Protonenmagnetresonanzspektroskopie bei spinocerebellarer Ataxie

Abstract

EINLEITUNG: Die spinocerebellare Ataxie (SCA) gehört zu den Polyglutaminerkrankungen. Wir untersuchten, ob sich aufgrund der durch eine Genmutation entstehenden Polyglutaminstränge, Unterschiede bei Makromolekülen und Metaboliten protonenmagnetresonanzspektroskopisch nachweisen lassen. MATERIAL UND METHODIK: Pons und Kleinhirn zwölf an spinocerebellarer Ataxie Erkrankter (fünf des Subtyps SCA1, fünf SCA2 und 2 SCA3) sowie 16 gesunder Kontrollpersonen wurden bei 1.5 T mit einer Einzelvoxel-STEAM-Sequenz unter metabolite nulling untersucht. Ein um Makromolekülanteile erweitertes LCModel wurde zur Quantifizierung eingesetzt und eine Segmentierung nach grauer und weißer Substanz sowie Liquor zur nachfolgenden Partialvolumenkorrektur durchgeführt. ERGEBNISSE: Unterschiede freien sowie proteingebundenen (Makromoleküle) Glutamins und Glutamats konnten nicht festgestellt werden, lediglich war eine verminderte Varianz der Glutamin/Glutamatkonzentrationen innerhalb des Pons bei den an SCA Erkrankten auffällig. Im Cerebellum fand sich ein erhöhtes Creatin (p<0.05) sowie ein erniedrigtes N-Acetylaspartat (p<0.005) und im Pons eine Erhöhung des Myoinositols (p<0.05) im Vergleich zu den gesunden Kontrollen. Abhängigkeiten von SCA-Subtyp, der Erkrankungsdauer und der Anzahl der CAG-Repeats waren nicht nachzuweisen. DISKUSSION: Bei der spinocerebellaren Ataxie entstehende Polyglutaminstränge konnten spektroskopisch nicht nachgewiesen werden. Dies mag an ihrer neuropathologisch beschriebenen Ablagerung in nuclear inclusion bodies liegen. Allerdings könnte die verminderte Varianz der Glutamin/Glutamatkonzentrationen eine veränderte intrazelluläre Einbindung dieser Metaboliten wiederspiegeln. Die Erhöhung des Myoinositols steht im Einklang mit einer bei SCA nachgewiesenen Astrogliose des Hirnstamms. Weiterhin lässt das erhöhte Creatin einen gestörten cerebellaren Energiemechanismus bei Vorliegen einer, durch das verminderte N-Acetylaspartat aufgezeigten, neuronalen Fehlfunktion vermuten.

PURPOSE Spinocerebellar ataxia (SCA) is a trinucleotide repeat disease. Gene products contain an increased number of glutamine residues. We investigated wether free diluted glutamine and glutamate or protein bound glutamine and glutamate were spectroscopically visible in terms of metabolites respectively macromolecules. PATIENTS AND METHODS Pons and cerebellum of twelve patients with spinocerebellar ataxia (five SCA1, five SCA2, two SCA3) and sixteen controls were investigated at 1.5T using a STEAM spectroscopy sequence with metabolite nulling. Absolute quantification was performed by an extended LCModel followed by partial volume correction for cerebrospinal fluid. RESULTS No significant differences of either free or protein bound glutamine and glutamate were observed. The range of pontine glutamine was smaller in patients compared to controls. Pontine inositol and cerebellar creatine were elevated (p<0.05 both), cerebellar N-acetylaspartate was reduced (p<0.005). CONCLUSION SCA gene products were not spectroscopically visible in our study. Normal macromolecules concentration may be due to binding of pathological proteins within nuclear inclusion bodies. The reduced range of the concentration of pontine glutamine and glutamate in SCA compared to controls may reflect another intracellular environment of these metabolites. Altered inositol, creatine and N-acetylaspartate are in line with the literature. The increase of inositol is related to neuropathological reports on severe astrogliosis of the brainstem in SCA. Increased creatine suggests an altered cerebellar energy metabolism in the presence of neurological impairment as indicated by reduced N-acetylaspartate.