Alterazione dei neurotrasmettitori e pattern di neurodegenerazione nella malattia di Alzheimer

Abstract

Le alterazioni dei sistemi di neurotrasmettitori nella Malattia di Alzheimer (AD) rimangono parzialmente comprese, principalmente a causa della complessità nel valutare simultaneamente e direttamente questi sistemi in vivo. Per colmare questa lacuna conoscitiva, sono stati recentemente proposti approcci che correlano dati normativi multi-tracciante dei neurotrasmettitori con biomarcatori consolidati della malattia, incluso la [18F]FDG-PET. Abbiamo arruolato retrospettivamente 90 pazienti con AD (72,8±7 anni, Mini Mental State Examination - MMSE 24±4,1) e 42 Controlli Sani (HC, 70±8,5 anni, MMSE 29±0,8), tutti con una scansione cerebrale [18F]FDG-PET e MMSE raccolti al basale. Tutte le diagnosi di AD sono state confermate da un marcatore amiloide positivo (CSF o Amyloid PET). Abbiamo eseguito un’analisi voxel-based tra AD e HC per esplorare l’ipometabolismo cerebrale relativo e successivamente, utilizzando il toolbox JuSpace consolidato, abbiamo esplorato la correlazione spaziale tra l’ipometabolismo cerebrale e mappe PET mirate ai sistemi del GABA (GABA-a), dopamina (D1, D2, FDOPA), serotonina (SERT, 5HT1a, 5HT1b, 5HT2a, 5HT4), noradrenalina (NAT) e colina (VAChT). I risultati significativi ottenuti sono stati quindi correlati con l’MMSE e con il carico amiloide corticale, misurato con Amyloid PET. La distribuzione dell’ipometabolismo cerebrale relativo nei pazienti AD è risultata spazialmente associata alle mappe di distribuzione di 5HT2a (p=0,02, r=-0,11). La distribuzione regionale relativa di 5HT2a correlava anche con un MMSE più basso; 5HT2a era inoltre associato a un maggiore carico amiloide cerebrale. Questi risultati sono coerenti con recenti studi di imaging multimodale e suggeriscono che le regioni ricche di recettori serotoninergici possano mostrare una vulnerabilità metabolica preferenziale nell’AD, con rilevanza per il deterioramento cognitivo.

Alterations of neurotransmitter systems in Alzheimer’s Disease (AD) remain partially understood, mainly due to the complexity of simultaneously and directly assessing these systems in vivo. To address this knowledge gap, recent approaches have been proposed correlating normative multi- tracer neurotransmitter data with established disease biomarkers, including [18F]FDG-PET. We retrospectively enrolled 90 AD patients (72.8±7 years, Mini Mental State Examination - MMSE 24±4.1) and 42 Healthy Controls (HC, 70±8.5 years, MMSE 29 ± 0.8), all with a brain [ 18 F]FDG- PET scan and MMSE collected at baseline. All AD diagnoses were confirmed by a positive amyloid marker (CSF or Amyloid PET). We performed a voxel-based analysis between AD and HC to explore brain relative hypometabolism and then, using the established JuSpace toolbox, we explored the spatial correlation between brain hypometabolism and PET-maps targeting GABA (GABA-a), dopamine (D1, D2, FDOPA), serotonin (SERT, 5HT1a, 5HT1b, 5HT2a, 5HT4), noradrenaline (NAT) and choline (VAChT) systems. The significant results obtained were then correlated with MMSE and cortical amyloid burden, measured with Amyloid PET. The distribution of brain relative hypometabolism of AD patients was spatially associated with maps of 5HT2a (p=0.02, r=-0.11). 5HT2a regional relative distribution correlated with a lower MMSE, 5HT2a was also associated with a greater cerebral amyloid burden. These findings are consistent with recent multimodal imaging studies and suggest that serotonergic receptor–dense regions may show preferential metabolic vulnerability in AD, with relevance for cognitive impairment.