Glymphatic System Assessment Using DTI-ALPS in Age-Dependent Neurodegenerative Diseases

Alina A. Liaskovik; Лясковик Алина Анатольевна; Rodion N. Konovalov; Коновалов Родион Николаевич; Yulia A. Shpilyukova; Шпилюкова Юлия Александровна; Kseniya V. Nevzorova; Невзорова Ксения Васильевна; Anna N. Moskalenko; Москаленко Анна Николаевна; Ekaterina Yu. Fedotova; Федотова Екатерина Юрьевна; Marina V. Krotenkova; Кротенкова Марина Викторовна

doi:10.17816/ACEN.1127

Оценка глимфатической системы методом DTI-ALPS при возраст-зависимых нейродегенеративных заболеваниях

Авторы: Лясковик А.А.¹, Коновалов Р.Н.¹, Шпилюкова Ю.А.¹, Невзорова К.В.¹, Москаленко А.Н.¹, Федотова Е.Ю.¹, Кротенкова М.В.¹
Учреждения:
1. Научный центр неврологии
Выпуск: Том 18, № 3 (2024)
Страницы: 42-49
Раздел: Оригинальные статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/2075-5473/article/view/269314
DOI: https://doi.org/10.17816/ACEN.1127
ID: 269314

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Введение. Дисфункция глимфатической системы мозга считается одним из патогенетических факторов некоторых возраст-зависимых нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера (БА), деменция с тельцами Леви (ДТЛ), болезнь Паркинсона (БП) и нормотензивная гидроцефалия (НТГ). Инновационный метод расчёта индекса DTI-ALPS (диффузионно-тензорные изображения с оценкой периваскулярных пространств) позволяет неинвазивно оценивать состояние глимфатической системы посредством магнитно-резонансной томографии.

Цель исследования — сравнить результаты показателя DTI-ALPS у пациентов с БА, ДТЛ, БП и НТГ, а также оценить возможность его использования в качестве биомаркера состояния глимфатической системы при этих нозологиях.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 116 человек: 32 пациента с БА, 15 пациентов с ДТЛ, 31 пациент с БП, 11 пациентов с НТГ и 27 здоровых добровольцев. Пациентам основных групп проводили когнитивное тестирование с использованием Монреальской шкалы оценки когнитивных функций. Всем испытуемым была проведена магнитно-резонансная томография головного мозга в режиме диффузионно-тензорной томографии с последующим вычислением индекса DTI-ALPS.

Результаты. Значения индекса DTI-ALPS значимо различались между группами (p < 0,001). Пациенты с БА, ДТЛ и НТГ имели значимо более низкий индекс DTI-ALPS с обеих сторон по сравнению с группой БП и здоровыми добровольцами (p < 0,01). Анализ всей выборки выявил прямую корреляцию между баллом по Монреальской шкале оценки когнитивных функций и значениями DTI-ALPS (p < 0,05).

Заключение. Сравнение значений индекса DTI-ALPS среди такого широкого спектра возраст-зависимых нейродегенеративных заболеваний было проведено впервые. Учитывая, что полученные значения DTI-ALPS сопоставимы с ранее опубликованными данными, мы полагаем, что предложенный метод может быть использован в качестве косвенного маркера состояния глимфатической системы.

Ключевые слова

глимфатическая система, диффузионно-тензорные изображения, магнитно-резонансная томография, нейродегенеративные заболевания, когнитивные нарушения, болезнь Альцгеймера, деменция с тельцами Леви, болезнь Паркинсона, нормотензивная гидроцефалия

Полный текст

д-р мед. наук, зав. отделом лучевой диагностики Института клинической и профилактической неврологии

