MELAS(ミトコンドリア脳筋症)のMRI｜脳卒中様発作・MERRFとの違いと血管支配に一致しない病変

先に結論：MELAS(ミトコンドリア脳筋症)のMRI

• MELASは、ミトコンドリアDNAの変異(多くは3243A>G)で起こる病気で、子ども〜若い人の脳卒中のような発作(頭痛・嘔吐・けいれん・視野障害)、低身長・難聴・糖尿病、血液・髄液の乳酸の上昇が特徴です(指定難病)
• MRIでは後頭葉・側頭葉・頭頂葉の皮質を中心に、血管の支配領域に一致しない脳梗塞のような病変が出ては消え、場所を変えてくり返すのが特徴です。急性期にADCが下がる病変も上がる病変もあり、血流が増える点が普通の脳梗塞と違います(Kim 2011、Li 2019)
• 若い人の血管支配に合わない皮質中心の病変では、MELASを考えて乳酸や遺伝子の検査を行います。発作時にはL-アルギニンなどの治療が用いられます(Koenig 2016)
• ミトコンドリア脳筋症はMELAS・MERRF・KSS・Leigh脳症などの総称で、病型によってMRIの出方が違います

MELAS(mitochondrial myopathy encephalopathy lactic acidosis stroke-like episode)症。

• ミトコンドリア異常症に含まれる疾患としては、MELAS、MERRF(myoclonus epilepsy associated with ragged-red fibers)、KSS(Kearns-Sayre syndrome)、Leigh encephalopathyなどがある。
• つまりMELASはミトコンドリア異常症の一つ。
• ミトコンドリア遺伝子変異が原因で、ミトコンドリアの呼吸鎖(酸化的リン酸化)が障害されてATP産生が低下し、血中乳酸値が上昇する。
• 乳酸、ピルビン酸の血中、脳脊髄液の高値を伴う。
• ミトコンドリアDNA異常として点突然変異(3243番のAがGに置換)が知られている。この変異はミトコンドリアtRNA-Leu(UUR)遺伝子(MT-TL1)にあり、最初の報告ではMELAS患者31例中26例に認められた。脳卒中様発作の背景には小血管の血管障害(angiopathy)や一酸化窒素(NO)不足が関与すると考えられ、発作時にはNO前駆体であるL-アルギニンの速やかな投与が推奨されている(El-Hattab 2015、Koenig 2016)。
• 臨床的には血管支配領域に一致しない痙攣、意識障害を伴う脳卒中様発作を生じる。後頭頭頂葉に好発する梗塞様病変が特徴。
• 梗塞巣が灰白質のみに存在するときや、血管支配に一致しないときは、MELASを疑う。
• MELASの急性期病変では、細胞障害性浮腫（細胞内の浮腫）に、血流の増加と血管性浮腫（細胞外の浮腫）が重なると考えられている。13例44病変の検討では、ADCが低下・上昇・正常の病変が36%・36%・27%で、拡散制限がある場合とない場合がある（Kim 2011）。
• 小児から若い成人に多い（Bhatia 2020）。診断基準では、40歳前の脳卒中様発作が目安とされる（Hirano 1992）。
• 認知症やてんかん、頭痛、難聴、糖尿病、低身長など、脳以外にも多くの症状を伴う多臓器の病気である（El-Hattab 2015）。

• 臨床診断の目安として、(1)40歳前の脳卒中様発作、(2)けいれんや認知症などの脳症、(3)乳酸アシドーシスまたは筋生検での赤色ぼろ線維(RRF)の3つがそろうことが提案されている(Hirano 1992)。

MELASの画像診断

• 側頭葉後部、後頭葉、頭頂葉、基底核などに血管支配に一致しない梗塞様病変の多発を認める。脳卒中様病変は血管の支配領域に一致せず、皮質から皮質下へ広がる（Finsterer 2023）。脳梗塞に比べてADCの低下が目立たない傾向があり（正常部位に対するADCの割合は、梗塞で64%、MELASで102%）、可逆性変化を呈しうる点が梗塞と異なる（Kim 2011）。
• 40例の検討では、急性期の皮質病変58か所のうち56か所で拡散制限があり、皮質下白質ではADCが高い所が多かった（51/58、Xu 2018）。
• 好発部位は一次視覚野・一次体性感覚野・一次聴覚野で、新しい皮質病変36か所のうち30か所が拡散制限を示し、そのうち21か所が皮質層状壊死へ進みました（Bhatia 2020）。
• 皮質病変は、T2強調像・FLAIR・DWI・灌流画像で高信号を示す（Finsterer 2023）。
• 基底核の左右対称な石灰化を呈した小児例の報告がある（Chung 2005）。
• 急性期病変では血流が増える。MELAS 20例の検討では、発作時の14例すべてで病変の脳血流が増え、13例でMRA上の脳動脈の拡張があり、経過で正常に戻りました（Li 2019）。
• MRSでは病変内だけでなく、正常に見える脳や脳室の髄液にも乳酸のピークがみられることがある(Mascalchi 2018)。病変ではNAAが下がり乳酸が上がる(Finsterer 2023)。
• 脳卒中様病変は皮質から皮質下へ広がり、大きくなったあと縮小する。消えることもあれば、層状の皮質壊死や萎縮を残すこともある(Finsterer 2023)。

