はじめに
 統合失調症は，世界人口の約1%が罹患している慢性疾患である．統合失調症は妄想，幻覚などの陽性症状と，感情鈍麻，自発性減退，社会的引きこもりなどの陰性症状，そして認知機能障害を呈する疾患である．統合失調症の治療は，ドパミンD₂受容体の阻害を作用機序とする抗精神病薬を用いた薬物療法が中心となっている．現在，統合失調症の主要な治療法は，ドパミン受容体拮抗作用を伴う抗精神病薬である．抗精神病薬の臨床効果は，統合失調症のドパミン仮説の基礎となっており，異常なドパミン作動性機能が統合失調症の病態生理に関与していると考えられている．しかし，多くの抗精神病薬は陽性症状のみに効き，陰性症状や認知機能障害には臨床的に有意な効果がない．また，統合失調症患者の約20～35%が第一選択抗精神病薬に反応せず，したがって治療抵抗性統合失調症（treatment―resistant schizophrenia：TRS）を有すると考えられている27)31)．
 クロザピン（clozapine：CLZ）は，TRSに対し，最も有効な抗精神病薬である．他の抗精神病薬とは対照的に，CLZはドパミンD₂受容体に対する親和性が低い．他のD₂受容体アンタゴニストが有効でない場合にCLZが有効であるという事実も，TRSにおけるCLZの臨床効果が，他のメカニズムと関連している可能性を示唆している．さらに，［¹⁸F］―DOPA陽電子放出トポグラフィを用いた研究では，治療反応性統合失調症患者（非TRS患者）と比較して，治療の前後でTRS患者の線条体でのドパミン生成能力が低いことが示されている5)6)15)．まとめると，これらの知見は，TRSの病態生理は，線条体ドパミン濃度の上昇と関連していない可能性があることを示唆している．

I．統合失調症のグルタミン酸仮説
 一方で，グルタミン酸（glutamate：Glu）仮説は統合失調症のメカニズムを説明する重要な仮説として数十年前から提唱されてきた19)22)．フェンサイクリジン（PCP）やケタミンといった解離性麻酔薬はNMDA受容体を阻害する．ケタミンを健常対照者（healthy control：HC）に投与すると統合失調症様の症状を呈し，抗精神病薬を摂取している慢性統合失調症患者でも症状が悪化した27)．ケタミンで引き起こされた機能障害はglutamate negative modulatorにより改善するが，D₂受容体阻害薬は効果を示さなかった20)21)．加えて，死後脳の解剖ではNMDA受容体の変化がみられ，遺伝研究ではNMDA受容体遺伝子の異常と統合失調症のリスクの相関が明らかにされた11)．これらの研究結果がGlu仮説の根拠となっている．

II．プロトン核磁気共鳴分光法（¹H-MRS）を用いた統合失調症の研究
 近年，核磁気共鳴スペクトロスコピー（magnetic resonance spectroscopy：MRS）が多くの研究で脳疾患の病態解明に活用されている35)．MRSは核磁気共鳴現象を利用して，生体内の化学物質を非侵襲的に測定する技術である．核磁気共鳴現象とは，強力な静磁場内で物質に電磁波を加えると原子核が励起状態となる現象である．励起した原子核から放出された信号をMR機器で受信し，それをフーリエ変換すると周波数-信号強度曲線が得られる．分子構造や環境によって原子核の共鳴周波数が異なるため，MRSでは信号を発した化学物質の種類を同定できる．また，周波数ごとのピークの値から化学物質を定量できる．MRSに用いられる原子核の核種は複数存在するが，本稿では現在臨床応用が進んでいるプロトンMRS（¹H-MRS）について説明する．Merritt, K. らは，統合失調症の患者において¹H-MRSによって測定されたGlu作動性神経代謝産物濃度を調べるためにメタアナリシスを実施した25)．このメタアナリシスの主要な目的は，統合失調症のハイリスク群，初回エピソード精神病患者群，慢性統合失調症患者群において脳内Glu作動性神経代謝産物を¹H-MRSで測定したすべての症例対照研究のメタアナリシスを行うことであった．患者もしくはハイリスク群とHC群の間でGlu作動性神経代謝産物濃度が比較されているシングルボクセル¹H-MRS研究を選定し，1,686名の患者と1,451名のHCのデータを含む59の論文が抽出された．変量効果モデルと逆分散法を用いて，少なくとも3つの異なる研究から，各脳領域のGlu作動性神経代謝産物濃度について別々に効果量を求めた．統合失調症患者の基底核におけるGlu濃度とGlu+グルタミン（Glu+グルタミン：Glx）濃度の上昇，および，内側側頭葉におけるGlx濃度の上昇を認めた．