Australian Imaging, Biomarkers and Lifestyle（AIBL）加齢研究では、世界中に広がっているAlzheimer's Disease Neuroimaging Initiative（ADNI）（＊1）の対象者のうち、177人の健康な対照群、57人の軽度認知障害者、53人の軽度アルツハイマー病患者に対して11C－ピッツバーグ化合物B（PiB）（＊2）造影撮影を行った。高いPiB結合が、健康な対照群の33％（49％はアポリポ蛋白Eε4保有者で21％は非保有者）に存在し、年齢とともに、ε4保有者で最も強力に増大した。60～69歳の健康な対照群の18％で高いPiB結合が見られ、80歳を超える人では65％に上がった。対象者自身での記憶愁訴は、ε4保有者におけるPiB結合上昇とのみ関連があった。健康な対照群または軽度認知障害者における認知機能との相関関係は存在しなかった。アルツハイマー病におけるPiB結合は年齢・海馬容積・記憶とは関係なかった。ベータアミロイド（Aβ）沈着は、高齢とともにほとんど避けられないことのようで、アルツハイマー病においてはすべての年齢でアミロイド負荷量は類似しており、二次的要因または下位にある事象が、海馬委縮と認知低下において総ベータアミロイド負荷量よりも、もっと直接的な役割を果たしているようである。

●背景

　Australian Imaging, Biomarkers and Lifestyle（AIBL）Flagship Study of Agingは、時としてオーストラリア版ADNIとも呼ばれるが、アルツハイマー病の病因理解向上のために設定され、アルツハイマー病の早期診断と最終的に発症を遅らせるかもしれない要素の識別、一方で早期介入研究に適するコホートを提供することに力を注いでいる。AIBL神経画像部門の目的は以下の通りである。
1　健康な対照群・軽度認知障害者・アルツハイマー病患者で構成される、特徴がはっきりしたコホートにおいて、PiB滞留の程度や型を評価する。
2　ベータアミロイド（Aβ）負荷量を臨床的ならびに認知的測定と関連づける。
3　Aβ負荷量とアポリポ蛋白E遺伝的状態との関連を評価する。
4　無症候性の健康な対照群および自身での記憶愁訴のある健康な対照群において、Aβ沈着率を確証する。
5　灰白質および白質委縮のAβ沈着に対する関係を調査する。
6　経時的にAβ沈着と脳の神経変性変化の割合と型を評価する。

●方法

（1）対象者
　健康な対照群は、地域における広告で募集された。軽度認知障害者とアルツハイマー病患者は、ひどい記憶障害者のクリニック、または認知症を下位専門域とする個人老人専門医・精神科医・神経科医から募集された。研究は、2006年11月に始まり、すべての対象者を18カ月ごとに評価する前向き研究として設定された。目的は1,000人の参加者を募集することで、60％が健康な対照群・20％が軽度認知障害者・20％が軽度アルツハイマー病患者で、それぞれのグループの25％は画像検査を受けるようにすることであった。神経画像部門への実登録は、健康な対照群177人・軽度認知障害者57人・アルツハイマー病患者53人で、コホート全体の26％となった。軽度認知障害者およびアルツハイマー病患者の画像診断への登録選択は、先着順とした。健康な対照群選択は、60歳から超高齢までの広い年齢幅になるよう、ほぼ50％は自身での記憶愁訴があり、ほぼ50％がアポリポ蛋白Eε4保有者となるように調整された。

　すべての対象者が60歳以上で、脳卒中歴や他の神経科疾患歴はなく全般的に健康であった。すべてのアルツハイマー病患者は、国立神経疾患・伝達障害研究所、および脳卒中／アルツハイマー疾患・関連疾病協会のアルツハイマー病の可能性大基準に適合し、臨床的認知症尺度（Clinical Dementia Rating=CDR）得点（＊3）が1点以上である一方で、軽度認知障害者は、有意な機能損失はないものの主観的および客観的認知困難基準に適合し、CDR得点が1点未満であった。52人の軽度認知障害者は、健忘型軽度認知障害基準を満たしており、5人は健忘型ではなく、4人が健忘型ではない複数領域における、1人が健忘型ではない単一領域における軽度認知障害であった。健康な対照群は、「あなたは自分の記憶に何か困難を感じますか？」という質問に対する回答で、自身での記憶愁訴のある95人、記憶愁訴のない82人にさらに分割された。アポリポ蛋白E遺伝子型は、直接配列決定法により測定された。

