胎児性アルコールスペクトラム障害 - これは繊毛症ですか?

背景: 「胎児性アルコール スペクトラム障害」(FASD) という用語は、子宮内でのアルコール曝露に起因する広範な神経発達症状を表しています。 有病率は 100 人に 1 人と推定されており、カナダでは 330,000 人以上が罹患していると推定されています。 カナダの診断ガイドラインでは、出生前のアルコール曝露による身体的および神経発達への影響について説明しています。 これらには、明確な顔の特徴、小頭症、および神経発達障害が含まれます。

エタノール毒性は、エタノール暴露の濃度、持続時間、タイミング、および催奇形性への表現型変換につながる可能性のある経路に関連して研究されています。 動物モデルにおける FASD の研究は、遺伝子とエタノールの相互作用に関するさまざまな分子経路に関与する多くの感受性遺伝子に関与し始めています。 その一部は、DNA 損傷制御、中枢神経系軸形成、細胞生存、増殖および成長における役割の一部として、エタノール奇形発生に関与していると報告されています。

ある特定の遺伝子である神経細胞の一酸化窒素合成酵素 (nNOS) の変異は、in vivo と in vitro の両方でアルコール誘発性神経細胞死を悪化させることが知られており、nNOS 遺伝子の発現は神経細胞をアルコール毒性から保護します。酵素一酸化窒素シンターゼ (NOS スルー) L-アルギニン 3 つの NOS アイソフォームがあります: ニューロン NOS (nNOS、NOS-1)、誘導型 NOS (iNOS、NOS-2)、および内皮型 NOS (eNOS、NOS-3)他の重要な活動とともに、神経伝達と記憶形成の調節に関連しています。 O2 が存在すると、毒性を引き起こす可能性のあるラジカルが形成されます。 それらは、細胞シグナル伝達プロセスを破壊し、病理学的状態を引き起こす可能性があります。

データは、エタノールが脳内の NOS の発現と活性を変化させることを示唆しています NO の産生、NOS 活性、および NO とアルコール代謝酵素との相互作用に対するエタノールの影響が知られています。

エタノール曝露の用量と長さは、NO 産生、NOS 活性、または NOS 発現に対するエタノールの影響を決定する主な要因です。

構造的先天性脳異常は、脳梁、小脳異常、および水頭症を含む正中線脳異常とともに、小頭症、遊走異常、神経管欠損症を含むFASDの文脈で説明されています。

繊毛は、細胞の表面に見られる進化的に保存されたアンテナのようなオルガネラです。 繊毛は、特定の繊毛受容体を介して液体の流れ、光、匂い、ホルモンなどのさまざまな細胞外刺激を検出し、細胞の移動と分裂、液体の移動、およびさまざまな組織の胚発生において重要な役割を果たします。 神経発達に関して、繊毛成長因子は、胚性神経細胞の移動とシグナル伝達、および中枢神経系 (CNS) の正中線と側方化の形成において役割を果たすことが最近示されました。 成熟した有機体では、繊毛は脳室表面を覆う上衣細胞の基底体から伸び、脳脊髄液 (CSF) の流れを促進します。

神経系の欠陥は、多くの繊毛病と強く関連しており、一般的な所見には、水頭症などの正中線の欠陥、神経管の欠陥、および皮質および小脳の異常が多数含まれます。

プロトタイプのヒト毛様体疾患は、原発性毛様体ジスキネジー (PCD) です。 過去 10 年間で、PCD の理解が大幅に進歩したことで、主にこれらの患者で鼻一酸化窒素 (nasal NO) が大幅に減少しているという発見により、診断が改善されました。 この減少のメカニズムは、繊毛症の一部としての iNO 発現の減少に関連していることが示唆されています。 鼻NO測定は、最も若い患者でも簡単に実施できる簡単な非侵襲的検査です。

NO 測定は、結果がすぐに得られる単純な非侵襲的検査であるため、脳の奇形を含むさまざまな繊毛病を示唆する診断のための理想的なスクリーニング検査として役立ちます。

最近の研究では、この研究グループは、鼻 NO 濃度によって測定される毛様体機能障害と孤立した正中線中枢神経系 (CNS) 異常との関係を最初に特定しました。以前に確立された正常範囲と比較して有意に低く、一部は原発性繊毛運動障害（PCD）の範囲内でした。 最近の研究では、ニューロン間の接続性、脳室の形態形成、および神経管の適切な形成が、中断されていない繊毛機能に依存することが示されています。

一次繊毛は、ポリシスチン-1 (PC-1)、PC-2、TRPV4、P2Y12、フィブロシスチンなどの膜タンパク質の結果として機能します。 アセチル化αチューブリンは、既知の繊毛マーカーです。

PC-1 の変化は、多発性嚢胞腎の 1 型変異に関連しており、メタボロミクスおよびリピドミクス テストで脂肪酸酸化欠陥に関連することがわかっています。 アセチル化αチューブリンは、タンパク質分析によって評価されます。

仮説: NO とエタノールの相互作用と初期の脳の発達における繊毛の重要な役割の最近の認識を考慮して、研究者は繊毛が FASD と診断された子供の脳損傷につながる分子経路に関与している可能性があるという仮説を立てています。 このようなメカニズムは、これまで調査されていませんでした。

