食道のレビー小体病変はレビー小体病の予測因子になりうるか:剖検例の日本人コホート研究

食道とレビー小体

 レビー小体病は、中枢神経系および末梢神経系にレビー小体が蓄積する神経変性疾患です。臨床的には、パーキンソン病(PD)、レビー小体型認知症(DLB)、純粋自律神経失調症(PAF)が含まれます。以前より、レビー小体病変は下部食道で高率に蓄積することが報告されています。しかし、レビー小体病発症前や高齢者での頻度は十分研究されていませんでした。今回518例の剖検例を評価した研究で、高齢者の3分の1(178例、34%)にレビー病変が認められ、そのうち78例(43.8%)に食道に病変が認められました。食道のレビー小体病変は、自律神経障害と有意に関連し、病状の進行とともに増加していました。今回、食道のレビー小体病変とレビー小体病の進行の関連性について調べた論文をまとめました。

Acta Neuropathol. 2020 Nov 5. doi: 10.1007/s00401-020-02233-8.

要旨

 レビー小体病(LBD)は、中枢神経系および末梢神経系(CNS、PNS)にレビー小体および神経突起が広範囲に分布していることを特徴とする進行性神経変性疾患である。臨床診断には、パーキンソン病(PD)、レビー小体型認知症(DLB)、または純粋自律神経失調症(PAF)が含まれる。すべてのタイプのLBDは、便秘などの消化管障害を含む非運動症状(NMS)を伴う。腸管神経系(ENS)のレビー小体関連α-シヌクレイン症(Lewy病理)との関連が注目されているが、運動症状に先行する可能性があることから、LBDとの関連が注目されている。疾患進行におけるENSレビー病理の特徴を明らかにするために、日本老化研究脳バンクを用いた臨床病理学的研究を行った。本研究には518例が登録された。剖検所見からENSを代表する下部食道を含むCNSとPNSのレビー病理を検討した。その結果、高齢者の3分の1(178例、34%)にレビー病変が認められ、そのうち78例(43.8%)に食道に病変が認められた。食道壁ではAuerbach神経叢(41.6%)が最も発症しやすく、次いで副腎(33.1%)、Meissner神経叢(14.6%)の順であった。食道のレビー病変は便秘などの自律神経障害と有意に関連し(p < 0.0001)、PNS領域の中では最もLBDの進行と相関していた(r = 0.95, p < 0.05)。これらの知見は、食道レビー病変の伝播がLBDの予測因子であることを示唆している。

背景

 レビー小体症(LBD)は、中枢神経系および末梢神経系(CNS、PNS)にレビー小体(LB)や神経突起が出現する神経変性疾患である。臨床的には、パーキンソン病(PD)、レビー小体型認知症(DLB)、または純粋自律神経失調(PAF)として診断される。レビー小体の主成分はリン酸化α-シヌクレインであることが証明されている。これにより、レビー小体の病理学(リン酸化α-シヌクレインの蓄積と分布)をLBD患者のCNSとPNSで調べることができるようになった。

 よく知られている運動症状に加えて、PD患者は自律神経失調症、抑うつ、無気力(アパシー)、精神病(幻覚・妄想)などの精神症状、認知機能の低下、REM睡眠行動障害などの非運動症状(NMS)を示すことがある。いくつかのNMSは、PDの運動症状または臨床診断に先行することが示されている。実際、PDの主要なNMSである消化管機能障害は、腸神経系(ENS)のレビー病理がPD/DLBの予測マーカーとなりうることから、最近注目されている。

 Lewy病理が伝播する方法は、Braakらによって最初に提唱された。PNSの病理は、交感神経節、心臓、副腎、皮膚、嗅粘膜、嗅上皮、嗅球、下垂体後葉、脊髄、後根神経節、顎下腺、上部気道消化管、胆嚢、および泌尿生殖器管を含む多くの臓器および組織において、α-シヌクレインの蓄積が、症状前または症候性の段階で見られるという点で注目されている。ENSのレビー病変は、嚥下障害を伴うPD患者で最初に報告され、その後、巨大結腸を伴うPD患者で報告された。その後、LBは下部食道で最も頻度が高いことが示されている。剖検研究では、ENSにおけるα-シヌクレイン沈着の頻度は、PD/LBでは50~100%、偶発的なLBDでは14~100%、対照群では0~52%と推定されている。さらに、ENSの手術標本や生検の解析では、発症の20年前までにこの病理学が明らかにされており、その陽性率は13-100%であった。したがって、ENSはLBDのレビー病変に脆弱です。しかし、高齢者または無症候性LBD発症前の人におけるENS病理の正確な有病率、およびLBD発症時の特異性は不明のままである。

