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# 健康科学# 放射線学と画像診断

多発性硬化症の病変における鉄沈着に関する新たな洞察

研究が、MSにおける鉄の沈着が代謝の変化とどのように関連しているかを明らかにした。

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MS病変における鉄の役割MS病変における鉄の役割増加を関連付けている。研究が鉄分の沈着とMSにおける組織損傷の
目次

磁気共鳴画像法(MRI)は、多発性硬化症(MS)の診断や経過観察において重要な役割を果たしているんだ。MRIは広く使われてるけど、主な制約の一つは、患者の臨床状態を完全には説明できないこと。従来のMRI手法は主に目に見える損傷を検出するけれど、脳の化学成分にもっと深く目を向ける必要があるんだ。

高度な画像診断技術

MRスペクトロスコピー画像法(MRSI)を使うと、生化学レベルの変化が見えるようになるよ。これは、代謝物と呼ばれる脳内のさまざまな物質をマッピングすることで実現する。研究では、MSの人たちには特定の代謝物に顕著な変化があることが示されている。たとえば、N-アセチルアスパラギン酸NAA)の減少は、神経細胞やその接続が損傷を受けていることを示していて、逆にミオイノシトール(mIns)の増加は脳内の支持細胞に関連する変化を示している。また、コリンCho)の増加は、神経繊維の保護カバーであるミエリンの変化を示唆しているんだ。

別の画像診断技術である感受性加重画像法(SWI)は、組織の微細構造を可視化できて、鉄の沈着物をハイライトすることができる。MSの病変の中には、アイアンリム病変と呼ばれるものがあって、これは損傷を受けたコアの周りに暗い領域として見えることがある。これらの病変は、病気の進行がより重度であることが多いので重要なんだ。

鉄の沈着物に関する新しい知見

最近の研究では、鉄を含む病変がMSの新しいマーカーとして機能する可能性があることが示唆されている。多くのMS患者は特定の症状に関わらず、これらの病変を持っているんだ。これらの病変を特定して分析する能力は、MSを他の類似の状態と区別し、病気の進行を予測するのに役立つんだ。

鉄を含む病変については研究が進んでいるけど、その種類や病気の進行に対する影響についてはまだ多くの議論がある。7Tでの高解像度画像は、明確なリムを持つ鉄病変と、全体に拡散した鉄を持つものをはっきりと区別できるようにしている。

研究の目的

この研究の目的は以下の通り:

  1. 鉄を含む病変の異なるタイプとその生化学的変化を特定し、比較すること。
  2. これらの病変内および周囲の化学組成の違いを評価すること。
  3. 時間の経過に伴う新しい病変の変化を調査し、その鉄の状態を分析すること。

研究対象

この研究は、特定の基準を満たすMSと診断された患者を対象に実施されたんだ。これらの患者は、安定した状態を示し、最近の再発や他の神経学的問題を持っていない必要があった。すべての患者は、研究に参加することに同意したんだ。

画像プロトコル

この研究では、高度なMRIスキャナーを使って脳の詳細な画像を収集したよ。さまざまなスキャンにはT1加重画像とT2加重画像が含まれていて、病変の異なるビューを得ていた。画像取得プロセスでは、正確性と明瞭性を確保するために複数のデータ層をキャッチすることが含まれていたんだ。

データ処理

取得した画像からのデータは、特別に設計されたソフトウェアを使って処理された。このソフトウェアは、脳の代謝物の明確な画像を作成するのに役立ち、さまざまな種類の病変における化学環境の詳細な分析を可能にしたんだ。さまざまな代謝物が測定され、それらのレベルは病変タイプと健康な脳組織との間で比較されたよ。

データ分析

結果を分析するために、研究者たちは鉄の蓄積に基づいて病変を4つのタイプに分類した:

  1. 明確な鉄の沈着のリムがあるもの。
  2. 病変全体を覆う鉄。
  3. 最初の2つの間の遷移タイプ。
  4. 鉄の蓄積がないもの。

この研究では、病変の周りの異なる層の化学的な構成がどのように変わるかも調査した。これは、分析用に複数の層を作成するために拡張を使った。この方法は、病変の内側と外側の部分がどれだけ影響を受けているかを評価することを目指していたんだ。

層分析

分析では、研究者たちは病変の最深層での代謝プロファイルが鉄のある病変とない病変で大きく異なることに気づいたよ。特に、鉄リムを持つ病変は、NAAレベルが低いことからより深刻な損傷を示していた。この情報は重要で、NAAの減少は神経細胞の損傷を意味するんだ。

新しい病変の縦断的研究

この研究では、新たに出現する病変を時間の経過とともに観察することも含まれていた。これらの病変を追跡することで、時間が経つにつれてその化学組成がどのように変化するかを見ようとしたんだ。新しい病変が形成されると、NAAレベルがしばしば低下することがわかり、損傷を示していた。しかし、鉄のない病変では、NAAレベルが時間とともに若干回復することも観察されたよ。

結果

研究では、病変のほぼ半数が最初から鉄を含んでいることがわかり、進行中の損傷の大きなレベルを示していたよ。これらの病変の代謝は健康な組織と明らかに異なっていた。特に、鉄を含む病変は、NAAレベルが特に変化するなど、より深刻な代謝的変化を示していたんだ。

