Zmiany metaboliczne w obrębie blaszek u chorych na stwardnienie rozsiane ocena w technice protonowej spektroskopii MR ( 1 HMRS)

Transkrypt

1 PRACE ORYGINALNE Małgorzata SZAFIRSKA 1 Andrzej URBANIK 1 Teresa RÓG 2 Zmiany metaboliczne w obrębie blaszek u chorych na stwardnienie rozsiane ocena w technice protonowej spektroskopii MR ( 1 HMRS) The metabolic abnormalities in plaques of multiple sclerosis patients the assessment in proton MR spectroscopy ( 1 HMRS) 1 Katedra Radiologii Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum Kierownik: Prof. dr hab. med. Andrzej Urbanik 2 Katedra i Klinika Neurologii Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medium Kierownik: Prof. dr hab. med. Andrzej Szczudlik Dodatkowe słowa kluczowe: stwardnienie rozsiane spektroskopia protonowa MR Additional key words: multiple sclerosis proton MR spectroscopy Celem pracy była ocena zmian metabolicznych stwierdzanych w badaniu 1 HMRS w obrębie blaszek w istocie białej mózgu u chorych na stwardnienie rozsiane. Przy pomocy systemu MR 1,5 T wykonano badania 1 HMRS techniką pojedynczego voxela (Single Voxel Spectroscopy, SVS) u 90 chorych z różnymi postaciami stwardnienia rozsianego (SM): 20 z postacią clinically isolated syndrome (CIS), 50 z postacią relapsing-remitting (RR), 20 z postacią secondary progressive (SP). Obliczono wartości bezwzględne metabolitów w obrębie blaszek: NAA (N-acetyloasparaginian), Cr (kreatyna), Cho (cholina), mi (mioinozytol), Lip (lipidy) i Lac (mleczany) NAA, Cr, Cho, mi, Lip i Lac oraz stosunki względne NAA/Cr, Cho/Cr, mi/cr, Lip/Cr i Lac/Cr. U chorych na stwardnienie rozsiane, metaboliczne zmiany wykryte w blaszkach wskazują istotne statystycznie obniżenie względnego stosunku stężeń (WSS) NAA/Cr i podwyższenie WSS Cho/Cr we wszystkich badanych grupach. W postaciach RR i SP tym zmianom towarzyszy istotne statystycznie podwyższenie WSS mi/cr, a w grupie CIS istotny statystycznie wzrost WSS Lip/Cr i Lac/Cr. Przy pomocy 1 HMRS wykazano obecność zaburzeń metabolicznych w obrębie blaszek u pacjentów chorych na SM. The aim of the study was the assessment of metabolic changes revealed in proton MR spectroscopy in plaques of white matter of MS patients. With the use of MR 1.5T system, 90 MS patients were performed single voxel spectroscopy (SVS) of 1 HMRS, divided in 3 groups: 20 CIS form, 50 RR form, 20 SP form. Absolute levels of NAA (N-acetylaspartate), Cr (creatine), Cho (choline), mi (mio-inositol), Lip (lipids), Lac (lactate) and ratios of NAA/Cr, Cho/Cr, mi/cr, Lip/Cr and Lac/Cr obtained from lesions, were calculated. Statistically significant changes were obtained in lesions: decrease of NAA/Cr ratio and increase of Cho/Cr ratio were observed in all patients groups. In RR, SP forms increase of mi/cr ratio and in CIS form increase of Lip/Cr and Lac/Cr ratios were detected. The metabolic abnormalities in plaques of white matter in MS patients may be detected using 1 HMRS. Adres do korespondencji: Katedra Radiologii UJ CM Kraków, ul. Kopernika 19 Tel.: , Fax: radiologia@su.krakow.pl Wstęp Stwardnienie rozsiane (sclerosis multiplex, SM) jest przewlekłą, zapalno-demielinizacyjną chorobą ośrodkowego układu nerwowego o podłożu autoimmunologicznym. Pierwsze objawy choroby występują zazwyczaj między 20 a 40 rokiem życia; szczyt zachorowania przypada na ok. 30 rok życia. Stwardnienie rozsiane należy do najczęstszych chorób neurologicznych występujących w tej grupie wiekowej. Znacznie rzadziej rozpoznaje się SM przed 18 rokiem życia i w wieku powyżej 50 roku życia. Choroba dotyczy zatem przede wszystkim młodych dorosłych stanowiąc poważny problem społeczny i kliniczny. Kobiety są bardziej podatne na zachorowanie niż mężczyźni, w stosunku K:M - 1,7:1,0 [21]. Kliniczny obraz SM jest bardzo różnorodny. Charakteryzuje się obecnością różnych objawów rozsianego uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego z okresowym występowaniem rzutów i remisji lub przebiegiem przewlekle postępującym [23]. Podstawową metodą diagnostyki obrazowej w rozpoznawaniu stwardnienia rozsianego jest badanie rezonansu magnetycznego (MR). MR pozwala na uwidocznienie obszarów demielinizacji w istocie białej, świadczące o rozsianym charakterze 328 M. Szafirska i wsp.

