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Arquivos de Neuro-Psiquiatria - Alzheimer's disease and magnetic resonance spectroscopy of the hippocampus

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Arquivos de Neuro-Psiquiatria

Print version ISSN 0004-282X

Arq. Neuro-Psiquiatr. vol.59 no.4 São Paulo Dec. 2001

http://dx.doi.org/10.1590/S0004-282X2001000600006 

DOENÇA DE ALZHEIMER E ESPECTROSCOPIA POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA DO HIPOCAMPO

 

Eliasz Engelhardt1, Denise M. Moreira2, Jerson Laks3, Valeska M. Marinho4, Marcia Rozenthal5, Amarino C. Oliveira Jr6

 

 

RESUMO - OBJETIVOS: Obtenção de dados do espectro de metabolitos por ressonância magnética da formação hipocampal no idoso normal e com doença de Alzheimer (DA). MÉTODO: Os indivíduos foram pareados por idade, sendo 20 na amostra normal, CDR=0 e 40 com DA 3 CDR=1 e 2. Utilizou-se aparelho Signa Horizon LX-GE, 1.5T, 1H-ERM com aplicativo automatizado PROBE/SV, VOI: hc (direito e esquerdo); voxel único (2x2x2cm); TR 1500ms/TE 50ms; PRESS; metabolitos: N-acetilaspartato (Naa), colina (Cho), creatina (Cr), mio-inositol (mI). RESULTADOS: Os presentes dados se referem aos quocientes de Naa, Cho e mI, com Cr tomada como referência e relação mI/Naa. O estudo mostrou o Naa reduzido, o mI e a relação mI/Naa aumentados e os resultados em relação à Cho foram variados. Os resultados da amostra global dos pacientes com DA em comparação à média ± dp da amostra normal foram significativos para Naa, mI e mI/Naa (p<0,01). A precisão, tomando os valores de modo individual das duas amostras, mostrou sensibilidade, especificidade e valor preditivo positivo satisfatórios. CONCLUSÃO: Os presentes resultados podem ser usados como ferramenta útil para detectar alterações patológicas no hipocampo de pacientes com DA, permitindo diagnóstico de maior precisão e mais precoce da doença.

PALAVRAS-CHAVE: ressonância magnética, espectroscopia de prótons, hipocampo, doença de Alzheimer.

 

Alzheimer's disease and magnetic resonance spectroscopy of the hippocampus

ABSTRACT - OBJECTIVE: Acquisition of data of magnetic resonance metabolite spectrum of the hippocampal formation (hippocampus-hc) in the elderly, normal and with Alzheimer's disease (AD). METHOD: Subjects matched for age: a. normal sample (n=20), CDR=0, and b. AD sample (n=40), CDR 1 and 2. Technique: Signa Horizon LX-GE, 1.5T, 1H-MRS with automated software PROBE/SV, VOI: hc (right and left); single voxel (2x2x2cm); TR 1500ms/TE 50ms; PRESS; metabolites: N-acetylaspartate (Naa), choline (Cho), creatine (Cr), myo-inositol (mI). RESULTS: The present data relate to the ratios of Naa, Cho and mI, with Cr taken as reference, and the mI/Naa ratio. The study showed reduction of Naa, increase of mI and of the mI/Naa ratio, and not consistent results for Cho. The results of the whole sample of AD patients compared to the pooled normal mean ± sd were significant for Naa, mI and mI/Naa (p<0.01). Accuracy in relation to the individual values of both samples showed satisfactory levels of sensitivity, specificity and positive predictive value. CONCLUSION: The present results can be used as a helpful tool to detect pathologic changes of the hippocampus in AD, and allowing greater accuracy and an earlier diagnosis of this disease.

KEY WORDS: magnetic resonance, proton spectroscopy, hippocampus, Alzheimer's disease.

 

 

A doença de Alzheimer (DA) é a causa da demência mais prevalente tanto no grupo etário pré-senil quanto no senil, observando-se seu aumento gradual com o envelhecimento. As manifestações características compreendem comprometimento cognitivo, sintomas psicológicos e do comportamento, sinais neurológicos e declínio nas atividades de vida diária, de um modo progressivo. O seu diagnóstico é baseado em história clínica sugestiva, utilização de critérios sistematizados (DSM-IV, NINCDS-ADRDA), exames laboratoriais e de neuroimagem, permitindo finalmente, em vida, o diagnóstico mais próximo do correto que é de "doença de Alzheimer provável" 1.

