JP5819578B2 - 病気に関連するタンパク質のレベルを減少させる方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

発明の分野
本発明は、哺乳動物における蓄積したタンパク質の減少に関する。特に、本発明は、哺乳動物におけるアミロイドベータペプチドの減少に関し、その他のタンパク質の蓄積に関連する病気、例えばハンチントン病、パーキンソン病、プリオン病、タウ病変、筋萎縮側索硬化症などに適用可能である。

発明の背景
タンパク質産物の蓄積に関連する病気が多数存在する。例えばアルツハイマー病は、アミロイドベータペプチドの蓄積に関連する。ハンチントン病は、ハンチンチンタンパク質のポリグルタミンを含む凝集体の蓄積に関連する。家族性パーキンソン病は、アルファ−シヌクレインの凝集体に関連する。プリオン病は、プリオンタンパク質（ＰｒＰ）の凝集体に関連する。筋萎縮側索硬化症は、突然変異スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ１）タンパク質の蓄積に関連する。現状では、これらの病気の有効な治療または予防措置はない。一般的な見解に反して、発明者は新たに、前記病気の治療には高脂肪／低炭水化物の（ケトン体生成）食物が有効であると予想されることを見出した。

アルツハイマー病
アルツハイマー病（ＡＤ）は、主として高齢者を襲う進行性の神経変性障害である。ＡＤは非常に蔓延しており、７５〜８４歳の４７％もの人々に影響を及ぼしている（Ｅｖａｎｓ等，Ｊａｍａ，１９８９，２６２：２５５１〜６）。ＡＤの臨床経過は、典型的には７０歳代または８０歳代で発症し、記憶、言語および空間能力の障害を特徴とし、これらはいずれも病気の進行と共に悪化する。ＡＤは、不安やうつ病のような行動上の症状を伴うことが多い。ＡＤは、病理学的には、老人斑の蓄積、異栄養性の軸索突起、神経原線維変化、加えて、総体的な構造変化、例えば海馬、基底核およびその他の領域におけるニューロンの損失を特徴とする。有効な治療法はなく、この病気は常に死ぬまで進行し続ける。

老人斑の解析により、老人斑にはアミロイド前駆タンパク質（ＡＰＰ）の切断から誘導されたアミロイド性ペプチドＡβが大量に含まれることが明らかになった。その後、ＡＰＰにおける突然変異から、家族性ＡＤの症例で原因となることが見出された。加えて、ＡＰＰ、および、プレセニリン遺伝子（ＰＳ１およびＰＳ２）における突然変異から、より多くのＡβ（Ａβ４２）タイプのアミロイドの生成が増加することが見出された。病理学と遺伝学との関連により、ＡβがＡＤ原因論の中核であるという仮説が導き出されている（概説として、Ｓｅｌｋｏｅ，Ｊ．Ｎｅｒｕｏｐａｔｈｏｌ．Ｅｘｐ．Ｎｅｕｒｏｌ，１９９４，５３：４３８〜４４７を参照）。しかしながら、近年の証拠から、ＡＰＰは小胞輸送タンパク質として機能しており、すなわちこの病気の原因論にＡβペプチドの毒性は関与していない可能性があるが、その代わりに、軸索内でＡＰＰが効率的に小胞に移動できないことによって引き起こされることが実証されている（Ｓｔｏｋｉｎ等，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，３０７：１２８２〜８）。このようなデータから、アミロイドカスケード説の多くに疑問が持たれている。

正確なＡＤ原因論は不明瞭なままであるが、病理学と遺伝学の双方から、ＡＰＰ、および、ＡＤにおけるそれらのプロセシング機構において明らかな役割を有することが示唆されている。具体的には、証拠の大部分から、Ａβの蓄積は、少なくともこの病気マーカーとして役立つことが実証されている（Ｓｅｌｋｏｅ，Ａｎｎ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ，２００４，１４０：６２７〜３８を参照）。従って、可能性がある治療法として、Ａβ生産を制限するか、またはＡβの排除を強化する方策が調査されている。例えばＡＤのマウスモデルにおいて、免疫が介在する排除によってＡβレベルを減少させると認知能力が改善されるが、これは、Ａβの減少は、この病気の有効な治療として役立つ可能性があることを示唆している（Ｓｃｈｅｎｃ等，Ｎａｔｕｒｅ，１９９９，４００：１７３〜７）。遺憾ながら、ヒトにＡβを接種させると中枢神経で炎症を引き起こし、臨床試験を中止しなければならなかった（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ等，Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ Ａｇｉｎｇ，２００４，２５：６０９〜１５）。それゆえに、ＡＤの治療が極めて強く要望されている。

高脂肪の食物とアルツハイマー病との関連
数人の著者が、ＡＤとＡβの蓄積の原因は食事の要因にあるとしている。具体的には、高脂肪の食物は、ＡＤを発症させる危険を高めるとして再三関連が示されているが、一方で、低脂肪の食物は、予防効果があるであると提唱されている（Ｇｒａｎｔ，Ａｌｚ，Ｄｉｓ．Ｒｅｖ．，１９９７，４２〜５５；Ｋａｌｍｉｊｎ等，Ａｎｎ Ｎｅｕｒｏｌ，１９９７，４２：７７６〜８２）。例えば、Ｋａｌｍｉｊｎ等は、オランダのロッテルダムの居住者５，３８６人の食習慣を試験し、以下のように述べている：「年齢、性別、教育およびエネルギー摂取量の調節を行った後に、以下の栄養素の高摂取量は、認知症の危険の増加に関連していた：脂肪の総量（ＲＲ＝２．４［１．１〜５．２］）、飽和脂肪の総量（ＲＲ＝１．９［０．９〜４．０］）、および、コレステロールの総量（ＲＲ＝１．７［０．９〜３．２］）。この研究から、飽和脂肪およびコレステロールの高い摂取量は、認知症の危険を高めるが、それに対して、魚類の消費は、この危険を減少させる可能性があることが示される」。（Ｋａｌｍｉｊｎ等，Ａｎｎ Ｎｅｕｒｏｌ，１９９７，４２：７７６〜８２）。この関連は、その他の人口統計的研究でも裏付けられているようである。例えば、Ｍｏｒｒｉｓ等は、６５歳より高い年齢の８１５人の被検者の食習慣、および、その後の認知症の発症と相関性を有する主要栄養素の摂取を研究している。これらの著者は、飽和脂肪の摂取は、認知症の危険を高める可能性があると結論付けている（Ｍｏｒｒｉｓ等，Ａｒｃｈ Ｎｅｕｒｏｌ，２００３，６０：１９４〜２００）。

加えて、脂質が豊富な食物とＡＤとの関連が、いくつかのマウスでの研究で裏付けられているようである（Ｈｏ等，Ｆａｓｅｂ Ｊ，２００４，１８：９０２〜４；Ｒｅｆｏｌｏ等，Ｎｅｎｒｏｂｉｏｌ Ｄｉｓ，２０００，７：３２１〜３１）。Ｒｅｆｏｌｏ等とＧｅｏｒｇｅ等はいずれも、標準的な食物に高レベルのコレステロールを添加した高コレステロール食を試験している。Ｒｅｆｏｌｏ等は、家族性ＡＤ突然変異ヒトＡＰＰ（Ｋ６７０Ｎ，Ｍ６７１Ｌ）遺伝子を発現するトランスジェニックマウス（Ｔｇ２５７６）と、ヒト家族性突然変異体ＰＳ１（Ｍ１４６Ｖ）遺伝子を発現するマウスとを交雑し、ダブルトランスジェニックＰＳＡＰＰ動物を形成した。７匹のＰＳＡＰＰ動物に標準的な食物（ピューリナ（Ｐｕｒｉｎａ）試験食番号５７５５Ｃ：０．００５％コレステロール、１０％脂肪および３．６ｋｃａｌ／ｇ）を給餌し、９匹に、高コレステロール食（ピューリナ試験食番号５８０１Ｃ：５％コレステロール、１０％脂肪、２％コール酸ナトリウム、および、５．２ｋｃａｌ／ｇ）を給餌した。血清とＣＮＳの両方におけるＡβレベルを測定した。研究者は、以下のように結論付けている：「我々のデータによれば、食物によって誘導された高コレステロール血症によって、ＣＮＳにおいて有意に高いレベルのギ酸で抽出可能なＡβペプチドが生成することが示された。その上、総Ａβのレベルは、血漿とＣＮＳ両方の総コレステロールレベルと強い相関性を有していた」。（Ｒｅｆｏｌｏ等，Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ Ｄｉｓ，２０００，７：３２１〜３１）。