2 uszkodzenia OUN [32,33,34]. Kilkakrotne przeprowadzenie badania MR w przebiegu leczenia pozwala na prześledzenie dynamiki zmian, co ma znaczenie dla rokowania u poszczególnych pacjentów [26]. Od czasu wprowadzenia w roku 1990 techniki protonowej spektroskopii MR ( 1 HMRS) do praktyki klinicznej, możliwa stała się ocena stanu metabolicznego mózgowia w dowolnej lokalizacji. W następnych latach wielu badaczy wykazało przydatność tej metody do oceny zmian na poziomie metabolicznym u chorych na stwardnienie rozsiane [15,20,22,27,36]. Celem pracy była ocena zmian metabolicznych stwierdzanych w badaniu HMRS w obrębie blaszek w istocie białej mózgu u chorych na stwardnienie rozsiane. Materiał i metoda Do badania włączono 90 pacjentów: 29 mężczyzn (w wieku od 20 do 59 lat, średnia wieku 32 lata) i 61 kobiet (w wieku od 17 do 58 lat, średnia wieku 31 lat), u których rozpoznano - na podstawie kryteriów diagnostycznych wg McDonalda [70] - pewne lub możliwe stwardnienie rozsiane. W zależności od postaci choroby podzielono pacjentów na 3 grupy: 1. CIS - 20 pacjentów (w wieku od 17 do 44 lat, średnia wieku 27 lat) po pierwszym rzucie choroby (CIS clinically isolated syndrome) rozpoznanym na podstawie obrazu klinicznego, badania neuroobrazowego, ewentualnie nakłucia lędźwiowego. W skali EDSS uzyskano średnią 0,13 (0,0 1,0). 2. RR - 50 pacjentów (w wieku od 17 do 47 lat, średnia wieku 29 lat), z postacią nawracająco-zwalniającą (RR relapsingremitting), u których średnia EDSS wynosiła 1,6 (0,0 4,0). 3. SP - 20 pacjentów (w wieku od 30 do 59 lat, średnia wieku 43 lata), z postacią choroby wtórnie postępującą (SP secondary progressive), u których średnia EDSS wynosiła 5,3 (3,0 7,0). Kryterium wyłączenia stanowiło leczenie sterydami w ciągu 30 dni przed rozpoczęciem badania. W celu uzyskania wartości prawidłowych poziomów metabolitów mózgowych w populacji zdrowych osób w porównywalnym wieku do badanej grupy pacjentów, została zbadana przy pomocy 1 HMRS grupa kontrolna zebrana ze zdrowych ochotników: 30 osób: 13 mężczyzn i 17 kobiet (w wieku od 22 do 50 lat, średnia wieku 33 lata). Badania 1 HMRS były wykonane aparatem Signa Excite 1,5T (GEMS) techniką pojedynczego voxela (Single Voxel Spectroscopy - SVS). Pomiary widm zostały przeprowadzone z blaszki demielinizacyjnej w istocie białej (ryc. 1) u pacjentów oraz z okołokomorowej istoty białej u ochotników z grupy kontrolnej. Parametry badania 1 HMRS: TE 35, TR 1500, FOV 24 x 24 cm, wymiary voxela w badaniu blaszek dostosowane zostały do wielkości zmiany ogniskowej średnio 3,81 cm 3. Podczas planowania badań spektroskopowych i lokalizacji obszaru zainteresowania (VOI) wykonywano przekroje w płaszczyźnie poprzecznej w sekwencji T2-zależnej obrazowego badania MR (parametry sekwencji FSE T2: TE 97, TR 3400, FOV 24 x 24 cm, grubość warstwy 5 mm, odległość między warstwami 1 mm). Analiza danych Do obliczeń z wykorzystaniem dodatkowej konsoli z firmowym oprogramowaniem SAGE wybrane zostały następujące metabolity: N-acetyloasparaginian - NAA 2,02 ppm Kreatyna, fosfokreatyna - Cr+PCr 3,02 ppm Cholina - Cho 3,22 ppm Mioinozytol mi 3,56 ppm Ruchome lipidy - Lip 0,9 ppm Mleczany - Lac 1,33 ppm Analiza obejmowała obliczenia: - całkowitych stężeń wybranych metabolitów (pomiar pól powierzchni pod wybranymi pikami). - względnych stosunków stężeń (WSS) wybranych metabolitów do kreatyny (tzw. standard wewnętrzny): NAA/Cr, Cho/ Cr, mi/cr, Lac/Cr, Lip/Cr. Wszelkie obliczenia statystyczne zawarte w pracy zostały wykonane przy użyciu pakietu STATISTICA 9.0 PL firmy Statsoft Polska Sp. z o.o. Wyniki przedstawiono w postaci średniej arytmetycznej WSS, odchylenia standardowego, SEM, minimalnych i maksymalnych wartości WSS. We wszystkich obliczeniach statystycznych przyjęto następujące oznaczenia poziomów istotności, (*) w zależności od grupy kontrolnej lub (+) od innej grupy pacjentów: - dla p<0,05 oznaczono przez (*) lub (+), - dla p<0,01 oznaczono przez (**) lub (++), - dla p<0,001 oznaczono przez (***) lub (+++). Do graficznego przedstawienia wyników średnich względnych stosunków stężeń (WSS) przy pomocy wykresów wprowadzono oznaczenie błędu standardowego średniej (SEM), który jest praktycznym estymatorem błędu oszacowania średnich na podstawie próby. Jego wartość stanowi iloraz odchylenia standardowego (SD) z próby i pierwiastka kwadratowego z liczebności grupy (N). SEM = S D SD N Wyniki Analiza WSS NAA/Cr w obrębie blaszek Średnie wartości WSS NAA/Cr