四つの神経炎症性疾患における灰白質萎縮の独特な仮想組織学

2024-05-22 Wed
研究背景本研究的核心关注点是灰质萎缩在神経炎症疾病中的表现。灰質萎縮通常出現在多発性硬化症（Multiple Sclerosis, MS）、抗水通道蛋白-4抗体陽性（Aquaporin-4 antibody-positive, AQP4+）和陰性（AQP4-）の視神経營養障害光譜疾病（Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders, NMOSD）および髓鞘少突膠質細胞糖蛋白抗体関連疾病（Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein Antibody-Associated Disease, MOGAD）四種類神経炎症性脱髓鞘病変中。これらの疾病における灰質萎縮の病理生物学的基礎を理解することは、疾病の識別診断および治療戦略の指導に有益である。しかし、現在まで灰質萎縮メカニズムに関する系統的な研究は不足している。
論文出処本論文はJun Sun、Min Guo、Li Chai、Siyao Xu、Yuerong Lizhu等の学者が共同執筆し、北京天壇医院、首都医科大学、華山医院、復旦大学等の複数の機関に所属し、2024年に《Brain》誌に発表された。
研究フローデータ出処とサンプル本研究では多中心コホートの2812名の参加者のデータを分析した。内訳は324名の多発性硬化症患者、197名のAQP4+ NMOSD患者、75名のAQP4- NMOSD患者、47名のMOGAD患者および2169名の健康対照者（Healthy Controls, HCs）である。
データ処理および分析灰質萎縮評価：
三次元T1加重画像を用いて、FreeSurferソフトウェア（コマンド：recon-all）を使用して灰質容積を取得し、各疾病における灰質萎縮特性のCohen’s d値を算出した。異なる疾病群の患者の灰質容積変化を分析した。
仮想組織学分析：
Allen人間脳地図（Allen Human Brain Atlas, AHBA）の遺伝子発現データを41の脳区にマッピングし、単一細胞RNAシーケンシングデータを用いて分析に適した遺伝子を選択した。選択した各種細胞タイプの遺伝子発現レベルと灰質萎縮特性間の空間相関を計算した。
臨床特性関連分析患者の臨床特性（体能障害、疾病持続時間、再発回数、病変容積、認知機能など）に基づいてサブグループ分析を行い、これらの特性と灰質萎縮との関連を探求した。
データ分析方法ANOVAおよび後続のt検定を用いて灰質萎縮と各臨床特性との関係を分析した。主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）および階層型クラスタリング分析（Hierarchical Clustering Analysis）を適用して、四種類の神経炎症性疾病における灰質萎縮特性の相違点と類似点を探討した。
研究結果灰質萎縮の普遍的特性多発性硬化症：
灰質萎縮は主に皮質下核団および脳幹に集中している。
AQP4+ NMOSD：
灰質萎縮は広範囲に顕著で、主に後頭葉皮質および小脳に位置している。
AQP4- NMOSD：
灰質萎縮は軽微で、主に前頭葉および頭頂葉皮質に集中している。
MOGAD：
灰質萎縮は前頭葉および側頭葉皮質に集中している。
仮想組織学分析多発性硬化症：
微小膠細胞、星状膠細胞、オリゴデンドログリアおよび内皮細胞関連遺伝子発現が灰質萎縮特性と顕著に関連している。
AQP4+ NMOSD：
S1錐体細胞関連遺伝子発現が灰質萎縮特性と顕著に関連している。
MOGAD：
CA1およびS1錐体細胞関連遺伝子発現が灰質萎縮特性と顕著に関連している。
AQP4- NMOSD：
特定の中枢神経系細胞タイプと灰質萎縮特性の関連は発見されなかった。
PCAおよび階層型クラスタリング分析PCA結果によれば、第一主成分と第二主成分がそれぞれ灰質萎縮特性の47.4%および26.2%の分散を説明しており、各疾病群間には顕著な異質性があることが示された。階層型クラスタリング分析により四種類の神経炎症性疾病が異なるサブタイプに細分化されたが、各サブタイプの仮想組織学結果は全体結果と一致している。
臨床特性関連分析多発性硬化症：
EDSSスコアが高い患者は皮質下核団の灰質萎縮がより顕著であり、進行期における神経細胞の損傷特性を示している。
AQP4- NMOSD：
再発回数が多い患者は頭頂葉皮質における灰質萎縮が顕著であり、この疾病の病状進行が神経保護不足と関連している可能性を示している。
MOGAD：
MoCAスコアが低い患者は前頭葉および側頭葉皮質における灰質萎縮が多く見られ、認知機能低下過程における神経および内皮細胞損傷の重要性を示唆している。
研究結論本研究は仮想組織学方法を通じて、多発性硬化症、AQP4+ NMOSD、AQP4- NMOSDおよびMOGAD患者の灰質萎縮特性とその病理基盤を全面的に明らかにした。多発性硬化症の主要なターゲット細胞は微小膠細胞、星状膠細胞およびオリゴデンドログリアであり、AQP4+ NMOSDは主に星状膠細胞を含む；MOGADは主にオリゴデンドログリアの機能障害によって灰質萎縮が引き起こされる。さらに、神経および内皮細胞はこれらの神経炎症疾病の潜在的な共通ターゲットである。本研究結果は神経炎症疾病の識別診断および最適化治療に重要な根拠を提供する。