（2）神経心理学的評価
　組み合わせテストは以下の内容となっていた。
1　ミニメンタルステート検査（MMSE）全般的認知機能検査
2　California Verbal Learning Test - 2nd Edition（CVLT-Ⅱ）長時間遅延記憶検査
3　Logical Memory Ⅰ and Ⅱ（WMS）ウェクスラー記憶検査の一部で論理的記憶検査（言語性記憶と遅延再生）
4　Delis-Kaplan Executive Function System（D－KEFS）verbal fluency言語流暢性検査
5　30-item Boston Naming Test（BNT）言語検査
6　Wechsler Test of Adult Reading（WTAR）
7　Digit Span and Digit Symbol-Coding subsets of the Wechsler Adult Intelligence Scale-3rd Ed.（WAIS－Ⅲ）ウェクスラー成人知能検査の下位検査で数唱および認知的処理速度検査
8　Stroop task（Victoria version）実行機能検査
9　Rey Complex Figure Test（RCFT）レイ複雑図形描写テスト（模写と即時再生）

　記憶障害と神経画像所見との関連評価を目的とするため、CVLT-Ⅱ長時間遅延の結果を用いた。

（3）画像入手
①MRI
　すべての対象者がMRI撮影を受けた。T2高速スピンエコー法およびフレアー法での撮影も行った。

②PET
　各対象者は、～370MBq（メガベクレル）＝10mCiミリキューリの11C PiBを受けた。5分ずつ6フレームからなる3Dでの30分撮影が、PiB注射40分後に行われた。PET画像は、3D RAMLA法により再構成され、PETデータは、部分容積効果（＊4）に対する修正がされた。

（4）画像分析
①MRI領域分割
　T1強調画像およびT2強調画像が灰白質・白質・脳脊髄液に分類された。アルゴリズムが、各組織タイプに対する確率分散図を算出し、それぞれの体積要素（ヴォクセル）を最も適当な組織タイプに割り当てるために使われた。

②領域に基づく分析
　Montreal Neurological Institute（MNI）の標準脳への変換テンプレート、その標準座標系の空間に対応する解剖学的ラベルAutomated Anatomical Labeling（AAL）の関心領域テンプレート、撮影された組織が空間的に標準化され、選択された脳地図に対する小分割と灰白質・白質・脳脊髄液の領域特定が自動的に行われた。海馬分析の正確性向上のため、手で輪郭の描かれた別のテンプレートがMNI上の冠状断スライス上に1mmごとに描写され、海馬容積測定に用いられた。

　関心領域の測定は、両脳半球に平均的にウェイトが置かれた。測定された容積は、灰白質・白質・脳脊髄液容積の合計として定義した頭蓋内容積を用いて、頭の大きさに対して標準化された。

　各人のMRI画像とPET画像の融合は、専用ソフトウェアにより行われた。その後、MRI関心領域テンプレートが、融合PET画像へと転写された。standardized uptake value（SUV）（＊5）が検査されたすべての脳領域で算出され、SUV比率（SUVR）は、小脳皮質SUVに対する領域SUVを基準にして生成された。新皮質のアミロイド負荷量は、前頭・上頭頂・外側側頭・外側後頭・前帯状・後帯状領域の加重平均のSUVR平均として表された。