Ｈｏ等は、類似のＡＤマウスモデルで高脂肪の食物を研究している。Ｈｏ等は、雌のＴｇ２５７６（ＡＰＰＫ６７０Ｎ、Ｍ６７１Ｌ）マウスを、標準的なげっ歯類用食物（１０％脂肪、７０％炭水化物、２０％タンパク質）、または、高脂肪の食物（６０％脂肪、２０％炭水化物、２０％タンパク質）のいずれかで９ヶ月飼育し、次に、脳中のＡβレベルを試験した。Ｈｏ等は、高脂肪の食物は、Ａβの蓄積量を標準的な食物と比較して２倍を超えて高めると報告している（Ｈｏ等，Ｆａｓｅｂ Ｊ，２００４，１８：９０２〜４）。

高脂肪の食物と認知能力の減少との関連
ラットにおける研究は、高脂肪の食物の消費量と、低い認知能力とを関連づけている。一連の研究において、ラットに飽和脂肪と多価不飽和脂肪の両方が豊富な食物を給餌し、数種の試験によって認知能力を測定した。脂肪の摂取量が食事の２０重量％より多い場合、ラットは、オルトン（Ｏｌｔｏｎ）の放射状のアミ迷路（ａｍｉ ｍａｚｅ）、条件付の連合学習と変動時間間隔の非空間的試験、遅延交代反応（ＶＩＤＡ）試験、ルール学習試験、および、記憶機能などの多種多様な作業においてより有意に低い性能を示した。動物に、低脂肪の食事（４．５重量％の脂肪）か、または、高脂肪の食事（２０重量％の脂肪）のいずれかを給餌した。高脂肪の食物は、これらの試験全てにおいて評価が低く、全般的な認知機能の低下を示した（ＷｉｎｏｃｕｒおよびＧｒｅｅｎｗｏｏｄ，Ｂｅｈａｖ Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓ，１９９９，１０１：１５３〜６１）。

加えて、高脂肪の食物は、脳損傷からの不十分な回復にも関与している（Ｗｕ等，Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，１１９：３６５〜７５）。動物に、標準的な食事または高脂肪の食事のいずれかを給餌し（エネルギーの３９％が脂肪から誘導され、４０％が炭水化物から誘導される）、この食餌療法の４週間後に、動物の１．５気圧の脳を、流体打診損傷（ｆｌｕｉｄ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｉｎｊｕｒｙ；ＦＰＩ）で処理した。これらの動物に、試験用食物を７日より多い日数与え続け、その後、認知試験を行った。予想通りに、ＦＰＩによって、両方の群でモーリスの水迷路試験における性能が低下したが、このような欠陥は高脂肪が供給された群ではさらに悪化しており、すなわち高脂肪の食物は脳損傷からの回復に有害であるという示唆が得られる。

上述のように、人口統計的研究とトランスジェニックマウス研究の双方から、高脂肪の食物は、認知症、特にＡＤの危険を高めるという広く支持された考えが導き出された。例えば、Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ，Ｈａａｎ ａｎｄ Ｗａｌｌａｃｅ（２００４）において、「血管性認知症とアルツハイマーによる認知症双方の危険に対する重要な影響として、ＩＩ型糖尿病、高血圧、食事脂肪摂取、高コレステロールおよび肥満症のような血管の危険因子が出現している」と述べている。（ＨａａｎおよびＷａｌｌａｃｅ，Ａｒｕｍ Ｒｅｖ Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ，２００４，２５：１〜２４）。

パーキンソン病
パーキンソン病（ＰＤ）は、６０歳を超える人において１００人中１人の割合で罹患している一般的な神経変性疾患であり、米国における発病平均年齢は６０歳である。臨床的には、ＰＤは、手足の静止時振戦（すなわち、安静時に手足が震えること）、動作の遅さ（運動緩慢）、手足または胴体の固さ（硬直、受動運動に対する抵抗の増加）、および、バランスの悪さ（姿勢の不安定）を特徴とする。病理学的には、ＰＤは、ドーパミン作動性ニューロン内のレヴィー小体と呼ばれる細胞質封入体の堆積を特徴とする。これらの封入体は、主として、ＰＡＲＫ１遺伝子の生成物である、タンパク質のアルファ−シヌクレインで構成される。ＡＤと同様に、アルファ−シヌクレインの蓄積が、この病気の少なくともいくつかの形態の原因となると考えられる（Ｔａｙｌｏｒ等，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，２９６：１９９１〜５）。ＰＤの有効な治療はない。

ＡＤの場合と同様に、ＰＤの症例のほとんどは、その原因を遺伝学的な突然変異に求めることができない。その代わりに、環境の影響が関連している。例えば、ＡＤのように、ＰＤは高脂肪の食物消費にも関連している。Ｊｏｈｎｓｏｎ等は、１２６人のＰＤ患者と、４３２人のコントロールの食習慣を調査した。患者およびコントロールの年齢、教育および肥満指数を調整し、食事に関する質問事項に答えるよう求めた。ＰＤ患者の脂肪摂取量は平均６１．３グラムであったが、それに対してコントロール群では５５グラムであった（ｐ＝０．０５６）。Ｊｏｈｎｓｏｎ等は、総脂肪、飽和脂肪、コレステロール、ルテインおよび鉄を多く摂取することは、ＰＤを発症するの危険を高めると結論付けている（Ｊｏｈｎｓｏｎ等，Ｉｎｔ Ｊ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌ，１９９９，２８：１１０２〜９）。

ポリグルタミン病
ポリグルタミンをコードするＤＮＡ領域の拡張によって引き起こされる変性性の神経障害がいくつかある。このクラスの病気としては、ハンチントン病（ＨＤ；ハンチンチン）、球脊髄性筋萎縮症（ＳＢＭＡ；アンドロゲン受容体）、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症（ＤＲＰＬＡ；アトロフィン−１）、および、多数の脊髄小脳変性症（ＳＣＡ；アタキシン）が挙げられる。これらの障害それぞれにおいて、反復ＣＡＧヌクレオチドのゲノム領域が拡張するようになり、ポリグルタミンまたはポリＱと称されるアミノ酸のグルタミン（Ｑ）反復の長い伸張を含むタンパク質が生産されるようになる（ＭｉｃｈａｌｉｋおよびＶａｎ Ｂｒｏｅｃｋｈｏｖｅｎ，Ｈｕｍ Ｍｏｌ Ｇｅｎｅｔ，２００３，１２ Ｓｐｅｃ Ｎｏ２：Ｒ１７３〜８６）。

ポリグルタミンを含むタンパク質は細胞内で凝集して、突然変異体タンパク質の不溶性の堆積を形成する。堆積それ自身が毒性なのか、または、影響を受けたタンパク質の正常な機能が干渉されて毒性なのかという疑問は不明のままである。しかしながら、堆積の生産の減少または排除は、この病気の改善に関連している。Ｙａｍａｍｏｔｏ等は、前脳内に９４回のポリＱの反復を含むハンチンチン遺伝子の導入遺伝子を発現するエキソン１を作動させたり停止させたりすることができるマウスの誘導性の発現系を研究している（Ｙａｍａｍｏｔｏ等，Ｃｅｌｌ，２０００，１０１：５７〜６６）。この導入遺伝子が作動する場合、マウスは、進行性の運動機能障害、ニューロンの封入体、および、神経病理学的に典型的なＨＤを発症する。この導入遺伝子がその後停止した場合、動物の状態は改善され、すなわち運動機能障害は少なくなり、ニューロンの封入体は消失した。このような動物の健康状態の改善から、突然変異タンパク質の継続的な供給が病気の進行に必要であることが暗に示される。その上、このような実験から、突然変異タンパク質生産を減少させることは、病気を緩和する可能性があることも示唆される（Ｙａｍａｍｏｔｏ等，Ｃｅｌｌ，２０００，１０１：５７〜６６）。その他のポリＱ関連の病気にも突然変異タンパク質の堆積が共通していることから、これは、このような病気と闘うための全体的な方策を暗に示す。

プリオン病
神経変性疾患にはいくつかの形態があり、例えば、クロイツフェルト−ヤコブ病、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー病、および、致死性家族性不眠症などのプリオン病がある。臨床的には、プリオン病は、認知症、無秩序な運動、運動失調、および、不眠のような症状の大きな変動を示す。病理学的には、プリオン病は、プリオンタンパク質（ＰｒＰ）を含むアミロイド物質の蓄積特徴とするという点で類似している。その他の病理学的特徴としては、海綿状の空胞形成、神経膠症、および、ニューロンの損失が挙げられる。ＰｒＰの蓄積は、正常な形態（ＰｒＰ^ｃ）が、異常な形態（ＰｒＰ^ｓｃ）に変換することによると考えられる。興味深いことに、異常なＰｒＰ^ｓｃは、正常なＰｒＰ^ｃタンパク質を、異常な凝集したＰｒＰ^ｓｃの形態に変換することが可能であると考えられている。多くの提唱されているプリオン病の感染経路は、この驚くべきＰｒＰ^ｓｃのＰｒＰ^ｃを突然変異体の形態に変換する能力による。その他のタンパク質凝集による病気とは異なり、プリオンは、種を超えて経口感染可能であると考えられており、例えば、牛海綿状脳症（狂牛病）は、汚染された肉を消費することによってヒトに感染すると考えられている（概説としては、Ｔａｙｌｏｒ等，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，２９６：１９９１〜５を参照）。プリオン病の治療はみつかっていない。

