Tecniche avanzate di RM cerebrale in Neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD): caratterizzazione microstrutturale di lesioni della Sostanza Bianca

Abstract

La Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders (NMOSD) è una rara patologia infiammatoria/demielinizzante del sistema nervoso centrale su base autoimmune, la cui entità nosografica rimane ancora dibattuta. Con il crescere delle conoscenze sulla risonanza magnetica, si è iniziato ad indagare clinicamente le lesioni della sostanza bianca non solo macroscopicamente tramite sequenze pesate in T1 e T2, ma anche microscopicamente attraverso sequenze pesate per la diffusione delle molecole. Infatti, la possibilità di caratterizzare le lesioni attraverso la propria microstruttura tissutale offre un modo per studiare in vivo l’immunopatologia della NMOSD, come per le altre patologie demielinizzanti. In questo studio ci proponiamo di utilizzare metodiche di risonanza pesate in diffusione, quali tensore di diffusione (DTI) e Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging (NODDI), per effettuare una caratterizzazione microstrutturale basata sulla stima della quota di infiammazione, demielinizzazione e danno assonale all’interno delle lesioni della sostanza bianca localizzate in sede tipica e non tipica per NMOSD in una coorte di pazienti con diagnosi di NMOSD. Comparate con sedi di lesione non tipiche, quelle tipiche da NMOSD hanno evidenziato un aumento di diffusività assiale e media derivati dalla DTI, ed una diminuzione di frazione di volume intra-neuritica (ICVF) derivato dalla NODDI (p-value < 0.05). Stesso risultato è stato osservato anche nel sottogruppo di pazienti AQP4 – sieropositivi portando a dedurre che l’attacco autoimmune sia maggiormente distruttivo in tali sedi. Infine, i nostri risultati sembrano confermare quanto già noto dal punto di vista immunopatogenetico, ovvero che il danno infiammatorio (rappresentato da più elevati valori di diffusività media e ICVF), svolga un ruolo cardinale nella patogenesi della NMOSD, a differenza della demielinizzazione che, come è noto, ne rappresenta una conseguenza a differenza di quanto accade nella sclerosi multipla.

Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders (NMOSD) is a rare inflammatory/demyelinating disease of the central nervous system on an autoimmune basis, which nosographic entity is still under debate. With the growing knowledge in magnetic resonance imaging techniques, white matter lesions have begun to be clinically investigated not only macroscopically through T1 and T2 weighted sequences, but also microscopically through sequences weighted by molecule diffusion. In fact, the possibility of characterizing the lesions through their own tissue microstructure offers a unique way to study in vivo the immunopathology of NMOSD, as for other demyelinating diseases. In this study we used diffusion-weighted magnetic resonance techniques, such as diffusion tensor imaging (DTI) and Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging (NODDI), to perform a microstructural characterization based on voxel-wise estimates of inflammation, demyelination and axonal damage of white matter lesions localized in typical and non-typical sites suggestive of NMOSD diagnosis in a cohort of patients affected by NMOSD. Compared with non-typical lesion sites, typical NMOSD sites showed an increase in axial and mean diffusivities derived from DTI, and a decrease in intra-neurite volume fraction (ICVF) derived from NODDI (p-value <0.05). The same result was observed also in the subgroup of AQP4-seropositive patients, leading to the deduction that the autoimmune attack is more destructive in these sites. Finally, our results seem to confirm what is already known from the immunopathogenetic point of view, namely that inflammatory damage (represented by higher values of mean diffusivity and lower ICVF), plays a cardinal role in the pathogenesis of NMOSD unlike the demyelination, which, as known, represents a consequence unlike what happens for multiple sclerosis disease.