遺伝性脳小血管病およびその類縁疾患の診断基準の確立と治療法の研究

文献情報

• 文献番号: 201324085A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 遺伝性脳小血管病およびその類縁疾患の診断基準の確立と治療法の研究
• 課題番号: H24-難治等（難）-一般-047
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 小野寺 理(新潟大学 脳研究所)

研究分担者(所属機関)

• 水野　敏樹(京都府立医科大学　神経内科)
• 吉田　邦広(信州大学　神経難病学講座)
• 豊島　靖子(新潟大学　脳研究所)
• 池内　健(新潟大学　脳研究所)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究（難治性疾患克服研究）
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究費: 5,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

近年，脳小血管に首座をもつ病態が高頻度で指摘されるようになった（leukoaraiosis:LA）．LAは認知症，脳梗塞，出血性脳梗塞の発症に関わる．しかし病態機序は不明であり，有効な治療方法も確立されていない．さらに抗血小板薬の使用による脳出血が危惧されているが，抗血小板剤使用の是非も明らかではない．本病態の中に，家族性に LA を起こす遺伝性脳小血管病がある．本症には，常染色体性優生遺伝形式をとるCerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CADASIL) や,劣性遺伝形式をとるCerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CARASIL) 等がある．本申請では，若年性の脳小血管障害を疑った場合に，常に，有用な情報を与え続け，診断について提案を続けるコアステーションを形成することを目的とした．それと並立し，両者に類似する臨床症状を示す神経軸索スフェロイドを伴う遺伝性びまん性白質脳症（HDLS）についても，各々その実態を明らかとすることを目的とした．

研究方法

HTRA1遺伝子のエクソン１に遺伝子多型c.34_35delCinsTCCT (p.L11_L12insS)が脳小血管病の危険因子となる可能性を検討した．CADADILに関しては，その診断技術の向上を目的として，MRI拡散強調画像（DTI）の手法の一つで，細孔材料の内腔に満たされた水の拡散能を測定することで材料の直径を非侵襲的に計測する方法であるq-space imaging（QI）の臨床応用を試み，従来法との比較を行った．認知障害を中核症状とする成人発症の遺伝性白質脳症であるHDLSに対しては，その脳画像上の特徴，および他の白質脳症との鑑別点を明らかにすることを目的とし，患者脳，末梢血細胞を用いて細胞内のコロニー刺激因子1受容体（CSF1R）以下のシグナル伝達異常を検討した．さらに，遺伝子解析により確定診断をされたHDLS症例について，自験例および既報例をレビューすることにより，HDLSの疾患概念の確立を目指し，診断基準作成草案を作成することを目的とした

結果と考察

HTRA1遺伝子多型c.34_35delCinsTCCTの頻度は，脳小血管病患者群，対照群間に有意差は認めなかった．CADASILのQI解析では，正常者と大脳白質の全部位，特に前頭葉と側頭葉で，有意差を認めた．HDLSに関しては10名で8つのCSF1R変異を見出した．これらの患者のうち6名の画像を詳細に検討し，既報の通り白質病変は前頭葉，頭頂葉優位であることを確認した．また，信号異常を伴う脳梁萎縮は早期から見られること，側頭極，外包病変は認めないこと，microbleedは認めないこと，を示した．HDLS患者，健常対照者の末梢血から採取した単球（CD14陽性の末梢血単核球）をCSF1RのリガンドであるCSF-1，IL-34，およびCSF-2の存在下で培養し，HDLS患者由来の単球では，CSF1R遺伝子異常に伴う細胞内シグナル伝達の異常が示唆された．今回開発した診断基準案に当てはめると，probable HDLSと診断される感度90％，特異度75％となった．HTRA1遺伝子多型c.34_35delCinsTCCT多型は単独では脳小血管病発症の危険因子にならないと考えられた．CADASILにおいてはQI法は従来のMRI画像評価や拡散能を示すADC値やFA値と異なり，早期の病変ならびに，質的な定量的評価を行える可能性が示唆された． HDLSのシグナル伝達分子の検討はCSF1R異常とマクロファージ／ミクログリアの機能異常を結びつけるものであり，病態とも密接に関連することが期待される．HDLSの診断基準を用いることにより，高い診断効率を得ることができた．

