はじめに
多発性硬化症（MS）は慢性神経炎症疾患で、若年成人における神経障害の最も多い原因となっています。 現在の治療法は、発作を減少させるが、長期的な進行を防ぐことはできないかもしれない。 したがって、多発性硬化症における新たな悪化因子と防御因子を明らかにすることは、極めて重要である。 約50年前に、赤血球（RBC）脆弱性がMSで増加し、発作時にはさらに増加することが明らかになった（P<0.01）。1 これらの観察は過去数年まで無視され、MSにおけるRBC脆弱性とフリーヘモグロビン（Hb）の影響を疑う者はいなかった。 2009年、MSにおける赤血球膜の流動性低下が報告され、2011年には、循環する遊離Hbが、鉄沈着、脂質過酸化、血管周囲の炎症を伴って血液脳関門を破壊することが示され、3 2014年には、慢性不顕性遊離Hbの溢出がMSの重要な神経変性要素であると提案されました4。 2015年には、遊離Hbの分解産物がミエリンを損傷し、グロビンがミエリン基礎タンパク質の酸化的架橋を誘発し、ヘムが脂質過酸化に関与する脂質に移行することが明らかになりました5 MS患者では赤血球数は正常範囲内ですが、疾患期間や拡張障害状態スケール（EDSS）と逆相関を示します6 成人では、3種のHb’ sexist.が存在します。 メジャーHbA（α2β2、～96％～97％）、およびマイナーHbのHbA2（α2δ2、＜6068＞3％）、およびHbF（胎児用F、α2γ2、＜6068＞0.6%）7これまで、MSにおけるマイナー成人Hbの役割を問うた研究はない、それは赤血球安定に影響を与える。 本研究では、HbA2値とMS重症度スコア（MSSS）の関連性を検討した。”Materials and methods”
研究デザインと患者選択
2014年1月から2015年3月にベズミアルム大学病院のMSポリクリニックに入院した連続MS患者計146名を、書面による同意書を得た後に本研究に組み入れました。 インクルージョン基準は，17歳から65歳までで，少なくとも小学校を卒業していることを条件とした。 ベズミアレム大学病院倫理委員会の承認（承認番号：71306642/050-01-04/78、承認日：2014年3月19日）を経て、研究を開始した。 MSの臨床経験を有する2名の神経科医が、改訂版マクドナルド診断基準（2010年）に従って診断を確認した。 全例に詳細な身体検査とアナムネジーを実施した。 低酸素を伴う疾患（肺疾患、心筋梗塞、脳梗塞）を患っている患者、抗レトロウイルス薬を服用している患者は、HbA2値に干渉する可能性があるため除外した。 MS患者の身体障害の程度は、EDSSで測定した。 MSSSは、断面ではなく全体としての重症度を表すために、EDSS値を罹病期間で割って得られる確立したものを採用した8
マイナーHb分析の高速液体クロマトグラフィー方法
血液サンプルはエチレンジアミンテトラ酢酸を含むバキューテイナーチューブ (Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA) で収集された。 血液サンプルは少なくとも1週間は4℃で保存した。 その後、HLC-723 G7 (Tosoh Bioscience, Rivoli, Italy) アナライザーで処理した。 この分析装置は、HbA2、HbF、および最も頻度の高いHbバリアントを分離・定量するために特別に設計された試薬と条件を用いた完全自動の高速液体クロマトグラフィーシステムである
統計分析
統計分析には、Number Cruncher Statistical System® 2007 (NCSS, LLC, Kaysville, UT, USA) が使用されました。 記述統計量として、平均値、標準偏差、中央値、頻度、割合、最小値、最大値を用いた。 正規分布のない量的変数については，2群間の比較にはMann-Whitney U-testを，3群以上の比較にはKruskal-Wallis testを採用した． 量的変数間の相関はスピアマン相関を用いた。 一般化線形モデルは、MSSSに対する修飾因子の複合効果を決定するために使用された。 有意性はP<0.01およびP<0.05で評価された。 薬剤群ごとのHbA2値の違いを解析するために、まず、薬剤群ごとに一般的な差がある場合はクラスカル・ワリス検定を採用した。 その後、ボンフェローニ補正とMann-Whitney U-testを使用して、異なる薬剤レジーム間の差異を分析した。
結果
表1は、研究集団の人口学的特徴と治療グループを示している。 平均年齢は39.21±10.90歳で、女性101例（69.2％）、男性45例（30.8％）であった。 治療法は，アザチオプリン（2例），ナタリズマブ（1例），フマル酸ジメチル（1例），シクロホスファミド（1例）の5例以外，すべて12例以上であった． HbA2値は進行例（一次進行型MS＋二次進行型MS）よりも再発寛解型MSで高く（2.17 vs 2.11 ）、その差は有意に近かった（P=0.053）
