血清LDLが小膠細胞の活性化を促進し、視神経脊髄炎スペクトラム障害における脱髄損傷を悪化させる研究

視神経脊髄炎スペクトラム障害（Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder、NMOSD）は、中枢神経系（CNS）の自己免疫性炎症性脱髄疾患であり、通常は血液脳関門（Blood-Brain Barrier、BBB）の破壊を伴います。小膠細胞の脂質代謝機能障害はNMOSDの神経病理学と密接に関連していると考えられています。しかし、循環脂質のCNS脱髄、細胞代謝、および小膠細胞機能における役割に関する証拠は現在まだ限られています。本研究は、NMOSDにおける血清低密度リポタンパク質（Low-Density Lipoprotein、LDL）の機能的関連性とその潜在的メカニズムを明らかにすることを目的としています。

研究背景と意義

NMOSDは自己免疫調節によって媒介される炎症性脱髄疾患であり、再発を特徴とし、視力喪失や四肢の脱力などの深刻な後遺症をしばしば引き起こします。約80%のNMOSD患者の血清にはアクアポリン4免疫グロブリンG抗体（Aquaporin-4 Immunoglobulin G、AQP4-IgG）が含まれており、この抗体はアストロサイト上のAQP4に結合し、古典的補体カスケードを引き起こし、小膠細胞の活性化とそれに続く脱髄を引き起こします。BBBの破壊はAQP4-IgGとサイトカインの漏出を引き起こし、NMOSD脱髄の発展における重要なステップと考えられています。通常、脳と末梢の脂質代謝は互いに独立していますが、BBBが破壊されると、末梢血中の脂質成分がCNSに浸透することができます。以前の研究では、NMOSD患者の末梢血中のトリグリセリド（Triglyceride、TG）とLDLレベルが著しく上昇していることが示されていますが、これらの浸透性脂質がNMOSDの病態メカニズムに与える影響についての研究はまだ不十分です。

研究出典

本論文は、陳満（Man Chen）、楚雲輝（Yun-Hui Chu）、于文翔（Wen-Xiang Yu）、游雲帆（Yun-Fan You）、唐悦（Yue Tang）、龐暁偉（Xiao-Wei Pang）、張航（Hang Zhang）、尚柯（Ke Shang）、鄧剛（Gang Deng）、周洛齊（Luo-Qi Zhou）、楊勝（Sheng Yang）、王威（Wei Wang）、肖軍（Jun Xiao）、田代士（Dai-Shi Tian）、秦川（Chuan Qin）によって共同執筆され、「Neuroscience Bulletin」に掲載されました。著者らは華中科技大学同済医学院附属同済病院神経内科および湖北省神経損傷・機能再建重点実験室、海南省人民病院および海南医学院附属病院に所属しています。

研究方法

実験プロセスと参加者

研究は華中科技大学同済病院倫理委員会の承認を得ています。新たに診断され未治療のAQP4-IgG陽性NMOSD患者を募集し、その血清サンプルを採取し、血清ニューロフィラメント軽鎖（Neurofilament Light、NFL）を測定しました。測定には電気化学発光免疫測定法を使用しました。動物実験ではC57BL/6野生型（Wild-Type、WT）マウスを使用し、その線条体にAQP4-IgGとヒト補体（Human Complement、HC）を注射してNMOSDモデルを確立し、バランスビーム試験、脳組織凍結切片、および様々な染色法（HE染色、Oil Red O染色、Luxol Fast Blue染色など）を含む分析を行いました。

主な実験ステップ

1. 参加者とサンプル収集： 性別、年齢、拡大障害状態スケール（EDSS）スコア、血清脂質レベルなどの臨床データを収集。
2. 血清NFL測定： 電気化学発光免疫測定法を使用。
3. AQP4-IgG精製： G-アガロースタンパク質を使用してIgGを精製し、濃度を調整。
4. マウスNMOSDモデルの確立： マウスの線条体にAQP4-IgGとHCを注射。
5. 神経機能評価： MNSSスケールとバランスビーム試験を使用。
6. BBB完全性の検出： 免疫蛍光染色とWestern BlotによるZO-1とOccludinタンパク質の検出。
7. LDLの小膠細胞と脱髄への影響： LDLの直接注射とEvolocumab（PCSK9阻害剤）による介入。

データ分析方法

統計分析にはPearson χ2検定、Mann-Whitney U検定、Spearman相関分析、一元配置分散分析、Bonferroni多重比較、一般化線形モデルなどの方法を用い、SPSSとGraphPad Prismソフトウェアを使用してデータ処理を行いました。

研究結果

血清LDLとNMOSDにおける神経損傷の関連

患者の血清脂質レベルを分析した結果、NMOSD患者の総コレステロール（TC）とLDLレベルが対照群と比較して有意に高く、血清NFLレベルも有意に上昇していることが分かりました。さらなる分析では、血清LDLがNFL（r=0.347、p=0.033）とΔEDSS（r=0.348、p=0.032）と正の相関を示し、血清LDLレベルがNMOSDの疾患進行と関連していることが示されました。

マウスNMOSDモデルにおけるBBBの破壊

免疫蛍光染色により、AQP4-IgGとHC注射後、病変領域でのAQP4の減少、小膠細胞の活性化、アストロサイトの反応増強、および顕著な脱髄が観察され、同時に炎症細胞の浸潤と大量の脂質沈着が伴っていました。BBBの完全性はWestern BlotとZO-1およびOccludinタンパク質の免疫蛍光染色によって検出され、これらが著しく減少していることが分かり、NMOSDモデルにおけるBBBの損傷が示されました。

LDL注射による脱髄と小膠細胞活性化の悪化

実験では、PBS群と比較してLDLを注射したマウスのMNSSスコアが高く、バランスビームの横断に要する時間が長くなりました。免疫蛍光染色では、LDL注射後に病変領域が拡大し、活性化した小膠細胞が顕著に集積し、形態が変化していることが示されました。これは、古典的活性化小膠細胞マーカーの増加と代替活性化小膠細胞マーカーの減少として現れました。

Evolocumabの治療効果

PCSK9阻害剤であるEvolocumabは血清LDLレベルを低下させ、脱髄病変領域と小膠細胞の活性化を有意に減少させ、マウスの神経機能と運動協調能力を改善しました。

LDLの小膠細胞活性化と糖脂質代謝への影響

LDL処理後の小膠細胞では、脂質滴とミエリン破片の蓄積が増加し、解糖遺伝子の発現増加と酸化的リン酸化遺伝子の発現減少が見られ、同時に炎症遺伝子の上方制御と再髄鞘化遺伝子の下方制御が伴いました。オリゴデンドロサイト前駆細胞（OPCs）との共培養では、LDL処理された小膠細胞がOPCsの成熟を抑制し、ミエリン再生を阻害しました。

結論と意義

本研究は、血清LDLとNMOSD患者の疾患重症度との関連を明らかにしました。マウスNMOSDモデルでさらに確認されたように、LDLは損傷したBBBを通じてCNSに浸透し、小膠細胞を活性化させ、小膠細胞の代謝障害と脱髄損傷の悪化を引き起こします。研究結果は、循環中のLDLを低下させる治療が、NMOSDの急性脱髄損傷を緩和する効果的な戦略となる可能性があることを示しています。

研究のハイライトには、循環脂質とCNS脱髄および細胞代謝との関連を明らかにしたこと、一連の詳細な実験プロセスとデータ分析を通じて、NMOSDの病態生理学におけるLDLの重要な役割を強力に支持したこと、そして将来の治療戦略に新しい方向性を提供したことが含まれます。