 筆者らは、LBD進行におけるENSのレビー病理の役割を明らかにするために、Brain Bank for Aging Research (BBAR)の地域密着型の剖検確認済みの日本人高齢者コホートを用いて臨床病理学的研究を行った。

方法

組織標本

 東京都老人病院・老年医学研究所(TMGHIG)で行われた剖検例から組織サンプルを採取した。TMGHIGでは、2008年10月から2018年6月までに738例の剖検を実施し、機関倫理審査委員会の承認を得てBBARに登録する同意を得た。これらの症例のうち、202例は開頭手術の同意が得られなかったため、本研究から除外された。この研究で利用可能な残りの536例のうち、脳の剖検を受けた8例(クロイツフェルト・ヤコブ病7例、PD1例)、多系統萎縮症を示した6例、脳の全壊死を示した4例(免疫細胞化学的には適用できない)を除外した。これにより518例が解析対象となった。

組織学

 脳、脊髄、嗅球・嗅路、交感神経節、心臓左心室前壁、食道下部(ENSの代表として)、副腎、上腕・大腿部の皮膚を含むPNSを調べた。中枢神経系は、加齢に関連した変化を評価するために、選択したスライドをGallyas-Braakと修飾メテナミン銀染色で染色した。

免疫組織化学と評価

 レビー病変の臨床病理学的ステージングについては、BBAR LBステージ、DLBコンセンサスガイドライン、およびBraak LBステージを評価した。中枢神経系および神経系レビー病理の半定量的解析は、DLBコンソーシアムの第3次報告書に記載されているグレーディングシステムを用いて行った。食道壁におけるレビー病理の分布を、粘膜、筋状粘膜、マイスナー神経叢を含む粘膜下層、アウアーバッハ神経叢を含む筋状突起、および前庭に分けて解析した。

 アミロイドβおよびリン酸化タウの病期分類については、Braak老人斑病期、CERADスコア、Thal老人斑病期、Braak神経原線維変化病期、および斉藤嗜銀顆粒病期を評価した。pTDP-43については、内側側頭葉(扁桃体と前海馬)、延髄、腰部脊髄をスコアリングした。

臨床病理学的および遺伝学的情報

 年齢、性別、自律神経障害(重度の便秘、起立性低血圧、排尿障害など)の有無、パーキンソン病、認知症などの情報をBBARデータベースから取得し、神経内科医の診療録から抽出した。認知症の評価にはMini-Mental State Examination、Revised Hasegawa’s dementia scale、Clinical Dementia Ratingを用いた。入院時の最終評価から死亡までの期間は、ほとんどの人で2ヶ月以内であった。脳重量、神経病理学的診断、アポリポ蛋白(APOE)の状態はBBARデータベースに基づいており、病理医がレビューした。

統計解析

 定量的および半定量的データは、GraphPad Prism 6 (GraphPad Software, San Diego, CA)を用いて、χ2検定、Studentのt検定、Mann-Whitney U検定、およびSpearmanの順位相関係数により統計的に分析した。

結果

高齢者におけるレビー病変の有病率

 剖検例518例のうち、73%が呼吸器疾患、悪性新生物、心血管疾患で死亡していたが、高齢者の約3分の1が中枢神経系と末梢神経系のいずれかにレビー病変を認めた。これらの症例のほとんどでは、CNSとPNSの両方に病理所見が認められた(121/178:68%)。PNSのみの病理は9例(5%)に認められ、そのうち5例は交感神経節に限局していた。中枢神経系のみの病理は48例(27%)に認められ、そのうちDLBコンセンサスガイドラインのLB型病理によると、扁桃優位性が23例、脳幹優位性が14例、大脳辺縁系が8例、嗅球優位性が3例であった。15例は神経病理学的にアルツハイマー病(AD)と診断された。食道のみにLewy病変を認めたものや、CNS病変を伴わない食道α-シヌクレイン蓄積を認めたものはなかった。

 レビー病変の陽性率は年齢と有意に関連していた(男性:陽性例、死亡時平均年齢=81.1±9.5歳、陰性例77.9±11.8歳、女性:陽性例86.4±8.5歳、陰性例82.3±11.0歳、p<0.05)、神経原線維変化(p<0.0001)または老人斑(p<0.05)の病理学的病期が高いことは、性、APOE、嗜銀性顆粒、pTDP-43のステージとは無関係であった。

