中枢神経系の病変性脱髄

Diseases of the brain and spinal cord
MRIスキャンでドーソン指が現れる

多発性硬化症をはじめとする中枢神経系(CNS)の脱髄疾患は、病変(CNSの脱髄領域)とグリア瘢痕または硬化を引き起こします。これらの病変は、その原因となる基礎疾患に応じて、異なる形態と組織学的所見を呈します。

脱髄疾患は伝統的に、脱髄性髄鞘破壊性疾患脱髄性白質ジストロフィー性疾患の2種類に分類されます。前者では、正常で健康なミエリンが毒性物質、化学物質、または自己免疫物質によって破壊されます。後者では、ミエリンが異常となり、変性します。[1]後者のグループは、Poserによって髄鞘形成不全症と名付けられました[2]そのため、Poserの脱髄疾患は通常、髄鞘破壊性部分を指します。

中枢神経系の脱髄疾患は、その病因によって、炎症過程による脱髄、ウイルス性脱髄、後天性代謝異常による脱髄、低酸素性虚血性脱髄、局所圧迫による脱髄の5つの非排他的カテゴリーに分類できます。[3]

非炎症性脱髄

非炎症性の可能性は次の 4 つです。

これら4種類の脱髄はすべて非炎症性であり、MSとは異なります[4]。ただし、一部の白質脳症では同様の病変が生じることがあります[5]。

中枢神経系炎症性脱髄疾患(IDS)によって生じる病変

典型的な病変はMSのものと似ていますが、非定型炎症性脱髄病変には、リング状(抗体媒介性)、巨大嚢胞性(腫脹性)、バロ様、びまん性浸潤性病変の4種類があります。[6]

中枢神経系の脱髄病変を引き起こす疾患のリストは完全ではありませんが、次のようなものが含まれます。

  • 標準的な多発性硬化症。最もよく知られ、最も広範囲に及ぶ変異型です。
  • デビック病および視神経脊髄炎(NMO)(以前は視神経脊髄炎と呼ばれていた)
  • 急性散在性脳脊髄炎(ADEM)は、既知のウイルスまたはワクチンがミエリンに対する自己免疫を引き起こす密接に関連した疾患です。
  • 急性出血性白質脳炎(急性散在性脳脊髄炎の変異型の可能性あり)
  • バロ同心性硬化症は、プラークが同心円状に広がる珍しい症状で、自然に改善することもあります。
  • シルダー病またはびまん性髄鞘破壊性硬化症は、臨床的には偽腫瘍性脱髄病変として現れるまれな疾患であり、小児に多く見られます。[7] [8]
  • マールブルグ型多発性硬化症は攻撃的な形態であり、悪性、劇症、または急性多発性硬化症としても知られています。
  • 腫脹性多発性硬化症:病変の大きさが2cm以上で、腫瘤効果、浮腫および/またはリング状の増強を伴う[9] [10]
  • 抗MOG関連脳脊髄炎:ADEMに類似する病変、あるいはNMOに類似する病変がみられる。これは正常ではないが、生検でもMSに類似する病変となることがある。これらの症例はMSパターンII病変に類似する。[11]脱髄病変では、血管周囲にT細胞とマクロファージが認められ、オリゴデンドロサイトは温存され、補体系活性化の徴候がみられる。

合流性脱髄と静脈周囲脱髄

MSと数種類のADEMを区別する特徴は、病変の構造です。ADEMでは病変が静脈周囲に限局するのに対し、MSでは静脈周囲に合流する傾向があります。ADEMは多相型であることがあり、MSは小児にも発症することがあるため、この特徴は両疾患を区別する境界線とみなされることが多いです。[12]

最も典型的な静脈周囲脱髄はADEMである。

ADEM脱髄

ADEMはプラーク状の病変を呈するが、これはMSと区別がつかない[13]。しかし、ADEMの白質は磁化移動MRIでは無傷に見えるのに対し、MSでは問題が現れる(NAWM参照)。[14]また、ADEMはMRIで「ブラックホール」(軸索損傷領域)を呈さず、病変はMSのより緩やかな規則とは異なり、静脈の周囲にのみ発生する[15]。

NMO脱髄

MSと同様に、NMOでもいくつかのパターンが報告されていますが、それらは同じ個人内でも異質であり、病変の進行段階を反映しています。[16]