結論

HTRA1遺伝子多型p.L11_L12insSは脳小血管病の発症危険因子にならない．Q-space imagingは従来の拡散強調画像よりもCADASILにおける白質病変を鋭敏に描出が可能である．HDLSは若年性認知症の主要な原因疾患と位置付けられる．画像的に他の白質脳症との鑑別はある程度可能であるものの最終的な確定診断はCSF1R検査に拠らざるを得ない．HDLSの病態解明，治療法の開発に向けては，細胞（マクロファージ／ミクログリア）レベルでの機能異常へのアプローチが必須である．HDLSに特徴的な臨床所見と画像所見を抽出できた．その知見をもとに，HDLSの診断基準を作成した．

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-30
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201324085B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 遺伝性脳小血管病およびその類縁疾患の診断基準の確立と治療法の研究
• 課題番号: H24-難治等（難）-一般-047
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 小野寺 理(新潟大学 脳研究所)

研究分担者(所属機関)

• 水野　敏樹(京都府立医科大学　神経内科)
• 吉田　邦広(信州大学　医学部　神経難病学講座)
• 豊島　靖子(新潟大学　脳研究所　)
• 池内　健(新潟大学　脳研究所)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究（難治性疾患克服研究）
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

近年，脳小血管に首座をもつ病態が高頻度で指摘されるようになった（leukoaraiosis:LA）．LAは認知症，脳梗塞，出血性脳梗塞の発症に関わる．しかし病態機序は不明であり，有効な治療方法も確立されていない．さらに抗血小板薬の使用による脳出血が危惧されているが，抗血小板剤使用の是非も明らかではない．本病態の中に，家族性に LA を起こす遺伝性脳小血管病がある．本症には，常染色体性優生遺伝形式をとるCerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CADASIL) や,劣性遺伝形式をとるCerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CARASIL) 等がある．本申請では，若年性の脳小血管障害を疑った場合に，常に，有用な情報を与え続け，診断について提案を続けるコアステーションを形成することを目的とした．それと並立し，本研究班において，我々は遺伝性脳小血管病に類似する臨床症状を示す神経軸索スフェロイドを伴う遺伝性びまん性白質脳症（hereditary diffuse leukoencephalopahty with neuroaxonal spheroids、HDLS）についても，各々その実態を明らかとすることを目的とした．

研究方法

CADASIL研究は方法はフローサイトメトリーにより血小板表面のPAC-1/CD62P，レーザー散乱粒子計測法による自然誘発微小血小板凝集塊（SMAP）を測定した．ACZ負荷前後に撮像した123I-IMP-SPECT からARG法でｒCBF (ml/ 100g/min)定量から脳血管反応性を算出した．Philips社製1.5TMRI装置を用いてQI用に拡散強調画像をsingle-shot echo-planar (EPI) 法で得た. 変異型HTRA1の解析は，GeneTailor site-directed mutagenesis systemを用いてHTRA1変異導入プラスミドを作成し，FreeStyle 293 Expression Systemによって精製タンパクを得た．HTRA1のプロテアーゼ活性は，FTC標識カゼインを基質に用いて測定した．HTRA1の3量体形成能については，ゲル濾過クロマトグラフィーにより分離し，免疫ブロットによって評価した．遺伝子解析によりCSF-1R遺伝子に変異が同定された症例について、臨床症状を明らかにした。患者由来組織としては剖検脳、および末梢血単球（CD14陽性末梢血単核球）を用いた。剖検脳ではwestern blot法によるCSF1Rシグナル伝達分子の検討を行った。末梢血単球はCSF1RのリガンドであるCSF-1およびIL-34、またCSF2RのリガンドであるCSF-2の存在下で培養し、細胞の形態、および免疫組織化学法による蛋白発現の検討を行った。

