Involvement of the central nervous system in primary Sjogren syndrome: an MRI study

Background and purposeInvolvement of the central nervous system has been reported in primary Sjögren’ssyndrome since its first clinical report. However, the clinical, pathological and imaging spectrumof the involvement still remains a matter of controversy. The purpose of the present study was toevaluate the subclinical involvement of the central nervous system in primary Sjögren’ssyndrome by assessing changes in gray matter and white matter structures in asymptomaticpatients, using novel techniques of MRI imaging.Materials and methodsIn the first part of the study, fifty-three patients with primary Sjögren’s syndrome, 18age-and disease duration–matched patients with systemic sclerosis, and 35 age-matched controlsubjects were examined for differences in white matter hyperintensities (WMHIs) detected onFLAIR MR images. Differences in grey and white volume between patients with primarySjögren’s syndrome and controls were studied by application of voxel-based morphometry to a3D T1-weighted sequence.In the second part of the study, DTI was performed in 19 patients with primary Sjögren’ssyndrome (age, 64.73 ± 9.1 years; disease duration, 11.5 ±7.56 years) and 16 age-matchedcontrol subjects. Data were analyzed by use of tract-based spatial statistics, for which the whitematter skeleton was created, and a permutation-based inference with 5000 permutations wasused with a threshold of P <0.01, corrected for multiple comparisons to enable identification ofabnormalities in fractional anisotropy, mean diffusivity, radial diffusivity, and axial diffusivity. Exclusion criteria were a history of major metabolic, neurologic, or psychiatric disorder and highrisk for cardiovascular disease.ResultsWMHIs were observed in 38 of the 53 patients with primary Sjögren’s syndrome, six of18 patients with systemic sclerosis, and 17 of 35 controls. The numbers of WMHIs equal orlarger to 2 mm and the number smaller than 2 mm were higher in patients with primarySjögren’s syndrome than in controls (≥ 2 mm, p = 0.004; < 2 mm, p < 0.001). No significantdifference was observed in the number of WMHIs in primary Sjögren syndrome patients and thatin systemic sclerosis patients. After control for age, a positive relation was found betweendisease duration and total number of WMHIs (p = 0.037) and number of WMHIs 2 mm or larger(p = 0.023) in patients with primary Sjögren’s syndrome. In comparison with the controls,patients with primary Sjögren’s syndrome had decreased gray matter volume in the cortex, deepgray matter, and cerebellum. Associated loss of white matter volume was observed in areascorresponding to gray matter atrophy and in the corpus callosum (p < 0.05).Tract-based spatial statistics showed decreased fractional anisotropy in multiple areas inpatients with primary Sjogren’s syndrome compared with control subjects, located mainly in thecorticospinal tract, superior longitudinal fasciculus, anterior thalamic radiation, inferior frontooccipitalfasciculus, uncinate fasciculus, and inferior longitudinal fasciculus. Increased meandiffusivity and radial diffusivity and decreased axial diffusivity were observed in most of thefiber tracts of the brain in patients with primary Sjogren’s syndrome, compared with controlsubjects. ConclusionsThe main findings in the current study were a high prevalence of WMHIs in patients withprimary Sjögren’s syndrome. These WMHIs were associated with a reduced volume of greymatter in the cortex, the deep grey matter, and the cerebellum and white matter loss in areasadjacent