DTI w ocenie choroby Parkinsona

Choroba Parkinsona (chP) jest drugą po chorobie Alzheimera najczęstszą chorobą neurodegeneracyjną. PD na ogół rozpoczyna się objawami motorycznymi, w tym spowolnieniem ruchowym, sztywnością, drżeniem spoczynkowym i niestabilnością postawy. PD obejmuje również liczne objawy pozamotoryczne (takie jak upośledzenie funkcji poznawczych, depresja, problemy z zachowaniem podczas snu i zaburzenia węchu) (1). Klasyczna neuropatologiczna cecha charakterystyczna PD polega na utracie neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej (SN), co skutkuje zmniejszeniem wydzielania dopaminergicznego przez zwoje korowo-podstawne i korowo-wzgórzowy obwód motoryczny, co powoduje rozregulowanie funkcji motorycznych (2). Inną neuropatologiczną cechą PD jest obecność ciałek Lewy'ego (3) i neurytów zarówno w ciałach neuronów, jak i aksonach, w tym agregatów białka α-synukleiny (4). Kiedy zaczyna się PD, złożone cechy objawów motorycznych i niemotorycznych odzwierciedlają postęp podstawowych patologii, w tym inkluzje immunoreaktywne α-synukleiny w ciałach Lewy'ego; utrata projekcji dopaminergicznych, cholinergicznych, serotonergicznych i noradrenergicznych z pnia mózgu do śródmózgowia i podstawy przodomózgowia; i wreszcie do kory nowej (5). W przebiegu choroby Parkinsona pacjenci często doświadczali współistniejących zaburzeń neuropsychiatrycznych, w tym depresji, deficytów behawioralnych i poznawczych oraz otępienia, które należy odróżnić od innych przyczyn neurodegeneracyjnych, takich jak otępienie z ciałami Lewy'ego (DLB) i choroba Alzheimera. Z drugiej strony termin „parkinsonizm” odnosi się do zespołów ruchowych, które również występują w chP, w tym spowolnienia ruchowego, sztywności koła zębatego, drżenia spoczynkowego, powolnego szurania nogami i braku równowagi. Do nietypowych przyczyn parkinsonizmu, które naśladują idiopatyczną chP, należą atrofia wieloukładowa (MSA), postępujące porażenie nadjądrowe (PSP) lub zespół korowo-podstawny (CBS), a także parkinsonizm polekowy i inne. W PD utracie neuronów dopaminergicznych i nagromadzeniu ciałek Lewy'ego zazwyczaj towarzyszy uszkodzenie komórek neurogleju i demielinizacja aksonów wraz ze wzrostem stężenia mikrogleju w przestrzeniach zewnątrzkomórkowych. Jest zatem prawdopodobne, że wykrycie zewnątrzkomórkowych nieprawidłowości mikrostrukturalnych w obszarach mózgu z neuronami dopaminergicznymi i wzdłuż szlaków dopaminergicznych może być biomarkerem początkowej PD(6). Jeśli chodzi o naszą wiedzę na temat patofizjologii PD, najnowsze metody neuroobrazowania umożliwiają badanie anatomii i wpływu zmian w mózgu na podstawie akwizycji danych funkcjonalnych, strukturalnych i dyfuzyjnych, trzech uzupełniających się technik oceny zmian w mózgu związanych z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak PD. Nowe techniki MRI i ich zastosowanie w PD oraz wyjaśnia, w jaki sposób można je wykorzystać do wykrywania zmian w mózgu pacjentów z PD i ich związków z objawami choroby Parkinsona. MRI mózgu jest powszechnie stosowany w praktyce klinicznej do oceny strukturalnej anatomii i patologii mózgu. W patologii neurodegeneracyjnej MRI mózgu może zidentyfikować wzorce degradacji strukturalnej, aby pomóc w postawieniu prawidłowej diagnozy. Te zmiany strukturalne mogą być regionami atrofii lub zmianami intensywności sygnału struktury. W