結果と考察

CADASIL患者では，血小板活性化を認めた．また初回安静時のrCBFには有意差を認めなかったが，ACZ負荷後の大脳皮質平均ｒCBFは再発群は非再発群と比較し有意に低下していた． ROI解析では正常者とCADASILでは大脳白質の全部位，特に前頭葉と側頭葉で有意差を認めた．CADASILのQIでは白質病変，特に前頭葉白質のMD上昇を認めた．変異型HTRA1については，新規変異型HTRA1が野生型HTRA1に比して，プロテアーゼ活性が有意に低下していることを示した．また変異型と野生型を共発現したタンパクでのみ，野生型のプロテアーゼ活性の抑制を認めた．HDSLではCSF-1R遺伝子変異・陽性例を今回作成した診断基準案に適応すると、probable HDLSと診断される感度は90％、特異度は75％であった。HDLS患者では、健常対照者に比べてCSF1Rリガンド（CSF-1、IL-34）刺激による生存率の低下、形態変化が明らかであった。

結論

CADASILにおける血小板機能，脳血管反応性Q-space imagingはそれぞれ病態進展のモニタリングに有用であることが示された．ヘテロ接合体で発症する変異は，自身のプロテアーゼ活性の低下に加えて，3量体形成を介してドミナントネガティブ効果を示す．本研究によって、単一遺伝性疾患である遺伝性脳小血管病CARASILの原因遺伝子であるHtrA1の機能喪失が生体内でヒト病態を惹起することが明らかとすることができた。HDLSに特徴的な臨床的および画像所見を抽出し、その知見を基にHDLSの診断基準案を作成した。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-30
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201324085C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 本邦の遺伝性脳小血管病および，その類縁疾患の現状を明らかとした．特に劣性遺伝性の脳小血管病（CARASIL）にて新たな病態機序を明らかとした．また優性遺伝性の脳小血管病については，その診断精度をあげる方法を開発した．さらに本研究機関において，あらたに発見されたスフェロイドを伴う白質脳症の病態機序がハプロ不全であることを示した．
• 臨床的観点からの成果: 本邦での遺伝性脳小血管病および類縁疾患の診断を精力的に進めることにより，本邦での患者数を把握することができた．この点から，今後本症患者の集学的な解析が推進できる基盤が形成された
• ガイドライン等の開発: 各疾患の診断基準を作成し，日本神経学会での承認を得る予定である．
• その他行政的観点からの成果: 本症はいずれも若年で認知症を来す疾患である．本症の全貌の解明と，その治療方法の開発は厚生行政の目的に合致する．本疾患で初めてとなる患者家族を集めての市民公開講座を行った．今後，これを起点として家族会などの設立がのぞまれる．
• その他のインパクト: スフェロイドを伴う白質脳症の成果は，新潟日報，信州毎日新聞にて取り上げられ，社会的関心の高さを示した．

発表件数

• 原著論文（和文）: 2件
• 原著論文（英文等）: 11件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 6件
• 学会発表(国際学会等): 2件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 1件 ; 本疾患で初めての患者家族を集めての市民公開講座を開いた．