to regions of grey matter atrophy and in the corpus callosum. Small-vessel vasculitisresulting in brain hypoperfusion may be at the base these imaging findings.Moreover, decreased fractional anisotropy values were observed in patients with primarySjögren’s syndrome compared with control subjects in multiple major white matter tracts,including the corticospinal tract, the superior longitudinal fasciculus, the anterior thalamicradiation, the inferior fronto-occipital fasciculus, the uncinate fasciculus, and the inferiorlongitudinal fasciculus. The changes in fractional anisotropy values are related to widespreaddecreased axial diffusivity values and increased mean diffusivity and radial diffusivity values inpatients with primary Sjögren’s syndrome in comparison with control subjects. Loss of whitematter microstructural integrity is demonstrated in patients with primary Sjögren’s syndromeInvolvement of the white matter might be caused by demyelination or through anterogradeWallerian degeneration.This is the first study demonstrating the presence of subclinical central nervous systeminvolvement in primary Sjögren’s syndrome without clinically evident disease. Additionalhistopathologic and advanced MR imaging studies will be necessary to better elucidate the roleof central nervous system involvement in patients with primary Sjögren’s syndrome and toimprove the understanding of the pathologic mechanisms.ΣκοπόςΝευρολογικές εκδηλώσεις από το κεντρικό νευρικό σύστημα έχουν αναφερθεί στοπρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren, ήδη από την αρχική περιγραφή του. Ωστόσο, το εύρος τωνκλινικών, παθολογοανατομικών και απεικονιστικών εκδηλώσεων της προσβολής έχουνανεπαρκώς μελετηθεί. Υπάρχουν ενδείξεις στη βιβλιογραφία σχετικά με την πιθανότηταλανθάνουσας/υποκλινικής προσβολής του κεντρικού νευρικού συστήματος. Σκοπός τηςπαρούσας μελέτης ήταν η εκτίμηση της λανθάνουσας/υποκλινικής προσβολής του κεντρικούνευρικού συστήματος στο πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren, μελετώντας μεταβολές της φαιάς καιλευκής ουσίας σε ασυμπτωματικούς ασθενείς χρησιμοποιώντας νεότερες τεχνικές μαγνητικήςτομογραφίας εγκεφάλου.Υλικό και μέθοδοιΣτο πρώτο σκέλος της παρούσας μελέτης πήραν μέρος 53 τυχαιοποιημένοι ασθενείς μεπρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren, 18 μάρτυρες με συστηματική σκλήρυνση συμβατοί ως προς τηνηλικία και τη διάρκεια νόσου και 35 υγιείς μάρτυρες. Η παρουσία εστιακών αλλοιώσεων τηςλευκής ουσίας αξιολογήθηκε μελετώντας εικόνες FLAIR ακολουθίας. Μεταβολές στον όγκοφαιάς και λευκής ουσίας μελετηθήκαν με την εφαρμογή της τεχνικής Voxel-BasedMorphometry (VBM) σε εικόνες 3D-T1 ακολουθίας.Στο δεύτερο σκέλος της μελέτης πήραν μέρος 19 ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομοSjögren και 16 υγιείς μάρτυρες συμβατοί ως προς την ηλικία. Η ανάλυση των δεδομένων έγινεχρησιμοποιώντας την μέθοδο tract-based spatial statistics (TBSS) για την εκτίμηση μεταβολών της κλασματικής ανισοτροπίας (fractional anisotropy/FA), μέσης (mean diffusivity/MD),εγκάρσιας (radial diffusivity/RD) και επιμήκους (axial diffusivity/AD) διάχυσης.Κριτήρια αποκλεισμού από την μελέτη ήταν το ιστορικό μεταβολικών, νευρολογικώνκαι ψυχιατρικών νοσημάτων και η παρουσία παραγόντων κινδύνου για καρδιαγγειακώνσυμβάντων.