Choroba Alzheimera kojarzona jest przede wszystkim ze zmianami w istocie szarej mózgu oraz odkładaniem beta-amyloidu i białka tau. Nowe badanie naukowców z Instytutu Badawczego Sant Pau (IR Sant Pau) wskazuje jednak, że proces chorobowy może wcześnie obejmować również istotę białą. Wskaźnik PSMD wykorzystujący obrazowanie dyfuzyjne MRI pozwolił wykryć subtelne nieprawidłowości, zanim stały się widoczne w konwencjonalnym rezonansie magnetycznym.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak wskaźnik PSMD może wykrywać wczesne, mikroskopijne zmiany w istocie białej mózgu związane z chorobą Alzheimera, zanim staną się widoczne w konwencjonalnym MRI.
- Jakie są wyniki badania obejmującego 496 uczestników, w tym osoby ze sporadyczną chorobą Alzheimera oraz dorosłych z zespołem Downa.
- Dlaczego u osób z zespołem Downa zmiany w istocie białej wykrywano już około 38. roku życia, czyli około 15 lat przed wystąpieniem objawów klinicznych otępienia alzheimerowskiego.
- Dlaczego PSMD może mieć większą wartość jako wczesny biomarker niż jako marker zaawansowania choroby oraz jak w przyszłości może uzupełniać ocenę pacjentów i badania kliniczne.
PSMD wykrywa mikroskopijne zmiany w istocie białej
Badanie opublikowane w „Alzheimer’s & Dementia” koncentrowało się na wskaźniku PSMD (peak width of skeletonized mean diffusivity). Jest on uzyskiwany za pomocą obrazowania dyfuzyjnego MRI, które analizuje ruch cząsteczek wody w tkance mózgowej. W prawidłowej istocie białej sposób przemieszczania się wody zależy m.in. od organizacji aksonów i mieliny. Uszkodzenie aksonów, utrata mieliny lub zmiany mikronaczyniowe powodują natomiast większą niejednorodność dyfuzji. Dzięki temu PSMD może wychwytywać nieprawidłowości mikrostrukturalne niewidoczne jeszcze w standardowych obrazach MRI.
PSMD koncentruje się na pasmach istoty białej i zapewnia ogólną wartość dla każdej osoby. Dzięki temu jest stosunkowo łatwa do obliczenia i potencjalnie użyteczna jako narzędzie uzupełniające w badaniach, praktyce klinicznej i badaniach klinicznych – wyjaśnia dr Alejandra Morcillo-Nieto.
Badanie objęło prawie 500 osób
Analizą objęto 496 uczestników dwóch kohort Sant Pau: Down-Alzheimer Barcelona Neuroimaging Initiative (DABNI) oraz Sant Pau Initiative on Neurodegeneration (SPIN). W grupie znalazło się 150 osób z prawidłowymi funkcjami poznawczymi, 118 pacjentów ze sporadyczną chorobą Alzheimera oraz 228 dorosłych z zespołem Downa.
Ta ostatnia grupa ma szczególne znaczenie dla badań nad Alzheimerem. Trisomia chromosomu 21 oznacza dodatkową kopię genu APP związanego z produkcją beta-amyloidu. W konsekwencji patologia amyloidowa rozwija się u tych osób stosunkowo wcześnie, a ryzyko choroby Alzheimera w ciągu życia jest bardzo wysokie.
Zespół Downa daje nam wyjątkową możliwość zbadania najwcześniejszych stadiów choroby Alzheimera, ponieważ jej biologiczny przebieg jest bardziej przewidywalny. Pozwala nam to analizować zmiany, które znacznie trudniej wykryć w populacji ogólnej, zanim pojawią się objawy – zauważa dr Alexandre Bejanin.
Zmiany widoczne około 15 lat przed objawami
Jednym z najważniejszych wyników badania było wykrycie nieprawidłowości w istocie białej u osób z zespołem Downa około 38. roku życia, czyli mniej więcej 15 lat przed pojawieniem się klinicznych objawów otępienia alzheimerowskiego.
PSMD zwiększał się wraz z wiekiem we wszystkich analizowanych grupach, jednak wzrost był szczególnie wyraźny u osób z zespołem Downa. Co istotne, wskaźnik wykrywał nieprawidłowości również wtedy, gdy w MRI nie występowały jeszcze hiperintensywności istoty białej. Autorzy podkreślają jednak, że wyniki wymagają potwierdzenia w badaniach longitudinalnych, czyli obserwujących tych samych uczestników przez dłuższy czas.
PSMD może być przede wszystkim wczesnym biomarkerem
Wyższe wartości PSMD obserwowano także u osób, u których występowały już objawy choroby Alzheimera. Wiązały się one również z gorszą ogólną sprawnością poznawczą. Jednocześnie po pojawieniu się objawów wskaźnik nie pozwalał jednoznacznie odróżnić fazy prodromalnej od demencji.