Entre os recursos frequentemente utilizados para reforçar o diagnóstico da DA estão os exames de neuroimagem estrutural (por exemplo, volumetria do hipocampo) e os de neuroimagem funcional (por exemplo, espectroscopia por ressonância magnética/ERM).

A espectroscopia de prótons por ressonância magnética (1H-ERM), no estudo de DA, foi introduzida por Shiino et al.2, que relataram diminuição de N-acetilaspartato (Naa), considerado marcador de integridade neuronal, em pacientes com demência degenerativa primária. A partir dessa data, a ERM passou a ser frequentemente utilizada em termos de exame complementar para reforçar o diagnóstico. Miller et al3. relataram o aumento também de outro metabolito, o mio-inositol (mI), pertencente à via metabólica dos inositídeos, além de marcador de neuroglia. O binômio diminuição de Naa-aumento de mI passou a ser considerado característico da DA. Variações da colina (Cho) também foram encontradas, porém de modo menos consistente, refletindo metabolismo de membrana de células gliais relacionadas às áreas de degeneração neuronal. Finalmente deve ser mencionada a creatina (Cr), relacionada com atividade metabólica energética e que se mantém relativamente estável até fases muito adiantadas do processo degenerativo, servindo assim como referência interna para estabelecer relações (quocientes) com os outros metabolitos4-6. O índice mI/Naa foi proposto por Schonk et al.7, para dar maior sensibilidade aos resultados obtidos. Um número relativamente grande de estudos em pacientes com DA demonstrou redução de Naa, aumento de mI e da relação mI/Naa e eventualmente aumento da Cho em áreas corticais associativas posteriores (Tabela 1). Esses estudos foram realizados com ERM gráfico (ERMg) ou com ERM de imagem (ERMi)4,5,8.

 

 

Estudos encontrados visando áreas límbicas são poucos (Tabela 1). Assim, Kantarci et al.9 examinaram a parte posterior do giro do cíngulo, com achados gerais semelhantes aos acima referidos, sugerindo ainda uma cronologia das variações, com aumento de mI em fases mais iniciais, diminuição de Naa e aumento de Cho em fases mais adiantadas da evolução. Até recentemente, apenas dois grupos relataram resultados de ERMi do hipocampo (formação hipocampal), o de Block e o de Schuff. O primeiro centrou o estudo na Cho, cujo ciclo inclui o metabolismo da acetilcolina10. O segundo estudou o Naa e Cho. Outro trabalho do grupo de Block foi com ERMg, mostrando resultados semelhantes aos de Shuff11. Não foram obtidos, nos trabalhos citados, resultados do mI, já que o tempo de eco utilizado foi alto. Desse modo não foi considerado o mI, aumentado frequentemente na DA e apontado como importante no diagnóstico, assim como o índice mI/Naa3,6. Os estudos de Jessen et al.12 e os preliminares de Engelhardt et al.13,14 foram realizados com equipamento e aplicativo que permitem exames em situação clínica. Os dados obtidos em relação ao Naa, Cho e Cr nesses estudos apresentaram padrão geral semelhante aos relatados para áreas associativas (diminuição de Naa e variação de Cho). Os dados relacionados ao mI e consequentemente à relação mI/Naa, índices considerados importantes para o diagnóstico da DA, foram obtidos apenas por Engelhardt et al.13,14, mostrando-se elevados em número significativo de pacientes.

Lembrando que o processo degenerativo na DA tem início em áreas límbicas da região temporal medial (formação hipocampal, região rinal) e se correlaciona com as manifestações clínicas iniciais (comprometimento de memória)15,16, pode-se considerar que o exame dessa região deve mostrar alterações em fase mais precoce que as obtidas em áreas associativas. Grande número de estudos consideraram o hipocampo do ponto de vista estrutural, procurando reconhecer medidas indicativas de sua atrofia. A perda neuronal, no entanto, decorrente do processo degenerativo, é frequentemente acompanhada por gliose reativa que atenua a atrofia tissular. Assim, apenas os achados volumétricos podem subestimar a extensão de tal perda. Por outro lado, a espectroscopia, técnica sensível a variações de metabolitos, poderia se constituir em marcador mais específico de perda neuronal em comparação à atrofia observada pela neuroimagem estrutural11,17,18. A utilização de tal técnica, tendo como alvo o hipocampo, pode reforçar a precisão diagnóstica e permitir o seu estabelecimento mais precoce na DA.