ΑποτελέσματαΕστιακές αλλοιώσεις λευκής ουσίας παρατηρήθηκαν σε 38 από τους 53 (71,7%)ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren, σε 6 από τους 18 (33,3%) ασθενείς με συστηματικήσκλήρυνση και σε 17 από τους 35 (48,6%) μάρτυρες. Ο αριθμός των εστιακών αλλοιώσεων τηςλευκής ουσίας ≥ 2 mm ήταν σημαντικά μεγαλύτερος στους ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομοSjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες (p: 0004). Επιπλέον, ο αριθμός των εστιακώναλλοιώσεων <2mm ήταν σημαντικά μεγαλύτερος στους ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομοSjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες (p: 0001). Δεν παρατηρήθηκαν στατιστικάσημαντικές διαφορές στον αριθμό εστιακών αλλοιώσεων ≥2mm και στον αριθμό εστιακώναλλοιώσεων <2mm μεταξύ ασθενών με πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren και ασθενών μεσυστηματική σκλήρυνση Στους ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren, η παρουσίαεστιακών αλλοιώσεων της λευκής ουσίας είχε θετική συσχέτιση με τη διάρκεια νόσου.Μειωμένος όγκος φαιάς ουσίας παρατηρήθηκε στους ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομοSjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες αμφοτερόπλευρα σε περιοχές του φλοιού κυρίωςστον ινιακό, τον βρεγματικό και μετωπιαίο λοβό καθώς και στο θάλαμο, τον κερκοφόρο πυρήνακαι τα παρεγκεφαλιδικά ημισφαίρια (p<0.05). Μειωμένος όγκος λευκής ουσίας παρατηρήθηκεστους ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες διάχυτα στα εγκεφαλικά ημισφαίρια στους μετωπιαίους λοβούς και ινιακούς λοβούς τη παρεγκεφαλίδακαι το μεσολόβιο (σπληνίο και γόνυ) (p<0.05).Σημαντικά μικρότερες τιμές κλασματικής ανισοτροπίας παρατηρήθηκαν στους ασθενείςμε πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Μικρότερες τιμέςκλασματικής ανισοτροπίας παρατηρήθηκαν αμφοτερόπλευρα στη φλοιονωτιαία οδό (corticospinaltract), το ανώτερο επίμηκες δεμάτιο (superior longitudinal fasciculus), το δεμάτιο τουπροσαγωγίου (cingulum bundle), την πρόσθια ακτινοβολία του θαλάμου (anterior thalamicradiation), το κατώτερο μετωπο-ινιακό δεμάτιο (inferior fronto-occipital fasciculus), τοαγκιστρωτό δεμάτιο (uncinate fasciculus) και το κατώτερο επίμηκες δεμάτιο (inferiorlongitudinal fasciclulus). Η σύγκριση για διαφορές στις τιμές της μέσης διάχυσης, της εγκάρσιαςκαι επιμήκους διάχυσης ανέδειξε περιοχές με αυξημένη μέση και εγκάρσια διάχυση και περιοχέςμε μειωμένη επιμήκη διάχυση στους ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren διάχυτα στονεγκέφαλο.ΣυμπεράσματαΤα κύρια ευρήματα της παρούσας μελέτης ήταν η υψηλή επίπτωση εστιακώναλλοιώσεων της λευκής ουσίας σε ασυμπτωματικούς ασθενείς με πρωτοπαθές σύνδρομοSjögren. Η παρουσία των εστιακών αλλοιώσεων της λευκής ουσίας συνοδεύεται από απώλειαόγκου φαιάς ουσίας στο φλοιό, την εν τω βάθει φαιά ουσία και την παρεγκεφαλίδα, καθώς καιαπό απώλεια λευκής ουσίας σε περιοχές του εγκεφάλου αντίστοιχα με την ατροφία της φαιάςουσίας. Ο μηχανισμός της αγγειίτιδας των μικρών αγγείων μέσω της υποαιμάτωσης τουεγκεφαλικού παρεγχύματος μπορεί να εξηγήσει αυτά τα ευρήματα. Επιπλέον, μειωμένες τιμές κλασματικής ανισοτροπίας παρατηρήθηκαν στους ασθενείς μεπρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες σε πολλαπλές οδούς λευκήςουσίας συμπεριλαμβανομένων της φλοιονωτιαίας οδού (corticospinal tract), του ανώτερουεπιμήκους δεματίου (superior longitudinal fasciculus), του δεμάτιου του προσαγωγίου (cingulatefasciculus), της πρόσθιας ακτινοβολίας του θαλάμου (anterior thalamic radiation), τουκατώτερου μετωπο-ινιακού δεματίου (inferior fronto-occipital fasciculus), του αγκιστρωτούδεματίου (uncinate fasciculus) και του κατώτερου επιμήκους συνδέσμου (inferior longitudinalfasciculus). Αυτές οι μεταβολές συνοδεύονται από διάχυτη μείωση των τιμών της επιμήκουςδιάχυσης και αύξηση της μέσης και εγκάρσιας διάχυσης αντίστοιχα στους ασθενείς μεπρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Η απώλεια τηςακεραιότητας της λευκής ουσίας μπορεί να οφείλεται είτε στο φαινόμενο της απομυελίνωσηςείτε στο μηχανισμό της Βαλλεριανής εκφύλισης.H παρούσα μελέτη ανέδειξε την παρουσία υποκλινικής, λανθάνουσας προσβολής τουκεντρικού νευρικού συστήματος στο πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren σε μικροσκοπικό επίπεδοπριν την εμφάνιση κλινικών εκδηλώσεων