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表1 試験対象者の人口動態と治療グループ |
表2は、人口動態および生化学パラメータ、およびスピアマン相関によって決定された有意性を含む、MSSSにおそらく影響するすべての変数を示している。 表2に示したすべての生化学パラメータは、研究集団全体において正常範囲内であった（データは示していない）。 Spearman解析の結果、年齢と平均赤血球容積（MCV）はMSSSと有意な正の相関を示した（それぞれR=0.396, P<0.001 および R=0.197, P=0.018 ）。 一方，発症年齢，RBC，HbA2はMSSSと有意な負の相関を示した（それぞれR=-0.192, P=0.020; R=-0.180, P=0.031; R=-0.186, P=0.025 ）． HbA2値はRBC（R=0.292、P<0.001）と正の相関を示し、赤血球分布幅-標準偏差（RDWsd；R=0.281、P=0.001）とは負の相関が見られた。 他の血球数パラメーターとHbA2やMSSSとの関連は見出せなかった。 MSSSとHb、鉄、フェリチン、ビタミンB12、葉酸、ビタミンD、甲状腺刺激ホルモン、HbFとの間には相関がなかった（P>0.05）。 表3は、MSSSの修飾因子をより正確に評価するために採用した一般化線形モデルの結果を示している。 このモデルでは、MSSSを従属変数とし、年齢、発症年齢、RBC、MCV、HbA2、喫煙を共変量として決定した。 その結果、提案したモデルは高い有意性（P<0.001）を示し、年齢とHbA2が統計的に有意にMSSSに影響を与えることが示された。 他の共変量による影響を除外すると、年齢が1単位増加するとMSSSは1.018倍増加した（オッズ比：1.018、（1.001-1.035）］、P：0.019）。 HbA2については、他の共変異の影響を除くと、HbA2の1単位増加はMSSSを0.399倍（OR ; P<0.001）減少させ、より高い有意性を示した。
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表2 MSSSと相関する変数の分析 |
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表3 MSSSの一般化線形モデルの結果 |
図1は異なる治療グループにおけるHbA2値の中央値を描いた箱型グラフである。 6068＞12名の患者を含むグループは省略した。 Kruskal-Wallis検定により、5つの異なる治療群間でHbA2値に有意差があることが明らかになった（P=0.033）。 Mann-Whitney U-testの結果をBonferroni補正すると、インターフェロン（IFN）-β1aで治療したMS患者は、グラチラマー酢酸で治療した患者と比較して、HbA2レベルが突出して高かった（P=0.002）ことが実証された。 他の薬物体制または未治療群との間に差は見られなかった（P>0.05）
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図1異なる治療群におけるHbA2値の中央値を示す箱ひげ図の作成＜6329＞注釈． 基準線は試験群全体のHbA2値の中央値を表すように描きました。 6068＞12名の患者を含む治療群は省略した。 IFN-β1aで治療したMS患者は、グラチラマー酢酸で治療した患者と比較して、HbA2値が突出して高かった（P=0.002） |
考察
今まで、HbA2はほとんど非機能であると考えられていたが、ストレス状況下でHbA2の保護活性があることを実証した研究はほとんどなかった。 HbA2は虚血性心疾患発症時に増加し、回復後に減少する。11 心筋梗塞発症時にはHbA2、HbFともに増加するが、HbA2が高くなるβサラセミア遺伝は虚血性心疾患のリスクを低下させる12。 HbA2は、K-Cl共輸送を調節し、細胞のpHを調整することにより、赤血球の形状を制御している15。総Hb量は男女間で異なり、フリーHb量は感染症などの溶血状態の有無により変動する。 したがって、HbA2値を測定することは、糖尿病におけるHbA1C測定の利点と同様に、慢性疾患への関与に関連する信頼性の高い結果を得ることになる。 循環血中の遊離Hbは血漿ハプトグロビンによって除去されるが、慢性溶血は遊離Hb/He除去系を飽和させることがある18。 したがって、溶血に対する持続的な防御因子は、フリーHbの毒性障害の影響を受けるあらゆる慢性疾患の経過を変える可能性がある。
