DTI研究:慢性山岳病患者の脳構造と認知機能

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慢性山岳病は2500m以上の高地で長年暮らす移民や原住民によく見られる臨床症候群である。 慢性山岳病の主な症状は、高原の低酸素環境での順応性が徐々に失われることによる赤血球の上昇(女性Hbは190g/L以上、男性Hbは210g/L以上9)である。 Hackettらの研究10によると、低温、低気圧、低酸素分圧などの高地条件下では、下垂体副腎髄質の活動が亢進し、カテコラミンなどの血管作動物質が大量に血液循環に入り込んでいることが分かっている。 同時にアルドステロンや抗利尿ホルモンの濃度が高くなり、水やナトリウムの貯留、赤血球の増加が起こります。 赤血球の過剰な上昇は、血液粘度と血流抵抗が高くなり、血流が遅くなり沈着し、組織での血流が低下する11。 慢性山地病患者は、頭蓋内虚血、梗塞巣、さらには出血を伴う複雑な状況を引き起こしやすい。 この関連は、CMS患者が複数の脳虚血や梗塞病巣を有していた本研究で見出された頭蓋内出血病巣と一致する。 我々のこれまでの研究で、健常者と比較してCMS患者の脳血流(CBF)は低く、平均時間(MTT)は延長しており、CMS患者の脳組織は低酸素・虚血状態であることがわかった。 CMS患者の赤血球数は代償的に増加し、赤血球蓄積量とヘモグロビン濃度は著しく上昇し、血液の酸素運搬能力を高め、低酸素状態から身体を解放していることが示された。 CMS患者の血液は長時間高粘度の状態を維持し、臓器障害を引き起こす可能性がある。 脳障害の主な病態は、脊髄髄膜や頭蓋底の血管破裂や高血糖、脳内出血、脳細胞の腫脹、間質性水腫などであった12。 また,CMS患者では脳室の浅溝,裂孔,狭窄が認められ,先行研究と一致した。

脳低酸素後の病理変化は,主に低酸素の持続時間と程度に依存する. 急性の連続的な低酸素状態では、関与した神経組織は完全に壊死する。 高所での慢性的な低酸素状態では,脳組織の変化は主に特徴的な変化であり,同じ低酸素状態でも神経細胞によって低酸素に対する耐性は異なる. 神経細胞によって損失や傷害が異なる。 低酸素に敏感な神経細胞は壊死し、耐性のある神経細胞は構造変化のみである可能性がある。 グリア細胞は低酸素に強い耐性を持っているので、これらの細胞は死ぬ代わりに、一部の領域で増殖的な変化を起こすかもしれない13。 本研究の結果、CMS患者の異なる脳組織は、低酸素環境による影響が異なることがわかった。 CMS群では、右前頭葉の白質のFA値が対照群より低く、低酸素環境下で、この部位の白質の微細構造の損傷が他の部位より顕著であり、白質 の一貫性が低いことが示された。 CMS群では、左尾状核のFAとHbの間に正の相関があり、左尾状核前縁のFAと認知機能(MMSE)の間に負の相関があった。 これらの結果は、低酸素が左尾状核や左内被殻の神経や線維芽細胞の損傷を引き起こすのではなく、逆に低酸素がこれらの領域の再生を引き起こす可能性を示唆している。 いくつかの研究14では、急性低酸素時に一部の脳領域で見かけの拡散係数(ADC)のわずかだが統計的に有意な減少が見られたが、高地では海面適応と比較してADCがわずかに上昇した。 本研究では、CMS患者の右内被膜前縁のADC値は対照群より高く、左視床のADC値はHb増加とともに上昇し、CMS患者の病態所見と一致した。 認知機能とは、単純な知覚、判断、理解、環境や自分に対する判断、複雑な数学的計算の完成など、意識的な様々な精神活動のことである。 認知機能は、人間が意識を持つときに必ず存在します15, 研究は、CMSが脳機能低下の重要な理由であることを示しました16. 最近の研究では、低気圧や低酸素下で作業や生活をする高所移住者は、程度の差こそあれ、運動能力や脳機能が損なわれている可能性があることが示されています。 これらの高所作業者の知能は低下し、記憶力、特に短期記憶と一時記憶が著しく低下し、認知能力が低下し、反応と判断の能力が低下する17。 Schlaepfer18は、海抜5000メートル以上の高地に連続(6102時間未満)滞在すると、認知機能が損なわれることを示している。 Wuら19は、高度の上昇に伴い、負の感情の存在もそれに応じて増加し、高高度低酸素の環境では情緒障害が出現することを明らかにした。 Pagani20は、高高度環境に適切に適応することで、低酸素による認知機能異常が緩和され、さらにはその異常が消失する可能性があることを示唆した。 今回、CMS患者のFA、ADC値、重症度、認知機能の関係を調べたところ、CMS患者の右海馬領域のADC値はMMSEスコアと負の相関があることが判明した。 この結果は,慢性低酸素症のCMS患者では脳の両側構造の変化が異なること,右海馬の構造が認知機能の変化と相関していることを示している<8104><4070>結論として,CMS患者は脳の頭蓋内虚血・梗塞・出血を起こしやすい。 CMS患者の脳では健常者の脳と比較して複数の構造変化が起こり、その損傷は重症度や認知機能障害と相関がある。 CMS患者の白質線維束は、虚血巣を有する3名の患者を除いて、明らかな損傷は認められなかった

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