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Il ruolo della RM nella definizione morfologica dell’invecchiamento cerebrale

Renata Conforti1, Raffaella Capasso1, Simona Bonavita2, Teresa Califano1, Antonio Russo2,Melchiore Giganti3, Alessandro Tessitore2

1Diagnostica per Immagini; 2Dipartimento di Scienze Neurologiche, Seconda Università di Napoli; 3Dipartimento di ScienzeChirurgiche, Università di Ferrara.

Pervenuto il 10 giugno 2013.

Riassunto. Le alterazioni della sostanza bianca sono tra lepiù frequenti alterazioni che colpiscono il cervello dell’an-ziano. Attualmente la risonanza magnetica rappresenta ilmigliore approccio diagnostico per l’identificazione e il mo-nitoraggio di tali lesioni.

Parole chiave. Invecchiamento cerebrale, risonanza ma-gnetica, sostanza bianca.

The value of the MRI in defining the morfology of cerebral aging.

Summary.White matter changes are one of the several ag-ing brain alterations. Actually, magnetic resonance imagingis the best diagnostic tool in investigation and monitoringthese lesions that determine some common clinical mani-festations in the elderly population.

Key words. Aging brain, magnetic resonance imaging,white matter.

ti forniscono immagini con risoluzione anatomicainferiore ma meglio evidenziano le aree patologicheche, per il maggior contenuto idrico, appaiono ipe-rintense. Tuttavia, nelle sequenze T2-dipendenti,sia il liquor sia le alterazioni patologiche possonoapparire ugualmente iperintense, rendendo arduala differenziazione tra lesione e spazi contenenti li-quor, come i ventricoli o gli spazi subaracnoidei. At-tualmente, le sequenze FLAIR sono le più impiega-te poiché hanno una buona risoluzione anatomica,discriminano meglio tra area patologica e tessutosano e sono molto sensibili per l’identificazione dialterazioni ischemiche croniche della sostanza bian-ca3. Con la RM è possibile distinguere le WMC ri-scontrate nei soggetti anziani, suddivise in dueprincipali tipi, a seconda delle sequenze impiegate.Il primo tipo è rappresentato da lesioni che appaio-no iperintense, rispetto al tessuto sano circostante,nelle sequenze T2-dipendenti. Queste iper intensità,puntiformi o focali, in alcuni casi confluenti, si ri-tiene rappresentino regioni di infarti incompleti,causati dall’ipoperfusione cerebrale cronica, asso-ciata alla sottostante patologia dei piccoli vasi (fi-gura 1a,b,c). Quando localizzate nella sostanzabianca profonda o nelle regioni periventricolari,queste iperintensità vengono comunemente defini-te “white matter hyperintensities” (WMH). Il se-condo tipo di lesioni è rappresentato dagli infarti la-cunari, che appaiono come piccole aree circoscritteipointense (buchi neri) nelle sequenze T1-dipen-denti. Esse rappresentano aree d’infarti completi (fi-gura 1d,e,f). Tuttavia, la distinzione tra infarti com-pleti ed aree di ipoperfusione cronica può essere ar-dua poiché entrambi i tipi di lesione rappresentanoentità distinte, ma collegate nello spettro continuodella patologia cerebrovascolare3. In base alla loca-

Introduzione

Con l’invecchiamento, l’encefalo va incontro aduna serie di variazioni strutturali e funzionali. Traqueste vi è il deterioramento della sostanza biancacerebrale, un processo che determina la comparsadi alterazioni note come “white matter changes”(WMC) osservabili in immagini neuroradiologi-che1,2. Le WMC sono di frequente riscontro nellepersone anziane, soprattutto in soggetti con fattoridi rischio cardiovascolare3-5. Attualmente, infatti, leWMC vengono riconosciute come una delle manife-stazioni della patologia dei piccoli vasi cerebrali esono una causa importante di decadimento cogniti-vo e perdita funzionale nell’invecchiamento3,6,7.