本研究では、発症年齢がMSSSと負の相関（R=-0.192、P=0.020）を示し、患者年齢がMSSSと正の相関（R=0.396、P<0.001）をしていたことが判明した。 これらの知見は、発症年齢が早いMS患者はMSの経過が穏やかである一方、長期的に疾患が継続することで臨床状態が悪化し、MSSSが増加することから、信頼できるデータを示している19。 後述する我々のデータは、MS患者の赤血球数とEDSSの間に逆相関を示した以前の知見とも一致している6。今回の調査では、HbA2レベルが高いほど赤血球レベルが高く（R=0.357、P<0.001）、顕著にMSSSが低い（P<0.001）ことが、統計的に最も有意な二つの知見であった。 これらの知見は、HbA2の赤血球保護作用に起因すると考えられ、溶血とその後の神経毒性フリーHbの放出を減少させる。
今回の研究で得られたいくつかの追加データにより、この仮説はさらに強化された。 1) 赤血球数は MSSS と負の相関があり (R=-0.180, P=0.031) 、溶血が少ないと MS 病態の重症度が低下するという考えを支持しています。 2）MCVはMSSSと正の相関を示した（R=0.197, P=0.018）。 MCVが正常範囲内であれば網状赤血球の産生が活発であるため、MCVが高いほど慢性溶血に対する代償性赤血球産生を反映していると考えられる20,21。3）HbA2はRDWsdと負の相関がある（R=0.281、P=0.001）。 MCVと同様、RDWsdも正常範囲内であれば、赤血球造血が活発で幼若な赤血球が生成される。22,23 従って、HbA2とRDWsdの負の相関は、HbA2が高値の患者では慢性溶血の割合が低いため、赤血球生成の刺激が少ないことを示唆していると考えられる。 しかし、霊長類のδ-グロビン遺伝子のうち、非同義置換の割合は同義置換の割合よりはるかに少なく、その未解明な重要性と進化的保存が示唆されている。24 δ-グロビンをコードするHBD遺伝子座は染色体領域11p15.5のβ-グロビン遺伝子クラスターの内側に位置している。 また、北欧のMSの多い国において、136組の兄弟姉妹に399個のマイクロサテライトマーカーをタイピングして全ゲノムスクリーニングを行った結果、11p15.5を含む17の領域が公称値以上の有意性を示した26。 したがって、HBD遺伝子も免疫調節遺伝子とハプロタイプ的な相互作用を示すかもしれない。
もう一つの最近の発見は、Hb鎖が人間の脳で発現していることである。 高所での生活は、限られた酸素供給量に対する代償反応としてHbA2およびHbFを増加させる。31 しかし、妊娠が完了した双極性障害の女性では、HbFではなくHbA2のみが産後のエピソードに対して保護作用を発揮した。同様に、本研究のHbFレベルの分析では、HbFとMSSSの間に相関は見られなかった。 10
成人では、鎌状赤血球貧血やβ-サラセミアなどのグロビン鎖障害において、HbFの代償性増加が起こる32。したがって、薬理学的HbF誘導が、ヘモシデロシスのために骨髄移植の機会を逃した一部の患者の治療戦略として登場した32。 ヒドロキシウレアやバルプロ酸など、さまざまな薬剤がHbFの誘導剤として発見され、β-サラセミア症の重症度が緩和されました32。しかし、ごく最近の研究では、HbA2の誘導がより効果的である可能性が示されました33。 成人では、 HbFは血球のごく一部（<2%）にしか発現していないが、 HbA2は低い割合ではあるが常に膵臓に発現している33。 実際、 HbA2の遺伝的誘導はサラセミ・マウスに劇的な治療効果をもたらした33。 一方、 HbA2を誘導できる薬剤に関する情報は非常に乏しい。 そのため、IFN-β1aを投与された患者のHbA2濃度が高いことは注目に値する。 一般的な感染症や癌はHbA2に影響を与えないが、17乾癬やリウマチ熱ではそのレベルが上昇する34,35。したがって、サイトカインの微小環境の違いがHbA2合成に異なる影響を与える可能性があると考えられる。 HbA2はより高い熱安定性を示すことから14、特定の熱反応に関連するサイトカインがHbA2合成を誘導している可能性がある。 また、逆転写酵素阻害剤であるジドブジン（テノホビルは含まない）がHbA2を上昇させ、ジドブジンを含む抗レトロウイルス治療レジームがAIDS患者の神経認知機能をより効率的に改善することが示された36、37。この効果が、ウイルス量の減少の違いによるものか、HbA2の神経保護効果によるものか、まだ調査中である。 一般化線形モデルにおいて）試験集団の薬物療法が異なるため、統計的なドリフトが発生した可能性がある。 しかし、これらの異なる薬剤の適応は、国際的なガイドラインによって、異なる疾患の特徴に従って決定されるため、このような制限は避けられない。 したがって、たとえ薬剤を考慮に入れて一般化線形モデルに加えたとしても、MSの異なる病理生物学的なエンドフェノタイプのために、避けられない変化が起こるであろう。 IFN-β-1aとIFN-β-1bのデータをプールしても、得られた有意性は変わらなかった（データは示していない）が、これら2つの薬剤は完全に同じメカニズムで作用するとは考えられないため、これらのグループを別々に表示することを優先した。 この集団ではHbA2値が3％以上上昇し、我々の研究集団の平均値を大きく上回っていることを考えると、虚血性脳血管障害に対する防御はHbA2の防御機能にも関与している可能性があると思われる。