w obrębie blaszek różniły się w zależności od grupy. W stosunku do średnich wartości w istocie białej w grupie kontrolnej, obniżały się one stopniowo w blaszkach w grupach chorych: były niższe w grupie CIS, pośrednie w grupie RR i najniższe w grupie RR. Wyniki analizy WSS NAA/Cr przedstawiono w tabeli I oraz na rycinie 2. Przeprowadzono ocenę różnic WSS Tabela I Statystyki opisowe dla WSS NAA/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u chorych i w obrębie istoty białej w grupie kontrolnej. Statistical data for NAA/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group. średnia 2,0500 1,8120 1,7679 1,7052 odchylenie standardowe 0,1527 0,3382 0,4092 0,4104 SEM 0,0279 0,0756 0,0579 0,0918 min - max 1,8364-2,4128 1,3332-2,3909 1,0608-2,9576 0,9659-2,6579 Tabela II Statystyki opisowe dla Cho/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u chorych i w obrębie istoty białej w grupie kontrolnej. Statistical data for Cho/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group. Rycina 1 Sekwencja T2-zależna MR w płaszczyźnie poprzecznej, dla lokalizacji obszaru zainteresowania (VOI) badania 1 HMRS w obrębie blaszki demielinizacyjnej w istocie białej. MR, the axial T2-weighted image, to localise volume of interest (VOI) for proton MRS in plaque of white matter. średnia 0,8644 1,2166 1,1491 1,1697 odchylenie standardowe 0,1141 0,3471 0,3202 0,3376 SEM 0,0208 0,0776 0,0453 0,0755 min - max 0,6836-1,1095 0,6223-2,2552 0,4442-1,8765 0,7364-2,0446 Przegląd Lekarski 2013 / 70 / 5 329

3 Rycina 2 Wykres średnich WSS NAA/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u standardowego średniej (SEM). ***p<0,001 w stosunku do grupy kontrolnej, **p<0,01 w stosunku do grupy kontrolnej. Graph of average NAA/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group plaques with average standard error (SEM). ***p<0,001 in relation to control group, **p<0,01 in relation to control group. Tabela III Statystyki opisowe dla mi /Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u chorych i w obrębie istoty białej w grupie kontrolnej. Statistical data for mi/cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group. NAA/Cr pomiędzy grupami, testem Kruskala-Wallisa, który wykazał dla całej analizy wariancji obecność istotnych różnic statystycznych (p=0,0002). Zgromadzone w tabeli statystyki opisowe wskazały na trend malejących wartości średnich WSS NAA/Cr w badanych grupach. za ujawnienie ogólnych różnic średniego poziomu WSS NAA/Cr w grupach. Istotne różnice statystyczne stwierdzono pomiędzy grupami: kontrolna i CIS (p=0,0098) kontrolna i RR (p=0,0011) kontrolna i SP (p=0,0006) WSS NAA/Cr w obrębie blaszek - w stosunku do wartości WSS NAA/Cr w istocie białej w grupie kontrolnej - istotnie statystycznie obniżają się we wszystkich grupach chorych; najbardziej znacząco w grupie SP. Analiza WSS Cho/Cr w obrębie blaszek Średnie wartości WSS Cho/Cr w obrębie blaszek różniły się w zależności od grupy. W stosunku do średnich wartości w istocie białej w grupie kontrolnej, podwyższały się one stopniowo w blaszkach w grupach chorych: były wyższe w grupie RR, pośrednie w grupie SP i najwyższe w grupie CIS. Wyniki analizy WSS przedstawiono w tabeli II oraz na rycinie 3. Przeprowadzono ocenę różnic WSS Cho/Cr pomiędzy grupami, testem Kruskala-Wallisa, który wykazał dla całej analizy wariancji obecność istotnych różnic statystycznych (p=0,0000). Stwierdzono, że w średnia 0,8031 0,8995 1,1784 1,1630 odchylenie standardowe 0,1992 0,2644 0,5867 0,3767 SEM 0,0364 0,0591 0,083 0,0842 min - max 0,4904-1,2591 0,5887-1,6181 0,4124-3,2979 0,3956-1,8566 stosunku do grupy kontrolnej poziom tego metabolitu był zdecydowanie wyższy w każdej z grup chorych. za wykazanie ogólnych różnic średniego poziomu WSS Cho/Cr w grupach. Istotne różnice statystyczne stwierdzono pomiędzy grupami: kontrolna i CIS (p=0,0000) kontrolna i RR (p=0,0002) kontrolna i SP (p=0,0001) WSS Cho/Cr w obrębie blaszek - w stosunku do wartości WSS Cho/Cr w istocie białej w grupie kontrolnej - istotnie statystycznie podwyższają się we wszystkich grupach chorych. Rycina 3 Wykres średnich WSS Cho/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u standardowego średniej (SEM). ***p<0,001 w stosunku do grupy kontrolnej. Graph of average Cho/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group with average standard error (SEM). ***p<0,001 in relation to control group. Analiza WSS mi/cr w obrębie blaszek Średnie