脳のアミロイド血管障害における拡散イメージング異常の組織病理学

目的：脳アミロイド血管障害（CAA）患者の白質拡散テンソルイメージング（DTI）測定の変化の根本的なメカニズムを決定しようとしました。 方法：9つのCAA症例と2つの高齢者コントロールからのホルマリン固定無傷の半球を、拡散加重シーケンスを含む3-TESLA MRIでスキャンしました。DTI測定（すなわち、分数異方性[FA]および平均拡散性[MD]）および組織病理学の測定値は、2つの路から得られました：前部視床放射と下縦筋膜。 結果：FAは両方の地域で減少し、MDはコントロールと比較してCAAの場合に増加しました。局所FAは、組織の希薄化、ミエリン密度、軸索密度、および白質微小関節と有意に相関していた。MDは、組織の希薄化、ミエリン密度、および白質微小炎症と有意に相関していましたが、軸索密度はありませんでした。FAおよびMDは、乏突起膠細胞、星状細胞、またはグリオーシスと相関していませんでした。多変量解析により、組織の希薄化（β= -0.32±0.12、p = 0.009）および軸索密度（β= 0.25±0.12、p = 0.04）がFAと独立して関連しているのに対し、ミエリン密度はMDと独立して関連していることが明らかになりました（β= -0.32±0.12、p = 0.013）。最後に、前頭白質のMDの増加と前頭皮質のCAAの重症度との関連が見つかりました（P = 0.035）。 結論：これらの結果は、全体的な組織の損失、特に軸索およびミエリンの喪失が、生きている患者で観察されるDTI特性のCAA関連の変化の根底にある主要な成分であることを示唆しています。この調査結果は、小血管疾患におけるDTIパラメーターのより機械的な解釈と、血管認知障害を防ぐための候補治療のメカニズムに基づく選択を可能にします。

OBJECTIVE: We sought to determine the underlying mechanism for altered white matter diffusion tensor imaging (DTI) measures at the histopathologic level in patients with cerebral amyloid angiopathy (CAA). METHODS: Formalin-fixed intact hemispheres from 9 CAA cases and 2 elderly controls were scanned at 3-tesla MRI, including a diffusion-weighted sequence. DTI measures (i.e., fractional anisotropy [FA] and mean diffusivity [MD]) and histopathology measures were obtained from 2 tracts: the anterior thalamic radiation and inferior longitudinal fasciculus. RESULTS: FA was reduced in both tracts and MD was increased in cases with CAA compared to controls. Regional FA was significantly correlated with tissue rarefaction, myelin density, axonal density, and white matter microinfarcts. MD correlated significantly with tissue rarefaction, myelin density, and white matter microinfarcts, but not axonal density. FA and MD did not correlate with oligodendrocytes, astrocytes, or gliosis. Multivariate analysis revealed that tissue rarefaction (β = -0.32 ± 0.12, p = 0.009) and axonal density (β = 0.25 ± 0.12, p = 0.04) were both independently associated with FA, whereas myelin density was independently associated with MD (β = -0.32 ± 0.12, p = 0.013). Finally, we found an association between increased MD in the frontal white matter and CAA severity in the frontal cortex (p = 0.035). CONCLUSIONS: These results suggest that overall tissue loss, and in particular axonal and myelin loss, are major components underlying CAA-related alterations in DTI properties observed in living patients. The findings allow for a more mechanistic interpretation of DTI parameters in small vessel disease and for mechanism-based selection of candidate treatments to prevent vascular cognitive impairment.