開示
著者はこの仕事に関して利益相反を報告しない。
|
Caspary EA, Sewell F, Field EJ. 多発性硬化症における赤血球の脆弱性。 Br Med J. 1967;2(5552):610-611. |
||
|
Hon GM, Hassan MS, van Rensburg SJ, et al.Red blood cell membrane fluidity in the etiology of Multiple Scl sclerosis. J Membr Biol. 2009;232(1-3):25-34. |
||
|
Butt OI, Buehler PW, D’Agnillo F. Blood-brain barrier disruption and oxidative stress in guinea pig after systemic exposure to modified cell-free hemoglobin.モルモットにおける血流脳関門障害と酸化ストレス。 Am J Pathol. 2011;178(3):1316-1328. |
||
|
Bamm VV, Harauz G. Hemoglobin as a source of iron overload in multiple sclerosis: Does multiple sclerosis share risk factors with vascular disorders? Cell Mol Life Sci. 2014;71(10):1789-1798. |
||
|
Hon GM, Hassan MS, van Rensburg SJ, Erasmus RT, Matsha T. The haematological profile of patients with multiple sclerosis.多発性硬化症の患者における血液学的プロファイル。 Open J Mod Neurosurg. 2012;2(3):36-44. |
||
|
Figueiredo MS.M.B.A.S.C.（英文のみ）:Hon GM, Hassan MS. ヘモグロビンA2測定の重要性。 Rev Bras Hematol Hemoter. 2015;37(5):287-289. |
||
|
Roxburgh RH, Seaman SR, Masterman T, et al. Multiple Sclerosis Severity Score: using disability and disease duration to rate disease severity.多発性硬化症重症度スコア：障害の程度と疾患期間を用いて疾患の重症度を評価する。 Neurology。 2005;64(7):1144-1145. |
||
|
Damianova L, Popnikolov S, Pencheva B, Angelova A. Changes in the hemoglobin A2 level of patients with ischemic heart disease.日本人の虚血性心疾患患者の血色素濃度に関する研究。 Vutrボールズ。 1989;28(2):28-31. |
||
|
Damyanova L. Electrophoretic HbA2 assessment in ischemic heart disease.虚血性心疾患における電気泳動HbA2値の変化。 Z Med Lab Diagn. 1989;30(8):437-439. |
||
|
Zarubina EG.E。 心筋梗塞患者における赤血球膜の構造変化。 Voen Med Zh. 2002;323(2):34-36. |
||
|
Bozdar M, Ahmed S, Anwar J. Relative protection from ischaemic heart disease in beta-thalassaemia carriers.「心筋症における虚血性心疾患からの相対的保護」。 Jコリン医師外科パキスタン。 2010;20(10):653-656. |
||
|
Ranney HM, Lam R, Rosenberg G. hemoglobin A2のいくつかの特性。 Am J Hematol. 1993;42:107-111. |
||
|