タウ病変
プリオン病と同様に、タウ病変と称される多数の状態がある。このような状態としては、ピック病、大脳皮質基底核変性症、進行性核上麻痺、および、筋萎縮性側索硬化症／パーキンソン認知症症候群が挙げられる。これらの障害はそれぞれ、ニューロン内に線維化したタウを含む封入体に関連する。このようなタウ線維は、ＡＤのようなその他の変性性の障害でも観察されている。前頭側頭認知症においてタウの原因的な役割が直接関与しており、ここで、タウ遺伝子における突然変異によりタウタンパク質の凝集が生じ、病気が発症する（Ｔａｙｌｏｒ等，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，２９６：１９９１〜５）。

家族性筋萎縮性側索硬化症
筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）は、急速に進行する常に死に至る運動ニューロンを攻撃する神経疾患である。臨床的には、ＡＬＳは、様々な次第に悪化する症状を有する筋衰弱を引き起こす。運動ニューロン機能の欠陥により、ＡＬＳ患者は、移動、嚥下（嚥下困難）、および、話すこと（構音障害）が困難である。上位運動ニューロンの変性は、固く硬直した筋肉（痙縮）、および、反射の増大（反射異常亢進）、例えば過剰に活動する咽頭反射などから明らかである。下位運動ニューロンの変性としては、筋衰弱および萎縮、痙攣、ならびに単収縮（線維束性収縮）が挙げられる。最終的には、全ての随意筋が影響を受け、患者は腕、脚および体を動かすことができなくなる。さらに横隔膜および胸壁の筋肉も影響を受け、最終的に患者は人工呼吸器なしで呼吸することができなくなる。ＡＬＳに罹ったほとんどの人々は、通常、症状が発病してから３〜５年間以内に呼吸不全によって死亡する。

ほとんどのＡＬＳのケースにおいて原因はわかっていないが、家族性のケースのおよそ２０％は、ＳＯＤ１タンパク質における突然変異に原因がある。これらの場合において、ＳＯＤ１における突然変異は、タンパク質の凝集を引き起こす。その他のタンパク質凝集による病気と同様に、突然変異タンパク質は、ニューロン、および、グリア細胞内の封入体で見出されている。これらの累積的な証拠から、ＡＬＳは、有害な大量のタンパク質封入体の蓄積であるという点でその他のタンパク質凝集体による病気に類似していることが示され、従って、このようなタンパク質を除去する一般的なメカニズムが熱望されている。

ケトン食療法
ケトン食療法は、カロリーを減少させることなく飢餓状態を模擬するように開発され、この療法は、ヒトにおけるてんかんを治療するために利用されてきた。てんかんを治療するのにケトン食療法を使用することに関する論理的説明は、絶食すると発作が減少するという紀元前５世紀まで遡る長期にわたる観察記録に基づく（概説としては、Ｌｅｆｅｖｒｅ ａｎｄ Ａｒｏｎｓｏｎ，Ｐｅｄｉａｔｒｉｃｓ，２０００，１０５：Ｅ４６を参照）。１９２０年代、ケトン食療法は、被検者において、血清ケトン体（β−ヒドロキシブチラート、アセトアセタート、および、アセトン）が高濃度で測定されるケトン症を長期間維持することによって、飢餓または絶食状態を模擬するように開発された。このような食餌療法は、炭水化物およびタンパク質を極めて少量しか含まず、カロリーのおよそ９０％を脂肪から供給されるように考案された。低炭水化物および低タンパク質含量は、インスリンシグナル伝達を大いに減少させ、その結果、高レベルの脂肪酸の利用、および、ケトン体生産を誘導し、これは、ケトン食療法の顕著な特徴である。

ケトン食療法の高脂肪含量により、ケトン食療法は十分なカロリーを供給するが、インスリンシグナル伝達は低く、それによって絶食状態が模擬される。低いインスリンシグナル伝達は、非脂肪細胞組織におけるリポタンパク質リパーゼ活性を高め、遊離の脂肪酸摂取、および、筋肉や肝臓のような組織による酸化を刺激する。肝臓において、大量の脂肪酸の酸化により高レベルのアセチル−ＣｏＡが生じ、これは次に、ケトン体を合成するのに利用される。肝臓はケトン体を代謝する酵素がないため、ケトン体は、血流に放出されて末梢組織で利用される。従って、血中の高いケトン体量は、グルコースの利用可能性の減少、および、低いインスリンシグナル伝達の状態の顕著な特徴である。

高脂肪の食物と極めて類似しているが、ケトン食療法は、哺乳動物における認知機能の減少にも関連している。Ｚｈａｏ等は、低炭水化物、低タンパク質のケトン食療法でラットを飼育し、それらを数種の認知的作業に関して試験した。ケトン体生成の食事を受けたラットは、相当な悪化を示した。これらの研究において、ベータ−ヒドロキシブチラートの血清中濃度は、ケトン食療法群において有意に高かった（ＫＤ群は３．３９８＋０．８１７ｍｍｏｌ／Ｌであり、それに対して標準的な食事は０．３４８＋０．０７ｍＭ／Ｌ、ｐ＜０．００１）。ケトン体生成の食事を摂取した動物は、モーリスの水迷路試験において劇的な悪化を示した（Ｆ＝５．２５、ｐ＝０．００３）。総合すると、これらの研究から、著者は、「ＫＤが供給されたラットは、ＳＥの有無に関わらず、標準的な食物を給餌されたラットと比較して有意に視覚的な空間学習および記憶の機能が損なわれた」という結論に達した。（Ｚｈａｏ等，Ｐｅｄｉａｔｒ Ｒｅｓ，２００４，５５：４９８〜５０６）。

従って、高脂肪の食物と認知症との関連のために、ケトン食療法は、タンパク質凝集による病気の治療としては調査されてこなかった。
発明の概要
本発明は、哺乳動物の脳におけるタンパク質凝集を減少させる方法に関する。この方法は、哺乳動物において、ケトン症またはケトン体生成の状態が所定期間引き起こされるように、ケトン体生成による治療を施すことを含む。このような治療は、哺乳動物の脳におけるタンパク質凝集を実質的に減少させることができる。さらに好ましい実施態様において、脳またはニューロンにおけるタンパク質凝集は、重量に基づき測定したところ、前処理の値に比べて、少なくとも１０％、１５％、２０％、２５％、３０％減少し、５％ずつの増加量で、１００％まで減少する。一般的な絶食時の値より高い血清ケトン体濃度が保持される場合、ケトン症またはケトン体生成状態が達成される。典型的なヒトにおいて、一般的な絶食時の血清中のベータ−ヒドロキシブチラート（ＢＨＢ）の範囲は、０．０１ｍＭ〜０．２ｍＭである。それゆえに、ケトン症またはケトン体生成の状態は、０．２ｍＭ、０．３ｍＭ、または、０．４ｍＭより大きい血清ＢＨＢ濃度とみなすことができ、特に好ましくは、１時間またはそれより長い期間継続する。

ケトン症またはケトン体生成状態は、いくつかの手段によって達成でき、このような手段としては、例えば食物、身体トレーニング療法、および／または、脂肪酸の酸化を増加させる物質の投与などが挙げられる。

ケトン体生成による治療が食餌療法である場合、この治療は、典型的には、食事中の炭水化物量の減少、および、食事中の脂肪の増加を含む。典型的なケトン食療法は、カロリーの９０％が脂肪から得られるように、低炭水化物および低タンパク質を使用している。この論理的説明は、タンパク質の摂取は、血清アミノ酸濃度を高め、それにより、インスリンの放出を刺激し、ケトン体生成状態を抑制すると予想されることである。しかしながら、タンパク質の作用は比較的低いため、実際にはタンパク質は限定しなくてもよい。ケトン症は、高タンパク質であるが炭水化物含量は低い食物を消費すると達成できる。従って、食物によるケトン体生成による治療は、炭水化物のみを制限した、または、それに加えてタンパク質の制限も組み合わせた高い脂質摂取を意味する。炭水化物の減少は、血清インスリンシグナル伝達を減少させ、それによって順に、タンパク質代謝を変化させる。