Investigation of Unmedicated Early Onset Restless Legs Syndrome by Voxel-Based Morphometry, T2 Relaxometry, and Functional MR Imaging during the Night-Time Hours

BACKGROUND AND PURPOSE: The pathophysiology of eRLS has not yet been elucidated. The purpose of the study was to assess, in patients with eRLS, the volume, iron content, and activation of the brain during night-time episodes of SLD and PLMs. MATERIALS AND METHODS: Eleven right-handed unmedicated patients with eRLS (mean age, 55.3 +/- 8.4 years; disease duration, 17.5 +/- 14.05 years) and 11 matched control subjects were studied with a T1-weighted high-resolution 3D spoiled gradient-echo sequence used for VBM and a multisection spin-echo T2-weighted sequence used for T2 relaxometry. Additionally, a single-shot multisection gradient echo-planar sequence was used for fMRI. Brain activation was recorded during spontaneous SLD and PLMs. SPM software was used for analysis of the functional data. RESULTS: The patients showed no regional brain volume change, but T2 relaxometry revealed decreased T2 relaxation time in the right globus pallidus internal and the STN, indicating increased iron content. The patients were observed to activate the following areas: in the left hemisphere, the primary motor and somatosensory cortex, the thalamus, the pars opercularis, and the ventral anterior cingulum; and in the right hemisphere, the striatum, the inferior and superior parietal lobules, and the dorsolateral prefrontal cortex. Bilateral activation was observed in the cerebellum, the midbrain, and the pons. CONCLUSIONS: eRLS is associated with increased iron content of the globus pallidus internal and STN, suggesting dysfunction of the basal ganglia. Activation of the striatofrontolimbic area may represent the neurofunctional substrate mediating the repetitive compulsive movements seen in RLS

Abnormalities of brain neural circuits related to obesity: A Diffusion Tensor Imaging study.

PURPOSE Increased Body-Mass-Index (BMI) has been associated with brain atrophy in both gray and white matter structures. However, little is known concerning the integrity of white matter tracts in obesity. The purpose of the study was to evaluate the pattern of changes in white matter microstructure in human adiposity. MATERIAL AND METHODS The study included 268 participants (52 obese, 96 overweight and 120 normal-weight) that were retrospectively evaluated by Diffusion Tensor Imaging. The fractional anisotropy, axial, radial and mean diffusivity values were compared between the above groups using Tract Based Spatial Statistics. RESULTS The analysis revealed that the increased BMI was related with decreased fractional anisotropy in several white matter regions including the anterior and posterior thalamic radiation, the inferior fronto-occipital fasciculus, the inferior and superior longitudinal fasciculus, the corpus callosum (callosal body and forceps minor), the uncinate fasciculus, the internal capsule, the corticospinal tract and the cingulum (cingulate gyrus and hippocampus). CONCLUSIONS Anisotropic diffusion of anatomic regions governing important brain circuits such as reward seeking inhibition, motivation/drive and learning/conditioning decreases with increasing BMI