Kortikální patologie u roztroušené sklerózy – morfologické, imunopatologické a klinické souvislosti

Souhrn

V rámci časných patologických změn u roztroušené sklerózy je zřejmé, že morfologické a funkční změny v oblasti mozkové kůry a podkorové šedi mohou předcházet patologickým změnám v bílé hmotě mozku. Morfologické nálezy se zavedením moderních histopatologických metod umožnily analýzu patologických změn, které vedou již v časných fázích k demyelinizaci a atrofii. Nové zobrazovací techniky, např. trojdimenzionální T1 vážené gradient echo sekvence, T2 vážené turbo spin echo, „Double Inversion Recovery“ (DIR) nebo „Phase-Sensitive Inversion Recovery“ MR, umožnily podrobnější detekci kortikální patologie. Klinickými koreláty korové a podkorové patologie jsou kognitivní poruchy, deprese, epilepsie a únava, oproti změnám v bílé hmotě, které souvisejí s poruchami motoriky. Nové techniky magnetické rezonance mohou v budoucnu umožnit další urychlení diagnostiky a včasné zahájení léčby.

Klíčová slova:
roztroušená skleróza – mozková kůra – podkorová šeď – kortikální léze – atrofie – magnetická rezonance

Úvod

Vžitou představou patologických a morfologických změn u roztroušené sklerózy (RS) jsou zánětlivé demyelinizační léze v oblasti bílé hmoty mozku a míchy [1]. Tyto léze jsou roztroušeny v čase a prostoru a o jejich průkaz na magnetické rezonanci mozku, event. míchy se opírají i diagnostická kritéria. Kromě zánětlivých změn je možné pozorovat i neurodegenerativní pochody vedoucí k neuroaxonální ztrátě v oblasti bílé hmoty. Navíc jsou prokazatelné i patologické pochody v normálně vypadající bílé hmoty, které jsou klasickými zobrazovacími metodami nepostižitelné [2].

V posledních letech se obrací pozornost k patologickým změnám mozkové kůry a podkorové šedi. Je zajímavé, že demyelinizace v oblasti korové šedi byla popisována již před více než 100 lety, ale pak upadla v zapomnění [3]. Přispěly k tomu jednak technické obtíže s průkazem těchto lézí v standardním histochemickém barvení a zejména nízká senzitivita zobrazovacích metod. Detekce patologických změn v mozkové kůře při konvenčním vyšetření v T2 vážných obrazech na magnetické rezonanci (MR) je obtížná vzhledem k nízké denzitě myelinu v kortexu a obtížnému rozpoznání rozdílu mezi normální korovou šedí a demyelinizacemi v mozkové kůře. Navíc jsou kortikální léze objemově malé a denzita mozkomíšního moku mezi mozkovými závity může ještě detekci snižovat [4,5]. S rutinním zavedením FLAIR sekvencí se senzitivita vyšetření kortikálních lézí podstatně zvýšila (obr. 1, 2). Prevalence korových demyelinizací je však v sekčních a bioptických nálezech daleko vyšší než jejich detekce při MR [6].

Je patrné, že k atrofii korové šedi dochází rychleji než v bílé hmotě a že míra kortikální atrofie je nezávislá na atrofii bílé hmoty. Kortikální atrofie koreluje s klinickou progresí lépe než atrofie bílé hmoty mozku [7–9]. Tyto nálezy podporují tezi, že kortikální poškození může lépe vysvětlit příznaky kognitivní poruchy spojené s RS, zatímco léze v oblasti bílé hmoty korelují více s motorickým deficitem [10]. Není patrná závislost mezi objemem demyelinizací bílé hmoty a kortikálním postižením (měřeno zobrazovacími metodami), což naznačuje, že oba patologické procesy mohou do určité míry probíhat nezávisle na sobě [11,12].

Histopatologické nálezy

Korové léze jsou klasifikovány diferencovaně [13,14]. Všechny se shodují v průkazu tří typů lézí: typ I navazuje na juxtakortikální léze, typ II je výhradně kortikální a III. typ se šíří z pia mater do povrchových korových vrstev – typ subpiální (obr. 3) [15]. Zajímavé je, že v kortikálních lézích u stejného subjektu nejsou detekovatelné plazmatické bílkoviny, což svědčí o tom, že kortikální demyelinizace u progresivní RS není spojena s významnější poruchou HEB [16].