本明細書で考察されるように、本発明のケトン体生成による治療によって生じたインスリンシグナル伝達の減少により、タンパク質合成の減少、および、タンパク質分解の増加が起こる。活性インスリンシグナル伝達は、タンパク質合成全体を促進し、タンパク質分解を阻害する。例えば、ラットにおいてインスリン濃度を減少させると、筋肉細胞におけるタンパク質合成が４０％減少する（総論として、ＬｉｕおよびＢａｒｒｅｔｔ，Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｂ，２００２，２８３：Ｅ１１０５〜１２を参照）。タンパク質合成の減少は、タンパク質翻訳の開始の調節によって起こる。この調節はメッセンジャーＲＮＡの５’末端で起こり、ＡＵＧ開始部位におけるリボゾーム複合体の構築に影響を与える。この調節は、典型的には、２種の主要なタンパク質、すなわちリボソームタンパク質Ｓ６キナーゼ（Ｓ６Ｋ１）、および、真核性の開始因子４Ｅ結合タンパク質（ＥＦ−ＢＰ１）の改変によって起こる。Ｓ６Ｋ１は、リボソームタンパク質Ｓ６をリン酸化するプロテインキナーゼである。リン酸化Ｓ６は、翻訳機構をコードする一連のメッセンジャーＲＮＡの翻訳を増加させることによって、Ｓ６を活性化し、それによりリボソーム数の増加と全般的なタンパク質合成の増加が起こる。ＥＦ−ＰＢ１は、ｅＩＦ４Ｅに結合することによってタンパク質合成の阻害剤として作用し、従って、翻訳機構の構築が妨害される。

インスリンシグナル伝達によって開始したキナーゼカスケードにより、Ｓ６Ｋ１とＥＦ−４ＢＰ双方のリン酸化状態の改変が起こる。インスリンシグナル伝達はＳ６Ｋ１のリン酸化を刺激し、その活性を高め、リン酸化Ｓ６のレベルを高める。またインスリンシグナル伝達によってもＥＦ−４ＢＰのリン酸化が生じ、ｅＩＦ４Ｅとの相互作用を崩壊させ、それによってｅＩＦ４Ｅを翻訳複合体の構築に参加させる（Ｓｈａｈ等，Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｂ，２０００，２７９：Ｅ７１５〜２９）。総合すると、これらの２つのメカニズムにより、インスリンシグナル伝達によるタンパク質合成の相乗作用が生じる。

インスリンシグナル伝達がタンパク質分解を阻害するメカニズムは十分に理解されていない。しかしながら、インスリンを取り除くことによってタンパク質分解が促進されることは明白である。インスリン除去した場合のタンパク質分解の増加は、ユビキチンおよびプロテオソーム成分のアップレギュレーションに関与する可能性があり、または、場合によってはＴＯＲキナーゼの不活性化にも関与する可能性がある（概説としては、Ｋｉｍｂａｌｌ等，Ｊ ＡＰＰｌ Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００２，９３：１１６８〜８０；ＬｉｕおよびＢａｒｒｅｔｔ，Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｂ，２００２，２８３：Ｅ１１０５〜１２を参照）。

また、インスリンシグナル伝達の減少も細胞の脂質代謝を高め、それにより、ニューロン内の脂質のホメオスタシスが改善され、ＡＰＰのような脂質感受性タンパク質の機能を改善する。例えば、脳ニューロンにおける脂肪酸の重要性にもかかわらず、成人の脳では脂肪酸のデノボ合成はほとんど起こらない。ほとんどの脂肪酸は、脂肪酸輸送タンパク質の使用によって、血漿からリン脂質または非エステル化遊離脂肪酸として導入される。ＣＮＳで要求される脂肪酸の重要なクラスの１つは、必須脂肪酸（ＥＦＡ）である。ＥＦＡ、例えばドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）は、ニューロン膜のリン脂質で広範囲にわたり見出されている。インスリンシグナル伝達による脂質代謝の阻害は、血清ＥＦＡレベルを減少させ、それにより理想的ではない脂肪酸の脂質膜への置換が起こる予想される。このような膜組成の変更は、膜タンパク質の活性と機能化を妨害すると予想される。ケトン体生成による治療を施すことによって、インスリンシグナル伝達を低め、血清ＥＦＡレベルを高め、それによって適切なニューロン膜組成を促進すると予想される。

脂質のホメオスタシスにおける障害に感受性を有する重要なタンパク質の１種は、ＡＰＰである。過量のコレステロール、および、変更された膜のリン脂質組成により、ＡＰＰの異常な切断の増加、および、ＡＰＰ機能の損失が生じる。従って、低炭水化物の食物により、高い血清ＥＦＡレベル、および、改善されたニューロン内のＡＰＰ機能が生じると予想される。ケトン体生成による食餌療法の好ましい実施態様において、炭水化物レベルは、特に好ましくは総カロリーの２０％、１５％、１０％、５％または２％未満の量に制限される。

その代わりの実施態様において、ケトン体生成による治療は、脂肪酸の酸化を高める物質の投与を含んでいてもよく、これは単独でもよいし、または、その他のケトン体生成による治療と組み合わせてもよい。脂肪酸の利用を高める物質の例は、これらに限定されないが、Ｌ−カルニチン、カフェイン、マオウのアルカロイド、非ステロイド性抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）、スタチン系薬剤（例えば、リピトール（Ｌｉｐｉｔｏｒ（Ｒ））、および、ゾコール（Ｚｏｃｏｒ（Ｒ）））、および、フィブラートからなる群より選択される。

カルニチンは、脂肪酸成分を酸化のためにミトコンドリアに輸送するために利用される。従って、本発明において、ケトン体生成による治療は、カルニチン投与を（脂肪酸の利用を高めるのに必要な用量で）含んでいてもよく、カルニチンは単独でもよいし、または、その他のケトン体生成による治療と組み合わせてもよい。Ｌ−カルニチンの投与量は、宿主の状態、送達方法、および、当業者既知のその他の要因に従って様々であると予想され、血中ケトン濃度を上昇させてケトン体生成状態を誘導するのに十分な量であると予想される。本発明で使用可能なＬ−カルニチン誘導体としては、これらに限定されないが、デカノイルカルニチン、ヘキサノイルカルニチン、カプロイルカルニチン、ラウロイルカルニチン、オクタノイルカルニチン、ステアロイルカルニチン、ミリストイルカルニチン、アセチル−Ｌ−カルニチン、Ｏ−アセチル−Ｌ−カルニチン、および、パルミトイル−Ｌ−カルニチンが挙げられる。

カフェインおよびマオウのアルカロイドは、一般的に使用される市販の栄養補助食品である。マオウのアルカロイドは、一般的に、麻黄（シナマオウ（Ｅｐｈｅｄｒａ ｓｉｎｉｃａ））のような植物源から誘導される。カフェインとマオウの組み合わせは、脂肪の利用を刺激する。マオウのアルカロイドは、アドレナリンと構造が類似しており、細胞表面上のベータ−アドレナリン受容体を活性化する。これらのアドレナリン受容体は、サイクリックＡＭＰ（ｃＡＭＰ）を介してシグナル伝達し、脂肪酸の利用を増加させる。ｃＡＭＰは、通常、ホスホジエステラーゼ活性によって分解される。カフェインの機能の１つは、ホスホジエステラーゼ活性を阻害し、それによってｃＡＭＰが介在するシグナル伝達を増加させることである。それゆえに、カフェインは、マオウアルカロイドの活性の有効性を高める。従って、本発明は、毒性タンパク質の細胞での蓄積を減少させるためのマオウのアルカロイドの使用を含み、これは、単独でもよいし、または、その他のケトン体生成による治療と組み合わせてもよい。加えて、本発明は、細胞のタンパク質凝集体およびそれに伴う状態の治療または予防のための、マオウのアルカロイドとカフェインとの併用を含んでいてもよい。さらに本発明は、細胞のタンパク質凝集体およびそれに伴う状態の治療または予防を提供するための、その他のケトン体生成による療法を併用した、マオウのアルカロイドおよびカフェインの使用を含んでいてもよい。