wartości WSS mi/cr w obrębie blaszek różniły się w zależności od grupy. W stosunku do średnich wartości w istocie białej w grupie kontrolnej, podwyższały się one stopniowo w blaszkach w grupach chorych: były wyższe w grupie CIS, pośrednie w grupie SP i najwyższe w grupie RR. Wyniki analizy WSS przedstawiono w tabeli III oraz na rycinie 4. Przeprowadzono ocenę różnic WSS mi/ Cr pomiędzy grupami, testem Kruskala-Wallisa, który wykazał dla całej analizy wariancji obecność istotnych różnic statystycznych (p=0,0001). Stwierdzono, że w stosunku do grupy kontrolnej i grupy chorych CIS poziom tego metabolitu był zdecydowanie wyższy w grupach chorych RR i SP. za wykazanie ogólnych różnic średniego poziomu WSS mi/cr w grupach. Istotne różnice statystyczne stwierdzono pomiędzy grupami: kontrolna i RR (p=0,0008) kontrolna i SP (p=0,0005) CIS i RR (p=0,0032) CIS i SP (p=0,0040) WSS mi/cr w obrębie blaszek - w stosunku do wartości WSS mi/cr w istocie białej w grupie kontrolnej - istotnie statystycznie podwyższają się w grupach RR i SP. Ponadto wykazano statystyczną istotność pomiędzy wynikami w grupach RR i SP w stosunku do wyników grupy CIS; w obu tych grupach wartości były wyższe. Analiza WSS Lip/Cr w obrębie blaszek Średnie wartości WSS Lip/Cr różniły się w zależności od grupy. W stosunku do średnich wartości w istocie białej w grupie kontrolnej, podwyższyły się one w blaszkach w grupach chorych RR i CIS. W grupie chorych SP nie stwierdzono istotnych różnic średnich wartości tego metabolitu w stosunku do grupy kontrolnej. Wyniki analizy WSS Lip/Cr przedstawiono w tabeli IV oraz na rycinie 5. Przeprowadzono ocenę różnic WSS Lip/ Cr pomiędzy grupami, testem Kruskala-Wallisa, który wykazał dla całej analizy wariancji obecność istotnych różnic statystycznych (p=0,0000). Stwierdzono, że w stosunku do grupy kontrolnej i grupy chorych SP poziom tego metabolitu był zdecydowanie wyższy w grupach chorych CIS i RR. za wykazanie ogólnych różnic średniego poziomu WSS Lip/Cr w grupach. Istotne różnice statystyczne stwierdzono pomiędzy grupami: kontrolna i CIS (p=0,0000) CIS i RR (p=0,0009) CIS i SP (p=0,0000) WSS Lip/Cr w obrębie blaszek - w stosunku do wartości WSS Lip/Cr w istocie białej w grupie kontrolnej - istotnie statystycznie podwyższają się jedynie w grupie CIS. Wzrost wartości WSS Lip/Cr w grupie CIS 330 M. Szafirska i wsp.

4 Rycina 4 Wykres średnich WSS mi /Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u chorych i w obrębie istoty białej w grupie kontrolnej, z uwzględnieniem błędu standardowego średniej (SEM). ***p<0,001 w stosunku do grupy kontrolnej, ++ p<0,01 w stosunku do grupy CIS. Graph of average mi/cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group with average standard error (SEM). ***p<0,001 in relation to control group, ++p<0,01 in relation to CIS group. Rycina 5 Wykres średnich WSS dla Lip/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u standardowego średniej (SEM). ***p<0,001 w stosunku do grupy kontrolnej, +++ p<0,001 w stosunku do grupy CIS. Graph of average Lip/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group with average standard error (SEM). ***p<0,001 in relation to control group, +++p<0,001 in relation to CIS group. Rycina 6 Wykres średnich WSS dla Lac/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u standardowego średniej (SEM). *p<0,05 w stosunku do grupy kontrolnej. Graph of average Lac/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group with average standard error (SEM). *p<0,05 in relation to control group. Tabela IV Statystyki opisowe dla Lip/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u chorych i w obrębie istoty białej w grupie kontrolnej. Statistical data for Lip/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group. średnia 0,2096 0,5252 0,3139 0,2126 odchylenie standardowe 0,0873 0,2084 0,1589 0,1785 SEM 0,0159 0,0466 0,0225 0,0399 min - max 0,0698-0,3653 0,1569-1,2602 0,1022-0,7665 0,0042-0,8356 Tabela V Statystyki opisowe dla Lac/Cr w badanych grupach w obrębie blaszek u chorych i w obrębie istoty białej w grupie kontrolnej. Statistical data for Lac/Cr ratio from groups of MS patients in plaques and in white matter of control group. średnia 0,2086 0,3488 0,2851 0,2605 odchylenie standardowe 0,1031 0,3319 0,1271 0,1209 SEM 0,0188 0,0742 0,018 0,027 min - max 0,0712-0,4695 0,0751-1,6799 0,0176-0,5965 0,0556-0,5116 Rycina 7 Wykres średnich WSS analizowanych metabolitów w obrębie