ハンチントン病患者における急性運動に対する脳血管反応の変化

Altered cerebrovascular response to acute exercise in patients with Huntington's disease.

• Jessica J Steventon
• Hannah Furby
• James Ralph
• Peter O'Callaghan
• Anne E Rosser
• Richard G Wise
• Monica Busse
• Kevin Murphy

抄録

本研究の目的は、ハンチントン病患者において、1回の運動で脳の適応を誘導するのに十分かどうかを判断し、急性脳血管反応の時間的動態を調べることであった。この症例対照研究では、ハンチントン病遺伝子陽性者19名（32～65歳、男性13名）と対照者19名（29～63歳、男性10名）を年齢、性別、体格指数、自己申告の活動レベルでマッチさせ、20分間の中等度強度サイクリングに対する大脳および局所の灌流を測定するために、動脈スピンラベリングMRIを使用した。脳灌流は、ベースライン時と運動中止後15、40、60分後に測定した。ベースラインとの比較では、ハンチントン病患者では運動停止後40分後に脳灌流が増加したが、対照群では運動停止後40分後に前頭前回（=0.016）、中前頭前回（=0.046）、海馬（=0.048）では変化がなかった（ハンチントン病患者では15～32.5％の変化、対照群では-7.7～0.8％の変化）。ハンチンチン遺伝子の疾患原因となるトリヌクレオチド反復拡大の長さが前頭回の変化を予測し（=0.03），運動介入の強度がハンチントン病参加者の海馬灌流変化を予測した（<0.001）．両群ともに運動は運動中止60分後に海馬血流を増加させた（=0.039）。これらの所見は、急性運動が脳血管系を調節するための臨床的に敏感な実験パラダイムとして有用であることを示している。20分間の有酸素運動は、ハンチントン病患者において海馬と大脳皮質に選択的に一過性の脳血管適応を誘導し、安静時には明らかにならない潜在的な神経病理を表している可能性がある。

The objective of this study was to determine whether a single session of exercise was sufficient to induce cerebral adaptations in individuals with Huntington's disease and to explore the time dynamics of any acute cerebrovascular response. In this case-control study, we employed arterial-spin labelling MRI in 19 Huntington's disease gene-positive participants (32-65 years, 13 males) and 19 controls (29-63 years, 10 males) matched for age, gender, body mass index and self-reported activity levels, to measure global and regional perfusion in response to 20 min of moderate-intensity cycling. Cerebral perfusion was measured at baseline and 15, 40 and 60 min after exercise cessation. Relative to baseline, we found that cerebral perfusion increased in patients with Huntington's disease yet was unchanged in control participants in the precentral gyrus ( = 0.016), middle frontal gyrus ( = 0.046) and hippocampus ( = 0.048) 40 min after exercise cessation (+15 to +32.5% change in Huntington's disease participants, -7.7 to 0.8% change in controls). The length of the disease-causing trinucleotide repeat expansion in the huntingtin gene predicted the change in the precentral gyrus ( = 0.03) and the intensity of the exercise intervention predicted hippocampal perfusion change in Huntington's disease participants ( < 0.001). In both groups, exercise increased hippocampal blood flow 60 min after exercise cessation ( = 0.039). These findings demonstrate the utility of acute exercise as a clinically sensitive experimental paradigm to modulate the cerebrovasculature. Twenty minutes of aerobic exercise induced transient cerebrovascular adaptations in the hippocampus and cortex selectively in Huntington's disease participants and likely represents latent neuropathology not evident at rest.

© The Author(s) (2020). Published by Oxford University Press on behalf of the Guarantors of Brain.