（5）境界値の決定
　神経画像技術における感度・特異度・精度確立のため、研究下の変数それぞれに対する境界値が決定された。MRI測定に関しては、健康な対照群とアルツハイマー病患者のデータをTG－ROC法（2グラフによる受信者動作特性分布）で分析し、海馬容積に対して0.004という境界値が出た。認知的に障害を受けていない健康な対照群でのPiB滞留記録を報告した先行研究に一致して、177人の健康な対照群でのPiB SUVR正常分布の不足が観察され、脳内のPiB滞留の低い対象者をPiB滞留の高い対象者と分けるために、PiB SUVR境界値が決定された。引き続いて、PiB境界域識別のため、すべての高齢で健康な対照群該当者に対して、階層的クラスタリングを用いた分析を実施し、新皮質SUVRに対する平均境界値1.5となった。

（6）統計的評価
　分布の正規性にシャピロ－ウィルクの検定（＊6）を用い、変数ヒストグラムの視覚的検証を行った。グループ平均間の統計的評価は、Tukey－Kramer HSD検定（＊7）を行ったのち、対照群と各グループとの比較のためにDunnetの検定（＊8）、分類別差異評価のためにFisherの正確検定（＊9）を実施した。PiB SUVRと他の変数間で、年齢で補正したピアソンの積率相関分析を実施した。

●結果

　人口統計学的特性として、軽度認知障害者群は、若干ではあるが有意に健康な対照群おおよびアルツハイマー病患者群より年齢が高かった。健康な対照群の43％がアポリポ蛋白Eε4保有者で（異型接合69人・同型接合7人）、軽度認知障害者群では55％（異型接合26人・同型接合5人）、アルツハイマー病患者群では69％（異型接合23人・同型接合11人）となった。健康な対照群・軽度認知障害者群・アルツハイマー病患者群での平均MMSE得点は、有意な差異を見せた（P<0.05）。自身での記憶愁訴のある健康な対照群と記憶愁訴のない健康な対照群では、年齢・性別割合・アポリポ蛋白Eε4保有者割合における有意差は存在せず（P>0.05）、認知測定においても有意差はなかった（MMSE得点およびCVLT-Ⅱ長時間遅延のzスコアともにP>0.05）。

　新皮質PiB結合は、軽度認知障害者群よりもアルツハイマー病患者群で高く、同様に健康な対照群よりも軽度認知障害者群で高かった。健康な対照群および軽度認知障害者群では、新皮質PiB結合は正規分布とはならなかった。PiB結合の高低を分けるための階層的クラスター分析から出された新皮質PiB SUVR境界点1.5を用いると、高結合は健康な対照群の33％に見られ、アポリポ蛋白Eε4対立遺伝子保有者の49％に影響を与えたのに対し、非保有者では21％であった。PiBの高結合は、軽度認知障害者群の68％、アルツハイマー病患者群の98％で見られた。興味深いことに、健忘型軽度認知障害の基準を満たした52人の31％は、PiB低結合であった。PiB高結合対象者のうち、新皮質SUVRは、軽度認知障害者（2.30±0.47）より健康な対照群が低く（2.00±0.38）、同様に、軽度認知障害はアルツハイマー病患者（2.48±0.47）より低かった。アルツハイマー病患者群では、画像の視覚的検証において、眼窩前頭皮質・後帯状皮質・楔前部皮質・外側側頭皮質および線条体でのPiB結合が最も高く、内側側頭野・後頭野・知覚運動野では比較的低めであった。健康な対照群でPiB結合が存在した場合には、分布はアルツハイマー病患者群に類似していたが、取り込みは全般的により弱く、後帯状皮質・楔前部皮質域への関連はより少なかった。

　健康な対照群（P=0.0002）と軽度認知障害者群（P<0.0001）では、PiB SUVRがε4保有者において有意により高かったが、アルツハイマー病患者群では差異がなかった。軽度認知障害者群では、1以上のε4対立遺伝子保有者が、非保有者よりも有意に大きな海馬萎縮となっており、保有者0.0043±0.0004に対し非保有者0.0036±0.0004、P=0.008であった。健康な対照群とアルツハイマー病患者群では、ε4保有者と非保有者間での海馬容積差は観察されなかった。