サブグループ分析の結果，ハイリスク者における前頭前部のGlxの増加，初回エピソード精神病患者における基底核のGlx濃度の上昇，および慢性統合失調症患者における前頭白質および内側側頭葉のGlx濃度の増加を報告した．Glu作動性神経代謝産物濃度の低下は，どの脳領域でも確認されなかった．また，Glu作動性神経代謝産物の濃度は，患者の年齢や抗精神病薬の投与，疾患の重症度と有意に関連しなかった．これらの結果は，統合失調症がいくつかの脳領域にわたるGlu作動性神経代謝産物の濃度の上昇と関連する可能性があることを示唆している．しかし，これらの所見が，高リスク状態，初発エピソード精神病，および慢性統合失調症を含む病期の段階を考慮したことは注目に値する．また，われわれは無投薬統合失調症患者のGlu作動性神経代謝産物濃度に対するメタアナリシスを行い，無投薬患者とHCとの間で，内側前頭皮質のGlx濃度に有意差がないことを発見した13)．さらに，最近のメタアナリシスでは，統合失調症患者とHCの間で内側前頭皮質のGlx濃度に差異がないことが指摘されている25)．しかし，これらの研究では，前帯状皮質（ACC）のなかのボクセルの詳細な位置〔すなわち，pregenual ACC（pgACC）またはdorsal ACC（dACC）〕については考慮していない．統合失調症患者のACCのGlu作動性神経代謝産物濃度を調べたほとんどの研究で，pgACCの濃度が上昇し，dACCの濃度が低下したことが報告された14)．さらに，7T ¹H-MRSでの最近の研究でも，初回エピソード精神病患者のdACCのGlu濃度が低いことが報告されている34)．したがって，異なる脳領域でのGlu作動性神経代謝産物濃度に不均一性がある可能性がある．

III．プロトン核磁気共鳴分光法を用いた治療抵抗性統合失調症の研究
 以前の横断的¹H-MRS研究では，HCおよび第一選択抗精神病薬に対する反応者（非TRS患者）と比較して，TRS患者ではACCにおけるGlu濃度の上昇が認められた6)26)．これらの結果は，Glu作動性神経代謝産物濃度の亢進とTRSとの関連性を示唆している．これらの¹H-MRS研究におけるTRSの臨床的重症度は軽度から中程度の範囲であり，これは日常臨床でしばしば観察されるTRS患者の臨床像を反映していないことは注目に値する．さらに，これらの研究では，統合失調症の中核症状である認知機能障害については検討していない．重度の症状を有するTRS患者のGlu作動性機能障害をよりよく理解するには，さらなる研究が必要である．
 TRS患者の40～70%がCLZに反応しないことも報告されている16)．この一群は超治療抵抗性統合失調症（ultra-resistant schizophrenia：URS）を有すると考えられ，この臨床反応の差は，URSとCLZ反応性統合失調症（以下，非URS）との間で病態生理学的メカニズムが異なる可能性があることを示唆する．1つの先行研究が，URS患者，非URS患者，第一選択抗精神病薬反応者（非TRS），およびHCの間で，GluおよびGlxの濃度を比較している9)．この研究では，背外側前頭前皮質（DLPFC）におけるGlx濃度は，非TRS患者よりもURS患者で低かったが，被殻のGlx濃度は，URS患者のほうが非URS患者および非TRS患者よりも高かった．しかし，この研究では，患者がCLZ以外にも抗精神病薬を服薬している状態で，URSと非URSを区別した．さらに，症候の重症度の状態効果を最小限にするために，URSおよび非URSの両方で，軽症の患者を含めた．さらに，この研究では，CLZ治療前の過去の治療の失敗は考慮していないため，患者は副作用または以前の投薬に対する不耐性のためにCLZを開始した可能性がある．したがって，軽症URS患者がCLZまたは抗精神病薬の追加により治療効果を認めているかどうかは不明であった．
 Glu作動性神経代謝異常とTRSとの関係をさらに明らかにするために，われわれは，2つの研究を行った．1つ目の研究では，重度の症候性のTRS患者，非TRS患者，およびHCにおけるdACCと背側尾状核のGlx濃度を調べた32)．以前の研究のほとんどは，TRS患者のACCにおける異常なGlu作動性神経代謝産物濃度を示唆しているため，dACCを関心領域として選択した．背側尾状核のドパミン作動性機能の増加と精神病症状との関係を示唆する先行研究に基づいて24)，背側尾状核を選択した．統合失調症患者のシナプス前ドパミン機能のHCに比して最も顕著な増加が報告されている連合線条体の機能的区分を代表して，尾状核ボクセルを尾状核の背部に配置した．また，特に，TRSのより厳しい基準を採用することにより12)，以前の研究の症状を超える症状のレベルを示したTRSの患者を組み入れた．