ミトコンドリア脳筋症の主な病型とMRI(MELAS・MERRFの違い)

病型	主な症状	MRIの特徴
MELAS	脳卒中様発作、頭痛・嘔吐、けいれん	血管支配に一致しない皮質中心の病変が出没
MERRF	ミオクローヌスてんかん、小脳失調、筋力低下	小脳・上小脳脚の萎縮が目立つ(脳幹の萎縮を伴うことも)(Ito 2008)
KSS	まぶたが下がる(眼瞼下垂)、眼球が動きにくい、網膜色素変性、心伝導障害	皮質下白質・脳幹・基底核の左右対称な信号変化(Chu 1999、Yu 2016)
Leigh脳症	乳幼児期の発達の退行など	基底核・脳幹の左右対称な病変(Bonfante 2016)

• MERRFは主にMT-TK遺伝子の病気(約90%)で、ミオクローヌスてんかんが他の病型と区別する特徴とされる(Finsterer 2018)。
• 「顔」で気づかれるのは、まぶたが下がる・目が動きにくい(外眼筋麻痺)といった症状で、KSSなどでみられる。KSSは、20歳前の発症・外眼筋麻痺・網膜色素変性の3つがそろう病気です(Yu 2016)。

Kearns-Sayre症候群(KSS)のMRI：皮質下白質と深部灰白質の左右対称な変化

• KSSはミトコンドリアDNAの大きな欠失で起こり、20歳前の発症・外眼筋麻痺・網膜色素変性が基本の症状です。中国の19例では発症の平均年齢は9.6歳で、63.2%に心臓の伝導ブロックがあり、心電図の経過観察が大切とされています(Yu 2016)。
• 同じ19例のMRIでは、大脳・小脳の白質と脳幹の100%、基底核の46.7%、視床の53.3%に、左右対称のT2高信号がありました(Yu 2016)。
• 4例と文献の検討では、KSSの特徴は皮質下白質の高信号に、脳幹・淡蒼球・視床の高信号が組み合わさる所見でした。ただしMRIが正常なことや、萎縮だけのこともあります(Chu 1999)。
• 皮質下白質(U-fiber)を侵す病気の見分け方はU-fiberを含む皮質下白質を侵す疾患のMRI、基底核と脳幹が左右対称に侵される病気はLeigh脳症のMRIで説明しています。

• Leigh脳症の遺伝子診断がついた小児17例では、病変は基底核76%、脳幹53%、視床24%にあり、大脳白質の病変はありませんでした。病変は経過で増えたり消えたりし、病変が見えなくても診断は否定できません(Bonfante 2016)。

※子ども〜若い人のくり返す頭痛・けいれん・見えにくさなどが気になるときは、医療機関(神経内科・小児科)に相談してください。

症例　30歳代男性　4週間続く頭痛、数日前からの行動変化、両方向性眼振

引用：Radiopaedia(MELAS)

FLAIR像で、右側頭葉後部から後頭葉にかけて皮質と皮質下白質を含む広い高信号域がみられ、右側頭極にも高信号域があります。病変の大きさの割に周囲への圧排は軽度です。血液の遺伝子検査でm.3243A>G変異が確認され、MELASと診断されました。

ミトコンドリア病のMRIでよくある疑問(Q&A)

Q. MELASの病変は、拡散制限があるのですか？
A. 病変によって違います。13例44病変の検討では、ADCが低下・上昇・正常だった病変が36%・36%・27%でした(Kim 2011)。皮質は拡散制限、皮質下白質はADCが高いという報告もあります(Xu 2018)。血管の支配領域に一致しない分布も合わせて判断します。

Q. Kearns-Sayre症候群ではMRIにどんな異常が出ますか？
A. 皮質下白質と、脳幹・淡蒼球・視床の左右対称なT2高信号が特徴的です。ただしMRIが正常なことも、萎縮だけのこともあります(Chu 1999、Yu 2016)。

あわせて読みたい：皮質層状壊死(cortical laminar necrosis)とは

参考文献）頭部画像診断の勘ドコロ P170

1. Goto Y, Nonaka I, Horai S. A mutation in the tRNA(Leu)(UUR) gene associated with the MELAS subgroup of mitochondrial encephalomyopathies. Nature. 1990;348(6302):651-653. PubMed
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