PNSのレビー病理

 PNSにおける食道Lewy病理の特異性を明らかにするために、食道、交感神経節、心臓、副腎、皮膚での陽性をBBAR LB期と比較した。

 レビー病変陽性178例のうち、α-シヌクレイン沈着の平均割合は、交感神経節70.2%(125例)、心臓55.1%(98例)、食道43.8%(78例)、副腎33.7%(60例)、皮膚18.0%(32例)であった。発生率はBBAR LBステージの進行とともに増加し、食道の割合が最も相関し(r = 0.95)、次いで交感神経節(r = 0.85)、心臓(r = 0.87)、副腎(r = 0.81)、皮膚(r = 0.71、スピアマンの順位相関係数、すべてp<0.05)となった。食道でのα-シヌクレインの割合は心臓や副腎とほぼ同じであったが、食道での陽性率は徐々に増加し、ステージ5までに94.7%(18/19)に達した。一方、心臓と副腎では、進行度に応じて発生率が低下した(心臓、ステージ4~5:94.7%(18/19)→84.2%(16/19)、副腎、ステージ3~5:75.0%(6/8)→57.9%(11/19))。交感神経節が最も高い発生率を示し、ステージ3以上の症例では全ての症例でレビー病変が認められた。

食道のレビー病変と臨床病理学的特徴

 食道レビー病理の特徴を検討するために、病理の有無を臨床的要因、遺伝的要因、神経病理学的要因と比較した。解析の結果、レビー病変は自律神経失調症、パーキンソン病、および第4次DLBコンセンサスガイドライン、BBAR LB病期、Braak LB病期(p<0.0001)で決定されたLB病期と有意に関連していたが、年齢、性別、脳重量とは関連していなかった。レビー病変は、統計的有意性には至らなかったが、認知症と関連する傾向があった(p=0.0562)。

食道壁のレビー病変

 食道壁におけるレビー病変の部位を調べるために、壁の別々の領域におけるα-シヌクレイン蓄積の密度を半定量化し、それぞれの密度をBBAR LBステージと比較した。

 LBは、アウアーバッハ叢と前庭(ADV)では、H&E染色では明確なハローを持つ均質で球状の細胞質介在物として観察され、抗α-シヌクレイン免疫組織化学では丸い介在物として観察された。さらに、レビーニューライトまたはpSyn#64-免疫反応性(IR)凝集体(円形または細長い細胞質または神経突起介在物)がマイスナー叢、アウアーバッハ叢、およびADVに認められた。粘膜(M)と粘膜筋板(MM)では、pSyn#64- IRニューライト(糸状構造)のみが観察された。病態の平均割合は、固有筋層(MP) 41.6%(74/178)、ADV 33.1%(59/178)、粘膜下層(SM)  14.6%(26/178)、MM 8.4%(15/178)、M 4.5%(8/178)であった。

考察

 本研究では以下のことが明らかになった。(1)高齢者の3分の1は中枢神経系および/または末梢神経系にレビー病変を認めた(178/518:34%)、(2)食道におけるレビー病変の発生率はLBD(78/178)で43.8%、DD(認知症を伴うパーキンソン病)/DLB(35/38、BBAR LBステージ4~5)で92.1%、PD(認知症を伴わないパーキンソン病)で75%(6/8、ステージ3)、前臨床/前駆期LBD(36/103、ステージ1~2)で35%、LBDの初期ステージ(1/29、ステージ0.5)で3.4%、対照群(0/340、ステージ0)で0%であり、BBAR LBステージの進行と相関していた。

高齢者の剖検確認済みコホートに基づく臨床病理学的研究

 食道LBがPDで初めて報告されて以来、ヒトENSのLewy病理の発生率を調査した40以上の論文が発表されている。本研究の意義は、対象がPDD/DLB、認知症のないPD、前臨床/前駆期PD、および対照群を含む老年期コホートの点にある。この点は、PD患者のみを分析した先行研究のほとんどとは異なる。さらに、本研究では、多数の高齢者コホートの剖検データをもとにPNSの複数の部位を評価し、理事会認定の一般病理医と消化器系の専門家によって品質管理されています。日本のブレインバンクは一般的な剖検に基づいており、剖検は神経病理学的診断の確認と全身の分布を明らかにすることができるため、外科的病理学的標本よりもレビー病理学の研究に強い影響を与えている。

 BBAR対象者518人の病理学的死因は、呼吸器疾患27%(140例)、悪性新生物27%(138例)、心血管疾患19%(100例)、脳血管疾患6%(33例)の発生率であった。2010年から2017年までの日本の高齢者の臨床死因の発生率は、悪性新生物27~28%、心血管疾患16~17%、呼吸器疾患9~13%、脳血管疾患8~11%、老衰4~8%となっている。BBARは病院コホートであるため呼吸器疾患の割合が高いのに対し、日本人全体の統計には老衰が含まれていることを除けば、BBARと同様の割合となっている。さらに、日本では75%以上の人が自宅ではなく病院で亡くなっている。例えば、2017年には130万人の死亡者のうち、100万人が病院で死亡している。このように、日本の病院を拠点とするコホートは、日本の人口を反映しているのかもしれない。