また、明確な鉄リムを持つ病変は、その中心部分が外層と比べてNAAレベルがかなり低いことから、顕著な化学的勾配があることが明らかになった。これは、これらのタイプの病変がかなりの損傷を経験していることを示唆しており、臨床結果が悪いこととの関連性をさらに確認しているんだ。

議論

鉄の沈着物の異なるタイプとそれらの代謝に対する関連性を特定することで、医師はMSやその進行をよりよく理解できるかもしれない。鉄のある病変とない病変で見られる明確なプロファイルは、治療におけるアプローチの必要性を強調しているんだ。鉄の役割に関する重要な洞察も得られたよ。

研究の結果は、鉄の存在と特定の代謝物のレベルの両方を監視することが、個々の患者におけるMSの進行を予測するのに有用である可能性があることを示している。これらの代謝マーカーは、治療の効果やMS患者の全体的な臨床状態を評価するのに役立つかもしれないね。

制限事項

この研究にはいくつかの制限があって、患者の数が少なかったり、単一スライスの画像法のために病変を完全に特徴付けるのが難しいことがあったんだ。将来の研究は、より包括的な画像技術や大規模な患者群を利用することで、より明確な洞察を提供できるかもしれないね。

結論

この研究は、鉄の沈着物とMS病変における代謝の変化との関係についての光を当てているよ。高度な画像診断技術を通じて、鉄の存在がより深刻な組織損傷に関連していることが明らかになった。これらの変化を監視することで、より良い治療戦略をサポートし、MSの進行に対する理解を深めることができるんだ。

オリジナルソース

タイトル: Metabolic Insights into Iron Deposition in Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis via 7T Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging

概要: ObjectiveTo investigate the metabolic pattern of different types of iron accumulation in multiple sclerosis (MS) lesions, and compare metabolic alterations within and at the periphery of lesions and newly emerging lesions in vivo according to iron deposition. Methods7T MR spectroscopic imaging and susceptibility-weighted imaging was performed in 31 patients with relapsing-remitting MS (16 female/15 male; mean age, 36.9 {+/-} 10.3 years). Mean metabolic ratios of four neuro-metabolites were calculated for regions of interest (ROI) of normal appearing white matter (NAWM), "non-iron" (lesion without iron accumulation on SWI), and three distinct types of iron-laden lesions ("rim": distinct rim-shaped iron accumulation; "area": iron deposition across the entire lesions; "transition": transition between "area" and "rim" accumulation shape), and for lesion layers of "non-iron" and "rim" lesions. Furthermore, newly emerging "non-iron" and "iron" lesions were compared longitudinally, as measured before their appearance and one year later. ResultsThirty-nine of 75 iron-containing lesions showed no distinct paramagnetic rim. Of these, "area" lesions exhibited a 65% higher mIns/tNAA (p=0.035) than "rim" lesions. Comparing lesion layers of both "non-iron" and "rim" lesions, a steeper metabolic gradient of mIns/tNAA ("non-iron" +15%, "rim" +40%) and tNAA/tCr ("non-iron" -15%, "rim" -35%) was found in "iron" lesions, with the lesion core showing +22% higher mIns/tNAA (p=0.005) and -23% lower tNAA/tCr (p=0.048) in "iron" compared to "non-iron" lesions. In newly emerging lesions, 18 of 39 showed iron accumulation, with the drop in tNAA/tCr after lesion formation remaining significantly lower compared to pre-lesional tissue over time in "iron" lesions (year 0: p=0.013, year 1: p=0.041) as opposed to "non-iron" lesions (year 0: p=0.022, year 1: p=0.231). Conclusion7T MRSI allows in vivo characterization of different iron accumulation types each presenting with a distinct metabolic profile. Furthermore, the larger extent of neuronal damage in lesions with a distinct iron rim was reconfirmed via reduced tNAA/tCr concentrations, but with metabolic differences in lesion development between (non)-iron-containing lesions. This highlights the ability of MRSI to further investigate different types of iron accumulation and suggests possible implications for disease monitoring. Key pointsO_LIIron-containing lesions were suggested as a biomarker for tissue damage, a more aggressive disease course, and worse clinical outcome, but related metabolic alterations are poorly understood. C_LIO_LIOur MRSI results confirm a higher extent of tissue damage within paramagnetic rim lesions reflected by reduced tNAA/tCr. Forty-six percent of newly emerging lesions showed an iron accumulation, correlating with an altered metabolic behavior compared to non-iron lesions. C_LIO_LIOnly forty-eight percent of iron-containing lesions have a distinct rim-shaped iron accumulation, although most studies focus on these paramagnetic rim lesions. Our results show highly different metabolic profiles (especially with regard to mIns/tNAA and tNAA/tCr) within different iron accumulation types, highlighting the need for distinct classification of iron accumulation in future studies. C_LI

著者: Wolfgang Bogner, A. Lipka, A. Dal-Bianco, G. J. Hangel, P. S. Rommer, B. Strasser, S. Motyka, L. Hingerl, T. Berger, F. Leutmezer, S. Gruber, S. Trattnig, E. Niess

最終更新: 2023-09-26 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.03.28.23287856

ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.03.28.23287856.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた medrxiv に感謝します。

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