また，異常なdACC機能が認知機能障害と関連していることが示唆されていることから，本研究では認知機能障害についても検討した3)7)23)28)33)．2つ目の研究では，CLZ単独療法を受けているTRS患者で，症状を有する患者および有さない患者の両方を組み入れた14)．より具体的には，①URS，②非URS，および③非TRSの3つの群に分けた．さらに，非CLZ抗精神病薬に対する治療抵抗性を確立するために，既存のガイドラインを利用した．この研究の主な目的は，尾状核，dACCおよびDLPFCにおけるGlu作動性神経代謝産物濃度を患者群およびHC群間で比較することであった．
 すべての参加者は，8チャンネルヘッドコイルを備えた3T GEディスカバリーMR750スキャナーで撮像した．参加者はまた，三次元IRで作成したT1強調磁気共鳴イメージング（MRI）撮像を行った．¹H-MRSはpoint-resolved spectroscopy〔PRESS，TE=35 ms，TR=2000 ms，スペクトル幅=5,000 Hz，4,096データ点，128回の水抑制，16回の水非抑制，8回の励起（NEX）〕を用いて撮像した．シミングは，ボクセルからの抑制されていない水信号で測定された半値全幅（FWHM）≦12 Hzを条件に行われた．¹H-MRSボクセルを左背部尾状部（連合線条体）（ボクセルサイズ=7.5 mL），両側dACC（ボクセルサイズ=9.0 mL），および左DLPFC（ボクセルサイズ=13.5 mL）に配置した．水抑制スペクトルは，LCModelを用いて分析した．代謝産物濃度は，LCModelによって提供される，TE（=35 ms）に一致するフィールドの適切な基礎セットで推定した．次に，各代謝産物のピーク面積を抑制されていない水信号のピーク面積に正規化することにより，代謝産物濃度を施設単位で表した．本研究では，主要関心対象の神経代謝産物はGlxとした．SD値%が20%以上の場合，その後の分析から除外した．FSLのFIRSTツールを用いてT1強調MRIを灰白質（gray matter：GM），白質（white matter：WM），脳脊髄液（cerebrospinal fluid：CSF）に分割した．「Gannet」（http://www.gabamrs.com）を用いて，分割したT1強調画像上のボクセルサイズおよび位置のマスクを作成した．スキャナー内の空間座標を利用して，関心領域（ROI）におけるCSFの一部について神経代謝産物濃度の補正を行った．
 主要な統計解析としてGlx濃度の群間差を調べた．最初に，Glx濃度を，分散分析（ANOVA）を用いて群間で比較した．次に，年齢，ボクセル脳組織内のGM比〔GM/（GM+WM）〕，および群間で有意に異なるスペクトル品質値を制御して，共分散の分析を行った．喫煙状況およびクロルプロマジン換算 1日用量を個別に制御しながら，ANOVAを使用して患者群についてのさらなる分析を行った．
 1つ目の研究には，TRS患者29名，非TRS患者33名，HC 33名の計95名が参加した．その結果，群間でdACCのGlx濃度に有意な差が生じた．dACCのGlx濃度は，HC群よりもTRS患者群で高く，患者群間または非TRS患者群とHC群の間で有意差はなかった．尾状核においてもGlx濃度の群間差はなかった．dACCと尾状核の両方で，TRS患者と非TRS患者の両群または患者群全体で，Glx濃度は陽性・陰性症状評価尺度総点またはサブスケール得点17)，Repeatable Battery for the Assessment of Neuropsychological Status（RBANS）総点またはサブスケール得点29)，またはExecutive Interview得点と関連しなかった30)．
 2つ目の研究には，URS患者26名，非URS患者27名，非TRS患者21名，HC 26名の計100名が参加した14)．群間でdACCのGlx濃度に有意差が生じる傾向があり，GM比を制御した後で有意になった．尾状核およびDLPFCにおいて，Glx濃度の群間差はなかった．精神病症状とGlu作動性神経代謝産物濃度との関係を検討すると，患者サンプル全体において，Glx濃度は，陽性・陰性症状評価尺度総点またはサブスケール得点とは関連しなかった．本研究は，有症状のURS患者群，非URS患者群，および非TRS患者群，ならびにHC群の尾状核，dACC，およびDLPFCにおけるGlx濃度を比較した最初の¹H-MRS研究である．