Zatímco zánětlivá ložiska v bílé hmotě jsou bohatě celulizovaná (T buňky, B buňky, dendritické buňky, mikroglie a makrofágy), léze korové, zejména u progresivní RS, obsahují mnohem méně zánětlivých elementů. Aktivní korová demyelinizace je provázena přítomností degradačních produktů myelinu v makrofázích či mikroglii. Difuzní infiltráty, které jsou patrné u inaktivních demyelinizací, se obvykle neliší od oblastí mozkové kůry, jež nejsou poškozeny [12–14]. Mírnější zánětlivé změny, které jsou variabilní, závisejí na typu lézí. Tak např. I. typ je charakterizován větším množstvím zánětlivých buněk než léze u téhož jedince, které jsou intrakortikální [17]. Pomocí DNA analýzy je genová exprese imunoglobulinů snížena u vzorků tkáně pocházející z kortexu pacientů s RS, na druhé straně je častým nálezem aktivita B lymfocytů, přítomných na meningách, jejichž produkce je ale velmi variabilní [18]. Ačkoliv většina prací zdůrazňuje u korových lézí nízký stupeň zánětu, jiné, zejména recentní, studie prokazují evidentní známky zánětu při vyšetření mozkovou biopsií v časných fázích RS [19,20]. Lymfocyty byly přítomny výhradně v parenchymu a perivaskulárních prostorách. Tyto infiltráty obsahovaly T buňky, B buňky a protilátky produkované plazmatickými buňkami. Převažovaly CD4 + T buňky oproti CD8 + T lymfocytům. Meningeální zánět byl pozorován v blízkosti korových infiltrátů. Zajímavé je, že v raných stadiích RS nejsou někdy nálezy demyelinizace bílé hmoty pomocí MR patrné. To naznačuje, že kortikální poškození může předcházet poškození tkáně v bílé hmotě.

Jak již bylo uvedeno, ložiska kortikální demyelinizace jsou často infiltrována B lymfocyty. Ty pocházejí z lymfatických folikulů na meningách organizovaných v germinativních centrech [21]. Zde dochází ke klonální expanzi antigenem aktivovaných B lymfocytů, maturaci a diferenciaci na paměťové B buňky a plazmocyty. Folikulární dendritické buňky zde prezentují antigen a produkují chemokiny aktivující B buňky, např. CXCL13 [22]. Výskyt folikulární hyperplazie s germinativními centry v thymu je typická např. u mladých pacientů s myasthenia gravis [23]. Ektopická centra se často vyskytují ve tkáních pacientů s revmatoidní artritidou, Sjogrenovým syndromem, Crohnovou nemocí, Hashimotovou tyreoiditidou a u některých solidních tumorů [24,25]. Tyto struktury jsou považovány za zdroj autoreaktivních B buněk a protilátek a podílejí se na udržování autoimunitní reakce, i když je tuto tezi nutné potvrdit dalšími studiemi. Meningeální B buňky akumulované v germinativních centrech jsou průkazné cca u poloviny pacientů s progresivní RS [21], ale v jiné studii stejných autorů u primárně progresivní formy RS byl tento nález ojedinělý [26]. Jiná práce uvádí, že meningeální patologie souvisí spíše s aktivitou onemocnění [27]. Velmi málo údajů je od pacientů s relaps-remitentní formou RS (RR-RS). Je to pochopitelné, protože bioptických vzorků je velmi málo. Zvýšený počet a rozsah kortikálních lézí koreluje s přítomností meningeálních folikulů, stejně jako převaha tzv. subpiálních lézí (typ III). Folikuly se nejčastěji nacházejí v blízkosti těchto lézí. Lze předpokládat, že tvorba lymfatických folikulů souvisí s poškozením kortikální tkáně nebo v něm hraje roli. Přítomnost folikulů také koreluje s růstem kortikální atrofie a ztrátou neuronů, astrocytů a oligodendrocytů [26].

Kontroverzní jsou názory na aktivaci B buněk v souvislosti s infekcí EBV. Někteří autoři potvrdili EBV+ B lymfocyty na meningách, jiní tyto nálezy zpochybnili [28,29]. Ať je to jakkoliv, role B lymfocytů v patologii kortikálních lézí je evidentní, což dokládá i pozitivní odpověď na terapii monoklonálními protilátkami namířenými proti povrchovým antigenům B buněk [30].