Chakrabarti A, Bhattacharya D, Deb S, Chakraborty M. Differential thermal stability and oxidative vulnerability of the hemoglobin variants, HbA2 and HbE.The HbBE, HbA2 and HbE. PLoS One. 2013;8(11):e81820. |
||
|
Wong P. A hypothesis on the role of the electrical charge of haemoglobin in regulating the erythrocyte shape.ヘモグロビンの電荷が赤血球の形状を制御することに関する仮説. メッド仮説。 2004;62(1):124-129. |
||
|
Denic S, Agarwal MM, Al Dabbagh B, et al. 鉄欠乏とα-サラセミアで低下したヘモグロビンA2：β-サラセミアのスクリーニング推奨を変更すべきですか？ ISRN Hematol. 2013;2013:858294. |
||
|
Alperin JB, Dow PA, Petteway MB.を参照。 健康状態および種々の血液疾患におけるヘモグロビンA2値。 Am J Clin Pathol. 1977;67(3):219-226. |
||
|
Hanson MS, Xu H, Flewelen TC, et al. A novel hemoglobin-binding peptide reduces cell-free hemoglobin in murine hemolytic anemia.新規ヘモグロビン結合ペプチドは溶血貧血における無細胞ヘモグロビンを減少させる。 Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013;304(2):H328-H336. |
||
|
Zaffaroni M, Ghezzi A. The prognostic value of age, gender, pregnancy and endocrine factors in multiple sclerosis.（和文）。 Neurol Sci. 2000;21(4 Suppl 2):S857-S860. |
||
|
Bessman D. Erythropoiesis during recovery from iron deficiency: normocytes and macrocytes.鉄欠乏症からの回復時の赤血球の増加、赤血球の増加、赤血球の減少。 Blood. 1977;50(6):987-993. |
||
|
Bolan CD, Conry-Cantilena C, Mason G, Rouault TA, Leitman SF.鉄欠乏の回復に伴う赤血球生成：正常細胞と大細胞。 ヘモクロマトーシスの瀉血療法の指針としてのMCV。 Transfusion. 2001;41(6):819-827. |
||
|
Roberts GT, El Badawi SB. いくつかの血液疾患における赤血球分布幅指数。 Am J Clin Pathol. 1985;83(2):222-226. |
||
|
Pierce CN, Larson DF. 機械的循環補助装置を植え込まれた患者における赤血球生成の炎症性サイトカインによる阻害。 Perfusion. 2005;20(2):83-90. |
||
|
Spritz RA, Giebel LB. クモザルδ-グロビン遺伝子の構造と進化。 Mol Biol Evol. 1988;5(1):21-29. |
||
|
Coraddu F, Sawcer S, D’Alfonso S, et al. Sardinian multiplex familiesにおけるmultiple sclerosisに関するゲノムスクリーニング. Eur J Hum Genet. 2001;9(8):621-626. |
||
|
Akesson E, Oturai A, Berg J, et al. A genome-wide screen for linkage in Nordic sib-pairs with multiple sclerosis.北欧の多発性硬化症家系における連鎖のゲノムスクリーニング. Genes Immun. 2002;3(5):279-285. |
||
|
Altinoz MA, Gedikoglu G, Deniz G. β-サラセミア形質と自己免疫疾患：免疫遺伝子へのβ-グロビン座の接近またはヘモルフィンの役割? Immunopharmacol Immunotoxicol. 2012;34(2):181-190. |
||
|