blaszek, z uwzględnieniem błędu standardowego średniej (SEM). ***p<0,001 w stosunku do grupy kontrolnej, **p<0,01 w stosunku do grupy kontrolnej, *p<0,05 w stosunku do grupy kontrolnej, +++p<0,001 w stosunku do grupy CIS, ++p<0,01 w stosunku do grupy CIS. Graph of average of all metabolic ratios obtained from MS patients in plaques with average standard error (SEM). ***p<0,001 in relation to control group, **p<0,01 in relation to control group, *p<0,05 in relation to control group, +++p<0,001 in relation to CIS group, ++p<0,01 in relation to CIS group. był istotny statystycznie także w porównaniu do grup RR i SP. Analiza WSS Lac/Cr w obrębie blaszek Średnie wartości WSS Lac/Cr różniły się w zależności od grupy. W stosunku do średnich wartości w istocie białej w grupie kontrolnej, podwyższyły się one znacząco w blaszkach w grupie chorych CIS, a w mniejszym stopniu podwyższyły się w grupach chorych RR i SP. Wyniki analizy WSS Lac/Cr przedstawiono w tabeli V oraz na rycinie 6. Przeprowadzono ocenę różnic WSS Lac/Cr pomiędzy grupami, testem Kruskala- Wallisa, który wykazał dla całej analizy wariancji obecność istotnych różnic statystycznych (p=0,0204). Testy post-hoc wskazały parę odpowiedzialną za wykazanie ogólnych różnic średniego poziomu WSS Lac/Cr w grupach. Istotne różnice statystyczne stwierdzono pomiędzy grupami: kontrolna i CIS (p=0,0304) WSS Lac/Cr w obrębie blaszek - w stosun- Przegląd Lekarski 2013 / 70 / 5 331

5 istotne różnice w grupach pacjentów RR i SP w stosunku do grupy kontrolnej, dla mi/cr znaczące podwyższenie WSS. Dla grupy pacjentów CIS wykazano statystycznie istotne podwyższenie WSS w stosunku do grupy kontrolnej, dla Lip/Cr i Lac/Cr. Przykładowe widma spektroskopowe chorych z grup CIS, RR i SP z obrębu blaszki oraz z grupy kontrolnej z istoty białej przedstawiono na rycinie 8. Rycina 8 Przykładowe widma spektroskopowe chorych z grup CIS, RR i SP z obrębu blaszki oraz z grupy kontrolnej z istoty białej. Example of spectrum of HMRS obtained from groups CIS, RR and SP of MS patients in plaques of white matter and in white matter of control group. Tabela VI Zestawienie średnich WSS poszczególnych metabolitów obrębie blaszek. Wartości istotności statystycznej ***p<0,001, **p<0,01 i *p<0,05 w stosunku do grupy kontrolnej; +++p<0,001 i ++p<0,01 w stosunku do grupy CIS. Comparison of averages of all metabolic ratios obtained from MS patients in plaques. Statistically significant changes p<0,001, **p<0,01 and *p<0,05 in relation to control group; +++p<0,001 and ++p<0,01 in relation to CIS group. metabolit NAA/Cr Cho/Cr mi/cr Lip/Cr Lac/Cr grupa kontrolna CIS ku do wartości WSS Lac/Cr w istocie białej w grupie kontrolnej - istotnie statystycznie podwyższają się jedynie w grupie CIS. Analiza zbiorcza WSS badanych metabolitów w obrębie blaszek Zbiorcze zestawienie średnich wartości WSS analizowanych metabolitów (NAA/Cr, Cho/Cr, mi/cr, Lip/Cr i Lac/Cr) w obrębie blaszek w istocie białej przedstawiono w tabeli VI oraz na rycinie 7. RR SP 2,0500 ± 0,028 1,8120 ± 0,076 1,7679 ± 0,058 1,7052 ± 0,092 **p=0,0098 **p=0,0011 ***p=0,0006 0,8644 ± 0,02 1,2166 ± 0,078 1,1491 ± 0,045 1,1697 ± 0,075 ***p=0,0000 ***p=0,0002 ***p=0,0001 0,8031 ± 0,036 0,8995 ± 0,059 1,1784 ± 0,083 1,1630 ± 0,084 ***p=0, p=0,0032 ***p=0, p=0,004 0,2096 ± 0,016 0,5252 ± 0,047 0,3139 ± 0,022 0,2126 ± 0,04 ***p=0, p=0, p=0,0000 0,2086 ± 0,019 0,3488 ± 0,074 0,2851 ± 0,018 0,2605 ± 0,027 *p=0,0304 Analizując uzyskane średnie wartości WSS badanych metabolitów w obrębie blaszek w istocie białej stwierdzono statystycznie istotne różnice we wszystkich grupach pacjentów w stosunku do grupy kontrolnej, dla metabolitów: znaczące obniżenie wartości WSS NAA/Cr znaczące podwyższenie wartości WSS Cho/Cr. Stwierdzono również statystycznie Dyskusja Pierwsze badania rezonansowe w stwardnieniu rozsianym przeprowadzono we wczesnych latach osiemdziesiątych XX wieku, zaraz po wprowadzeniu aparatów MR do praktyki klinicznej. Pomimo, że tomografię komputerową (TK) zastosowano wcześniej do obrazowania mózgowia, dopiero rezonans magnetyczny, stał się diagnostycznie istotną metodą obrazową, ujawniając in vivo obecność zmian ogniskowych w OUN w przebiegu SM. Od tej pory technika MR stała się rutynową metodą diagnostyczną dla rozpoznawania i monitorowania przebiegu leczenia tej choroby [5,14,25,37,38]. Zmiany ogniskowe w istocie białej są dobrze widoczne w badaniu obrazowym MR w sekwencjach T2, PD i FLAIR. W sekwencji