Россия, Москва

Список литературы

Erkkinen M.G., Kim M.O., Geschwind M.D. Clinical neurology and epidemiology of the majorneurodegenerative diseases. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2018;10(4):a033118. doi: 10.1101/cshperspect.a033118
WHO. Global Status Report on the Public Health Response to Dementia. Geneva; 2021. 137 p.
Iliff J., Wang M., Liao Y. et al. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid β. Sci. Transl. Med. 2012;4(147):147ra111. doi: 10.1126/scitranslmed.3003748
Jessen N.A., Munk A.S., Lundgaard I. et al. The glymphatic system: a beginner's guide. Neurochem. Res. 2015;40(12):2583–2599. doi: 10.1007/s11064-015-1581-6
Buccellato F.R., D'Anca M., Serpente M. et al. The role of glymphatic system in Alzheimer's and Parkinson's disease pathogenesis. Biomedicines. 2022;10(9):2261. doi: 10.3390/biomedicines10092261
Peng S., Liu J., Liang C. et al. Aquaporin-4 in glymphatic system, and its implication for central nervous system disorders. Neurobiol. Dis. 2023;179:106035. doi: 10.1016/j.nbd.2023.106035
Reeves B.C., Karimy J.K., Kundishora A.J. et al. Glymphatic system impairment in Alzheimer's disease and idiopathic normal pressure hydrocephalus. Trends. Mol. Med. 2020;26(3):285–295. doi: 10.1016/j.molmed.2019.11.008
Harrison I.F., Ismail O., Machhada A. et al. Impaired glymphatic function and clearance of tau in an Alzheimer's disease model. Brain. 2020;143(8):2576 –2593. doi: 10.1093/brain/awaa179
Zhang Y., Zhang C., He X.Z. et al. Interaction between the glymphatic system and α-synuclein in Parkinson's disease. Mol. Neurobiol. 2023;60(4):2209–2222. doi: 10.1007/s12035-023-03212-2
Buongiorno M., Marzal C., Fernandez M. et al. Altered sleep and neurovascular dysfunction in alpha-synucleinopathies: the perfect storm for glymphatic failure. Front. Aging Neurosci. 2023;15:1251755. doi: 10.3389/fnagi.2023.1251755
Rasmussen M.K., Mestre H., Nedergaard M. The glymphatic pathway in neurological disorders. Lancet Neurol. 2018;17(11):1016–1024. doi: 10.1016/S1474-4422(18)30318-1
Takizawa K., Matsumae M., Hayashi N. et al. The choroid plexus of the lateral ventricle as the origin of CSF pulsation is questionable. Neurol. Med. Chir. (Tokyo). 2018;58(1):23–31. doi: 10.2176/nmc.oa.2017-0117
Taoka T., Masutani Y., Kawai H. et al. Evaluation of glymphatic system activity with the diffusion MR technique: diffusion tensor image analysis along the perivascular space (DTI-ALPS) in Alzheimer’s disease cases. Jpn. J. Radiol. 2017;35(4):172–178. doi: 10.1007/s11604-017-0617-z
McKhann G.M., Knopman D.S., Chertkow H. et al. The diagnosis of dementia due to Alzheimer's disease: recommendations from the National Institute on Aging — Alzheimer's Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer's disease. Alzheimers Dement. 2011;7(3):263–269. doi: 10.1016/j.jalz.2011.03.005
Nasreddine Z.S., Phillips N.A., Bédirian V. et al. The Montreal Cognitive Assessment, MoCA: a brief screening tool for mild cognitive impairment. J. Am. Geriatr. Soc. 2005;53(4):695–699. doi: 10.1111/j.1532-5415.2005.53221.x
McKeith I.G., Boeve B.F., Dickson D.W. et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: Fourth consensus report of the DLB Consortium. Neurology. 2017;89(1):88–100. doi: 10.1212/WNL.0000000000004058
Hoehn M.M., Yahr M.D. Parkinsonism: onset, progression and mortality. Neurology. 1967;17(5):427–442. doi: 10.1212/wnl.17.5.427
Postuma R.B., Berg D., Stern M. et al. MDS clinical diagnostic criteria for Parkinson's disease. Mov. Disord. 2015;30(12):1591–1601. doi: 10.1002/mds.26424
Relkin N., Marmarou A., Klinge P. et al. Diagnosing idiopathic normal-pressure hydrocephalus. Neurosurgery. 2005;57(3 Suppl):S4–S16. doi: 10.1227/01.neu.0000168185.29659.c5
Folstein M.F., Folstein S.E., McHugh P.R. "Mini-mental state". A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J. Psychiatr. Res. 1975;12(3):189–198. doi: 10.1016/0022-3956(75)90026-6
Yeh F.C., Panesar S., Fernandes D. et al. Population-averaged atlas of the macroscale human structural connectome and its network topology. Neuroimage. 2018;178:57–68. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.05.027
Liang T., Chang F., Huang Z. et al. Evaluation of glymphatic system activity by diffusion tensor image analysis along the perivascular space (DTI-ALPS) in dementia patients. Br. J. Radiol. 2023;96(1146):20220315. doi: 10.1259/bjr.20220315
Williams B.W., Mack W., Henderson V.W. Boston naming test in Alzheimer's disease. Neuropsychologia. 1989;27(8):1073–1079. doi: 10.1016/0028-3932(89)90186-3
Wechsler D. Wechsler adult intelligence scale. San Antonio;1997.
Tombaugh T.N. Trail Making Test A and B: normative data stratified by age and education. Arch. Clin. Neuropsychol. 2004;19(2):203–214. doi: 10.1016/S0887-6177(03)00039-8
Zhang X., Wang Y., Jiao B. et al. Glymphatic system impairment in Alzheimer's disease: associations with perivascular space volume and cognitive function. Eur. Radiol. 2024;24(2):1314–1323. doi: 10.1007/s00330-023-10122-3
Shen T., Yue Y., Ba F. et al. Diffusion along perivascular spaces as marker for impairment of glymphatic system in Parkinson's disease. NPJ Parkinsons Dis. 2022;8(1):174. doi: 10.1038/s41531-022-00437-1
Bae Y.J., Kim J.M., Choi B.S. et al. Glymphatic function assessment in Parkinson's disease using diffusion tensor image analysis along the perivascular space. Parkinsonism Relat. Disord. 2023;114:105767. doi: 10.1016/j.parkreldis.2023.105767
Bae Y.J., Choi B.S., Kim J.M. et al. Altered glymphatic system in idiopathic normal pressure hydrocephalus. Parkinsonism Relat. Disord. 2021;82:56–60. doi: 10.1016/j.parkreldis.2020.11.009
Georgiopoulos C., Tisell A., Holmgren R.T. et al. Noninvasive assessment of glymphatic dysfunction in idiopathic normal pressure hydrocephalus with diffusion tensor imaging. J. Neurosurg. 2023;140(3):612–620. doi: 10.3171/2023.6.JNS23260
Ringstad G. Glymphatic imaging: a critical look at the DTI-ALPS index. Neuroradiology. 2024;66(2):157–160. doi: 10.1007/s00234-023-03270-2

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Вычисление индекса DTI-ALPS.

Скачать (946KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Распределение значений индекса DTI-ALPS слева (А) и справа (В) среди групп. *р adj < 0,01.

Скачать (301KB)

Метаданные

4. Рис. 3. Корреляция значений индекса DTI-ALPS слева (А) и справа (В) с баллами когнитивного тестирования по шкале MoCA.

Скачать (460KB)

Метаданные

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация