双極性障害のエンドフェノタイプ

（分子精神医学より許可なく転載）

抄録

双極性障害において、エンドフェノタイプの全ての基準を満たすものは知られていないが、末梢血液の細胞内カルシウム濃度が最も有望なものである。その他、行動学的所見、脳画像、生理学的所見、薬理学的所見、神経心理学などがエンドフェノタイプ候補として提案されている。遺伝学研究に直結するものとしては培養リンパ芽球の遺伝子発現が、双極性障害に特異的なものとしては両眼視野闘争が、今後期待される。

エンドフェノタイプとは何か

　エンドフェノタイプ（endophenotype）は、中間表現型（intermediate phenotype）とも呼ばれ、実質的には「生物学的マーカー（biological marker）とも重なる部分が多いが、遺伝学研究における表現型として用いることを念頭に置いた概念である点に特徴がある。

Gershon & Goldin(1986)は、エンドフェノタイプを以下のように定義した¹⁾。

1） 一般人口においてマーカーが疾患と関連している

2） マーカーは遺伝性する

3） マーカーは状態非依存性である（疾患が活動性であるかどうかにかかわらず存在する）

4） 家族内では、マーカーと疾患が共分離する

その後、Leboyerら(1998)はこれに以下の定義をつけ加えた²⁾。

5） マーカーは家系内の非罹患者において一般人口よりも多く見られる。

この最後の定義は、多因子遺伝を前提にすれば適切だが、まれな単一遺伝子異常による家系であれば、基準を満たさないこともありうるため、議論のあるところかも知れない。

　いずれにせよ、上記の5つの基準、1)関連、2）遺伝性、3）状態非依存性、4）連鎖、5)家族でもみられる、の全てを満たすエンドフェノタイプは、双極性障害では未だ存在しない。下に述べる候補の中では、1〜4を満たす可能性がある血液細胞の細胞内カルシウム反応が、最も有望である。

なぜエンドフェノタイプが必要か

　双極性障害研究でエンドフェノタイプに期待される理由は、遺伝子連鎖解析、関連解析の結果が一致しないのは、表現型の定義に問題があるのではないか、との疑念があることである。双極性障害家系の中に、統合失調症、うつ病、人格障害などの者がいた場合、「罹患者」と考えるか、「非罹患者」と考えるかで、解析結果が異なり、これが連鎖解析の再現性を失わせている可能性がある。こうした問題が、エンドフェノタイプを用いることで回避できるのではないかと期待される。

　一方、双極性障害の候補遺伝子における関連解析では、なかなか一致した結果が得られない。これは、人種毎に遺伝子多型の頻度が異なるために、疾患の脆弱性に影響する多型は人種や集団により異なるためであると考えられる。この問題を克服するために、疾患と中間表現型の関係、中間表現型と遺伝子多型の関連を、それぞれ独立に検討するという方向性も考えられる。

　もう一つの実際上の有用性は、動物モデルの研究への応用可能性である。現在、精神疾患の診断は、多くを主観的体験の陳述に頼っている。特に、幻聴や妄想といった症状は、動物で定義することはほとんど不可能である。動物でも定量可能なエンドフェノタイプを用いることで、こうした問題を克服できる可能性がある。気分障害の診断基準は、統合失調症に比べると、客観的な行動で定義できる要素が多いはいえ、中隔症状である抑うつ気分、興味喪失、爽快気分、誇大性などは、動物では定義が困難である。統合失調症やうつ病の動物モデルは多く報告されているが、「双極性障害モデル動物」は、いまだに１つとして存在しない。双極性障害モデル動物を確立するためには、中間表現型が有用であろう。

　前述の通り、「エンドフェノタイプ」と「生物学的マーカー」は、概念こそ異なるが、実際上は似たようなものであり、エンドフェノタイプを定義することができれば、これを臨床的な診断マーカーとしても用いることができる可能性がある。こうしたマーカーが確立されれば、うつ状態での初診時に双極性障害かどうかの診断検査を行うとか、急性精神病状態の患者に対して統合失調症か躁状態かの鑑別診断の検査を行うといったことが期待される。

双極性障害のエンドフェノタイプ候補

　前述の通り、双極性障害のエンドフェノタイプと言えるものは未だ存在しないが、これまで提案されているもの、あるいは筆者が期待しているものとしては、表1（略）のようなものがある。

　Lenoxら³⁾は、双極性障害のエンドフェノタイプとして、睡眠覚醒リズムの制御障害、断眠に対する反応性、MRI白質高信号、事象関連電位(P300)の異常、血液細胞におけるCa²⁺濃度の異常、精神刺激剤に対する反応性、抗うつ薬に対する反応性、コリン系薬剤によるREM誘発を挙げている。このうち、MRI白質高信号、精神刺激剤に対する反応性、コリン系薬剤によるREM誘発については、双生児研究や家族研究で遺伝性を示す報告もある。

