Μελέτη των αλλαγών του σήματος του νερού στην λευκή ουσία σε ασθενείς με ήπια γνωστική διαταραχή και νόσο Alzheimer

Abstract

AbstractBackground. White matter (WM) changes, including myelin breakdown, have been reported in Alzheimer’s disease (AD) and mild cognitive impairment (MCI) and both conditions are associated with increased comorbidity with late-life depression. The nature of NAWM changes associated with normal aging, dementia, depression and/or MCI has not been systematically investigated using measures particularly sensitive to regional myelin integrity. Multiexponential T2 (MET2) imaging calculates short T2 and myelin water fraction (MWF) values, strongly correlated with histological measures of myelin. In the present study a multi-echo, spin-echo (MESE) sequence was utilized to examine myelin content as a function of age and severity of neuropsychiatric impairment in patients diagnosed with AD or MCI and cognitively intact elders. Methods. Measurements of Short T2, Long T2 and MWF values were obtained within 12 NAWM areas in patients and controls, involving periventricular and deep frontal, parietal, temporal and occipital WM, separately in each hemisphere, as well as the genu and splenium of the Corpus Callosum (CC) in patients diagnosed with probable AD (n=25) or MCI (n=43) and cognitively intact elderly controls (n=33). All participants received a comprehensive neuropsychological and neuropsychiatric assessment.Results. AD patients displayed higher age-adjusted long and short T2 values and reduced MWF values in left temporal/parietal and bilateral periventricular NAWM than controls and MCI patients. Preliminary analyses revealed significantly increased Long and Short T2 values with age in the majority of ROIs in the NI and MCI groups. With few exceptions, corresponding reductions in MWF values were also found. Age-related effects in the Dementia group were restricted to the left temporal (Long T2) and periventricular NAWM (Short T2).Short T2/MWF values in temporal, frontal, and periventricular NAWM of controls and/or MCI patients were significantly associated with episodic and semantic memory performance and depressive symptomatology. In addition, the impact of age on memory performance was significantly mediated by age-related changes in short T2 and MWF values in these regions. Discussion. To our knowledge, this is the first study utilizing the Multi-echo T2 relaxation time technique to improve specificity in detecting myelin degradation, predominantly in left hemisphere temporal, parietal and periventricular NAWM, even in mild dementia. WM and myelin changes have been documented in age-related neurodegenerative disorders, such as AD and MCI, and potentially precede amyloid and tau pathology. Moreover, age-related demyelination was associated with reduced memory function and increased depression symptom severity in an anatomically specific manner. This effect was more pronounced for episodic memory function in prodromal dementia states (MCI). These changes suggest an important role of WM integrity in clinical and neuropsychiatric manifestations of these patients

