成人発症特発性局所性頸部ジストニア患者の白質微細構造変化研究報告

科学者たちは成人発症特発性局所性頸部ジストニア（Adult-Onset Idiopathic Focal Cervical Dystonia, AOIFCD）について研究を行っています。これは成人発症で最も一般的な特発性ジストニアの一種です。この疾患は主に頸部筋肉の異常姿勢や、患者の一部に見られる頭部の震えを特徴としています。既存の神経画像研究では、主要な運動ネットワークがこの疾患の影響を受ける可能性が示唆されていますが、これまでの測定方法は基礎的な病態生理学的な違いを特異的に捉えることができていませんでした。したがって、著者らは宿主白質運動経路の微細構造の研究を通じて、その潜在的なメカニズムをさらに理解しようとしています。

本論文は、Cardiff University Brain Research Imaging CentreのClaire L. Maciver、Derek Jones、Katy Greenらの学者たちによって共同執筆され、2024年に『Neurology』誌に掲載されました。研究グループには、North Bristol NHS TrustのKonrad Szewczyk-Krolikowski、University Medical Center UtrechtのChantal M.W. Taxも参加しています。また、2024年8月に行われた学会でも研究成果が発表されました。

研究方法

参加者の募集と倫理的承認

研究参加者の募集は、ウェールズ運動障害研究ネットワークを通じて行われ、研究番号は14/WA/0017、IRAS IDは146495です。臨床表現型データの収集には、国際筋緊張性ジストニア登録および非運動症状研究が用いられました。すべての参加者は書面によるインフォームド・コンセントに署名し、脳画像研究はCardiff University School of Medicine倫理委員会から承認を得ています（番号18/30）。

臨床表現型の特定

スキャン当日、すべての参加者は詳細なビデオ記録による臨床検査を受け、Burke-Fahn-Marsden Dystonia Scale（BFMDRS）およびToronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale（TWSTRS）で評価されました。同時に、精神症状、睡眠の質、痛み、生活の質に関するアンケート調査も行われ、認知機能の評価にはCAMBRIDGE Neuropsychological Test Automated Battery（CANTAB）が用いられました。

MRIデータの取得と前処理

すべての画像データは、3T Connectomスキャナー（Siemens Healthcare）を使用して32チャネルの頭部コイルで収集され、白質評価のスキャン時間は約45分でした。画像処理には、ノイズ除去、アーティファクト補正、コントラスト平衡、勾配非線形補正などが含まれます。

データ分析には、TractSegアルゴリズムを用いて感興味のある白質束をセグメント化し、前処理された拡散データを多種多様な方向性拡散テンソル（DTI）やボクセルベースの解析に適用しました。その後、複数のパラメータ計算モデル（例：FA、MK、NODDI、SM）を用いて計算とパラメータ推定が行われました。

データ分析と統計

著者は、RStudioを用いて統計分析を行い、疾患状態と各パラメータ間の関係を回帰モデルで比較し、年齢、性別、使用手を共変量として考慮しました。多重比較の修正にはBonferroni補正法を用い、Pearson相関係数分析で臨床表現型特性と有意な拡散パラメータの関連を探りました。

研究結果

参加者の特性

合計76名の参加者データ（50名のAOIFCD患者と30名の健常対照者）が得られましたが、そのうち4名の患者は画像やその他の理由で除外されました。参加者の詳細な人口統計学的特性は、年齢、性別、使用手などが類似しており、顕著な差はありませんでした。

トラクトグラフィーとトラクトメトリーの結果

白質束監視（tractography）結果では、AOIFCD群と対照群の間に顕著な差は見られませんでした。一方、Tractometry解析では、前視床放線、視床-前運動束、線条体-前運動束に関連するいくつかの局所的な顕著な差が示されました。具体的には、前視床放線ではFA値が低く、RK値が低く、ODI値が高いことが確認され、この領域における微細構造の変化の可能性が示唆されました。視床-前運動束の中間部では、MK値が高く、Neurite density index（NDI）が低く、遠位部ではODIが増加し、f値が低下していることが示され、繊維の散在性が増加している可能性があります。線条体-前運動束の近位部ではf値が低く、この領域の軸索密度が低下している可能性が示唆されました。

臨床関連性の研究

Pearson相関分析により、多くの画像学的パラメータが臨床表現型特性と有意に関連していることが示されました。例えば、左前視床放線の中間部ODIは、睡眠障害アンケートの総得点と負の相関があり、両者の密接な関係が示されました。これらの発見は、白質微細構造の変化がAOIFCD患者のさまざまな臨床特性と密接に関連している可能性を示唆しています。

研究結論と意義

本研究は、超強拡散勾配MRIを用いて成人発症特発性局所性頸部ジストニア患者において、前視床放線、視床-前運動束、線条体-前運動束などの複数の白質運動経路における微細構造の局所的な差異を発見し、これらの異常が明らかにされました。研究結果は、白質の微細構造の変化がAOIFCD関連症状と密接に関連していることを強調しており、この疾患が特定の運動経路の過剰または不足した利用に関与し、不均衡を引き起こし、筋肉の異常な活動を誘発している可能性を示しています。

本研究のハイライトは、高分解能・超強拡散勾配MRI技術の応用によって、より高い信号対雑音比とより正確なモデルパラメータの推定が得られ、AOIFCDの潜在的なメカニズムの研究に新たな視点を提供した点です。今後の研究では、これらの発見をさらに検証するために、大規模なコホート研究や病理学的対照実験が必要となり、観測された画像学的差異の背後にある組織学的変化をより明確にすることが求められます。