認知症患者におけるIGFおよびその他の神経栄養因子

はじめに 認知症 デンマークにおける認知症の推定有病率は 85.000 (2011 年) であり、世界の有病率は 3600 万 (2010 年) 近くです。 さらに、主に人口の高齢化により、その数は今後 20 年間で 2 倍になると予測されています。 認知症のコストは、世界の GDP の 1% を占めています。これは、現在の医療制度と国家経済に挑戦する見通しです (1,2,3)。

認知症には、多くの進行性変性脳疾患が含まれます。 認知症は、社会的および職業的機能を危うくするほど深刻な、認知、機能および行動の進行性の低下を特徴とする。 認知症は、エピソード記憶の喪失、ネーミングおよび単語発見の困難、失行症、実行機能障害、ならびに人格および気分の変化を特徴とします。 認知症の最も一般的な原因はアルツハイマー病です (4、5、6)。

アルツハイマー型認知症の病因は、とらえどころのないままです。 長年にわたり、アルツハイマー型認知症の病態生理学的特徴は、神経原線維変化に関連するプラークおよびリン酸化タウにおけるタンパク質アミロイドベータの蓄積によって引き起こされる毒性でした。 ただし、この理論は、遺伝性の「若年性家族性アルツハイマー」に基づいています。 現在、アルツハイマー病の病因に関する仮説は、実際にはアミロイド ベータ説の仮説と一致していません。 したがって、アルツハイマー病の最も一般的な形態につながるメカニズムの理解を深める必要があります。 この疾患をよりよく理解することで、アルツハイマー病の早期診断が可能になり、重要なことに、現在利用可能な単なる対症療法の選択肢とは対照的に、アルツハイマー病の原因となる治療が可能になる可能性があります (4、7、8、9)。

IGF システム 認知症における最近の研究の主な分野の 1 つは、神経栄養サポートの役割であり、インスリンとインスリン様成長因子システムを含む研究分野です。インスリンと IGF システムは、生涯を通じて正常な体の成長、発達、組織修復、再生に重要です。 以前の研究では、脳のグルコース利用とエネルギー代謝の障害は、認知障害の初期段階に先行または付随する非常に初期の異常を表していることが示されています。 しかし、インスリン抵抗性と認知機能障害との間に相関関係があるにもかかわらず、しばしばインスリン抵抗性によって特徴付けられる 2 型糖尿病がアルツハイマー病の原因として確立されていません。

IGF-I および IGF-II の細胞シグナル伝達経路は、インスリンによって使用される経路と大部分が重複しており、3 つのタンパク質はすべて同じ受容体に結合しますが、親和性は異なります。 アルツハイマー患者では脳脊髄液 (CSF) と血漿中の IGF-I 濃度の比率 (CSF/血漿比率) が低下することが、いくつかの研究で示されています。 興味深いことに、IGF-I はアミロイドベータクリアランスを促進するようです。

IGF-II はあまり研究されていませんが、発達中と成人期の両方で脳に発現し、加齢とともに減少します. 脳内では、海馬での相対濃度が最も高くなります。 (10-14)。 さらに、私たちのグループは、CSF において、IGF-I 受容体の活性化に関しては、IGF-II が最も重要な成長因子であることを示す新しいデータを持っています (Mia-Maiken Kallestrup et al.、原稿準備中)。

記憶 記憶は統合の問題であり、それによって新たに学習された不安定な情報がより強力になり、混乱に耐えられるようになります。 このプロセスは、de novo RNA とタンパク質合成、および転写因子である cAMP 応答要素結合タンパク質 (CREB) と CCAAT エンハンサー結合タンパク質 (C/EBP) の機能に依存します。 以前の研究では、肝臓や他の組織の IGF-II 遺伝子のプロモーター領域に C/EBP の結合部位があることが示されています (10)。

IGF-II と記憶 認知症のパズルを解くには、認知症の初期段階におけるバイオマーカーの早期変化を説明し、それによって病因と可能な治療法を明らかにすることが重要です。 ネズミと記憶を使った実験は、すでにこれに向けた第一歩を踏み出しているかもしれません。 ラットにIGF-IIを投与すると、記憶保持が大幅に向上し、忘却が防止されることが実証されています。 さらに、抑制性回避学習 (被験者が特定のコンテキストを発生に関連付けることを学習するパラダイム) は、IGF-II の海馬発現の増加につながります。 最後に、しかし重要なことに、トレーニングまたは記憶回復の後に組換え IGF-II を海馬に注射すると、記憶保持が大幅に強化され、忘却が防止されます (10)。