 われわれの知る限り，6つの前向き研究が統合失調症のACCのGlu作動性神経代謝産物濃度に対する抗精神病薬の効果を調べており，その結果は一貫していない．3件の研究ではGlu作動性神経代謝産物濃度の減少が報告され4)8)10)，1件では増加が報告され1)，2件の研究では変化がみられなかった2)18)．しかし，これらの研究のなかで，統合失調症の非治療患者のdACC Glx濃度に対する抗精神病薬の効果を前向きに調べたのは2つだけであり，リスペリドンまたはアリピプラゾールによる6週間の治療後にGlx濃度の変化は認められなかった2)18)．これらの研究は，統合失調症患者の抗精神病薬投与がdACC Glx濃度に直接影響を与えないことを示唆している．
 Egerton, A. らは，治療前のpgACCのGlu濃度が高いほど，4週間で寛解する可能性が低く，抗精神病薬治療後のpgACCのGlu濃度の低下は治療応答に関連しないことを報告した8)．同様に，以前の横断¹H-MRS研究では，TRS患者では，HCまたは治療に反応した患者と比較して，pgACCのGlu作動性神経代謝産物濃度が高いことが報告されている6)26)．これらの知見は，dACCのGlx濃度がHCよりもURS患者で高かったというわれわれの結果と一致している．まとめると，われわれの研究の結果は，より高い濃度のGlu作動性神経代謝産物が，CLZを含む抗精神病薬に対する治療抵抗性の共通の生物学的特性の1つであることを示唆している．
 Goldstein, M. E. らはわれわれの2つ目の研究と同様の群における被殻とDLPFCのGlx濃度を比較し9)，われわれの研究では尾状核，ACC，DLPFCを調べた14)．Goldsteinらは，URS患者はDLPFCのGlx濃度が非TRS患者よりも低かったと報告している．この知見と一貫し，われわれのデータは，UTR患者のDLPFCにおいて，非TRS患者よりも数値的に低いGlu濃度を示した．一方，われわれは，尾状核におけるGlx濃度の群の間の違いを観察しなかったが，Goldsteinらは，URSおよび非TRSの患者は，非URS患者よりも被殻のGlx濃度が低かったことを示した．この不一致は，①われわれは背側尾状核にボクセルをおき，Goldsteinらは被殻においたこと，②われわれは症状のあるURSを組み入れたが，Goldsteinらは，軽度のURS患者を組み入れたこと，に起因する可能性がある．著しい症状重症度の違いにもかかわらず，URS，非URSおよび非TRS群の間で，いずれの部位においてもGlx濃度に有意差はなかった．これはまた，症候性の患者群と非症候性の患者群との比較でも同様であった．さらに，症状重症度とGlx濃度との間のいかなる関連もなかった．ゆえに，尾状核，dACCおよびDLPFCにおける¹H-MRSで測定されたGlx濃度は，症状の重症度と関連しているようではなかった．これらの知見と同様に，最近のメタアナリシスでは，統合失調症患者のGlu作動性マーカーと症状の重症度との間に有意な相関は認められなかった4)25)．しかし，本研究では，組み入れ基準の結果として，中程度の症状の重症度の患者はいなかったことに留意すべきである．患者集団において，Glx濃度と症状の重症度との間の関連性を明らかにするためには，より広い範囲の症状の重症度およびより敏感な臨床尺度を必要とする可能性がある．
 また，われわれの両研究にはいくつかの限界がある．第一に，¹H-MRSは，Glu作動性神経代謝産物の神経伝達物質または小胞および代謝プールを区別することができない．第二に，予定通り，100名の対象を含めることができたが，各グループ内のサンプルサイズは依然として小さくなる可能性がある．第三に，神経化学物質濃度はCSF比で補正したが，この研究では緩和効果は考慮しなかった．第四に，治療の反応性と抵抗性は，横断デザインによる評価時点での症状の重症度に基づいて決定し，症状の重症度に対する抗精神病薬の効果を前方視的に調べなかった．最後に，この研究の横断デザインの性質のために，われわれは，Glx濃度と抗精神病薬摂取との間の因果関係を決定することができなかった．この問題に取り組むためには，抗精神病薬投与前後のTRS患者のGlx濃度の測定を可能にする前向き研究が必要である．

おわりに
 統合失調症においてACCのGlx濃度が高いことは，CLZを含む抗精神病薬に対する治療抵抗性の共通の生物学的特性であることを示唆している．TRSやURSの基盤となる病態生理を調べた研究はほとんどなく，現在までにこれらの疾患の頑強な神経画像相関は見いだされていない．今後の研究では，TRS/URSの神経画像相関とCLZの作用機序を解明することが必要である．

 なお，本論文に関連して開示すべき利益相反はない．