研究者らは、FASD と診断された患者の鼻の NO レベルと重要な代謝産物が、健常者と比較して減少すると仮定しています。

目的：この研究は、尿サンプル中のNO経路に関与する主要な代謝物に関連するメタボロミクスおよびタンパク質分析とともに、胎児性アルコールスペクトラム障害と診断された患者の選択されたグループで鼻のNOを測定し、それらを健康な子供と比較することを目的としています。 この研究により、臨床医は、胎児性アルコールスペクトラム障害が疑われる小児患者に対して非侵襲的なスクリーニングツールを採用し、早期の発達介入を検討できる可能性があります。

方法: FASD と診断された 5 ～ 16 歳の 10 人の子供が、グレンローズ リハビリテーション病院の FASD 外来診療所から募集されます。 同じ年齢範囲の 10 人の健康な子供が、健康な子供の HICUPP レジストリ (Pro00056156) を通じて募集されます。

治験責任医師は、反対側の鼻孔を開いたままにして、使い捨てフォームオリーブ（DirectMed Inc.、ニューヨーク州グレンコーブ）を使用した不活性NOサンプリングラインを子供の鼻孔に挿入することにより、鼻のNOレベルを測定します。 次に、鼻の NO レベルを 10 億分の 1 (ppb) 単位で測定する化学発光分析装置によって、鼻から 0.3 リットル/分の一定速度で空気をサンプリングします。 すべての鼻 NO 測定は、被験体を着座させて行います。

NOアナライザー（CLD 88 SP、ECO PHYSICS AG、デュエルテン、スイス）を使用して測定値を取得します。 アナライザーは、メーカーの仕様に従って校正されます。 測定は、20 ～ 40 秒間、固定抵抗器 (1 mm の開口部を備えた使い捨てのボール紙シリンダー; DirectMed Inc.、ニューヨーク州グレンコーブ) を介して、またはパーティーの記念品の吹き飛ばし玩具を介して、深い吸気から呼気を介して口蓋閉鎖法を使用して行われます。同等の呼気抵抗を備えています。 どちらのタイプのレジスターも、軟口蓋を閉じるのに十分な圧力である 5 cm H2O を超える口内圧を発生させるために、頬を少しふくらませる必要があります。 演習は、ATS/ERS ガイドラインに従って実行されます。 上記の操作に協力的でない患者では、呼気サンプリングを使用して測定が行われます。

検査官は、測定された NO レベルをコンピューター ファイルに直接入力します。このファイルは、グレンローズ リハビリテーション病院のパスワードで保護されたコンピューターに暗号化された形式で保存されます。 参加者の名前や電話番号などの識別情報は入力されません。 各参加者には名前の代わりに番号が割り当てられ、記録されます。 お子様の性別、年齢、診断などのその他の識別情報も、数字を使用してコード化されます。

提供された情報に基づいて、共変量の統計分析が実行され、測定された FASD 患者の NO レベルが健康なコントロールと比較されます (Mateo 2011 および Marthin 2011 で公開されている正常値の参照範囲を使用)。

鼻のNO測定に加えて、研究者はFASD患者の尿中の主要な代謝産物とタンパク質のレベルを測定するために、メタボロミクスおよびプロテオミクス分析も実施します。 これらは、健康なコントロールと比較され、繊毛の関与のこの仮説をさらに調査します。 メタボロミクス分析は、NO 経路に関与する重要な代謝物 (アルギニン、シトルリン、オルニチン、非対称ジメチルアルギニン) および可溶性 NO 副産物 (ニトロチロシン、ニトロトリプトファン、および 3-ニトロ-4-ヒドロキシフェニル酢酸) を測定するために使用されます。 追加のメタボロミクス研究を実施して、毛様体機能不全、ビタミンレベル (特に. ビタミン A とその副産物) と尿中のカテコールアミンの変化 (繊毛の影響を受けた神経機能の変化による)。 メタボロミクス分析は、ターゲットを絞った MS ベースのメタボロミクス手法を使用して行われます。 研究者らはまた、FASD 患者の尿のプロテオミクス分析を実施して、重要な毛様体タンパク質、すなわちポリシスチン-1 (PC-1)(PC-2、TRPV4、P2Y12、フィブロシスチン) およびアセチル化α-チューブリンの変化を測定し、これらを比較します。健康な子供たちのグループへの価値。 プロテオミクス解析は、MS ベースのプロテオミクスとイムノアッセイの組み合わせで構成されます。

データは、PASW Statistics バージョン 19 (SPSS Inc.、2010 年) を使用して分析されます。 アルファは、すべての分析で .05 に設定されます。 各測定値で、年齢および基準に基づくカットオフ値を上回るまたは下回る子供の割合が計算されます。

2 つのグループ (FASD、健康なコントロール) の測定レベルが異なるかどうかを判断するために、被験者間因子としてグループを使用してサブスケール スコアに対して多変量分散分析 (MANOVA) が行われます。

サンプル サイズが小さいことに注意して、研究者は、NO レベルのグループ間の効果サイズ、メタボロミクス分析、および効果サイズの 95% 信頼区間を報告します。 仮説は、グループ間に違いがあるというものです。研究者が帰無を証明できない場合 (つまり、統計的に有意な結果が得られなければ仮説が証明されない)、研究者は代わりにこの効果サイズを使用して効果を推定します。 しかし、鼻の NO レベルと FASD の子供の NO に関連する重要な代謝産物は、健康なコントロールと比較して減少すると仮定されています。

研究の完了後、匿名化されたデータは、パスワードで保護されたコンピューター上の暗号化されたファイルに最低 5 年間保管されます。