Neuroimaging markers in the monitoring of progression of neurodegenerative disorders

Abstract

Izolovaná porucha chování v REM spánku (iRBD), charakterizovaná nedostatečnou svalovou atonií v REM spánku je považována za specifický příznak alfa-synukleinopatií, přičemž většina pacientů konvertuje do Parkinsonovi nemoci (PD), demence s Lewyho tělísky nebo mnohočetné systémové atrofie během deseti let. Patofyziologie iRBD zůstává málo pochopena, ačkoli současné poznatky implikují poškození struktur v mozkovém kmeni, které regulují svalovou atonii během spánku. Rutinní klinická magnetická rezonance (MRI) není dostatečně senzitivní pro zobrazení těchto změn, ale nové kvantitativní MRI metody mohou sloužit jako efektivní nástroje pro detekci synukleinové patologie v této preklinické fázi. Náš výzkum se zaměřoval hlavně na techniky, detekující magnetickou susceptibilitu, schopné zobrazit akumulaci železa v mozkové tkáni. Pomocí kvantitativního mapování susceptibility (QSM) jsme detekovali patologickou akumulaci železa v substantia nigra (SN) a frontoparietálním kortexu u pacientů s iRBD, což naznačuje, že neurodegenerativní změny nejsou omezené na mozkový kmen již v této rané fázi onemocnění. Kortikální postižení u pacientů s iRBD bylo větší než u pacientů s PD, což ukazuje na potenciálně malignější fenotyp synukleinopatie u pacientů s iRBD. Také jsme identifikovali zvýšení susceptibility v SN,...

Isolated REM sleep behavior disorder (iRBD), characterized by a loss of muscle atonia during REM sleep is considered the strongest predictor of alpha-synucleinopathies, with the majority of patients progressing to Parkinson's disease (PD), dementia with Lewy bodies, or multiple system atrophy within a decade. The pathophysiology of iRBD remains poorly understood, but it may involve damage to brainstem structures, regulating muscle atonia during sleep. Conventional MRI techniques are insufficient for visualizing these changes, but novel quantitative MRI methods may serve as effective tools for detecting synuclein pathology in this preclinical phase. We collected imaging and clinical data from patients with iRBD, de-novo PD and healthy controls and tested multiple imaging techniques, with a focus on susceptibility weighted imaging, sensitive to iron accumulation. Using quantitative susceptibility mapping (QSM) we detected pathological iron accumulation in the substantia nigra (SN) and the frontoparietal cortex in iRBD patients, indicative of subtle neurodegenerative changes. The cortical involvement of iRBD patients was greater than in PD patients, suggesting a potentially more malignant phenotype of synucleinopathy associated with iRBD. We also identified susceptibility increase in the SN correlated...