一方、Glahnら⁴⁾は、神経心理学的なエンドフェノタイプとして、実行機能低下、陳述記憶の障害、注意の障害を挙げている。しかしながら、これらはむしろ統合失調症との関連が強調されているものであり、双極性障害に対する特異性は低い。

これら以外では、排卵周期に伴う気分変動、前頭葉低活性、MRS所見、培養リンパ芽球のCa²⁺濃度、両眼視野闘争、衝動性なども候補になりうるのではないだろうか。

　以下に、これらのうち臨床的に利用可能と思われるものについて、検討してみたい。

MRI

　MRIで、T2強調画像とプロトン密度強調画像やFLAIR画像で高信号に見え、T1強調画像で低信号という場合、通常脳梗塞などの病変を疑う。一方、T2強調画像などで高信号を示すが、T1強調画像では全く異常が見られない病変を、皮質下高信号と呼び、部位によって、皮質下白質高信号、脳室周囲高信号とも呼ぶ。これらはおそらく虚血性変化によるものと考えられる⁵⁾。健康被験者では、心血管系の危険因子がこの所見と関係しており、認知機能の低下などと関連している。

双極性障害患者で皮質下高信号が見られることは、多くの研究でよく一致した所見である⁶⁾。家族歴があることと関連している、あるいは家系内の非罹患者にも見られる、との報告があり、双極性障害の遺伝素因と関連している可能性が考えられている。しかしながら、心血管系の危険因子となる喫煙などの他、冬生まれとの関連など、環境因を示唆する報告もあり、遺伝研究に用いるエンドフェノタイプとして用いるには、環境の影響を受けすぎるかも知れない。

前頭葉低活性

　認知課題に対する前頭葉の賦活低下（hypofrontality）は統合失調症のエンドフェノタイプとしてしばしば検討されているが、双極性障害でも、認知課題に対する前頭葉血流反応が寛解期に低下しているとの報告がある⁷⁾。しかし、研究によって必ずしも一致していない。遺伝性についてはほとんど検討されていないが、統合失調症の不一致双生児では前頭葉低活性も不一致であるという、遺伝性について否定的な報告がある⁸⁾。

血液細胞におけるカルシウム濃度

血小板において細胞内カルシウム濃度を調べた研究では、基礎値の上昇、トロンビン、PAF（血小板活性化因子）、およびセロトニンに対する反応の亢進が報告されている（表2、略）。多くの報告が同じ方向の変化を示しており、双極性障害の生物学的研究の中でも、皮質下高信号と並んで、再現性の高い所見ということができよう^9,10)。

白血球や培養リンパ芽球では、研究の数は少ないものの、同じ方向の所見も多く示されている。しかしながら、Tリンパ球のPHA刺激性カルシウム反応については、反応低下を示しており、細胞種によっては反応変化の方向が異なる可能性はある。

血小板では、複数のアゴニストに対する反応が亢進していることから、受容体レベルではなく、細胞内情報伝達機能の変化が疑われ、最近ではその分子メカニズムの解明に研究の焦点が移りつつある^11,12)。

この所見は、他の精神疾患には見られず、双極I型障害に特異的な所見と考えられている¹⁰⁾。精神状態との関連については不明な点も多いが、無投薬の患者では、うつ状態、躁状態ともに、カルシウム反応が亢進しており、服薬中の寛解期には正常化するという⁹⁾。寛解期の無投薬患者の報告がなく、素因依存性については完全には明らかではないが、培養リンパ芽球でも基礎値が高いとの報告があることから、やはり素因を反映した所見である可能性が高い。

遺伝性や患者家族については、ほとんど研究がなされていないが、PAF刺激性カルシウム反応を中間表現型として、健常者の家系（Centre d'Etude du Polymorphisme Humain[CEPH]家系）で連鎖解析を行った研究がある¹³⁾。ただし、これは高血圧のエンドフェノタイプとして解析されたものである。PAF刺激性Ca²⁺反応を量的形質（quantitative trait）とした5150マーカーによる連鎖解析で、染色体1, 4, 10, 11, 13, 16 および17の9つの遺伝子座との連鎖が見出され、最も有意なマーカーは、染色体16番（D16S151）と11番であったという。双極性障害では、PAF刺激性Ca²⁺反応には差がなかったため¹²⁾、この座位そのものが双極性障害の関連しているとは言えないが、同様のアプローチは双極性障害でも可能と思われる。

培養リンパ芽球の遺伝子発現

最近では、遺伝子発現解析により双極性障害患者の培養リンパ芽球における細胞内Ca²⁺シグナリング障害の分子基盤解明を目指した研究が多く報告されている^14-19)。その結果、イノシトールモノフォスファターゼ（IMPA2）、カルシウムチャネル関連分子(TRPC7、LIM)、ミトコンドリア関連遺伝子（NDUFV2）、分子シャペロン（HSPF1）。モノアミン関連遺伝子（α1B-adrenoceptor）など、多数の遺伝子の発現変化が報告されている。また、thapsigarginによる小胞体ストレスに対するXBP1およびGRP78という小胞体ストレス関連遺伝子の反応が低下しているという報告もある¹⁴⁾。

