自由に通過できます。一方、BBBは脳毛細血管内皮細胞によって形成され、分子量がおよそ450ダルトン以上の分子の通過を厳しく制限します。

血液中に全身投与された薬剤が脳実質に到達するには、主にBBBを経由する経路と、BCSFBを通過して脳脊髄液に入り、CSFBBを経由して脳実質へ移行する経路が考えられます。しかし、脳全体に広がるBBBの表面積はBCSFBの約5,000倍も大きいため、薬剤の脳実質全体への送達においてはBBB経路の方が効率的です。BCSFBを通過した薬剤はまず脳脊髄液に入りますが、脳脊髄液中からの拡散による脳実質への移行は、特に分子量の大きな薬剤では著しく制限されます。

脳や脳脊髄液で生じた代謝産物や老廃物、また脳脊髄液に直接投与された高分子物質などは、適切に排出される必要があります。脳実質細胞外液中の高分子は、グリア・リンパ系（glymphatic system）と呼ばれる経路を介して排出されることが近年注目されています。このシステムでは、脳脊髄液が血管周囲腔を通って脳実質に入り込み、そこで細胞外液と混合・循環し、老廃物を回収した後、血管周囲腔を通って脳外へ排出されると考えられています。駆動力には動脈の拍動やアストロサイトの水チャンネルアクアポリン4（AQP4）などが関与し、特に睡眠中に排出が促進されるとされています。この経路の障害は、神経変性疾患との関連も指摘されています。一方、脳室やクモ膜下腔の脳脊髄液中の高分子などは、硬膜内の脳のリンパ管や嗅神経周囲のリンパ経路を経由し、最終的に頸部のリンパ節へと運ばれて排出されます。限定的ですが、脳圧亢進時にはクモ膜顆粒を介した排出も起こり得ると考えられています。これらのシステムにより、脳は内部環境の恒常性を維持しています。

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