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Matsuo K, Saburi M, Ishikawa H et al.; Sjögren syndrome presenting with encephalopathy mimicking Creutzfeldt-Jakob disease. ; J Neurol Sci , 326 (1-2) , 100-103 (2013)
• 原著論文2: Yagi T, Konoeda F, Mizuta I et al.; Increasing Microbleeds in CADASIL.; Eur Neurol. , 69 (6) , 352-353 (2013)
• 原著論文3: Tamura A, Kasai T, Akazawa K et al.; Long insular artery infarction: characteristics of a previously unrecognized entity. ; Am J Neuroradiol , 8 (2013); 10.3174/ajnr.A3704
• 原著論文4: Yamada K, Sakai K, Akazawa K et al,; Detection of early neuronal damage in CADASIL patients by q-space MR imaging.; Neuroradiology , 55 (3) , 283-290 (2013)
• 原著論文5: Yamada T, Itoh K, Matsuo K et al.; Concomitant alpha-synuclein pathology in an autopsy case of amyotrophic lateral sclerosis presenting with orthostatic hypotension and cardiac arrests.; Neuropathology , 30 (2013); DOI: 10.1111/neup.12057
• 原著論文6: Konno T, Tada M, Koyama A, et al.; Haploinsufficiency of CSF-1R and clinicopathologic characterization in patients with HDLS.; Neurology (2013); 10.1212/WNL.0000000000000046
• 原著論文7: Kinoshita M, Kondo Y, Yoshida K et al.; Corpus callosum atrophy in hereditary diffuse leukoencephalopathy with neuroaxonal spheroids: an MRI-based study. ; Intern Med , 53 , 21-27 (2014)
• 原著論文8: Kondo Y, Kinoshita M, Fukushima K et al.; Early involvement of the corpus callosum in a patient with hereditary diffuse leukoencephalopathy with spheroids carrying the de novo K793T mutation of CSF1R.; Intern Med , 52 , 503-506 (2013)
• 原著論文9: Saitoh B, Yamasaki R, Hayashi S et al.; A case of hereditary diffuse leukoencephalopathy with axonal spheroids caused by a de novo mutation in CSF1R masquerading as primary progressive multiple sclerosis.; Mult Scler , 19: , 1367-1370 (2013)
• 原著論文10: Kimura T, Ishizawa K, Mitsufuji T et al.; A clinicopathological and genetic study of sporadic diffuse leukoencephalopathy with spheroids: A report of two cases. ; Neuropathol Appl Neurobiol , 39 , 837-843 (2013)
• 原著論文11: Saitoh B, Yoshida K, Hayashi S et al.; Sporadic hereditary diffuse leukoencephalopathy with axonal spheroids showing numerous lesions with restricted diffusivity caused by a novel splice site mutation in the CSF1R gene. ; Clin Exp Neuroimmunol , 4 , 76-81 (2013)
• 原著論文12: Nozaki H, Nishizawa M, Onodera O.; Features of cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy.; Stroke , 45 (11) , 3447-3453 (2014); 10.1161/STROKEAHA.114.004236.
• 原著論文13: Nozaki H, Sekine Y, Fukutake T, et al.; Characteristic features and progression of abnormalities on MRI for CARASIL.; Neurology , 85 (5) , 459-463 (2015); 10.1212/WNL.0000000000001803.
• 原著論文14: Nozaki H, Kato T, Nihonmatsu M et al.; Distinct molecular mechanisms of HTRA1 mutants in manifesting heterozygotes with CARASIL. ; Neurology , 86 (21) , 1964-1974 (2016); 10.1212/WNL.0000000000002694.
• 原著論文15: Konno T, Yoshida K, Mizuno T, et al.; Clinical and genetic characterization of adult-onset leukoencephalopathy with axonal spheroids and pigmented glia associated with CSF1R mutation.; Eur J Neurol. , (1) , 37-45 (2017)
• 原著論文16: Konno T, Broderick DF, Mezaki N, et al.; Value of Brain Calcifications in Adult-Onset Leukoencephalopathy with Axonal Spheroids and Pigmented Glia. ; AJNR Am J Neuroradiol. , (1) , 77-83 (2017)
• 原著論文17: Tada M, Konno T, Tada M, et al.; Characteristic microglial features in patients with hereditary diffuse leukoencephalopathy with spheroids. ; Ann Neurol. , 80 (4) , 554-565 (2016)

公開日・更新日

• 公開日: 2014-06-02
• 更新日: 2018-06-11

収支報告書

• 文献番号: 201324085Z