 

MÉTODO

Sujeitos. Foram estudadas duas amostras: a) normal: n=20 (m=10/f=10); idade: 73,5±5,0 (66 a 86) anos; sem queixas cognitivas ou psiquiátricas; mini-exame do estado mental (MEEM): 28,6±1.0 (27 a 30); estágio clinical dementia rating (CDR) = 0; b) DA provável (critérios da DSM-IV e da NINCDS-ADRDA): n=40 (m=18/f=22); idade: 75,7±5.9 (66 a 87) anos; MEEM:22,2±4,1 (11 a 28); escore isquêmico (Hachinski) £4 (0-3); estágio: CDR 1 e 2.

Técnicas. Foi utilizado aparelho Signa Horizon LX-GE, 1.5T, obtenção de espectro de prótons (1H-ERM) com ajuda de aplicativo PROBE/SV19,20; gráfico de metabolitos evidenciando N-acetilaspartato, colina, creatina, mio-inositol; região de interesse: hipocampos (direito e esquerdo); voxel único de 2x2x2cm (8 ml); tempo de repetição (TR) 1500 ms / tempo de eco (TE) 50 ms; PRESS.

Estatística. Foram realizados cálculos básicos de média, desvio-padrão, teste de significância, teste de precisão para os valores obtidos21.

Ética. O protocolo referente à amostra normal foi aprovado pela Comissão de Ética (CEP-IPUB/UFRJ); a amostra com DA foi constituída a partir de casos avaliados em situação clínica de rotina.

 

RESULTADOS

Os dados obtidos se referem aos valores da amostra com DA em comparação à normal, considerando-se as relações de Naa, Cho e mI com Cr tomado como referência interna, além da relação mI/Naa.

Os resultados obtidos são expressos de duas maneiras: globais e individuais.

a. globais - considerando que não foi encontrada diferença estatística significativa entre os valores dos hipocampos direito e esquerdo, assim como feminino e masculino, os resultados globais serão considerados aos dados reunidos da amostra inteira, normal em comparação à patológica (Tabela 2).

 

 

b. individuais - foram calculadas a precisão dos valores obtidos (sensibilidade, especificidade e valor preditivo positivo), expressos na Tabela 3 e os percentuais para cada parâmetro referente a um desvio padrão (dp), mostrados na Tabela 4.

 

 

 

 

DISCUSSÃO

A prevalência crescente de pacientes com DA, as possibilidades terapêuticas existentes e as novas, que vêm surgindo, levam à necessidade de diagnóstico mais precoce e preciso da doença. A 1H-ERM do cérebro pode ser considerada instrumento valioso de pesquisa e clínica por permitir conhecer a composição de metabolitos de amostra(s) de tecido nervoso normal ou patológico in vivo e de modo não-invasivo, permitindo uma compreensão dos mecanismos fisiológicos e fisiopatológicos em condições normais e na doença22.

A importância de focalizar o estudo no hipocampo decorre da sequência da progressão patológica da doença de Alzheimer. Assim a degeneração tem início em áreas límbicas da região medial do lobo temporal (córtex entorrinal e formação hipocampal), progredindo para as áreas associativas temporoparietais e frontais, as áreas primárias sendo acometidas apenas nos estágios mais avançados15. Desse modo, ao se visar o diagnóstico precoce, aspecto dos mais desejáveis para intervenções terapêuticas igualmente precoces, o foco do exame deve ser dirigido para a região hipocampal, inicialmente atingida pelo processo degenerativo. Considerando que poucos estudos com foco no hipocampo foram encontrados na literatura10-12, possivelmente pelas dificuldades técnicas envolvidas no estudo dessa região, os dados apresentados no presente estudo poderão ser de valia para ajudar na detecção de alterações precoces na DA. Os dados comparativos entre os diversos estudos visando o hipocampo se encontram na Tabela 5.