　健康な対照群では、PiB高結合者が低結合者より有意に年齢が高く、高結合者75.3歳±7.03に対して低結合者69.7±6.91、P<0.0001）となった。健康な対照群では、PiB結合は年齢とともに確実に高まっており、PiB高結合者の率は、60～69歳では18％であったのが70～79歳では37％、80歳を超えると65％へと増大していた。85歳を超える6人中5人が、PiB高結合であった。新皮質SUVRと年齢との相関関係は、ε4保有者で有意により強く、非保有者よりも若い年齢においてより高く頻繁なPiB結合となり、分布の傾きが保有者で0.037SUVR／年に対して非保有者で0.019SUVR／年、P=0.03となった。

　健康な対照群または軽度認知障害者群では、男女間でのPiB結合における差異は観察されなかったが、アルツハイマー病患者群では、男性が女性よりも有意に高いPiB結合となり、女性2.33±0.47に対して男性2.63±0.47、P=0.02となった。

　自身での記憶愁訴は、ε4保有者を除いては、PiB結合の高まりと関連がなかった。健康な対照群では、記憶愁訴の有無、PiB結合の高低による記憶得点での有意差は存在しなかった。軽度認知障害者群では、PiB低結合者と比較して、PiB高結合者が有意に大きな記憶障害を抱えており、CVLT－Ⅱ長時間遅延において、PiB高結合者－1.59±0.84に対してPiB低結合者－0.98±1.32、P=0.04となったが、MMSE得点または記憶得点とPiB結合との相関関係は見られず、CVLT－ⅡとAβ負荷量との間には相関係数r=－0.24、P=0.07という傾向が見られた。

　アルツハイマー病患者群では、軽度認知障害者群や健康な対照群よりも有意に少ない海馬灰白質容積となっており、同様に、軽度認知障害者群では、健康な対照群よりも有意に少ない海馬灰白質容積となっていた。アルツハイマー病患者群では、健康な対照群よりも有意により少ない全体的灰白質および白質容積となり、より大きな脳室となっていた。健康な対照群では、脳室容積同様に、海馬容積、全体的な灰白質および白質容積は年齢に関連しており、相関係数は、海馬容積－0.28、全体的な灰白質容積－0.41、全体的な白質容積－0.41、脳室容積＋0.29、すべてにおいてP<0.0003となった。MRI容積測定と年齢との関連は軽度認知障害者群でより強く、海馬容積r=－0.46、全体的な灰白質容積r=－0.44となった。アルツハイマー病患者群では、海馬容積（r=－0.29、P=0.05）と白質容積（r=－0.31、P=0.04）のみが年齢と関連した。自身での記憶愁訴は、より少ない海馬容積とは関連なかった。海馬容積と記憶障害との相関関係は、軽度認知障害者群でのCVLT－Ⅱ長時間遅延においてr=0.29、P=0.04、健康な対照群でのMMSEにおいてr=0.19、P=0.01となったが、アルツハイマー病患者群での相関関係は見られなかった。全体的な灰白質容積は、アルツハイマー病患者群でのMMSEとのみ相関関係が見られ、r=0.39、P=0.008となった。新皮質PiB結合と海馬容積とは、軽度認知障害者群で負の相関r=－0.38、P=0.006となり、健康な対照群では弱い負の相関r=－0.20、P=0.01となったが、アルツハイマー病患者群では相関関係は見られなかった。重要なことに、健康な対照群と軽度認知障害者群での新皮質PiB結合と海馬容積との有意な相関関係は、容積修正済みPETデータを分析に用いても、健康な対照群でr=－0.20、P=0.01、軽度認知障害者群でr=－0.37、P=0.006と有意なままであった。海馬でのPiB結合と海馬容積との相関関係は、どの群においても観察されなかった。健康な対照群では、新皮質PiB結合と全体的な灰白質容積との間にも負の相関関係があり、分容積修正データでr=－0.30、P<0.0001、未修正データでr=－0.25、P<0.001となったが、軽度認知障害者群では相関関係は見られなかった。アルツハイマー病患者群では、分容積修正データが使用された場合にのみ、新皮質PiB結合と全体的灰白質容積との関連が見られた。