diagnostyce pacjentów z parkinsonizmem zaleca się wykonanie rezonansu magnetycznego mózgu (13). Głównym celem rezonansu magnetycznego mózgu w leczeniu parkinsonizmu jest ocena uszkodzenia naczyń mózgowych (parkinsonizm naczyniowy) i wykluczenie innych możliwych, ale rzadszych przyczyn parkinsonizmu, takich jak stwardnienie rozsiane, wodogłowie normalnego ciśnienia lub choroba Wilsona. Może również wspierać diagnozę neurodegeneracyjnego atypowego parkinsonizmu. Funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego (fMRI) w stanie spoczynku można wykorzystać do badania połączeń mózgowych i zmian w sieciach funkcjonalnych. Niedawny przegląd literatury dostarczył interesujących spostrzeżeń na temat zmian funkcjonalnych w PD (7): głównie PD wywołuje dysfunkcje czynnościowe, szczególnie w sieci czuciowo-ruchowej, wzrokowej i zwojach podstawy. Uzasadniony jest argument, że dane fMRI zależą od kilku parametrów, takich jak stan leku dopaminergicznego (8) lub parametry akwizycji fMRI (7). Jeśli chodzi o anatomiczny rezonans magnetyczny, morfometrię opartą na wokselach (VBM) można wykorzystać do badania objętości istoty szarej (9). Niedawne metaanalizy VBM wykazały atrofię korową u pacjentów z chP w lewym dolnym zakręcie czołowym, górnym zakręcie skroniowym, wyspie i obszarach ciemieniowych (przegląd patrz (10)(11) (12), ale także w lewym zakręcie zakręt przyhipokampowy, wyspę i zakręt skroniowy górny u młodszych pacjentów, a także korelację między czasem trwania choroby a upośledzeniem motorycznym i redukcją istoty szarej w lewym dolnym zakręcie czołowym (10). Podczas gdy fMRI umożliwia badanie połączeń funkcjonalnych poprzez ocenę (dys)funkcji neuronów związanych z chorobą Parkinsona, strukturalny MRI dodaje informacji dotyczących zmian anatomicznych, a zwłaszcza zmian korowych, które są również zaangażowane w postęp choroby. Funkcjonalne i strukturalne dane MRI przyczyniają się do znacznego, ale wciąż częściowego zrozumienia patofizjologii PD. W celu poszerzenia tej wiedzy, DTI umożliwia badanie integralności włókien białych, na którą wpływają również procesy neurodegeneracyjne

Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI), jedna z sekwencji obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI), zostało wykorzystane do pomiaru integralności mikrostruktury istoty białej w chorobach neurodegeneracyjnych, a także do wizualizacji połączeń włókien mózgowych za pomocą traktografii (6). Anizotropia ułamkowa (FA), radialna (RD), osiowa (AD) i średnia dyfuzyjność (MD) były najczęściej używane do opisania stopnia losowego ruchu cząsteczek wody w skali mikroskopowej. W szczególności FA, która mierzy kierunkowość losowego ruchu wody, została wykorzystana do zbadania układu włókien nerwowych, integralności aksonów i stopnia mielinizacji aksonów (13). FA jest klinicznie wykonalne, aby wywnioskować integralność mikrostrukturalną tkanek mózgowych, szczególnie preferowaną w stosunku do zorientowanych tkanek, takich jak architektura istoty białej i włókien. MD mierzy wielkość dyfuzji wody. Uważa się, że wysoka MD wskazuje na rozległe uszkodzenia komórkowe, w tym obrzęk i martwicę. MD jest używany klinicznie do uchwycenia tych zmian mikrostrukturalnych zarówno w tkankach istoty szarej, jak i istoty białej (14). AD mierzy wielkość dyfuzji wzdłuż głównej osi, a RD mierzy wielkość dyfuzji poprzecznej