 

 

O estudo de Block et al.10 mostrou que 7/12 (58%) pacientes apresentaram redução de Naa em comparação a um grupo controle. Encontraram ainda um aumento significativo de Cho, o que não foi verificado em novo estudo do grupo12. O trabalho de Schuff et al.11 mostrou que o Naa hipocampal permitiu classificar corretamente 80% dos pacientes com DA e 75% dos sujeitos controle. O presente estudo mostrou redução de Naa em 32/40 (80%) dos pacientes, aumento de mI em 14/33 (42%) e o índice mI/Naa encontrou-se aumentado em 21/32 (65%). A positividade em 1 ou mais desses 3 parâmetros chegou a 36/40 (90%) pacientes, índice que pode ser considerado elevado. Foi possível ainda calcular teste de precisão dos valores dos metabolitos, encontrando-se na Tabela 3 os índices de sensibilidade, especificidade e valor preditivo positivo para 1, 1.5 e 2 dp. Pode-se considerar, de modo geral, que os melhores índices correspondem aos encontrado para 1 dp, podendo essas cifras serem consideradas satisfatórias. Esse aspecto é coerente considerando a margem estreita de variação dos metabolitos, tanto em condições normais, como em patológicas.

Finalmente, deve-se considerar a presença de superposição de valores (DA vs normal), observado pela maioria dos autores que estudaram a questão e também no presente estudo. Deve-se certamente à limitada variação dos metabolitos nas diversas condições, normais e patológicas, como já assinalado. A procura de um marcador biológico, sem ser a verificação neuropatológica (biópsia de tecido cerebral, obtida em condições excepcionais) para confirmar o diagnóstico, tem sido exaustiva, porém até agora não encontrado. Entretanto, lançam-se mão de exames especializados que permitem refinar o diagnóstico e torná-lo "mais provável". Para tanto podem ser utilizados "marcadores substitutos" (bioquímicos, neuroimagem)23. A ERM é exame de neuroimagem que pode ser um bom candidato como marcador substituto e os seus resultados encontrados para o hipocampo podem ser considerados importantes para refinar o diagnóstico da DA.

 

CONCLUSÃO

A amostra de pacientes com DA em comparação a um grupo controle caracterizou-se pela redução de Naa, aumento de mI e da relação mI/Naa, enquanto os valores em relação à Cho foram variáveis.

Os valores da amostra patológica mostraram-se significativos, tanto de modo global, como individual, o que permite a utilização desses resultados, principalmente conjugados, para aumentar a precisão do diagnóstico e para obtê-lo de modo mais precoce, considerando as características da região estudada.

A 1H-ERM do hipocampo pode portanto ser considerada um instrumento importante por permitir conhecer a composição de metabolitos de amostra(s) de tecido nervoso normal e patológico in vivo e de modo não invasivo, permitindo uma melhor compreensão dos mecanismos fisiológicos e fisiopatológicos com objetivos clínicos e de pesquisa.

 

REFERÊNCIAS

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Estudo realizado no Setor de Neurologia Cognitiva e do Comportamento do Instituto de Neurologia Deolindo Couto (INDC) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Centro de Atendimento para Pessoas com Doença de Alzheimer (CDA) do IPUB da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UFRJ) e Serviço de Radiologia do Hospital Pró Cardíaco, Rio de Janeiro RJ, Brasil; 1Professor Titular da UFRJ, Coordenador do Setor de NCC do INDC/UFRJ; 2Professor Adjunto da UFRJ, responsável pelo Setor de Radiologia, INDC/UFRJ; 3Professor Adjunto da UERJ, Professor da Faculdade de Medicina da UNESA, Diretor Técnico do CDA, IPUB/UFRJ; 4Mestre em Psiquiatria, IPUB/UFRJ, médico do CDA, IPUB/UFRJ; 5Doutor em Psiquiatria, IPUB/UFRJ, Professor da Faculdade de Medicina da UNESA; 6Chefe do Setor de Radiologia, Hospital PróCardíaco e INCA.

Recebido 18 Junho 2001, recebido na forma final 30 Julho 2001. Aceito 3 Agosto 2001.

Dr. Eliasz Engelhardt - Av. N.S. Copacabana, 749/1101 - 22050-000 Rio de Janeiro RJ – Brasil.