ＮＳＡＩＤは、ＰＰＡＲ−ガンマアゴニストとして部分的に機能する。ＰＰＡＲ−ガンマ活性を増加させると、ＦＡＴＰのような脂肪酸代謝に関連する遺伝子の発現が増加する。従って、ＰＰＡＲ−ガンマアゴニストと、その他のケトン体生成による治療との併用は、タンパク質凝集による病気に罹った個体に有益であることが証明できる。好ましい実施態様において、ＰＰＡＲ−ガンマアゴニストはＮＳＡＩＤである。ＮＳＡＩＤの例としては、以下が挙げられる：アスピリン、イブプロフェン（アドビル（Ａｄｖｉｌ）、ニュープリン（Ｎｕｐｒｉｎ）など）、ケトプロフェン（オルヂスＫＴ（Ｏｒｕｄｉｓ ＫＴ）、アクトロン（Ａｃｔｒｏｎ））、および、ナプロキセン（アレブ（Ａｌｅｖｅ））。

スタチンは、多面発現効果を有する薬物のクラスであり、最もよく特徴付けられていることは、コレステロール合成における主要な律速段階である酵素３−ヒドロキシ−３−メチルグルタリルＣｏＡレダクターゼの阻害である。またスタチンは、その他の生理学的な影響、例えば血管拡張作用、抗血栓作用、抗酸化作用、抗血管増殖作用、抗炎症作用およびプラークを安定化させる特性も有する。加えてスタチンは、リポタンパク質リパーゼのレベルを増加させ、同時にアポリポタンパク質Ｃ−ＩＩＩ（リポタンパク質リパーゼの阻害剤）も減少させることによって、循環するトリグリセリド豊富なリポタンパク質を減少させる（Ｓｃｈｏｏｎｊａｎｓ等，ＦＥＢＳ Ｌｅｔｔ，１９９９，４５２：１６０〜４）。従って、スタチンの投与により脂肪酸利用の増加が起こり、その他のケトン体生成による治療と相乗的に作用する可能性がある。従って、本発明の一実施態様は、スタチンおよびその他のケトン体生成による治療からなる併用療法でもあり得る。

フィブラート、例えばベザフィブラート、シプロフィブラート、フェノフィブラート、および、ゲムフィプロジルは、脂質低下薬のクラスである。これらはＰＰＡＲ−アルファアゴニストとして作用し、スタチンと同様に、リポタンパク質リパーゼ、アポＡＩおよびアポＡＩＩの転写を増加させ、アポＣＩＩＩのレベルを減少させる。そのようなものとして、これらは、恐らく末梢組織による脂肪酸の使用を増加させることによってトリグリセリド豊富なリポタンパク質の血漿濃度に対して主要な影響を与える。従って、本発明は、フィブラートの使用を含み、これは、単独でもよいし、または、その他のケトン体生成による治療と組み合わせてもよく、このようなフィブラートの使用によって細胞のタンパク質凝集を減少させることができ、それに関連する病気を有する患者にとって有益である可能性がある。

さらなる実施態様において、ケトン体生成による治療は、身体トレーニング療法により誘導される。また身体活動は、インスリンシグナル伝達を低め、脂肪の利用を増加させることもできる。身体活動は、炭水化物（グルコース）と脂肪の混合物をエネルギー源とする。炭水化物の脂肪に対する比率は多くの要因に依存し、時間が経つにつれて変化する。典型的には、運動の第一相においてはグルコースが選択的に用いられ、一方、典型的には、脂肪の利用は、持続的な運動の２０〜３０分間後に増加する。実行される負荷の強度に応じて、筋肉によるグルコース摂取は、基底レベルの７〜２０倍に上昇する。持続的な運動とは、少なくとも２０分間、最大心拍数（２２０−年齢＝最大心拍数）またはＶＯ２_ｍａｘ（最大限の酸素消費量）が５０％より大きいことと定義されるが、このような運動は、インスリン濃度の減少、および、脂肪酸代謝へのシフトを引き起こすと予想される。加えて、強烈な運動は、グルカゴンやカテコールアミンのようなインスリン逆調節ホルモンの放出を引き起こし、それによって最終的にインスリン作用の減少を引き起こす（Ｓａｔｏ等，Ｅｘｐ Ｂｉｏｌ Ｍｅｄ（Ｍａｙｗｏｏｄ），２００３，２２８：１２０８〜１２）：従って、発明者は新たに、少なくとも２０または３０分間の持続的な身体活動は、ケトン体生成状態を誘導し、タンパク質凝集による病気を予防および治療するという見解を得た。

またケトン体生成による治療は、食餌療法、脂肪酸を酸化させる物質の投与、および、身体トレーニング療法からなる群より選択される治療のうち少なくとも２種の組み合わせを含んでいてもよい。最も好ましくは、食餌療法と身体トレーニング療法との組み合わせである。

本発明の方法を用いて、ニューロンにおけるタンパク質凝集体の量を減少させることができる。このような凝集体としては、アミロイドβペプチド、ポリグルタミンを含むハンチンチンタンパク質、ポリグルタミンを含むアンドロゲン受容体、ポリグルタミンを含むアトロフィン−１、ポリグルタミンを含むアタキシン、α−シヌクレイン、プリオンタンパク質、タウ、および／または、スーパーオキシドジスムターゼ１（ＳＯＤ１）が挙げられる。

本発明に係る１種またはそれより多くの方法は、タンパク質凝集による病気の治療に有用であることがわかっているその他の化合物と共に投与することができる。このような化合物としては、これらに限定されないが、神経保護作用を有する化合物、および、凝集体形成を阻害する、または、タンパク質凝集を阻害する化合物が挙げられる。このような化合物の例としては、これらに限定されないが、ミノサイクリン、エイコサペンタエン酸エチル（ｅｔｈｙｌ ｅｉｃｏｓａｐｅｎｉｎｏａｔｅ）、リルゾール、コンゴレッド、システアミン、および、シスタミンが挙げられる。

設定された治療期間は、患者の状態の重症度、患者の体重および当業者既知のその他の要因に従って様々である。一実施態様において、ケトン体生成による治療は、６〜１２ヶ月投与される、または、施される。あるいは、ケトン体生成による治療は、１〜６ヶ月投与される、または、施される可能性がある。それ以外の治療期間は、１日〜１ヶ月である。また治療期間は周期的でもよく、例えば、ケトン体生成による治療で１週間、および、治療なしで１週間を交互に繰り返してもよい。

また本発明は、ケトン体生成による治療の有効性を、ニューロンを含む細胞におけるタンパク質凝集の減少または予防に関して測定するための分析を含む。この分析は、インビボまたはインビトロで、ケトン体生成による治療によって細胞を処理すること、および、このような処理によって、該細胞におけるタンパク質凝集が、未処理細胞に比べて予防されるか、または減少するかどうかを決定することを含む。タンパク質凝集の減少は、特に好ましくは、５％ずつの増加量で、少なくとも５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％などである。一実施態様において、インビボでの治療は、タンパク質凝集による病気に関連する神経タンパク質の凝集を示す哺乳動物（好ましくは非ヒト）のケトン体生成による治療を含み、このようなタンパク質凝集による病気としては、例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン病、プリオン病、タウ病変、および、家族性筋萎縮性側索硬化症が挙げられる。実施例１は、アルツハイマー病に関するＡＰＰ／Ｖ７１７Ｉトランスジェニックマウスモデルを例示しており、このモデルは、Ａβタンパク質の減少または予防におけるケトン体生成による治療の有効性を決定するのに有用である。同様に、実施例３は、突然変異ポリＱ導入遺伝子、例えばハンチンチンタンパク質のエキソン１を有するトランスジェニックマウスを例示しており、このマウスは、タンパク質凝集、および、ニューロンの機能の低下を予防する、または減少させることにおけるケトン体生成による治療の有効性を決定することにおいて有用である。その他の実施態様において、インビトロでの治療は、このような治療によって、ケトン体生成による治療を受けていない細胞と比較してタンパク質凝集が減少する、または、予防されるかどうかを決定するための、タンパク質凝集を示す培養細胞のケトン体生成による治療を含む。実施例２は、ケトン体生成による治療の有効性に関するインビトロでの細胞レベルの分析を例示する。

本明細書で引用された全ての参考文献は、参照によりそれらの全体が包含される。
図面の簡単な説明
図１ａは、実施例１で説明されたアルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルにおけるケトン食療法の作用を説明する。標準的な食物は灰色のバーとして示され、ケトン食療法は、白色のバーとして示され、エラーバーは標準誤差を示す。β−ヒドロキシブチラートの血清中濃度は、ｍＭで示される。「日」は、食物の変化からの時間を日数で示している。β−ヒドロキシブチラートの血清中濃度は食物変更の開始時に有意に高く、ケトン体生成の食事を摂取した動物の体重は減少した。体重減少を少なくし、栄養補給を改善するために、第二週の間は少量の標準的な食事にＦ３６６６を混合し、その後除去したところ、ケトン濃度が増加した。

図１ｂは、実施例１で説明されたマウスモデルの総タンパク質のＡβレベル（ｎｇ／ｇ）を示す。ここでも、標準的な食物は、灰色のバーとして示され、ケトン食療法は、白色のバーとして示され、エラーバーは標準誤差を示す。

図１ｃは、実施例１で説明された行動試験の結果を説明する。
発明の詳細な記述
発明者は新たに、脂質代謝とタンパク質代謝の双方に対する減少したインスリンシグナル伝達の作用が、細胞におけるタンパク質の蓄積の治療および予防、および、それに関連する病気の治療において有用な可能性があるという見解を得た。

本明細書で考察されるように、ケトン食療法は、ニューロンのタンパク質凝集を減少させることにおいて有用な可能性があり、これはなぜなら、ケトン食療法は、脂質代謝およびタンパク質代謝の双方を変化させるためである。例えば、低いインスリンシグナル伝達はタンパク質分解を促進し、それと同時に、タンパク質合成を阻害する。発明者は新たに、減少したインスリンシグナル伝達により、分解感受性タンパク質、例えばアミロイド性ペプチド、および、突然変異ハンチントンタンパク質の排除が起こる可能性があるという見解を得た。加えて、インスリンシグナル伝達は低いほど、グルコース利用よりも脂質代謝にとって有利であり、ニューロン内での改善された脂質のホメオスタシス、および、改善された脂質感受性タンパク質（例えばＡＰＰ）の機能を達成することができる。総合すると、これらのメカニズムは、タンパク質凝集による病気の治療を提供すると予想される。

高脂肪の食物はＡＤの危険を高めるという現在の考えに反して、本発明者は、高炭水化物（ＨＣ）の食物は、ＡＤの根本的な原因であると提唱している（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ，Ｍｅｄ Ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ，２００４，６２：６８９〜７００）。この解析は、この病気の最も一般的な形態である（症例の９５％を超える）孤発性ＡＤに関して既知の危険因子などの多くの要因に基づく。孤発性ＡＤは、ＡＰＰ、または、プレセニリン遺伝子の突然変異とは無関係であるが、その代わりに遺伝学的な危険因子に関連する。孤発性ＡＤに関して最もよく特徴付けられた危険因子は、アポリポタンパク質Ｅ遺伝子に１個またはそれより多くのε４対立遺伝子が存在することである。ε４対立遺伝子の人口統計学的な解析によれば、ε４は、長期にわたり歴史的に農業にさらされている個体群ではまれであることが明らかになっており、これは、ＨＣ食物の消費は、ε４キャリアーに不利なように選択された可能性があることを示唆している（ＣｏｒｂｏおよびＳｃａｃｃｈｉ，Ａｎｎ Ｈｕｍ Ｇｅｎｅｔ，１９９９，６３（Ｐｔ４）：３０１〜１０）。その上、ＡｐｏＥ４タンパク質は、高炭水化物の食物の消費に類似した方法で脂質代謝を阻害する。それゆえに、ＨＣ食物およびＡｐｏＥ４の双方による脂質代謝の阻害は、ＡＤの発症の中心的な作用を有することが提唱されている（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ，Ｍｅｄ Ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ，２００４，６２：６８９〜７００）。

食事介入は、ＡＤと闘うための比較的安全で容易に利用可能な方法の代表である。しかしながら、主要な食事の関連はこれまで不明瞭なままであった。初期の研究の多くは、高脂肪／コレステロール食の役割、および、それらのＡＤへの寄与率に焦点を当ててきた。以前の研究によれば、ＡＤのマウスモデルにおいて、高脂肪／高コレステロール食はＡβ生産と堆積の両方を高めることが示唆されており、それにより、脂質が豊富な食物は、ＡＤの要因である示唆というが導かれた（Ｇｅｏｒｇｅ等，Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ Ｄｉｓ，２００４，１６：１２４〜３２；Ｒｅｆｏｌｏ等，Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ Ｄｉｓ，２０００，７：３２１〜３１；Ｓｈｉｅ等，Ｎｅｕｒｏｒｅｐｏｒｔ，２００２，１３：４５５〜９）。しかしながら、このような食物は低炭水化物の食物ではなかった。高コレステロールの食物において、その他の成分を減少させないでコレステロールが食物に添加された（Ｒｅｆｏｌｏ（２０００），上記；Ｇｅｏｒｇｅ（２００４），上記）。その他の高脂肪の食物は、脂肪が豊富な食物であるが、これらは、炭水化物レベルを有意に減少させておらず、従って低炭水化物の食物ではなかった。Ｈｏ等は、６０％脂肪、２０％炭水化物、２０％タンパク質の食物を用いた。この食物は、体重の大きな増加を引き起こすのに十分に高い炭水化物量を含んでいた（Ｈｏ（２００４），上記）。本発明において、炭水化物の摂取は極めて低いため（１％未満）、体重減少が起こる。従って、本発明は、Ａβレベルの増加を引き起こすのは食物中の脂肪ではなく、おそらく炭水化物のレベル、または、総カロリーであるという新規の発見を説明している。

その他の研究では、食物における炭水化物含量の役割とＡβ堆積を試験している。Ｗａｎｇ等は、適宜給餌され炭水化物含量と総カロリーを３０％減少したカロリー制限計画のもとでトランスジェニックＡＤマウスを試験した。この処理は動物が月齢３ヶ月になった時点で開始され、これらの動物を月齢１２ヶ月になるまで試験した。低炭水化物および低カロリー群は、プラーク形成が有意に低くなった（Ｗａｎｇ等，Ｆａｓｅｂ Ｊ，２００５，１９：６５９〜６６１）。本発明は、Ｗａｎｇ等とは多くの点において異なる：１．Ｗａｎｇ等は、実験群において総カロリーを制限する場合、カロリー制限計画用いた。本発明においては、動物は、常に食物を自由に摂取可能であり、カロリーは制限されなかった。２．Ｗａｎｇ等は、ケトン体生成による治療を使用せず、その代わりに炭水化物レベルがそれでもなお食物の大部分を占めており、ケトン症を促進するほど十分低くはなかった。３．Ｗａｎｇ等は、９ヶ月カロリー制限を施した。一般的に、長期間カロリー制限にさらすことは、作用を観察するのに必要である。本発明においては、３８日間しか処理を施していない。まとめると、短期の（３８日）極めて低い（＜１％）炭水化物および高脂肪による処理は、Ａβレベルを２５％減少させるのに十分であることは、発明者の新規の驚くべき見識である。このような結果は、細胞タンパク質凝集の減少において予想外の効率を示す。

米国特許出願ＵＳ２００４／００５８８７３Ａ１において、Ｅｓｍｏｎｄ等は、低炭水化物の食物は、アルツハイマー病の治療に用いることができることを教示している。段落［００３１］では、以下のように述べられている：
本発明の第二の方法は、食物中の代謝可能な炭水化物を制限ことによるアルツハイマー病の治療または予防を対象とする。本発明によれば、代謝可能な炭水化物の量は、１日あたり摂取される量が約５５グラム以下である場合、制限されたとみなされる。好ましくは、代謝可能な炭水化物の摂取された量が約３０グラム以下である。最も好ましくは、代謝可能な炭水化物の摂取された量が約１０グラム以下である。

本発明は、００５８８７３の教示とは以下の点で異なる。
１．本発明は、凝集したタンパク質のレベルの減少に関するが、ＵＳ２００４／００５８８７３は、不明瞭なメカニズムによるアルツハイマー病の治療に関する。ＡＤにおけるＡβペプチドの毒性に関しては答えがないままであり、Ｅｓｍｏｎｄ等によれば、それらの治療によってＡβレベルが減少するのかどうかは不明確である。その上、Ａβレベルの減少が確実にＡＤを治療し得るのかは不明確である。それに対して、本発明は、細胞におけるタンパク質凝集の減少を対象とする。

２．ＵＳ２００４／００５８８７３は、単に炭水化物を低めることができると述べているに過ぎず、治療の有効性を測定する手段は提供していないという点で、本発明はＵＳ２００４／００５８８７３と比べて明らかな利点を示す。本発明は、高い血清ケトン体濃度は、ケトン体生成状態に関するマーカーであり、既定されたケトン体生成による治療のコンプライアンスをモニターするのに使用可能であることを教示している。

３．さらに本発明は、本発明は、処理の有効性を測定する手段を提供するという点で、ＵＳ２００４／００５８８７３と比べて改善を示す。本発明は、ケトン体生成による治療はＡβレベルを減少させることができ、インビボまたはインビトロでのＡβレベルの測定は、ケトン体生成による治療有効性を測定する有効な手段であり得ることを教示している。Ａβの血清中濃度を検出する方法は当業者周知である。また、インビボでＣＮＳにおけるＡβレベルを測定することも当業者既知である（Ｎｏｒｄｂｅｒｇ，Ｌａｎｃｅｔ Ｎｅｕｒｏｌ，２００４，３：５１９〜２７）。その他の凝集したタンパク質の検出も当分野において周知である。例えばポリグルタミン封入体の検出は、よく文献になっている（Ｙａｍａｍｏｔｏ等，Ｃｅｌｌ，２０００，１０１：５７〜６６）。

４．またＵＳ２００４／００５８８７３は、インスリン抵抗性改善剤を用いたＡＤの治療にも関する。段落［００３３］では、以下のように述べられている：
本発明はまた、アルツハイマー病に罹った患者の精神作用を改善する方法に関し、本方法は、前記患者に、患者のインスリン感受性を高める物質の有効量を投与することを含む。

本発明において、高脂肪の食物の投与は、インスリン耐性を誘導するが、インスリン感受性は誘導しないことが当業者周知である。またインスリン耐性は、一般的に、飢餓（ケトン食療法によって模擬される状態）の際にも起こる。これら双方の条件下（高脂肪の食物、および、飢餓）で、筋肉や肝臓のような組織は、インスリンの作用に対して耐性になり、従って、それらのグルコース摂取を減少させる。これは、中枢神経系の機能のためにグルコースを保存するメカニズムである。またこれは、その他のたくさんの成果がある。インスリン耐性の誘導は、タンパク質合成を阻害するインスリンシグナル伝達を阻害し、それと同時に、タンパク質分解を増加させる（本明細書でこれまで考察してきた通り）。発明者は新たに、このようなタンパク質代謝の変更は、毒性タンパク質のレベルを減少させるのに有利であるという見解を得た。従って、ケトン体生成による治療によるインスリン感受性の減少は、タンパク質凝集による病気を治療するための好ましいメカニズムと予想される。これは、ＵＳ２００４／００５５８８７３で教示されていることとは逆である。

本発明の一実施態様において、哺乳動物は、哺乳動物においてケトン症の状態を維持する低炭水化物および低タンパク質のケトン食療法が施される。ケトン症は、一般的な絶食時の値より高い血清ケトン体濃度と定義される。このような値は、哺乳動物の種と、一つの種に包含される個体の双方に応じて様々であると予想される。ヒトにおいて、一般的な絶食時の血清ベータ−ヒドロキシブチラート（ＢＨＢ）は、０．０１ｍＭ〜０．２ｍＭの範囲であり、持続性の飢餓状態の間に１４ｍＭもの高さに上昇させることができる。それゆえに、ヒトにおいて、１時間より長い期間の０．３ｍＭを超えるＢＨＢレベルが、ケトン症またはケトン体生成の状態とみなすことができる。適宜給仕されたマウスにおいて、典型的なＢＨＢレベルは、０．０１〜０．４ｍＭの範囲である（以下の実施例１を参照）。マウスにおいて誘導されたケトン濃度は、０．４から、最大で１０ｍＭの範囲である。それゆえに、マウスにおいて、ケトン症は、１時間よりも長い期間０．４ｍＭを超える血清ＢＨＢ濃度を示すこととみなすことができる。

ケトン体としては、アセトアセタート、β−ヒドロキシブチラート、および、アセトンが挙げられる。血清および組織中のケトン濃度を測定する方法は当業者周知である。
ヒトの場合、本発明は、炭水化物レベルを総カロリーの２０パーセント未満に制限することが必要であると予想される。例えば、１日２０００カロリーの食物を摂取する個体の場合、炭水化物から誘導してもよいカロリーは１日４００カロリー未満である（炭水化物１グラム＝４カロリー）；それゆえに、１日１００グラムより少ない炭水化物が消費されると予想される。より理想的には、１日５０グラム未満、および、さらにより好ましくは、１日１０グラム未満である。前記哺乳動物をケトン症に維持するためには、食物組成の変動が必要であると予想される。例えば、ケトン症を維持するために、時間が経過するに連れて次第に多くの炭水化物を制限してもよい。

その他の実施態様において、ケトン体生成状態を誘導する物質が、それらを必要とする哺乳動物に投与される。ケトン体生成状態は、一般的な絶食時の値より高いが、食事によって誘導されたものではない血清ケトン体濃度と定義される。ケトン体生成状態は、食事介入以外の方法、例えば化合物投与、または、身体トレーニング療法によって達成することもできるという点で、ケトン症とは異なると予想される。例えば、脂肪酸の酸化を増加させる物質の投与は、炭水化物が豊富に存在状態でもケトン体生成状態を誘導する可能性がある。このような状態は、タンパク質凝集による病気の治療において有益であることが証明することも可能である。

好ましい一実施態様において、炭水化物が制限された食物と、運動プログラムとを組み合わせて、インスリンシグナル伝達を減少させ、脂肪酸の酸化を改善し、血中ケトン濃度を高めることができる。

その他の実施態様において、短期のケトン体生成による治療が、それらを必要とする哺乳動物に施される。この治療は、食事介入によるケトン症の誘導、または、上述のようなケトン体生成状態の誘導のいずれかであり得る。このような治療は、１日〜１年の範囲の限定的な持続時間を有すると予想され、その期間の後に、前記哺乳動物は、適宜給餌される状態に戻るか、または、処理が中止されると予想される。ケトン食療法の主要栄養素成分は、上述の通りと予想され、種および個体に応じて正確なプロファイルを有する。

その他の好ましい実施態様において、認知症治療の成功は、血中ケトン濃度に基づき決定される。認知症を治療または予防するための化合物または介入は、それらの基準値を超える高い血清ケトン体濃度を誘導する能力によって分析されると予想される。

実施例１は、ケトン食療法は、アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルにおけるＡβペプチドのレベルをうまく減少させることを実証する。治療の４０日後、認知能力に不利な結果を生じることなく、Ａβレベルは２５％減少した。

これらの結果は、高脂肪の食物とアルツハイマー病とを関連付ける現在の見解と正反対であるという点で驚くべきことである。
以下の実施例は、本発明を説明することであり、本発明を限定することは目的としない。

実施例
実施例１
ここで我々は、ＡＤのトランスジェニックマウスモデル、ＡＰＰ／Ｖ７１７Ｉにおける極めて低い炭水化物／高脂肪のケトン食療法の作用を試験した（Ｍｏｅｃｈａｒｓ等，ＪＢｉｏｌ Ｃｈｅｍ，１９９９，２７４：６４８３〜９２）。１６匹のＡＰＰ／Ｖ７１７Ｉマウスを標準的な食事で３ヶ月飼育し、次に、その半分を低炭水化物／高脂肪の食事バイオサーブ（Ｂｉｏ Ｓｅｒｖ）Ｆ３６６６に切り換え（脂肪：炭水化物、タンパク質が６：１の比率（バイオ−サーブ社（Ｂｉｏ−Ｓｅｒｖ Ｉｎｃ．）））、残りの８匹のマウスは標準的な食物（ＲＭ−クラバー（ＲＭ−Ｋｌａｖｅｒ））を継続した。

食事の有効性を測定するために、血液サンプルを毎週採取し、血清β−ヒドロキシブチラート（ＢＨＢ）レベルに関して試験した（スタンバイオ製のβ−ヒドロキシブチラートキット、スタンバイオ社（Ｓｔａｎｂｉｏ Ｉｎｃ．））。実験中ずっと、Ｆ３６６６群の動物は、標準的な食事と比較して非常に高い血清ＢＨＢ濃度を有していた（標準は０．３２３±０．４０６ｍＭであり、それに対して、Ｆ３６６６は、３．９７６±０．４２０ｍＭ、ｐ＜０．０００１）。

上記の食事療法の４週間後に、動物を、行動の欠陥に関して物体認識試験（ＯＲＴ）を用いて試験した。従来の結果に反して（Ｚｈａｏ等，Ｐｅｄｉａｔｒ Ｒｅｓ，２００４，５５：４９８〜５０６）、高脂肪の食事が給餌された群では認知能力の悪化はみられなかった（図１ｃを参照）。