Αντικείμενο της Μελέτης. Μεταβολές στην λευκή ουσία έχουν αναφερθεί τόσο σε ασθενείς με πιθανή ν. Alzheimer (ΝΑ), όσο και σε άτομα με Ηπια Γνωστική Διαταραχή (ΗΓΔ) και σχετίζονται με αυξημένη συννοσηρότητα με κατάθλιψη. H φύση των αλλαγών στην λευκή ουσία, που σχετίζονται με φυσιολογική γήρανση, άνοια, κατάθλιψη και ήπια γνωστική διαταραχή, δεν εχει μελετηθεί με την χρήση μεθόδων ευαίσθητων στο βαθμό ακεραιότητας της μυελίνης. Η νεότερη πολυεκθετική τεχνική Τ2 χρόνου μαγνητικής αποκαταστάσης επιτρέπει τη διάκριση των σημάτων από μόρια νερού που βρίσκονται σε διάφορετικά περιβάλλοντα στον εγκέφαλο. Ιδιαιτέρως το κλάσμα νερού/μυελίνης (MWF) σχετίζεται στενά με την περιεκτικότητα του ιστού σε μυελίνη. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήσαμε την πολυεκθετική ακολουθία MESE για να εξετάσουμε την περιεκτικότητα σε μυελίνη και την συσχέτιση της με ηλικία και με νευροψυχιατρικές παραμέτρους σε ασθενείς με ν. Alzheimer, ΗΓΝ και υγιείς μάρτυρες. Μέθοδοι. Μετρήθηκαν οι συνιστώσες του σήματος Τ2 και ο δείκτης MWF σε 12 περιοχές ενδιαφέροντος (περικοιλιακή λευκή ουσία και την εν τω βάθη λευκή ουσία των τεσσάρων λοβών, και το μεσολόβιο) σε 25 ασθενείς με ΝΑ, 43 ασθενείς με ΗΝΔ, και 33 φυσιολογικόυς ηλικιωμένους. Ολοι οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε νευροψυχολογική και νευροψυχιατρική αξιολόγηση. Αποτελέσματα. Οι προσαρμοσμένες για την ηλικία τιμές τόσο της βραχείας όσο και της μακράς συνιστώσας του σήματος Τ2 βρέθηκαν σημαντικά αυξημένες (και αντιστοίχως μειωμένες οι τιμές του κλάσματος νερού/μυελίνης) στους ασθενείς με ΝΑ στη λευκή ουσία του αριστερού κροταφικού και βρεγματικού λοβού και στην περικοιλιακή λευκή ουσία αμφοτερόπλευρα σε σύγκριση με τους φυσιολογικούς μάρτυρες και τους ασθενείς με ήπια γνωστική διαταραχή. Παρατηρήθηκε επίσης αύξηση των τιμών Τ2 και αντίστοιχη μείωση των τιμών του κλάσματος νερού/μυελίνης με την ηλικία στην πλειοψηφία των περιοχών που μετρήθηκαν. Σημειώθηκαν επίσης σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των τιμών της βραχείας συνιστώσας του σήματος Τ2 και του κλάσματος νερού/μυελίνης στην κροταφική και μετωπιαία λευκή ουσία καθώς και στην περικοιλιακή λευκή ουσία με νευροψυχιατρικές μετρήσεις (επεισοδιακή και σημασιολογική μνήμη και συμπτώματα κατάθλιψης) στους φυσιολογικούς μάρτυρες και στους ασθενείς με ΗΝΔ. Συζήτηση. Η παρούσα μελέτη εκμεταλεύεται την αυξημένη ειδικότητα της πολυεκθετικής τεχνικής Τ2 χρόνου μαγνητικής αποκαταστάσης για να εντοπίσει το βαθμό αλλοίωσης της μυελίνης ακόμα και σε ήπιες μορφές ΝΑ, ιδιάιτερα στον αριστερό κροταφικό και βρεγματικό λοβό καθώς και στην περικοιλιακή φυσιολογικά απεικονιζόμενη λευκή ουσία. Αλλαγές στην λευκή ουσία, και κατα συνέπεια και στην μυελίνη, έχουν καταγραφεί σε σχετιζόμενες με την ηλικία νευροεκφυλιστικές ασθένειες και ενδεχομένως να προηγούνται της παθολογικής εναπόθεσης β αμυλοειδούς και πρωτείνης tau. Αξιοσημείωτο είναι ότι ο αυξημένος ρυθμός απομυελίνωσης με την ηλικία στους ασθενείς με ΗΝΔ σχετίζονταν με τη βαρύτητα των ατομικών δυσκολιών στη μνήμη επεισοδίων καθώς και αυξημένα συμπτώματα κατάθλιψης.Το γεγονός ότι οι παραπάνω συσχετίσεις ανιχνεύτηκαν σε περιοχές με σημαίνοντα ρόλο στα παραπάνω νευροψυχιατρικά προβλήματα υποστηρίζουν την εγκυρότητα της μεθόδου στην κλινική αξιολόγηση νευροεκφυλιστικών νόσων.