　PiB低結合者または無結合者とPiB高結合者とを分ける、新皮質SUVRしきい値1.5を使うと、PiBスキャンが健康な対照群とアルツハイマー病患者を識別する精度は73％、感度は98％、特異度は66％（Fisherの正確検定でのP<0.0001）となった。海馬容積の境界値0.004に対しては、精度は78％となったが、感度が78％と下がり、特異度は80％に上がった（Fisherの正確検定でのP<0.0001）。

●考察

　AIBL神経画像研究に関する最初の報告であり、コホート全体の26％にあたる287人がMRIとPiB PETスキャンを受けた。287人の参加者は、健康な対照群177人（62％）、軽度認知障害基準を満たした57人（20％、うち90％は健忘型）、アルツハイマー病基準を満たした53人（18％）で構成された。AIBL研究は、アルツハイマー病の病因理解を高めるために設定され、早期のアルツハイマー病診断に焦点を当て、早期介入研究に適したコホートを提供するためにある。本報告の目的は、ベータアミロイド（Aβ）沈着・脳容積・認知力における変化を縦断的に評価することができるように、それぞれの群に対する神経画像所見を確立することにあった。

　アルツハイマー病患者群は、軽度認知障害者群および健康な対象者群と比較して、PiBによって定義されたところのより高いAβ沈着を示し、先行報告と一致した。53人のアルツハイマー病患者中1人はPiB低結合であったが、たとえ高度に専門化されたセンターであっても、検死解剖での組織病理学的診断と比較すると、臨床的診断精度は85～90％であり、臨床的診断が不正確であったかもしれない。あるいは、当該個人においては、PiBがAβ沈着に結合し損ねたのかもしれない。組織病理学的検査において、中程度の斑数患者におけるPiB低結合の報告が二つあるのである。集積されたAβの様々な形態が、PiBの異なる結合様態をもたらすのかもしれないのであり、時々誤った陰性スキャンに至るのであろう。本研究データが、このようなことは滅多に起こらないことであることを示している。

　軽度認知障害者群と健康な対照群における本研究データも先行報告と一致しており、軽度認知障害者群の3分の2、健康な対照群の3分の1はPiB高結合を示した。AIBL画像部門における健康な対照群は、優先的にアポリポ蛋白Eε4対立遺伝子保有者を含めたことから、一般集団を代表するものではないことを特筆すべきである。本研究では、健康な対照群の43％がアポリポ蛋白Eε4対立遺伝子保有者であったが、一般集団における保有率の約2倍にあたることになる。本研究において、アポリポ蛋白Eε4対立遺伝子保有者が、非保有の健康な高齢者と比較して、2倍PiB高結合になりやすいことが分かった。

　先行して報告されている通り、アポリポ蛋白Eε4状態は、より高いAβ負荷量と関連がある。健康な対照群および軽度認知障害者群において、Aβ負荷量はアポリポ蛋白E4遺伝的状態に関連があり、非保有者と比較して、ε4対立遺伝子保有者は有意に高いAβ負荷量を示したのである。対照的に、アルツハイマー病患者群では、アポリポ蛋白E遺伝的状態とAβ負荷量との間に関連は見られなかった。アポリポ蛋白Eε4対立遺伝子保有の健康な対照群が、非保有の同群よりも早期にAβ沈着に至るという結果は、アポリポ蛋白E関連文献と一致するものである。本研究においては、自身での記憶愁訴は、PiB結合が高まることがなく、海馬容積の減少がなく、記憶検査得点が低くなることがなく、記憶愁訴のない人と比較してもより大きなアルツハイマー病兆候を示すことはなかったが、記憶愁訴とアポリポ蛋白Eε4対立遺伝子が組み合わさると、PiB結合が高まることと関連があった。