T1 świeże zmiany są izointensywne, a przewlekłe ogniska lub z towarzyszącym dużym obrzękiem są hypointensywne (nazywane black holes ). Duża liczba hypointensywnych zmian w sekwencji T1 może korelować z progresją choroby i niepełnosprawnością. W ostrej fazie zapalenia, zmiany wzmacniają sygnał po podaniu środka kontrastowego z powodu uszkodzenia bariery krew-mózg. Zmiany w istocie szarej w MR są rzadko widoczne; są zwykle małe o pośrednim sygnale i w związku z tym mniej kontrastują z otaczającą tkanką mózgową. Postęp techniczny w diagnostyce MR w ostatnich latach i wprowadzenie nowych technik rezonansowych, takich jak spektroskopia protonowa ( 1 HMRS), obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) i obrazowanie z transferem magnetyzacji (MTI) znacznie polepszył rozumienie procesu chorobowego w stwardnieniu rozsianym [8,13,28]. Pierwsze doświadczenia z użyciem techniki 1 HMRS w diagnostyce SM pochodzą z prac Arnolda i wsp. [1,2], którzy w latach przeprowadzili serię badań spektroskopowych zmian ogniskowych u pacjentów z SM. Stwierdzili w obrębie świeżych blaszek znaczący wzrost poziomu choliny i mleczanów, a obniżenie poziomu NAA. W kolejnych badaniach przeprowadzonych podczas leczenia u tych samych pacjentów zauważyli poprawę wyników, w postaci częściowej normalizacji poziomów NAA i Cho oraz normalizacji poziomu Lac. Wyniki pierwszych doniesień potwierdzili w następnych latach inni autorzy i w literaturze światowej ukazało się sporo ważnych artykułów opisujących zmiany widma 1 HMRS w blaszkach oraz istocie białej u pacjentów z SM [3,6,7,9,10,16,29]. W ciągu wielu lat zainteresowania zmianami metabolicznymi w obrębie blaszek szczegółowo poznano ich naturę. Część autorów ograniczyła się do badania jedynie głównych metabolitów: NAA, Cho i Cr, które 332 M. Szafirska i wsp.

6 w widmie 1 HMRS są dobrze widoczne. Inni brali pod uwagę także metabolity o mniejszym stężeniu, takie jak: mi, Lip, Lac i Glx [12,35]. W wielu ośrodkach, w długofalowych badaniach stwierdzono znaczące obniżenie poziomu NAA w obrębie blaszek. Zespół De Stefano [10] u 29 pacjentów z postaciami RR i SP wykazał znaczące obniżenie stosunku NAA/Cr dla całej grupy pacjentów w porównaniu z grupą kontrolną (p<0,005). W czasie rozwoju choroby zaobserwowano trend spadkowy poziomu NAA/Cr u części z tych pacjentów. Davie i wsp. [6] u 8 pacjentów stwierdzili obniżenie stosunku NAA/Cr w blaszkach, w ostrym stadium choroby. Ten sam zespół [7] badając 18 chorych z postacią RR i SP stwierdził w przewlekłych blaszkach spadek poziomu NAA najbardziej nasilony u pacjentów z formą SP. Podobne wyniki uzyskał Narayana [29] u 25 pacjentów z łagodnymi i średnio ciężkimi objawami klinicznymi. Dodatkowo w tym badaniu u niektórych pacjentów zauważono wysoki pik lipidów. Badania Gonena i wsp. [16] wykazały obniżenie bezwzględnego poziomu NAA u 12 pacjentów z formą RR (p<0,005). W 2005 zespół Caramanosa [4] przeprowadził zbiorczą analizę wyników z 30 ówczesnych światowych publikacji dotyczących poziomów NAA i Cr w tkance mózgowej u chorych na SM. Wyniki potwierdziły obecność największego obniżenia poziomu NAA w obrębie zmian ogniskowych w porównaniu z pozostałymi regionami mózgu i grupą kontrolną. Nie stwierdzono statystycznie znamiennej zmiany stężenia Cr. W innej pracy De Stefano i wsp. [9] badając spektroskopowo świeże zmiany ogniskowe w mózgu, u pacjentów z SM, oprócz podwyższenia poziomu choliny i mleczanów oraz obniżenia NAA stwierdzili również podwyższenie poziomu mi. Kolejne badania u pacjentów w przebiegu leczenia ujawniły częściową normalizację poziomów metabolitów. Zespół Kapellera [19] przeprowadził badanie 16 pacjentów z postacią RR u których stwierdził w obrębie blaszek znaczące obniżenie NAA (p=0,018), oraz wzrost poziomu mi (p=0,03), w stosunku do grupy kontrolnej. W obrębie blaszek widocznych jako hypointensywne w obrazach T1-zależnych stwierdzono dużo większe obniżenie poziomu NAA i większe podwyższenie poziomu mi w stosunku do blaszek izointensywnych w obrazach T1-zależnych. Podwyższony poziom Cho widoczny był w obu rodzajach zmian ogniskowych. Podobne wyniki odnośnie poziomów NAA i Cho w zależności od rodzaju blaszek w istocie białej otrzymał zespół He i wsp [17] podczas badania 9 pacjentów z postacią RR. W pracy Brexa i wsp. [3] analizowano poziomy metabolitów w blaszkach u 11 pacjentów z postacią SP wykazano znaczący spadek bezwzględnego poziomu NAA (p<0,001) oraz podwyższenie poziomu mi (p=0,01). Poziom Cho nie wykazywał statystycznie istotnych różnic. Przedmiotem zainteresowania badaczy byli również pacjenci z klinicznie izolowanym zespołem (CIS), u których po kilku latach może rozwinąć się pełnoobjawowy SM. Brex i wsp. [8] badając 20 pacjentów z CIS stwierdzili znaczące statystycznie obniżenie całkowitego poziomu NAA, Cho, Cr i mi w blaszkach, w porównaniu z grupą kontrolną. Ciekawa jest praca zespołu Kapellera [18], w której wykonano badania spektroskopowe u 41 osób, po 14 latach od rozpoznania CIS. U 78% z tych pacjentów rozwinął się w ciągu tego okresu pełnoobjawowy SM. W porównaniu do grupy, która pozostała w formie CIS, pacjenci z SM mieli oprócz znaczącego obniżenia poziomu NAA i podwyższenia Cho, wzrost stężenia mi w obrębie blaszek i w niezmienionej istocie białej. Podsumowując, we wszystkich pracach w literaturze światowej stwierdzono znaczące obniżenie poziomu NAA w obrębie blaszek. Większość autorów obserwowała podwyższenie stężenia Cho. Zmiany pików innych metabolitów były rzadziej stwierdzane. Stopień zaawansowania zmian metabolicznych zależał od postaci stwardnienia rozsianego, dla której były przeprowadzone badania. Istnieje duża zbieżność między rezultatami analizy z piśmiennictwa, a wynikami pracy własnej, w której stwierdzono w obrębie blaszek, w stosunku do grupy kontrolnej, istotne statystycznie obniżenie WSS NAA/Cr we wszystkich grupach pacjentów. Zmiany były najmniej nasilone w formie CIS, a najbardziej nasilone w postaci SP. Obniżenie poziomu NAA wskazuje na utratę komórek nerwowych lub na ich dysfunkcję metaboliczną. Istotnie statystycznie podwyższony, porównywalnie we wszystkich grupach, był poziom WSS Cho/Cr. Dodatkowo wykazano statystycznie istotny wzrost poziomu WSS mi/cr u pacjentów z RR i SP, a brak statystycznie istotnego wzrostu w grupie CIS. Podwyższenie poziom Cho odpowiada za rozpad osłonek mielinowych, a poziomu mi związane jest z proliferacją gleju. Jedynie u pacjentów z CIS pojawiły się dodatkowe piki lipidów i mleczanów, wzrost stężeń wykazywał istotność statystyczną, co wskazuje na obecność procesów uszkadzających błony komórkowe i zmian niedokrwiennych już na wczesnym etapie choroby[11,24,30]. Wnioski U chorych na stwardnienie rozsiane, metaboliczne zmiany wykryte w blaszkach wskazują istotne statystycznie obniżenie WSS NAA/Cr i podwyższenie WSS Cho/Cr we wszystkich badanych grupach. W postaciach RR i SP tym zmianom towarzyszy istotne statystycznie podwyższenie WSS mi/ Cr, a w klinicznie izolowanym zespole istotny statystycznie wzrost WSS Lip/Cr i Lac/Cr. Piśmiennictwo 1. Arnold D.L., Matthews P.M., Francis G., Antel J.: Proton magnetic resonance spectroscopy of human brain in vivo in the evaluation of multiple sclerosis: assessment of the load of disease. Magn. Reson. Med. 1990, 14, Arnold D.L., Matthews P.M., Francis G., et al.: Proton magnetic resonance spectroscopic imaging for metabolic characterization of demyelinating plaques. Ann. Neurol. 1992, 31, Brex P.A., Gomez-Anson B., Parker G.J., et al.: Proton MR spectroscopy in clinically isolated syndromes suggestive of multiple sclerosis. J. Neurol. Sci. 1999, 166, Caramanos Z., Narayanan S., Arnold D.L.: 1H- MRS quantification of tna and tcr in patients with multiple sclerosis: a meta-analytic review. Brain 2005, 128, Chen J.T., Narayanan S., Collins D.L., et al.: Relating neocortical pathology to disability progression in multiple sclerosis using MRI. Neuroimage 2004, 23, Davie C.A., Hawkins C.P., Barker G.J., et al.: Serial proton magnetic resonance spectroscopy in acute multiple sclerosis lesions. Brain 1994, 117, Davie C.A., Silver N.C., Barker G.J., et al.: Does the extent of axonal loss and demyelination from chronic lesions in multiple sclerosis correlate with the clinical subgroup? J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 1999, 67, De Stefano N., Filippi M., Miller D., et al.: Guidelines for using proton MR spectroscopy in multicenter clinical MS studies. Neurology 2007, 69, De Stefano N., Matthews P.M., Antel J.P., et al.: Chemical pathology of acute demyelinating lesions and its correlation with disability. Ann. Neurol. 