Brain microstructural correlates of neurocognitive dysfunction in pediatric and adult Moyamoya disease elucidated from Myelin imaging and diffusion MRI

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K18406
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 原 祥子 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (60772879)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: もやもや病 / 認知機能障害 / 拡散MRI / 脳微細構造 / 神経細胞障害 / 脳脊髄液

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は小児・成人患者および健常者のリクルートを継続しつつ、既存データの解析を行った。成人もやもや病患者において、脳血行再建術前後の１３患者１５半球の比較解析を行い、もやもや病の脳血行再建術後に脳血流を改善させると、上昇していた水成分が低下することが確認された。いっぽう全半球の比較では、神経細胞密度やネットワーク構造単純化は明らかな変化を認めず、水成分増加と神経細胞密度やネットワーク構造の変化は異なる病態生理を有すると考えた。認知機能の改善の得られた患者と得られなかった患者を比較すると、認知機能の改善が得られた患者でのみ前頭葉白質でネットワーク構造の変化がみられ、拡散MRIによる脳微細構造評価により認知機能の改善に関連する神経細胞変化を同定できる可能性が示唆された。この成果はMagnetic Resonance in Medical Science誌に掲載された。
研究期間全体を通じて、成人もやもや病にはミエリン障害が存在しているが、認知機能との関連はミエリンよりも神経細胞密度でより強いこと、脳血行再建術前後で水成分上昇が軽減し、認知機能の改善が得られる患者ではネットワーク構造の変化もみられることを示した。これらの結果から、成人もやもや病の認知機能のバイオマーカーとしてはミエリンよりも神経細胞密度やネットワーク構造のパラメーターがより有用であることがわかった。術前後の水成分の変化に関しては、その機序としてGlymphatic system機能不全の回復、血液脳関門機能破綻の改善が予想され、新たな研究課題の立案につながった。
小児もやもや病患者、健常者については、COVID-19パンデミックもあって症例リクルートに難渋、現時点で有意な所見も得られていない。小児期はそもそも神経細胞構築やミエリン密度の年齢差が大きいため、より症例を蓄積し再解析が必要と考えた。

Research Products

• [Journal Article] Increased Parenchymal Free Water May Be Decreased by Revascularization Surgery in Patients with Moyamoya Disease (2023)
  • Author(s): Hara Shoko、Hori Masaaki、Kamagata Koji、Andica Christina、Inaji Motoki、Tanaka Yoji、Aoki Shigeki、Nariai Tadashi、Maehara Taketoshi
  • Journal Title: Magnetic Resonance in Medical Sciences Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2022-0146
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Disrupted cerebral microstructural integrity revealed by diffusion MRI in adult moyamoya disease (2022)
  • Author(s): Shoko Hara
  • Organizer: ICMRI 2022 (10th International Congress on MRI) & 27th Annual Scientific Meeting of KSMRM (the Korean Society of Magnetic Resonance in Medicine)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Glymphatic system activity may be disrupted in moyamoya disease: the diffusion tensor image analysis along the perivascular space (DTI-ALPS) study (2022)
  • Author(s): Shoko Hara, Junko Kikuta, Kaito Takabayashi, Koji Kamagata, Shihori Hayashi, Motoki Inaji, Yoji Tanaka, Masaaki Hori, Kenji Ishii, Tadashi Nariai, Toshiaki Taoka, Shinji Naganawa, Shigeki Aoki, Taketoshi Maehara
  • Organizer: ICMRI 2022 (10th International Congress on MRI) & 27th Annual Scientific Meeting of KSMRM (the Korean Society of Magnetic Resonance in Medicine)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 原祥子, 菊田潤子, 高林海斗, 鎌形 康司, 稲次基希, 田中洋次, 堀正明, 石井賢二, 田岡俊昭, 長縄慎二, 青木茂樹, 前原健寿 (2022)
  • Author(s): もやもや病における拡散MRIを用いた Glymphatic system機能評価
  • Organizer: 第81回 日本脳神経外科学会学術総会
• [Presentation] 原祥子, 菊田潤子, 高林海斗, 鎌形 康司, 稲次基希, 田中洋次, 石井賢二, 田岡俊昭, 長縄慎二, 青木茂樹, 前原健寿 (2022)
  • Author(s): もやもや病にGlymphatic system機能不全は存在するか？ - DTI-ALPS indexによる評価-
  • Organizer: 第50回日本磁気共鳴医学会大会