  • 1つ目は、アストロサイト表面への補体沈着を反映し、顆粒球浸潤およびアストロサイト壊死を伴う。
  • 脱髄、組織全体の破壊、嚢胞性壊死性病変の形成(病変タイプ 2)。
  • 病変関連路におけるワラー変性(病変タイプ 3)。
  • 活動性NMO病変の周囲では、アクアポリン1(AQP1)の喪失やその他の構造的損傷がない場合でも、AQP4が選択的に失われることがあります(病変タイプ4)。
  • もう一つのパターンは、アストロサイトのクラスマトデンドロシスを特徴とする。これは、細胞質の腫大と空胞化、突起のビーズ化と溶解、そしてアポトーシスに類似した核の変化を特徴とし、補体活性化を伴わない状態でのAQP4とAQP1の内在化とアストロサイトのアポトーシスを伴う。このような病変は広範なアストロサイトの喪失を引き起こし、脱髄や軸索変性などの他の組織損傷がない場合でも部分的に発生する可能性がある(病変タイプ5)。
  • 最後に、アストロサイトのクラストデンドロシスの程度がさまざまな病変が見つかります。これは、オリゴデンドロサイトのアポトーシスを伴うプラーク状の一次脱髄を示しますが、軸索は保存されています (病変タイプ 6)。

初期の活動性脱髄性NMO病変では、活動性脱髄性NMO病変のサブセットにおける典型的なNMOの特徴に加えて、マクロファージ内の補体と、マイナーミエリンタンパク質の選択的喪失に関連するオリゴデンドロサイトのアポトーシスが示されることがある[17]

合流性脱髄

中枢神経系に存在する4種類のグリア細胞(上衣細胞、アストロサイト、ミクログリア細胞、オリゴデンドロサイト)の図

静脈周囲の脱髄は通常「プラーク」と呼ばれます。MSでは、プラークは複数の小さな脱髄が合流して融合することで発生することが報告されています。

MS病変

通常、MS病変は長さ2cm未満の小さな卵形の病変で、脳室の長軸に垂直に向いています[18]しばしば静脈を取り囲むように配置されています[19]

MSによる脱髄。クリューバー・バレーラ染色組織では、病変部が明瞭に脱色している​​(原寸大1:100)

活動性病変および前活動性病変は、T2強調MRIで高信号域として出現する。ここで前活動性病変とは、ミエリンの消失は見られないが、様々な程度の浮腫、主要組織適合抗原複合体クラスII抗原の増強を伴うミクログリア細胞の小集塊、CD45およびCD68抗原の発現、および小血管周囲リンパ球の様々な数を示す、正常に見える白質に局在する病変を指す[20]。

高磁場MRIシステムを用いたいくつかの変種では、複数の領域に病変が見られ、空間的にはテント下、脳梁、傍皮質、脳室周囲、その他の白質領域に分類できる。[21]他の研究者はこれを皮質内、灰白質混合、傍皮質の3つの領域に簡略化している。[22]他の研究者は、それらを海馬、皮質、および白質病変に分類し、[23]そして最後に、皮質内、白質灰白質混合、傍皮質、深部灰白質、脳室周囲白質、深部白質、テント下病変の7つの領域を挙げている。[24]病変の分布は臨床的進展に関連している可能性がある[25]

死後剖検では、運動皮質帯状回小脳視床脊髄において灰白質の脱髄が認められることが明らかになった。[26]皮質病変はSPMS患者に特に多くみられるが、RRMSや臨床的に孤立した症候群にも認められる。皮質病変は女性よりも男性に多く認められ[27]、認知障害の原因を部分的に説明できる可能性がある。

皮質病変の2つのパラメータ、分数異方性(FA)と平均拡散率(MD)は、患者群で対照群よりも高いことが知られています。[28] SPMSではRRMSよりもこれらのパラメータが大きく、短期間の追跡期間中はその多くが変化しません。皮質下白質への浸潤はなく、ガドリニウム造影効果も示しません。1年間で、MS患者のかなりの割合でCLの数とサイズが増加することがありますが、皮質下白質への浸潤や白質病変に類似した炎症性特徴を示すことはありません。[29]

それらの分布に関する最初の説得力のある説明は、シェリング博士によって発表されました。彼は次のように述べています。

多発性硬化症特有の脳プラークは、首、特に胸部の大きな集合静脈の圧力が断続的に上昇することで発生する活発な静脈逆流によってのみ引き起こされます[30]