1995, 38, De Stefano N., Matthews P.M., Fu L., et al.: Axonal damage correlates with disability in patients with relapsing-remitting multiple sclerosis. Results of a longitudinal magnetic resonance spectroscopy study. Brain 1998, 121, Dutta R., Trapp B.D.: Pathogenesis of axonal and neuronal damage in multiple sclerosis. Neurology 2007, 68, S Fernando K.T., McLean M.A., Chard D.T., et al.: Elevated white matter myo-inositol in clinically isolated syndromes suggestive of multiple sclerosis. Brain 2004, 127, Filippi M., Agosta F.: Imaging biomarkers in multiple sclerosis. J. Magn. Reson. Imaging 2010, 31, Ge Y.: Multiple sclerosis: the role of MR imaging. AJNR 2006, 27, Georgio A., De Stefano N.: Cognition in multiple sclerosis: relevance of lesions, brain atrophy and proton MR spectroscopy. Neurol. Sci. 2010, 31, S Gonen O., Catalaa I., Babb J.S., et al.: Total brain N-acetylaspartate: a new measure of disease load in MS. Neurology 2000, 54, He J., Inglese M., Li B.S., et al.: Relapsing-remitting multiple sclerosis: metabolic abnormality in nonenchancing lesions and normal-appearing white matter at MR imaging: initial experience. Radiology 2005, 234, Kapeller P., Brex P.A., Chard D., et al.: Quantitative 1H MRS imaging 14 years after presenting with a clinically isolated syndrome suggestive of multiple sclerosis. Mult. Scler. 2002, 8, Kapeller P., McLean M.A., Griffin C.M., et al.: Preliminary evidence for neuronal damage in cortical grey matter and normal-appearing white matter in short duration relapsing remitting multiple sclerosis: a quantitative MR spectroscopic imaging study. J. Neurol. 2001, 248, Kirov I.I., Patil V., Babb J.S., et al.: MR spectroscopy indicates diffuse multiple sclerosis activity during remission. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2009, 80, Kozubski W., Liberski P.: Neurologia. Wyd. PZWL, Warszawa Krukowski P., Podgórski P., Gruziński M. et al.: Analysis of the brain proton magnetic resonance spectroscopy differences between normal grey matter and white matter. Pol. J. Radiol. 2010, 75, Lindsay K.W., Bone I.: Neurologia i neurochirurgia. Wyd. Urban & Partner, Wrocław Lisak R.P.: Neurodegeneration in multiple sclerosis. Neurology 2007, 68, Lo C.P., Kao H.W., Chen S.Y., et al.: Prediction of conversion from clinically isolated syndrome to clinically definite multiple sclerosis according to baseline MRI findings: comparison of revised McDonald criteria and Swanton modified criteria. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2009, 80, Lebrun C., Bensa C., Debouverie M., et al.: Unexpected multiple sclerosis: follow-up of 30 patients with magnetic resonance imaging and clinical conversion profile. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2008, 79, Mostert J.P., Blaauw Y., Koch M.W., et al.: Reproducibility over a 1-month period of 1H-MR spectroscopic Przegląd Lekarski 2013 / 70 / 5 333

7 imaging NAA/Cr ratios in clinically stable multiple sclerosis patients. Eur. Radiol. 2008, 18, Murkherji S.K.: Multiple sclerosis, part II: nonconventional MRI techniques. In: Neuroimaging Clinics of North America, Elsevier Narayana P.A., Doyle T.J., Lai D., Wolinsky J.S.: Serial proton magnetic resonance spectroscopic imaging, contrast-enhanced magnetic resonance imaging, and quantitative lesion volumetry in multiple sclerosis. Ann. Neurol. 1998, 43, Pascual A.M., Martinez-Bisbal M.C., Boscá I., et al.: Axonal loss is progressive and partly dissociated from lesion load in early multiple sclerosis. Neurology 2007, 69, Polman C.H., Reingold S.C., Edan G., et al.: Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2005 revisions to the McDonald Criteria. Ann. Neurol. 2005, 58, Rovaris M., Comi G., Filippi M.: MRI markers of destructive pathology in multiple sclerosis-related cognitive dysfunction. J. Neurol. Sci. 2006, 245, Rovira A., Swanton J., Tintore M.: A single, early magnetic resonance imaging study in the diagnosis of multiple sclerosis. Arch. Neurol. 2009, 66, Sahraian M.A., Eshaghi A.: Role of MRI in diagnosis and treatment of multiple sclerosis. Clin. Neurol. Neurosurg. 2010, 112, Sajja B.R., Wolinsky J.S., Narayana P.A.: Proton magnetic resonance spectroscopy in multiple sclerosis. Neuroimaging Clin. N. Am. 2009, 19, Van der Graaf M.: In vivo magnetic resonance spectroscopy: basic methodology and clinical applications. Eur. Biophys. J. 2010, 39, Wattjes M.P., Harzheim M., Lutterbey G.G., et al.: High field MR imaging and 1H-MR spectroscopy in clinically isolated syndromes suggestive of multiple sclerosis. Correlation between metabolic alterations and diagnostic MR imaging criteria. J. Neurol. 2008, 255, Zakrzewska-Pniewska B.: Neuroobrazowanie w stwardnieniu rozsianym. Neurol. Dypl. 2006, 1, M. Szafirska i wsp.