神経栄養成長因子:

人間の成人の脳は、限られた容量ではありますが、新しいニューロンを生成することができます。 おそらく、この能力は十分な神経栄養成長因子に依存します。 神経栄養因子には、神経成長因子（NGF）および脳由来神経栄養因子（BDNF）が含まれます。

BDNF はニューロンの生存、シナプス可塑性、および記憶に重要であり、アルツハイマー病の初期段階で BDNF レベルが上昇する傾向があることから、関連性が示されています。 アルツハイマー病の初期段階における BDNF の増加は、神経変性の代償を反映している可能性があります。 アルツハイマー病の進行中、BDNF のレベルは健康な高齢者のレベルまで低下します。

NGF はニューロンの成長を誘導し、他の成長因子と相互作用してニューロンの増殖を維持します。 血清、CSF、または脳内の NGF のレベルは、アルツハイマー病患者と正常な高齢患者で差がないように見えますが、異なる脳領域間で異なるようです。 最後に、BDNF と NGF の発現パターンは、アミロイド濃度と高度に相関します (15)。

分化クラスター 163(CD-163) CD-163 はスカベンジャー受容体であり、ヘモグロビン-ハプトグロビン複合体の高分子を認識して取り込み、単球-マクロファージ活性化の指標としてそのレベルを示します。 受容体の可溶型はsCD163と呼ばれ、血漿中に見られます。 血漿 sCD163 レベルは、広範囲の炎症性疾患でアップレギュレートされます (16)。

仮説 認知症患者は、脳脊髄液中の IGF-I、IGF-II、NGF、BDNF、および sCD-163 の濃度および/または活性が調節されていません。

目的 アルツハイマー病患者の脳脊髄液および血清中の IGF-I、IGF-II、BDNF、NGF、および sCD-163 の濃度と生物学的活性を、対照 (特定されていない神経学的症状または疾患を有する患者) と比較して定義すること。

方法 研究集団 すべての参加患者は 18 歳以上でなければなりません。 彼らは、急性細菌性神経感染症および急性出血の場合には研究から除外されます。このプロジェクトの研究集団には、認知症が確定または疑われるすべての患者が含まれます。彼らの診断ワークアップ。

コントロールには、オーフス大学病院の神経科で、この研究に関係なく、診断的精密検査の一環として腰椎穿刺を受ける、特定されていない神経学的症状または疾患を有する患者が含まれます。

患者は研究プロジェクトに関する情報を受け取り、その内容を参加に提供するよう求められます。 参加は、IGFシステム成分と神経栄養因子の分析に使用される、2〜3mlの余分な脊髄液と余分な血液サンプル（10ml）の抽出を意味します。 参加者はいかなる形式の支払いも受け取りませんが、交通費の補償を受けることができます。

診断の精密検査中、そして結果として研究プロジェクト中は常に、患者の精神的および身体的状態を考慮に入れます。 研究プロジェクトは、個人データの処理に関する法律に従って実施されます。

オーフス大学病院の神経科では、認知症クリニックが週に約 3 人の患者の診断ツールとして腰椎穿刺を使用しています。 これらの患者の約 3 分の 1 から 2 分の 1 が最終的にアルツハイマー病と診断されると推定され、これらの患者は最終的に 36 週間から 40 週間の間にプロジェクトに含まれます。 全体として、研究期間中、これにより 50 ～ 60 人の患者を含めることができます。

分析 脊髄液と血清は医学研究所で分析されます。 脊髄液と血液サンプルは、オーフス大学病院の研究バイオバンクに預けられます。 計画は、すべてのサンプルが収集されると同時に、すべての生化学分析を実行することです。 この分野で既知の知識がある場合、このプロジェクトの後 5 年間、サンプルを寄託する予定です。 サンプルが別のプロジェクトに使用される場合、健康研究倫理に関する国家委員会とデンマークのデータ保護庁は、もう一度申請を要求します。

IGF-I および IGF-II の免疫学的濃度は、検証済みの社内分析によって測定されます。 さらに、オーフス大学病院には独自の技術があり、脳脊髄液中のIGF-Iおよび-IIの生物活性を測定することが可能です。 この技術は、2003 年に開発された細胞ベースの社内バイオアッセイに基づいています。 この方法は、IGF-I および IGF-II の大部分がタンパク質に結合しているため、生物学的に不活性であると考えられることを考慮に入れています。 バイオアッセイは、血清と脳脊髄液の両方が in vitro で IGF-IR を刺激する能力を測定できるため、この方法はより特異的になります。 私たちのグループのパイロット調査では、脳脊髄液中の生物学的 IGF-IR 活性を測定できることが示されました。 次のことが証明されています。

i) 脳脊髄液の生物学的 IGF in vitro 活性は、主に IGF-II に由来します。ii) 生物学的活性は、IGF 結合タンパク質の濃度が低いため、単純な濃度測定と比較して予想よりもはるかに高くなっています。