Zobrazovací metody

Vyšetření konvenčními MR technikami (T1W sekvence s použitím speciálního software) může být dostačující ke zjištění korové atrofie [31]. Ta je však patrná až při určitém stupni progrese choroby. Volumometrická analýza umožňuje stanovením mozkové parenchymální frakce určit stupeň atrofie, z důvodu vysokých nároků na přesnost měření je však nutné použít tenčí řezy. Stupeň atrofie určuje jak mozková parenchymální frakce (BPF), tak i procentuální úbytek mozkové tkáně. Hlavní přínos BPF je porovnatelnost již na počátku měření. U pacientů s RS byla nalezena korová atrofie už v časných fázích choroby, nezávisle na typu onemocnění [32–35]. V longitudinální studii bylo prezentováno, že u pacientů se stabilním klinicky izolovaným syndromem (CIS) se mozková atrofie v čase neměnila, ale u progresivních forem onemocnění postupně narůstala. V této studii bylo sledováno sedm pacientů s CIS, 36 nemocných s relaps-remitující RS (RR-RS), 27 pacientů se sekundárně progredující RS (SP-RS) a 17 zdravých kontrol. V porovnání s kontrolami byla atrofie šedé hmoty 3,4krát větší u pacientů s klinicky CIS, konvertujícího do RR-RS, u nemocných s SP-RS byla větší 14krát. Oproti tomu atrofie bílé hmoty byla konstantní ve všech fázích nemoci [36]. Atrofie sítnice měřená optickou koherenční tomografií velmi dobře koreluje s mozkovou atrofií a může být jejím prediktivním ukazatelem [37].

Ačkoliv průkaz korových lézí se významně zvýšil zavedením moderních histopatologických metod, při použití konvenční MR je jejich detekce jen velmi obtížná. Geurts et al studovali postmortálně u devíti případů chronické RS 49 vzorků mozku. Tkáňové řezy byly vyšetřeny porovnáním T2 váženého obrazu s 3D FLAIR sekvencemi. Léze byly označeny pomocí imunohistochemického stanovení bazického myeloproteinu a klasifikovány jako intrakortikální, smíšené, postihující subkortikální šeď, nebo BH. Vyšetřující neznali navzájem histopatologické a MR nálezy. Imunohistochemicky bylo prokázáno 70 lézí BH, osm lézí v oblasti podkorové šedi, 27 smíšených, a 63 čistě kortikálních. Na MR (T2SE) však bylo identifikováno pouze 3 % lézí intrakortikálně a při zobrazení FLAIR v 5 %. Smíšené léze byly prokazatelné na T2SE a 3D FLAIR (22, resp. 41 %). T2SE zobrazení ukázala 13 % lézí podkorových oproti 38 % na 3D FLAIR. 63 % lézí BH bylo zobrazeno na T2SE, na 3D FLAIR v 71 % [38]. Podobná studie byla publikována v letošním roce. Senzitivita post mortem verifikovaných korových lézí byla u 3D DIR 18 %, což je 1,6krát více než u 3D FLAIR sekvencí. Specificita byla 90 % [39].

U pacientů s RS se k průkazu kortikálních lézí ukázaly mnohem senzitivnější MR studie, používající kvantitativní techniky, zaměřené na „normálně vypadající“ mozkovou kůru [31]. Již počátkem 90. let minulého století byla zavedena do klinické praxe „Double Inversion Recovery“ (DIR), která umožnila větší rozlišení mezi bílou hmotou a mozkovou kůrou potlačením signálu bílé hmoty a likvoru (obr. 4) [40]. Teprve o 20 let později byla tato technika obohacena o 3D sekvence a umožnila zvýšení detekce korové patologie [41]. Klinicky relevantní abnormality v oblasti korové a podkorové šedi byly popsány i u zobrazení magnetizačním transferem (MTI), T1 relaxometrií, MR difuzí a protonovou magnetickou spektroskopii (MRS) [42].

Longitudinální studie s pomocí DIR prokázaly, že léze v oblasti mozkové kůry jsou přítomny již v raných fázích onemocnění. Studie dále specifikovaly, že tyto léze jsou častější v sekundárně progresivní fázi RS, jsou častější u mužů a u pacientů s nálezem oligoklonálních pásů v likvoru [43–45]. Další zvýšení senzitivity detekce těchto lézí (t.č. spíše v experimentu) by mohlo přinést „ultra high-field“ MR v kombinaci s vyšetřením MR přístrojem o síle 7 Tesla [46]. V ČR, stejně jako ve světě jsou nejrozšířenější přístroje 1,5 T, kde u sekvence DIR jsou četné artefakty a nízký poměr signál-šum.

Původní nadšení z možnosti detekce kortikálních lézí pomocí sekvence DIR bylo vystřídáno realistickým pohledem na současné diagnostické možnosti. DIR je dosud vyhrazena pro výzkumné účely a v nejbližší době nelze očekávat její zavedení do rutinní praxe [47]. Detekce korových lézí je stále jen špičkou ledovce kortikální patologie u pacientů s RS [48]. Současné poznatky svědčí o tom, že srovnání dat jednotlivých studií je problematické. Zvýšení konzistence a sjednocení metodiky může zlepšit výtěžnost vyšetření [49].