Tomografia computerizzata e risonanza magnetica

Benché la tomografia computerizzata (TC) siameno sensibile della risonanza magnetica (RM) nel-l’identificare le patologie cerebrali, tale indagineconsente comunque di valutare il grado di altera-zioni croniche nella sostanza bianca frequentemen-te osservate negli anziani3. Nelle acquisizioni senzasomministrazione di mezzo di contrasto, le WMC,in principio descritte col termine “leucoaraiosi”, ap-paiono come ipodensità a margini mal definiti, va-riamente localizzate, senza distribuzione in specifi-ci territori vascolari7. La RM è un’indagine superio-re alla TC per identificare e visualizzare le WMC e,pertanto, è l’indagine preferenziale per la ricerca diWMC2. Le sequenze T1-dipendenti hanno una buo-na risoluzione anatomica ma hanno poca sensibili-tà nell’individuare alterazioni patologiche, che spes-so appaiono ipointense8. Le sequenze T2-dipenden-

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lizzazione, le WMC in stadio non avanzato e nonconfluenti vengono distinte in: periventricolari eprofonde. Per le prime è stata dimostrata l’associa-zione con l’assottigliamento ependimale e l’amplia-mento dello spazio extracellulare ependimale, perrottura della barriera ematoencefalica, mentre leseconde sono principalmente associate a lesioniischemiche dovute al processo arteriosclerotico2,7,9.Per valutare l’estensione, l’ampiezza e la distribu-zione delle WMC sono state proposte varie modali-tà. I due principali approcci per quantificare la se-verità delle WMC sono rappresentati dalle scale divalutazione visiva e dai metodi computerizzati3,10,11.Le scale visive, come quella di Fazekas e quella diScheltens, sono veloci e semplici da applicare sia perla RM sia per la TC; tuttavia, sono molto varie traloro e non sono quantitative. Le tre variabili chiave,da considerare per ogni scala, sono: sede, dimensio-ne e numero di lesioni (figura 2). Attualmente, tec-niche completamente automatizzate o semiauto-matizzate stanno divenendo sempre più disponibiligarantendo misurazioni volumetriche senza arte-

fatti da valore soglia7. Lo studio delle WMC ottenu-to con la RM convenzionale ha alcuni limiti, dovutia: variabilità e ridotta sensibilità delle scale di va-lutazione visiva, eterogeneità dei processi patologi-ci alla base delle lesioni ed alla inadeguata identifi-cazione dei tratti specifici di sostanza bianca dan-neggiati. Pertanto, l’introduzione di nuovi approccidiagnostici in RM, come l’imaging di diffusione,sembra poter implementare l’informazione ottenu-ta con lo studio convenzionale.

Imaging di diffusione

L’imaging di diffusione (diffusion weighted ima-ging - DWI) si esegue misurando le caratteristichedel moto browniano delle molecole d’acqua nel cer-vello2,3. Nel tessuto biologico, la diffusione delle mo-lecole di acqua è limitata, ristretta da barriere mi-crostrutturali quali: membrane cellulari, organelli emicrotubuli. L’ischemia e gli altri processi patologi-ci possono distruggere o danneggiare queste barrie-

Figura 1. I due tipi di alterazioni della sostanza bianca: il primo (a, b, c) caratterizzato da aree iperintense nelle sequenze T2-dipendenti; il se-condo (d, e, f ) rappresentato da ipointensità circoscritte dovute ad infarti lacunari.

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re microstrutturali e questo permette alle molecoled’acqua di diffondere più liberamente. È interessan-te notare che la DWI è stata utilizzata per caratte-rizzare le lesioni della sostanza bianca nella leucoa-raiosi. In uno studio di confronto tra pazienti con leu-coaraiosi rispetto a controlli normali ed a pazienticon infarti di varie età, i coefficienti di diffusione,nelle lesioni della sostanza bianca, risultavano similia quelli ottenuti in caso di una ischemia cronica infase precoce (circa un mese); inoltre, il grado di re-strizione di diffusione riflette la gravità della leu-coaraiosi3,12. La DWI usata da sola è limitata nel de-scrivere le caratteristiche tridimensionali di diffu-sione dell’acqua nella sostanza bianca. Nel liquidopuro, molecole di acqua diffondono costantemente edin modo casuale, essendo, la loro velocità, dipenden-te dalla temperatura. Questo tipo di diffusione è iso-tropo, cioè, le molecole di acqua diffondono con velo-cità uguali in tutte le direzioni. Nella sostanza bian-ca, o in un altro tessuto altamente organizzato che li-mita la diffusione in una o più direzioni, la diffusio-ne dell’acqua diventa anisotropa, con la maggiore

diffusione in alcune direzio-ni rispetto ad altre, cioè mag-giore lungo la direzione degliassoni che sono perpendico-larmente ad essi. Un’accurata caratterizza-