IGF結合タンパク質の免疫学的濃度は、市販または社内で開発されたイムノアッセイおよびリガンドブロッティング技術によって測定されます。

脊髄液および血清中のNGF、BDNF、およびsCD-163の濃度は、すでに確立された技術によって分析され、脊髄液はスペクトロメトリーで検査されます。

臨床検査 臨床検査は、認知症検査の一環として実施されます。 これには、病歴と客観的検査、CTスキャン、MMSE（ミニ精神状態検査）およびACE（Adenbrooke's Cognitive Examination）を含む認知検査が含まれます。 疑わしい場合は、神経生理学者によるより広範な検査が行われます。 医療記録の形での臨床検査からの情報は、疾患の進行を含む診断として認知症の可能性を評価するために使用され、それによってIGF-I、IGF-II、NGFの規制緩和された濃度および/または活性を評価します。脳脊髄液中のBDNFとsCD-163。

力 認知症患者の脳脊髄液中の IGF の生物活性は、これまでに決定されていません。 パイロット データは、健康な人 (n = 9) の IGF-II からの生物活性が 57 ± 13 ng/ml (平均 ± SD) であることを示しています。 患者グループの差が 26ng/ml (̴ 2 x SD) に設定されている場合、グループあたり 10 人を含めると、ANOVA を使用して 90% の検出力と 5% の有意水準がプロジェクトに与えられます。 したがって、プロジェクトに 15 人の患者を含めることが選択されました。

統計 プログラム ANOVA は、統計分析に使用されます。 データの正規分布に応じて、パラメトリック検定またはノンパラメトリック検定が使用されます。 すべての統計分析では、5% の有意水準が使用されます。

展望 前述のように、認知症のコストはすでに世界の GDP の 1% を占めており、認知症の有病率は今後 20 年以内に 2 倍になると予想されています。 この疾患の進行性は、認知症の症例の推定 43% が高度なケア (老人ホームに相当) を必要とすることを意味します。 したがって、予防、発症の遅延、進行の遅延、治癒の可能性が、患者や家族の健康だけでなく、医療制度の経済にとっても重要な要素であることは明らかです。 (2,17) この研究プロジェクトは、IGF システムの疾患としての認知症に関する最近の理論に基づいていますが、他の研究とは対照的に、濃度と生物活性を測定することができます。 これにより、認知症の動態に関するさらなる知識が得られる可能性があり、それによって、認知症の病因と医学的標的のさらなる理解が明らかになる可能性があります。

倫理的考慮 一般的な倫理的考慮 この研究プロジェクトに関与する患者に対して実施される検査は、腰椎穿刺と血液サンプルです。 これらのテストは両方とも、この研究に関係なく、診断精密検査の一部として実行されます。

腰椎穿刺を行うにはいくつかのリスクが伴います。これには、発生率が 12% の腰椎穿刺後の頭痛が含まれますが、若い患者で最も一般的です。 ほとんどの場合、頭痛の持続時間は短く、血液パッチを適用することで治る場合があります。 腰椎穿刺に針を使用すると、一時的な腰の痛みと蓄積を引き起こす可能性があります。 先に述べたように、認知症の症状は物忘れを引き起こし、正しい言葉を見つけられず、人の言っていることを理解することが困難になります。 そのため、患者がプロジェクトに参加するかどうかについて独立した決定を下すことができるかどうかは疑問です (6)。

すべての認知症患者は、認知症の標準的な診断作業の一部として実施されるすべての検査を受けます。 したがって、この研究では、この研究の倫理的側面を擁護する追加の調査は導入されていません。 このプロジェクトに含まれるリスクが低いこと、軽度の認知症の形態、および病気の有病率と重症度が高いことを考慮して、このプロジェクトは倫理的に許容できると評価します。 さらに、認知症の病因と考えられる標的を調べることは非常に重要です。

目的 この研究の肯定的、否定的、および決定的でない結果が公開されます。 その結果は、研究年度の報告書の基礎となり、英語の査読付きジャーナルに掲載するための記事となります。