DNAマイクロアレイで調べた培養リンパ芽球の遺伝子発現量を中間表現型として、網羅的に連鎖解析を行った研究が報告されている²⁰⁾。この研究では、3554個の遺伝子の発現量を前述のCEPHの14家系1000人の培養リンパ芽球でDNAマイクロアレイを用いて調べ、遺伝子発現量と関係する染色体領域を探索した。各遺伝子の発現量が同じ座位のマーカーと連鎖している場合（cis）と、別の座位のマーカーと連鎖している場合（trans）とが見られた。例えばPSPHLという遺伝子の発現量には、8.4倍の個人差があり、この遺伝子の座位である7p11のマーカーと連鎖しており、関連研究でも、このマーカーと発現量の関連が見出された²¹⁾。

McInnisら(2004)は、18p21-22に連鎖する家系の原因遺伝子を同定するため、家系内の患者の培養リンパ芽球の遺伝子発現解析を行い、MARCKS(6q22.2)およびHomer1B（5q14.2）の低下を見出した。なお、Homer1の遺伝子発現にtransの影響を与える遺伝子座位が、前述の研究で見出されているが²⁰⁾、残念ながら18番ではなく、9番染色体であった。

遺伝子発現量は、遺伝子多型を直接反映している可能性が高く、数あるエンドフェノタイプの中でも、最も遺伝解析に向いているものであると考えられる。しかしながら、mRNAの発現量は、細胞培養法、サンプルの取り扱い、RNA抽出法などの多くの実験条件により大きく影響されるため、実験条件のコントロールには細心の注意が必要である²²⁾。

排卵周期に伴う気分変動

排卵周期に伴う気分変動が双極性障害患者では健常者に比して大きいことが報告されている^23,24)。双生児研究では、月経前緊張症候群のheritabilityは56%と報告されており²⁵⁾、遺伝的に規定されたエンドフェノタイプとして検討に値するかも知れない。

MRS

磁気共鳴スペクトロスコピー研究では、プロトンMRSによる前頭葉および海馬のNAA（N-アセチルアスパラギン酸）低下、リンMRSによる細胞内pH低下、リン酸モノエステル低下などが報告されている²⁶⁾。双極性障害では検討されていないが、海馬NAA低下は統合失調症患者の非罹患同胞でも見られるとの報告があり²⁷⁾、エンドフェノタイプとして期待される。

両眼視野闘争

　両眼視野闘争とは、両眼に異なる視覚刺激を提示した際に、これらが同時に認識されるのでなく、時間的に交代しながら認識される現象で、意識のメカニズムに迫る実験パラダイムとして、精神生理学の分野で関心を持たれている。双極性障害患者では、両眼視野闘争課題施行時に、認識される図形の交代の速度が遅い（患者での中央値0.27Hz、[n=18]、対照群：0.60Hz [n=49]、p < 0.0005）ことが報告されている²⁸⁾。彼らは、これが左右半球間のスイッチングの異常を反映しており、素因依存性であり、遺伝学的研究に有用ではないか、と提唱している。その後の研究では、この所見は統合失調症およびうつ病では見られなかったという²⁹⁾。また、両眼視野闘争における交代速度の一卵性双生児における一致率は55%で、二卵性に比して高く、遺伝性が高いという³⁰⁾。この現象はサルやネコでも研究されているが、齧歯類でも存在するかどうかは知られていない。両眼視野闘争の交代速度を量的形質とした連鎖解析などが行われれば興味深いかも知れない。

衝動性

　衝動性は、躁状態に伴う症状と考えられがちであるが、実際は素因依存性の側面も大きく ³¹⁾、衝動制御障害(Impulse control disorder)と双極性障害は遺伝的素因を共有していると考えられている³²⁾。衝動性は、心理検査以外にも、行動学的実験（即時記憶―遅延記憶課題、IMT-DMT）の成績によって評価することも可能であり、量的形質の研究に用いることが可能かも知れない。

おわりに

　双極性障害におけるエンドフェノタイプとして有望なものを概説した。双極性障害においてエンドフェノタイプを実際に確立するためには、投薬の影響に配慮しながら、躁状態、うつ状態、寛解期に測定を行い、素因依存性を明らかにした上、症例対照研究だけでなく、家族研究、連鎖研究、双生児研究などを通して遺伝性を確認しなければならず、ねばり強い研究が必要とされる。しかし、いったん確立されれば、遺伝研究の方法としてだけでなく、動物モデル研究や臨床診断法にも使える可能性があり、その意義は大きい。今後の研究の進展に期待したい。

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