LBDの中のPNS

 レビー病変が伝播する方法は、Braakらや筆者らの研究グループによって進められてきた。2つの仮説が提唱されている。(1) ENSから脳幹、大脳辺縁系、大脳新皮質に伝播する脳幹上行経路と、(2)嗅上皮と嗅球から扁桃体に伝播する嗅-扁桃体経路である。Braakの仮説では、ENSがレビー病変のエントリーゾーンであることが提案されていたが、消化器系がPDの起源であるかどうかはまだ議論の余地がある。したがって、筆者らはさらなる研究を必要としていた。

 今回の研究では、食道にはレビー病変を認めたが中枢神経系には認められなかった症例はなかった。筆者らの結果は、レビー病変が中枢神経系に複数の病巣を持つことを支持し、脳幹との強い関連性を再確認した。Lewy病変の発生率は、食道(43.8%)よりも脳幹(133/178:迷走神経背側運動核と青斑核で74.7%)と嗅球(146/174:83.9%)の方が高かった。脳幹に病理が存在する場合、食道での陽性率は58.6%(78/133)であった。PNSでは、心臓、副腎、皮膚に病理が存在する場合、食道では15~37%が沈着を認めなかった。したがって、PNS全体でのレビー病理の分布にはばらつきがあると言える。しかし、PNS組織へのサンプリングアプローチがレビー病変の陽性率にどのような影響を与えうるかについては、最近in vivo皮膚生検で議論されている。これまでの研究では、病理学の吻側-尾側または近位-遠位の勾配と患者の陽性率の不一致が報告されている。本研究ではPNS組織の直列切除は行っていない。したがって、サンプリングの偏りが結果に多少の影響を与えているかもしれない。

 筆者らの結果はまた、食道のレビー病理がLBDの予測因子であることを示している。食道病理の発生率と重症度はBBARのLB病期と相関しており、初期病期(0.5期、1/29)では3.4%、進行病期(5期、PDD/LB、新皮質型、18/19)では94.7%であった。筆者らは、食道胃接合部(EGJ)のLewy病理が胃食道逆流に寄与しているのではないかと疑っている。したがって、筆者らの結果は、LBD後期の誤嚥性肺炎の頻発する合併症を部分的に説明している。また、心臓前壁の自律神経におけるレビー病変の発生率は、ステージ4(94.7%、18/19)からステージ5(84.2%、16/19)へと進行するにつれて減少することも示された。これは、以前に報告されたような神経線維の減少と関連しているのではないかと推測される。しかし、この減少は高位群の数が少ないことを反映しているに過ぎないかもしれない。心臓を支配する分節を含む自律神経ガングリオンは、第2期以降100%の陽性を示す。食道では、腸管神経叢はPDにおいてガングリオン細胞の消失や変性を示さないことが報告されている。さらなる全身的な解析が必要である。

 食道のレビー病変は、第4回DLBコンセンサスガイドラインに記載されているLBDの種類に影響されていた。びまん性新皮質型LBDでは高く(44/49、89.7%)、扁桃体優位型LBDでは低かった(1/29、3.4%)。扁桃体変異はADの二次的なものと考えられており、このタイプは通常嗅覚を伴うので「嗅覚-扁桃体変異」という用語を使用している。LBを伴うADは、ENSではまれにα-シヌクレイン沈着を示す。しかし、筆者らの研究では食道にLewy病変を認めた1例と、扁桃体優位のLBDと交感神経節にαシヌクレイン沈着を認めたADの1例を示した。α-シヌクレイン免疫組織化学では、DLB症例と比較して染色量は非常に少ないか微弱であったが、いくつかの神経構造が観察された。ADはPNSに関与していないため,嗅覚-扁桃体変異がADの二次的なものであるかどうかを判断するためには,さらなる研究が必要であろう。

本研究の限界

 この研究にはいくつかの限界がある。(1) ENS全体の検査は実質的に不可能であった。(2) 食道を含む各タイプのPNS組織は、1枚のスライドを用いて評価した。ただし、疑わしい症例は、他の抗リン酸化αシヌクレイン抗体、非リン酸化α-シヌクレイン抗体を用いて再検査した。(3) 自律神経症状はカルテを用いてレトロスペクティブに検討したが、プロスペクティブには検討しなかった。

結論

 高齢者の3分の1はレビー病変を呈しており、そのうち43.8%が食道に存在していた。さらに、レビー病変が陽性であったPNSの異なる領域の中で、疾患の進行(BBAR LB期)との相関が最も高いのは食道であった。したがって、本研究は、LBDにおける消化管機能障害の発症の病理学的根拠を提供し、食道のレビー病変がLBDの予測因子であることを示した。