　注目すべきことに、一般集団におけるアルツハイマー病有病率は、10年を超える遅れはあるものの、無症候な健康な人々におけるAβ沈着率と同じ動きに従っており、本研究のように、生体内のアミロイド沈着をPETによって測定できるのか、あるいは検死解剖によるのか（が重要となる）。本研究は、アミロイド沈着は加齢に伴い避けることができないことを、85歳を超える健康な対照群の6人中5人がPiB高結合であったことにより示している。

　年齢で調整を加えたアルツハイマー病患者群でのアミロイド沈着は、女性よりも男性において有意に高かった。このことは、類似している認知機能障害に対して、女性がAβの影響に対してより感受性が高く、より低いAβ負荷量で認知症が現れることを示している。

　認知症ではない人におけるPiB結合と記憶障害の程度との相関関係が、先行して報告されてきているが、AIBLコホートにおいてその結果を再現することはできなかった。本研究での軽度認知障害者群では、年齢で調整を加えた後でのPiB結合の記憶障害に対する傾向は、CVLT－Ⅱ長時間遅延においてのr=－0.24、P=0.07であった。この不一致に対する最もありがちな説明は、AIBLコホートにおける非健忘型軽度認知障害割合がより低かったことにある。57人の軽度認知障害者のうち、わずか5人が非健忘型であった。非健忘型軽度認知障害はPiB低結合にある傾向があり、それ故に軽度認知障害者群における記憶得点とPiB結合との相関関係を引き出している。健忘型軽度認知障害者の31％はPiB結合が高まっていなかったという本コホートでの結果は、現在の基準による軽度認知障害者の治療試験に対する対象者選択が、仮に基準が健忘型軽度認知障害者に絞られたとしても、アルツハイマー病兆候とはなりそうもないかなりの割合を含めることになるであろうことを示すものとなる。

　典型的に、アルツハイマー病の臨床的診断は、進行的な認知機能障害に基づいており、一方で他の疾病は除外している。このことは、神経細胞損失を阻止することでたぶんそのような治療法に対する最大利益をもたらすであろう、発症前期間における根本的薬剤での早期介入を不可能にしている。それ故に、診断は、神経細胞衰退の兆候や症状の識別からは離れ、中枢代償機構が疲弊させられ広範囲にわたるシナプスや神経細胞損傷が存在することを示す、病的過程に潜んでいる特性に対する特定生物標識を非観血的に検出する方向に向かうべきなのである。AIBL研究は、アミロイド画像がこの点において有効なツールかもしれないことを証明し、認知障害のない人の脳における有意なアミロイド沈着が高い割合にのぼることを検出している。疾病発現のこの段階において、アミロイド沈着に対するあまり大きくはない効果でさえも、実質的に疾病の臨床的発病を遅らせることになる。しかしながら本研究は、PiB結合と認知機能障害との直接的相関関係の提示には欠けた部分もあり、おそらくはアミロイド形態によって引き起こされる下位にある仕組みであるところの他の要素が、認知症の発現をうまく予防するために扱われる必要もあるのだろう。

　生体内のAβ負荷量を画像化し測量することは、ますます重要になってきている。抗アミロイド療法が可能になれば、アミロイド画像は適格者の評価を可能にするだけではなく、そのような療法を監視することも可能となり、治療反応の潜在的予測因子としての評価をも可能にするであろう。それまでは、アミロイド沈着を検出するアミロイド画像の能力は、抗アミロイド療法における対象者選択と監視効果に対してふさわしいものとなるようで、標本規模を縮小し、コストは最小限に結果を最大限にする助けとなるのであろう。

　AIBLにおける登録から18カ月ごとの、臨床的および認知的評価および画像検査による追跡調査は進行中である。このことは、アミロイド沈着の割合に関する情報提供をし、アミロイド蓄積と認知低下との関係をさらに明らかにし、認知低下や臨床的アルツハイマー病の進行に対する神経画像様相の予測的価値を評価することになるであろう。

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