Biagioli M, Pinto M, Cesselli D, et al. Unexpected expression of alpha- and beta-globin in Mesencephalic dopaminergic neurons and glial cells.「中脳の神経細胞におけるグロビンの発現」、日本経済新聞社、2012年11月28日。 |
||
|
Son Yu A. Quantitative estimation of hemoglobin and its fractions in permanent mountain dwellers in the Tyan’-Shan’ and Pamir.S. 2009; 106(36):15454-15459.S. (Proc Natl Acad Sci U S A. 2009) |
||
|
Risso A, Fabbro D, Damante G, Antonutto G. Expression of fetal hemoglobin in adult humans exposed to high altitude hypoxia.On Therapy of therapy. Blood Cells Mol Dis. 2012;48(3):147-153. |
||
|
Ince B, Guloksuz S, Altinbaş K, Oral ET, Alpkan LR, Altinoz MA.を参照のこと。 双極性障害におけるマイナーヘモグロビンHbA2およびHbFは、産後エピソードに対するHbA2の保護的役割と思われる疾患の重症度と関連する。 J Affect Disord. 2013;151(1):405-408. |
||
|
Altinoz MA, Ozdilli K, Carin MN, Gedikoglu G. Medroxyprogesterone – valproic acid – aspirin.Aktroxy-progesterone – バルプロ酸 – アスピリン. 後期ヘモグロビン異常症における輸血関連死亡率を減少させるためのMVAレジーム。 仮説と理論的根拠。 Med Hypotheses. 2007;68(6):1342-1347. |
||
|
Manchinu MF, Marongiu MF, Poddie D, et al. In vivo activation of the human δ-globin gene: the therapeutic potential in β-thalassemic mice.On Vivo. In vivo activation of the human δ-globin gene: Therapeutic potential in β-thalassemic mice.In V. In vivo activation in β-globin gene, Marongiu MF, Poddie D, et al. Haematologica. 2014;99(1):76-84. |
||
|
Zlatkov N, Damianova L, Prodanov K, Kiriakova N. Hemoglobin A2 and F in patients with psoriasis.日本におけるヘモグロビンと乾癬の関係. Dermatol Monatsschr. 1990;176(7):403-406. |
||
|
Reddi YR, Sudhakar Rao V, Reddi GD, Niranjan Rao P, Nair R, Ahuja YR.の項参照。 リウマチ熱とリウマチ性心疾患におけるヘモグロビンA2値の上昇：新しい知見。 1976;13(2):153-154. |
||
|
Bhagat P, Kaur Sachdeva R, Sharma P, et al. ヘモグロビンA2値への抗レトロウイルス治療の影響は妊婦ベータサラセミア検診プログラムで意味を持ってすることができる.このように、ヘモグロビンのA2値と抗レトロビンの効果的な治療法について説明します。 Infect Dis (Lond). 2016;48(2):122-126. |
||
|
Winston A, Puls R, Kerr SJ, et al. HIV感染者における3種類の初期抗レトロウイルスレジメン開始時の認知変化の動態：無作為比較試験.2016.12(2):16-17.1. HIV Med. 2012;13(4):245-251. |
||
|
Karimi M, Borhani Haghighi A, Raisi H, Giti R, Namazee MR.M.C.・・・・・・・・? βサラセミア形質は虚血性脳血管障害に対する予防因子か？ JストロークCerebrovasc Dis。 2008;17(2):79-81. |