zione tridimensionale delladiffusione, nei tessuti aniso-tropi, richiede una tecnicachiamata “imaging con ten-sore di diffusione” (diffusiontensor imaging - DTI). LaDTI è un’estensione dellaDWI e rappresenta un meto-do relativamente nuovo nelcampo delle neuroimmaginistrutturali, permettendo divisualizzare l’orientamentodei tratti delle fibre e valu-tandone l’integrità nella so-stanza bianca, misurando leproprietà di diffusione aniso-trope dell’acqua del cervellocon la RM2,13. È stato dimo-strato che le aree di leucoa-raiosi hanno una ridotta ani-sotropia, rispetto al paren-chima sano, dei soggetti dicontrollo equivalenti per età.Uno studio ha rivelato cheparticolari tratti di sostanzabianca sono più inclini al de-clino relativo all’avanzaredell’età, in particolare: la so-stanza bianca frontale, il cor-po calloso, il braccio posterio-re della capsula interna; ciòsuggerisce che la leucoaraio-si possa rappresentare unapiù grave manifestazione dideclino correlato all’età. Inol-

tre, la DTI può avere potenziale utilità per identifi-care gli individui a rischio di declino funzionale perl’età, per la genetica o per lo stile di vita associato al-la senescenza cerebrovascolare3.

Implicazioni cliniche

Vi sono varie evidenze scientifiche che dimo-strano come le WMC siano associate a deteriora-mento cognitivo (funzione esecutiva, velocità di ela-borazione mentale, cognizione globale) ed al decli-no cognitivo a lungo termine. Alcuni ricercatori han-no suggerito che ci potrebbe essere una soglia delcarico delle iperintensità della sostanza bianca, chedeve essere superata per la comparsa del deficit co-gnitivo2,7,14. È stato, inoltre, proposto che il declinocognitivo nei pazienti con WMC sia mediato dal-l’atrofia cerebrale. I meccanismi ipotizzati circa lemodalità secondo le quali le WMC possano indurreatrofia corticale comprendono la demielinizzazionedegli assoni, che determina interruzione delle affe-

Figura 2. Le immagini assiali T2 FLAIR mostrano vari gradi di alterazioni della sostanza bianca: as-sente (a), lieve (b), moderato (c), severo (d).

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renze cortico-sottocorticali e la conseguente perditaneuronale corticale secondaria, ipoperfusione e ipo-metabolismo, nonché concomitanti microinfarti cor-ticali, la cui individuazione è al di là della risoluzio-ne anatomica delle attuali tecniche di imaging. Stu-di sia trasversali sia longitudinali hanno scopertoche le WMC sono associate a disturbi della deam-bulazione e cadute, in particolare se localizzate nel-la sostanza bianca frontale bilateralmente e peri-ventricolare o nel ginocchio del corpo calloso16-18. Èstato osservato che un ruolo critico per il controllodella continenza urinaria è rappresentato dal cin-golo, con partecipazione della corona radiata ante-riore e del fascicolo fronto-occipitale superiore, percui le WMC che interessano tali strutture determi-nano incontinenza urinaria da urgenza. Linee dievidenza suggeriscono che le WMC sono associate adepressione2,7. Le iperintensità della sostanza bian-ca profonda, ma non nella sostanza bianca periven-tricolare, si sono associate a compromissione dellamotivazione, della concentrazione e del processo de-cisionale2. A causa del loro coinvolgimento nella re-golazione dell’umore, l’interruzione di circuiti fron-tostriatali potrebbe portare ad una sindrome da di-sconnessione, che corrisponde al profilo clinico eneuropsicologico della depressione. Inoltre, le WMCdeterminano un aumentato rischio di ictus e di mor-te, come dimostrato da una recente meta-analisi. In-fine, alcuni studi hanno anche indicato che, soprat-tutto le WMC della sostanza bianca profonda, sonoassociate con l’emicrania12,19-22. Tuttavia, sono ne-cessari altri studi per approfondire l’ulteriore signi-ficato clinico delle WMC.

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Indirizzo per la corrispondenza:Dott. Renata Conforti Seconda Università di NapoliDipartimento di Internistica Clinica e SperimentaleUOC di Neuroradiologia c/o Ospedale CTOviale Colli Aminei 2180141 NapoliE-mail: renata.conforti@unina2.it