MR ukázala, že demyelinizační léze je možné nalézt i v podkorových strukturách, jako jsou thalamus, hipokampus, nucleus caudatus, putamen, palidum, klaustrum, amygdala, hypothalamus a substancia nigra [42]. Řada prací prokázala atrofii thalamu u různých typů RS, dokonce u pacientů s CIS. Zajímavé je, že redukce objemu thalamu je větší u pacientů s RR fází onemocnění než u sekundární progrese. Longitudinální studie prokázaly, že u RR-RS se thalamická atrofie objevuje dříve než atrofie korová [50,51]. Recentní práce u většího počtu pacientů ukázala signifikantně větší atrofii podkorové šedi oproti mozkové kůře [52].

Predilekční lokalizací pro demyelinizaci podkorové šedi je hipokampus, přičemž strukturální změny s atrofií byly nalezeny u RR-RS v cornu amonis [53,54]. Řada abnormit byla nalezena při funkční MR (fMR). Např. u pacientů s atrofií hipokampu byly nalezeny funkční poruchy vedení vzruchů mezi hipokampem a gyrus cingulus anterior, thalamem a prefrontálním kortexem [55].

Korelace s klinickým nálezem

Jedním z časných klinických příznaků u RS je kognitivní porucha odpovídající kortikální atrofii. Poruchy kognitivních funkcí postihuje více než 40 % pacientů ve všech klinických fázích onemocnění [56]. Nejvíce bývají postiženy pozornost, recentní a dlouhodobá paměť, exekutivní funkce a vizuospaciální schopnosti [57]. Stupeň atrofie šedé hmoty koreluje s klinickými parametry lépe než postižení bílé hmoty [58,59]. Kognitivní deficit, jako jsou porucha paměti, nižší stupeň rychlosti zpracování informací a deficit pozornosti, vysvětlují lépe kortikální léze než léze subkortikální [59]. Izolovaná atrofie má významnou prediktivní hodnotu, protože pacienti s CIS dříve konvertují do klinicky definitivní RS [60].

U nemocných s kortikální patologií je pozorován častější výskyt depresivních poruch [61]. V tříleté longitudinální studii měli pacienti s epilepsií větší objem a počet korových lézí než pacienti bez záchvatů [62]. Onemocnění modifikující léky signifikantně snižují rozvoj nových lézí a progresi korové atrofie v porovnání s neléčenými pacienty. Výraznější efekt má subkutánně podávaný IFN beta-1a než IFN podávaný intramuskulárně nebo glatiramer acetát [63].

Atrofie thalamu byla spojena s kognitivní poruchou a únavou [64,65]. Snížený objem hipokampu koreluje nejen s poruchou kognitivních funkcí, ale i s depresivní symptomatologií [66].

Závěr

Významný pokrok histopatologických a zejména zobrazovacích technik přinesl nové poznatky o patologii mozkové kůry a podkorové šedi u nemocných s RS. Patologické změny jsou přítomny ve všech stadiích choroby, výrazněji v progresivních fázích nemoci. Důležitý se jeví poznatek, že korové patologické změny se mohou vyskytovat již v časných fázích nemoci a že dokonce mohou předcházet změnám v bílé hmotě. Ačkoliv jsou morfologické změny méně specifické, atrofie mozkové kůry silně koreluje s kognitivním deficitem, o něco méně pak s disabilitou. Korové patologické změny se objevují již v časných fázích onemocnění, kdy nemusí být výraznější postižení bílé hmoty. Kortikální léze jsou konvečními metodami MR obtížně detekovatelné, ale nové zobrazovací techniky, zejména DIR, vedou ke zlepšení rozpoznání těchto lézí. Atrofie thalamu a hipokampu významně koreluje. V současné době nejsou k dispozici jednotná kritéria pro sjednocení vyšetřovacích protokolů. DIR a další nové MR techniky jsou t.č. využívány výhradně pro výzkumné účely. Atrofie thalamu a hipokampu významně koreluje zejména s neuropsychologickými parametry. Lze si jen přát, aby došlo v co nejbližší době k možnosti přenést teoretické poznatky do klinické praxe.

MUDr. Jiří Piťha

MS centrum při neurologickém oddělení

Krajská zdravotní, a.s. – Nemocnice Teplice o.z.

Duchcovská 53

415 29 Teplice

e-mail: pithaj@seznam.cz

Přijato k recenzi: 3. 1. 2012

Přijato do tisku: 2. 5. 2012

Vzniklo za podpory VZ MŠM 0021620849 a PRVOUK-P26/LF1/4.