しかし、胸の静脈に問題は見つかりませんでした。

この形態学的所見は、1916年にこの症状を初めて定義した スコットランドの病理学者ジェームズ・ウォーカー・ドーソン[31]にちなんで、チャールズ・ラムズデンによってドーソン指と名付けられました。

ドーソンの指

「ドーソン指」とは、多発性硬化症および抗MOG関連脳脊髄炎[34]の患者の脳室基底部脳静脈[32] [33]周囲の病変の名称である。

かつてはMSに特有の症状だと考えられていたが、そうではないことが分かっている。[35]

この病態は髄質静脈の長軸周囲における 炎症または血圧による機械的損傷の結果であると考えられています[30] 。

ドーソン指は大きな脳室周囲集合静脈に沿って広がっており、脳室周囲炎症に起因すると考えられています。[36]

これらの静脈から遠く離れた病変はシュタイナースプラッシュとして知られています。[30]

実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)、ヒトにおいて事故や医療ミスによって引き起こされることがあります。これらの症例における損傷は、MSの病理学的診断基準をすべて満たしており、したがってMSとして分類できます。病変はルッキネッティ分類のパターンIIに分類されました。このヒトEAE症例では、ドーソン指も認められました。[37]

腫脹性脱髄病変

2cmを超える脱髄病変。通常は通常のMS病変と併発し、腫瘍性多発性硬化症(tumefaffic multiple sclerosis )と呼ばれる状態となる。単独で発症する場合は、通常「孤立性硬化症」と呼ばれ、[38]診断がより困難となる。

これらは頭蓋内腫瘍のように見え、腫瘍の疑いで生検が行われることもあります。陽子MRスペクトロスコピーは診断に役立ちます。[39]

MSにおける脱髄プロセス

MSによる脱髄。CD68染色組織では、病変部に複数のマクロファージが認められる原寸大1: 100

MS の特徴は、主に白質に現れ、マクロファージを介した脱髄、BBB の破壊、炎症、軸索切断を示す病変です。

NAWM開発

脱髄病変は、NAWM(正常白質)と呼ばれる領域の出現から始まります。NAWMはその名称に反して、いくつかのパラメータにおいて異常を呈します。これらの領域では、軸索断裂とストレスを受けたオリゴデンドロサイト(ミエリン維持を担う細胞)が認められ、また、ランダムに、活性化ミクログリアの集塊(前活動病変)が認められます。これらの前活動病変は通常は自然に消失しますが、毛細血管に向かって広がることもあります。

BBBの内訳

続いて血液脳関門(BBB)が破綻します。BBBは血液と脳の間にある強固な血管バリアで、抗体の通過を阻止するはずですが、MS患者ではこのバリアが機能しません。原因は不明ですが、脳と脊髄に特殊な領域が現れ、血液脳関門に漏れが生じ、免疫細胞が浸潤します。これがマクロファージのCNSへの侵入を招き、ミエリンに対する免疫介在性攻撃の開始を引き起こします。ガドリニウムは正常なBBBを通過できないため、BBBの破綻を観察するにはガドリニウム造影MRIが用いられます。

免疫介在性攻撃

BBBの破壊後、ミエリンに対する免疫介在性攻撃が起こります。T細胞はリンパ球の一種で、体の防御において重要な役割を果たしています。T細胞はミエリンを異物と認識し、攻撃するため、「自己反応性リンパ球」とも呼ばれます。その結果、脱髄、さらなる炎症、そして軸索切断が起こります。

ミエリンへの攻撃は炎症プロセスを開始し、他の免疫細胞を刺激し、サイトカインや抗体などの可溶性因子の放出を促します。血液脳関門のさらなる破壊は、腫脹、マクロファージの活性化、サイトカインやその他の破壊的タンパク質のさらなる活性化など、様々な有害な影響を引き起こします。

アストロサイトは瘢痕を残して病変を部分的に治癒することができます。これらの瘢痕(強膜)は、MSでよく報告されるプラークまたは病変です。病気の初期段階では再髄鞘化と呼ばれる修復過程が起こりますが、オリゴデンドロサイトは細胞のミエリン鞘を完全に再構築することができません。攻撃が繰り返されるにつれて、再髄鞘化の効果は徐々に低下し、最終的には損傷した軸索の周囲に瘢痕のようなプラークが形成されます。

