I cambiamenti microstrutturali corticali predicono l’accumulo di tau e il declino della memoria episodica negli anziani che ospitano amiloide

Jun 14, 2023

Medicina delle comunicazioni volume 3, numero articolo: 106 (2023) Citare questo articolo

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È stato dimostrato che l'imaging non invasivo pesato in diffusione (DWI) per valutare i cambiamenti microstrutturali del cervello attraverso la diffusività media corticale (cMD) è associato in modo trasversale alla tau negli anziani cognitivamente normali, suggerendo che potrebbe essere un marcatore precoce di danno neuronale . Qui, abbiamo studiato come i cambiamenti microstrutturali corticali regionali misurati mediante cMD siano correlati all’accumulo longitudinale di tau regionale e al declino della memoria episodica in individui cognitivamente normali che presentano patologia amiloide.

122 partecipanti cognitivamente normali dell'Harvard Aging Brain Study sono stati sottoposti a DWI, T1w-MRI, PET per amiloide e tau e valutazioni Logical Memory Delayed Recall (LMDR). Abbiamo valutato se l'interazione tra lo stato amiloide al basale e la cMD (nelle cortecce entorinale e temporale inferiore) fosse associata all'accumulo longitudinale regionale di tau e con LMDR longitudinale utilizzando modelli lineari separati a effetti misti.

Troviamo un effetto di interazione significativo tra lo stato dell'amiloide e la cMD basale nel predire la tau longitudinale nella corteccia entorinale (p = 0,044) ma non nel lobo temporale inferiore, in modo tale che valori cMD basali maggiori prevedano l'accumulo di tau entorinale nei partecipanti positivi all'amiloide . Inoltre, troviamo un effetto di interazione significativo tra lo stato dell'amiloide e la cMD basale nella corteccia entorinale (ma non la cMD temporale inferiore) nel predire la LMDR longitudinale (p <0,001), in modo tale che la cMD entorinale basale predice il declino episodico della memoria nei pazienti amiloide-positivi. partecipanti.

La combinazione di amiloidosi e CMD elevato nella corteccia entorinale può aiutare a identificare gli individui a rischio a breve termine di accumulo di tau e di declino della memoria episodica correlato alla malattia di Alzheimer, suggerendo l'utilità negli studi clinici.

Le persone affette da malattia di Alzheimer hanno problemi con la memoria e con la capacità di acquisire ed elaborare la conoscenza. Comprendere i primi cambiamenti cerebrali che portano a questi problemi aiuta a identificare coloro che potrebbero sviluppare la malattia di Alzheimer nelle prime fasi del processo patologico. Questo studio ha utilizzato un marcatore che misura la mobilità dell’acqua nel cervello per studiare come questi cambiamenti possano predire lo sviluppo di una proteina chiamata tau e i cambiamenti nella memoria delle persone. I partecipanti non hanno mostrato segni di deterioramento della memoria all'inizio dello studio, ma alcuni hanno sviluppato un declino della memoria durante il follow-up. Una maggiore mobilità dell'acqua in alcune aree del cervello prevedeva un futuro aumento della tau e un declino della memoria, indicando che questa misura potrebbe essere utilizzata per identificare le persone a rischio di sviluppare la malattia di Alzheimer.

Dallo sviluppo di varie tecniche di neuroimaging negli ultimi decenni, la ricerca sulla malattia di Alzheimer (AD) si è concentrata in particolare sulla ricerca di biomarcatori precoci. L'AD è stato biologicamente definito dalla presenza della patologia cerebrale sia amiloide che tau1,2,3. Utilizzando diversi metodi, tra cui il liquido cerebrospinale (CSF), la tomografia a emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica (MRI), gli studi hanno costantemente dimostrato una firma biologica che inizierebbe a svilupparsi anni prima della diagnosi clinica1,2,3,4, 5. Questo accumulo seguirebbe un ordine sequenziale, con l'amiloidosi che sarebbe la prima ad aggregarsi1, e ha portato al concetto dello stadio preclinico dell'AD1, 3. Si noti che non tutti i biomarcatori dell'AD diventano rilevabili allo stesso tempo. Con la tauopatia, ad esempio, studi recenti hanno dimostrato che mentre il liquido cerebrospinale anormale potrebbe essere rilevato anni prima della diagnosi, le misurazioni PET della tau mostrerebbero cambiamenti più vicini alla diagnosi6 con una distribuzione significativamente correlata ai sintomi clinici6,7.

Combinando diverse tecniche, gli studi di neuroimaging multimodale hanno iniziato a esplorare le associazioni e le sinergie tra i primi biomarcatori dell'AD. A differenza delle tecniche PET che utilizzano traccianti radioattivi, la risonanza magnetica ha il vantaggio di non avere esposizione alle radiazioni, di essere più conveniente e di essere ampiamente disponibile nelle cliniche. Tra queste tecniche di risonanza magnetica, l'imaging pesato in diffusione (DWI) calcola la distribuzione spaziale della diffusione delle molecole d'acqua8. Mentre il DWI viene tipicamente quantificato nella sostanza bianca, recenti sviluppi consentono di esplorare i cambiamenti legati all’AD su scala microstrutturale. Nello specifico, Montal e colleghi hanno sviluppato un metodo per valutare le proprietà microstrutturali nella materia grigia mediante la diffusività media corticale (cMD)9,10. Utilizzando questo approccio, hanno dimostrato che i partecipanti anziani cognitivamente sani con amiloidosi significativa in assenza di tau hanno dimostrato una diminuzione del cMD nelle analisi trasversali9, un risultato probabilmente correlato all'infiammazione correlata all'amiloide11. Al contrario, i partecipanti sia con amiloidosi che con tauopatia hanno mostrato valori cMD aumentati9. Questi risultati sono stati replicati utilizzando un modello pseudo-longitudinale nell'AD autosomico dominante esaminando gli individui attraverso l'intero spettro della malattia mentre si avvicinano all'anno stimato di insorgenza dei sintomi10. I risultati hanno mostrato una traiettoria bifasica di cambiamenti in cui i portatori di mutazioni precliniche hanno dimostrato prima una diminuzione seguita da un aumento della diffusività corticale nei portatori di mutazioni precliniche più vicini al tempo stimato di insorgenza10. Più in generale, un aumento della diffusività media si osserva solo in presenza sia di amiloidosi che di tauopatia9,12,13,14 e può essere spiegato da processi infiammatori correlati all'amiloide10. Tuttavia, poiché la cMD è un biomarcatore sviluppato relativamente di recente, sono necessari ulteriori studi per esplorare le relazioni con il profilo patologico dell’AD nel tempo.