Zaobserwowaliśmy znaczny wzrost, gdy pacjenci przechodzili ze stadium bezobjawowego do objawowego. Po tym etapie, chociaż PSMD może nadal rosnąć, nie wydaje się być tak precyzyjnym narzędziem klasyfikacji ciężkości choroby. Może zatem być bardziej użyteczny jako wczesny biomarker niż jako marker stadium – podsumowuje Morcillo-Nieto.
Uszkodzenie istoty białej ma wiele przyczyn
Naukowcy przeanalizowali również zależności między PSMD a biomarkerami płynu mózgowo-rdzeniowego. Najsilniejszą korelację stwierdzono z łańcuchem lekkim neurofilamentów (NfL), markerem uszkodzenia aksonów.
PSMD wykazywał ponadto związki z beta-amyloidem, białkiem tau, markerami aktywacji gleju i zapalenia, a także mikrokrwawieniami mózgowymi i hiperintensywnościami istoty białej. Wyniki sugerują zatem, że uszkodzenie istoty białej w chorobie Alzheimera może wynikać ze współdziałania procesów neurodegeneracyjnych, naczyniowych i zapalnych.
PSMD może uzupełnić diagnostykę i monitorowanie pacjentów
Badacze zaznaczają, że PSMD nie jest samodzielnym testem diagnostycznym choroby Alzheimera. Potencjalnie może jednak pełnić funkcję uzupełniającego biomarkera dostarczającego informacji o integralności istoty białej. Ma to coraz większe znaczenie w związku z rozwojem nowych metod leczenia choroby Alzheimera. Sama ocena amyloidu i tau może bowiem nie przedstawiać pełnego obrazu zmian zachodzących w mózgu. Istotne stają się również kondycja aksonów, naczyń i istoty białej.
Dodatkową zaletą jest możliwość wyliczania PSMD na podstawie obrazowania dyfuzyjnego, które już znajduje się w wielu protokołach MRI. W przyszłości wskaźnik mógłby więc znaleźć zastosowanie w badaniach klinicznych i monitorowaniu populacji wysokiego ryzyka.
Choroba Alzheimera to nie tylko zmiany w istocie szarej
Badanie IR Sant Pau wzmacnia pogląd, że chorobę Alzheimera należy analizować jako bardziej złożony proces obejmujący nie tylko beta-amyloid, tau i istotę szarą, lecz także istotę białą, aksony oraz układ naczyniowy mózgu. Najważniejszym kolejnym krokiem będzie ustalenie w badaniach longitudinalnych, czy wzrost PSMD rzeczywiście pozwala przewidywać dalszą progresję choroby i rozwój demencji. Jeżeli zostanie to potwierdzone, wskaźnik może stać się wartościowym elementem szerszego zestawu biomarkerów służących do oceny wczesnych zmian neurodegeneracyjnych.
Główne wnioski
- Choroba Alzheimera może powodować wczesne zmiany nie tylko w istocie szarej, ale również w istocie białej mózgu. Wskaźnik PSMD wykorzystujący obrazowanie dyfuzyjne MRI pozwala wykrywać subtelne nieprawidłowości mikrostrukturalne, zanim staną się one widoczne w konwencjonalnym rezonansie magnetycznym.
- Badanie objęło 496 osób: 150 uczestników z prawidłowymi funkcjami poznawczymi, 118 pacjentów ze sporadyczną chorobą Alzheimera oraz 228 dorosłych z zespołem Downa. U osób z zespołem Downa nieprawidłowości PSMD zaczynały być widoczne około 38. roku życia, czyli około 15 lat przed klinicznymi objawami otępienia alzheimerowskiego.
- Wyższe wartości PSMD wiązały się z gorszą sprawnością poznawczą oraz markerami uszkodzenia mózgu. Najsilniejszą korelację stwierdzono z łańcuchem lekkim neurofilamentów (NfL), a zależności obserwowano również w przypadku beta-amyloidu, tau oraz markerów procesów naczyniowych i zapalnych.
- PSMD nie jest samodzielnym testem diagnostycznym choroby Alzheimera, ale może pełnić funkcję uzupełniającego biomarkera. Naukowcy wskazują na jego potencjalne zastosowanie w badaniach klinicznych i monitorowaniu zmian w istocie białej, jednak wartość predykcyjna wskaźnika wymaga jeszcze potwierdzenia w badaniach longitudinalnych.
Źródło:
- https://www.recercasantpau.cat/en/w/una-m%C3%A8trica-de-resson%C3%A0ncia-identifica-dany-preco%C3%A7-i-multifactorial-a-la-subst%C3%A0ncia-blanca-en-l-alzheimer
- Institut de Recerca Sant Pau (Instytut Badawczy Sant Pau)