ほとんどの研究者の見解によると、Tヘルパー細胞と呼ばれるリンパ球の特別なサブセット、特にTh1とTh17 [40] が病変の発達に重要な役割を果たしている。通常、これらのリンパ球は自己と非自己を区別することができる。しかし、MS患者では、これらの細胞が中枢神経系の健康な部分を異物と認識し、侵入したウイルスであるかのように攻撃し、炎症プロセスを引き起こし、他の免疫細胞やサイトカイン抗体などの可溶性因子を刺激する。ミエリン認識T細胞の多くは、共刺激非依存性エフェクターメモリーT細胞と呼ばれる終末分化したサブセットに属している。[41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50 ] [51]最近では他の種類の免疫細胞であるB細胞もMSの発症に関与していることが示唆されており[52] 、軸索の変性にも関与していることが明らかになっています。[53]

軸索自体も発作によって損傷を受ける可能性があります。[54]脳は神経可塑性と呼ばれる能力により、多くの場合、この損傷の一部を補うことができます。MSの症状は脳と脊髄における複数の病変の累積的な結果として発症します。そのため、病変の発生部位によって症状は個人差が大きく異なります。

病変の回復

実験室環境では、幹細胞は増殖し、再髄鞘形成オリゴデンドロサイトへと分化する能力が十分に備わっているため、炎症状態や軸索損傷が何らかの形で患部における幹細胞の増殖と分化を阻害しているのではないかと疑われている[55]。病変がどの程度、いつ回復するかを予測することは可能である[56]。

これに関連して、2016年には、一次性進行性MS患者(PPMS)の神経細胞は、健常者と比較して、脱髄やオリゴデンドロサイトに対する神経保護に何らかの問題があることが発見されました。これは、神経前駆細胞(NPC)として人工多能性幹細胞(iPSC)を用いて示されたように、何らかの遺伝的要因が根底にあると考えられます[57]。

標準的なMSにおける脱髄パターン

彼女のチームは、多発性硬化症の脳組織の瘢痕において、ラスマンパターン[58]として知られる4つの異なる損傷パターンを特定しており、それらは他の脱髄疾患の病変を説明する基礎として使用されることもあります。

パターンI
瘢痕には血管周囲にT細胞マクロファージが存在し、オリゴデンドロサイトは保存されているが、補体系活性化の兆候は見られない。[59]
パターンII
瘢痕には血管周囲にT細胞とマクロファージが見られ、オリゴデンドロサイトは以前と同様に保存されているが、補体系活性化の兆候も見られる。[60]このパターンはNMOで見られる損傷と類似していると考えられるが、一部の研究者はパターンII病変ではAQP4の損傷は見られないと報告している[61]。
パターンIII
瘢痕はびまん性で、炎症、遠位オリゴデンドロサイト症、ミクログリアの活性化を伴う。また、ミエリン関連糖タンパク質(MAG)の喪失も認められる。瘢痕は血管を囲んでおらず、実際には血管の周囲にミエリンの縁が保たれている。部分的な再髄鞘化とオリゴデンドロサイトのアポトーシスの証拠が認められる。一部の研究者は、このパターンは他のパターンの進化の初期段階であると考えている。[62]
パターンIV
瘢痕は明瞭な境界とオリゴデンドロサイトの変性を呈し、その周囲は正常に見える白質で覆われている。瘢痕中心部ではオリゴデンドロサイトが欠乏している。補体活性化やMAG減少は認められない。

この事実の意味については議論の余地がある。一部の研究チームは、MSが異質な疾患であることを意味するとしている。一方、瘢痕の形状は時間とともに変化し、それが疾患の進行の指標となる可能性があると主張する研究チームもある。[63]いずれにせよ、この異質性は疾患の初期段階にのみ当てはまる可能性がある。[64]一部の病変ではミトコンドリアの欠陥が見られ、病変の種類を区別できる可能性がある。[65]現在、マイクロアレイによって検出された血清中の脂質およびペプチドに対する抗体は、脳生検によって特定される病理学的サブタイプの指標として利用可能である。[66]

研究グループ間での議論を経て、現在では異質性仮説が受け入れられているようだ[17]

参照

  • 多発性硬化症におけるドーソン指 [3]

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