新規の物体認識試験を用いて認知能力を測定した。この試験は、治療の３８日後と、殺す３日前に行われた。用いられたプロトコールは、Ｄｅｗａｃｈｔｅｒ等が説明している方法に従った（Ｄｅｗａｃｈｔｅｒ等，Ｊ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ，２００２，２２：３４４５〜５３）。黒色の垂直の壁と半透明の床を有し、ボックスの下に置いたランプで薄暗く照射したプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）のオープンフィールドボックス（５２×５２×４０ｃｍ）中で１時間マウスを慣れさせた。次の日、これらの動物を同じボックスに入れ、１０分間の獲得試験を受けさせた。この試験中、マウスを、２×物体Ａ（オレンジ色の筒、または、緑色の立方体、±４ｃｍの同様の大きさにした）の存在下で個々にオープンフィールドに置いた、および、物体Ａを探索する持続時間（時間_ＡＡ）、および、頻度（頻度_ＡＡ）（動物が物体から１ｃｍより短い距離で鼻を向けた時、および、マウスが物体の方向へ臭い嗅ぎ行動をした時）を、コンピューター化されたシステムによって記録した（Ｅｔｈｏｖｉｓｉｏｎ，Ｎｏｌｄｕｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ワーヘニンゲン，オランダ）。３時間後、記憶試験（第二の試験）を１０分間行い、オープンフィールドに見慣れた物体（物体Ａ）と共に新規の物体（物体Ｂ、緑色の立方体、または、オレンジ色の樽）を置いた。（それぞれ頻度_Ａおよび頻度_Ｂ、ならびに、時間_Ａおよび時間_Ｂ）。

認識指数（ＲＩ）は、両方の物体を調査した際の持続時間に対する、新規の物体を調査した際の持続時間の比率［時間Ｂ／（時間_Ａ＋時間_Ｂ）×１００］と定義され、これを用いて、非空間的な記憶を測定した。獲得試験の際に物体Ａに関する持続時間および頻度を調査し（時間_ＡＡ、および、頻度_ＡＡ）、これを用いて好奇性を測定した。

古い物体と新しい物体とを区別しないマウスは認識指数５０を有する。古い物体を認識するマウスは、好ましくは新規の物体を調査すると予想され、この場合の認識指数は５０より高くなる。新規の物体だけを調査するマウスは、認識指数１００を有する。治療の３８日後、どのＯＲＴスコアにおいても差はみられなかった（図１ｃ）。

実験の結論として、血清および脳ＢＨＢ双方の測定値が得られた。初期の結果と一致して、Ｆ３６６６が給餌された動物の血清ＢＨＢ濃度は比較的高かった（標準は、０．１２±０．６１８ｍＭであり、それに対してＦ３６６６は、３．２６±０．６６７ｍＭであった；ｐ＝０．００５４１）。脳中のＡβレベルを増加させるという高脂肪の食物の初期の報告に反して、可溶性Ａβ４０レベル（標準は、タンパク質が１．７２５±０．１０４であり、それに対して、Ｆ３６６６は、タンパク質が１．２７９±０．１１２ｎｇ／ｇであった；ｐ値＝０．０１４０）、および、Ａβ４２（標準は、タンパク質が０．８７９±０．０４２であり、それに対して、Ｆ３６６６は、タンパク質が０．７０６±０．０４６ｎｇ／ｇであった；ｐ値＝０．０１６）はいずれも、Ｆ３６６６が供給された群の脳において有意に低いことが見出され、同時に、総体的なタンパク質レベル（脳ホモジネートのｍｇ／ｍｌで示される測定値として）は、差異はなかった（標準は、０．５６２±０．０３５であり、それに対して、Ｆ３６６６は、０．５０９±０．０１７であった；ｐ＝０．２１３）。Ａβ４２／４０の平均比率において群間で差異はなく（標準は、０．５１７±０．０２４であり、それに対して、Ｆ３６６６は、０．５５６±０．０２６であった；ｐ＝０．２８７２）、これは、Ａβ種は総合的に低くなり、いずれかの形態に特異的ではないことを示唆している。

実施例２
細胞ベースの分析を用いて、ケトン体生成の状態、低いグルコースレベルおよび低い増殖因子レベルが、毒性タンパク質レベルを減少させることができることを示す。ポリＱ緑色蛍光タンパク質（ポリＱ：：ＧＦＰ）導入遺伝子を発現する分化した誘導型ＰＣ１２細胞を、一般的な増殖条件、および、ケトン体生成の条件下での可視化されたポリＱ：：ＧＦＰタンパク質封入体の形成に関して試験した。細胞を、豊富なグルコースと増殖因子を含む標準的な組織培地を用いて１０ｃｍプレートで平板培養した。このような培地の例としては、ダルベッコ改変イーグル培地（Ｄ−ＭＥＭ）（１×）液（高いグルコース含量）が挙げられ；このような培地は、４５００ｇ／Ｌ（２５ｍＭ）グルコースを含み、増殖因子が豊富なウシ胎児血清（インスリン／ＩＧＦ−１が１ｎＭより多い）が添加されている。細胞でポリＱ：：ＧＦＰタンパク質を発現させ、封入体を形成させた。封入体が形成された後、プレートの半分を一般的な培地中で維持し、同時に、残りの半分をケトン体生成の培地に晒した（低いグルコース含量、および、低い増殖因子含量）。ケトン体生成の培地の例としては、最小必須培地（ＭＥＭ）液体（ライフ・テクノロジーズ社（Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．））が挙げられ；このような培地は、１０００ｍｇ／Ｌ（５．５６ｍＭ）グルコースを含むが増殖因子を含まない。従って、グルコース含量が５．５６ｍＭ未満の培地は、低いグルコース含量であり、ケトン体生成可能とみなすことができる。インスリンのような増殖因子は、ケトン体生成の酵素の活性を阻害することがわかっている。例えば、１ｎＭより大きいインスリン濃度は、ケトン体生成において主要な酵素の発現を阻害することが見出された（Ｎａｄａｌ等，Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｊ，２００２，３６６：２８９〜９７）。従って、ケトン体生成の培地は、インスリンのような増殖因子が１ｎＭ未満の培地とみなすことができる。このような差異を有する培地で細胞を一晩増殖し、蛍光顕微鏡を用いて凝集を計算した。ケトン体生成の培地は、凝集を阻害し、ポリＱ：：ＧＦＰのレベルを減少させることが見出された。

実施例３
突然変異ポリＱを含む導入遺伝子を有するマウスを用いて、短期のケトン食療法により、インビボでのポリグルタミンの病因が減少することを示した。ポリＱコード領域を含むハンチンチンタンパク質のエキソン１を発現する導入遺伝子を有するマウスは、進行性の運動機能障害、ニューロンの封入体、および、ＨＤに典型的な神経病理を発症させた。このようなトランスジェニック動物を、典型的に運動機能障害の徴候を示し始める年齢になるまで一般的な高い炭水化物のげっ歯類用の食物で飼育した。この段階で、マウスの半分がケトン体生成の食物に切り替えられ（実施例１で説明された通り）、同時に残りの半分が一般的な食物を継続した。各群のマウスを、それらのそれぞれの食物で３０日間維持した。このような処理の最後に、各群のマウスを運動機能に関して回転ロッドを用いて試験した。運動試験が完了した後、動物の脳をニューロンの封入体の存在と程度に関して試験した。ケトン体生成の食事が給餌されたマウスは、より長い期間運動ロッドで活動し、これは、運動機能の有意な回復を反映しており、ポリＱを含む凝集体の量および程度の減少を示した。

図１ａは、実施例１で説明されたアルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルにおけるケトン食療法の作用を説明する。図１ｂは、実施例１で説明されたマウスモデルの総タンパク質のＡβレベル（ｎｇ／ｇ）を示す。図１ｃは、実施例１で説明された行動試験の結果を説明する。

Claims (7)

1. 哺乳動物の脳におけるアミロイドβ凝集を減少させることを含む治療方法に使用する、哺乳動物において脂肪酸の酸化を高めるための及びケトン体生成の状態を引き起こすための組成物であって、炭水化物、タンパク質、及び脂肪を含み、ここで炭水化物が総カロリーの１０％未満を与える量で含まれる、組成物。
2. 請求項１に記載の組成物であって、炭水化物が総カロリーの２％未満を与える量で含まれる、組成物。
3. 請求項１に記載の組成物であって、炭水化物が総カロリーの１％未満を与える量で含まれる、組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物であって、
   ここで前記ケトン体生成の状態は、血清ケトン濃度を、１時間またはそれより長い期間、０．２ｍＭ、０．３ｍＭ、０．４ｍＭを超えるか、またはそれより高く維持することを含む、組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物であって、前記治療方法がさらに身体トレーニング療法を含む、組成物。
6. 前記身体トレーニング療法が、２０分間より長い期間、ＶＯ２ｍａｘまたは最大心拍数のいずれかが５０％を超える活動量であることを含む、請求項５に記載の組成物。
7. 前記アミロイドβ凝集を減少させることを含む治療方法が、アミロイドβの凝集体形成を阻害するか、または、神経保護作用を有する第二の化合物を投与することをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物であって、
   ここで前記第二の化合物が、システアミン、ミノサイクリン、エイコサペンタエン酸エチル、および、リルゾールからなる群より選択される、組成物。
   

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