Spinal and encephalic structural damage in spinocerebellar ataxia type 1 : characterization and clinical correlates

Orientador: Marcondes Cavalcante França JuniorTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: A ataxia espinocerebelar do tipo 1 (SCA1) é uma doença neurodegenerativa cuja expressão clínica predominante é a ataxia cerebelar progressiva associada à hiperreflexia profunda e às alterações sacádicas. Causada por expansão instável de uma sequência CAG no gene ATXN1 no cromossomo 6, foi a primeira ataxia espinocerebelar que teve seu substrato genético elucidado. Apesar disso, existem poucos estudos acerca de seus aspectos clínicos e morfológicos, principalmente no que diz respeito às manifestações não motoras e suas correlações estruturais. Desta forma, o objetivo deste trabalho é caracterizar, clínica e morfologicamente, os pacientes com SCA1, utilizando escalas clínicas bem estabelecidas e técnicas multimodais de ressonância magnética. Para tanto, foram recrutados 33 pacientes adultos com teste molecular positivo para SCA1 acompanhados nos serviços de neurologia da UNICAMP e UNIFESP. Os pacientes foram submetidos a exame neurológico pormenorizado, enfatizando aspectos motores e não-motores. Para a graduação da ataxia utilizou-se a Scale for the Assessment and Rating of Ataxia (SARA). Para avaliação de sintomas não-motores utilizou-se a Modified Fatigue Impact Scale (MFIS) para fadiga, Epworth Sleepiness Scale (ESS) para sonolência excessiva diurna, Beck Depression Inventory (BDI) para depressão e Addenbrooke¿s Cognitive Examination ¿ Revised (ACE-R) para cognição. O dano estrutural encefálico e medular foi avaliado por imagens de ressonância magnética ponderadas em T1 e DTI. Para análise, foram utilizadas as ferramentas FreeSurfer, T1 MultiAtlas, DTI MultiAtlas, CERES e SpineSeg. Com o objetivo de avaliar evolutivamente a SCA1, os pacientes foram divididos em três grupos de acordo com o tempo de doença. Variáveis clínicas e imaginológicas foram comparadas nesses grupos a fim de determinar, temporalmente, o padrão evolutivo das alterações no SNC. Os sintomas motores correlacionaram-se diretamente com o dano dos núcleos rubros, medular e cerebelar. Os níveis de fadiga foram significativamente maiores nos pacientes comparado aos controles e apresentaram relação direta com depressão e duração da doença. A depressão foi mais frequente nos pacientes e correlacionou-se com aspectos motores, entretanto, não houve correlação com áreas encefálicas. As alterações cognitivas foram importantes, principalmente nos domínios de memória e fluência, os quais correlacionaram-se diretamente com atrofia na amígdala e lóbulo VIII cerebelar, respectivamente. Evidenciou-se redução da área e aumento da excentricidade significativos na medula cervical dos pacientes quando comparados aos controles. A redução da área medular correlacionou-se diretamente com aspectos motores, apresentando duração e CAGn como possíveis determinantes. Avaliações transversais do encéfalo revelaram danos significativos em áreas primárias e associativas em córtex cerebral, substância cinzenta profunda, córtex cerebelar e subtância branca encefálica, principalmente em regiões infratentoriais. Do ponto de vista evolutivo, verificou-se padrão lesional em sentido caudo-cranial. Por fim, fomos capazes de caracterizar fenoticamente a SCA1 e correlacionar seus aspectos clínicos e estruturaisAbstract: Spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1) is a neurodegenerative disease expressed clinically by progressive cerebellar ataxia associated with deep hyperreflexia and saccadic alterations. Caused by unstable expansions of a CAG sequence in the ATXN1 gene on chromosome 6, it was the first spinocerebellar ataxia that had its genetic substrate elucidated. Despite this, there are few studies about its clinical and morphological aspects, mainly regarding non-motor manifestations and their structural correlations. In this way, the objective of this study is to characterize, clinically and morphologically, patients with SCA1, using well-established clinical scales and multimodal magnetic resonance techniques. We have thus evaluated 33 consecutive adult patients regularly followed at UNICAMP and UNIFESP and 33 healthy age-and-sex matched controls. All patients had molecular confirmation of SCA1. The patients underwent detailed neurological examination, emphasizing motor and non-motor aspects. For ataxia quantification, the Scale for the Assessment and Rating of Ataxia (SARA) was used. For the evaluation of non-motor symptoms, we used the Modified Fatigue Impact Scale (MFIS) for fatigue, Epworth Sleepiness Scale (ESS) for excessive daytime sleepiness, Beck Depression Inventory (BDI) for depression and Addenbrooke's Cognitive Examination ¿ Revised (ACE-R) for cognition aspects. The encephalic and spinal structural damage were evaluated by DTI and T1-weighted magnetic resonance imaging. For MRI analyses, the tools FreeSurfer, T1 MultiAtlas, DTI MultiAtlas, CERES and SpineSeg were used. Attempting to analyse the evolution pattern, the patients were divided into three groups according to the disease duration. Clinical and imaging variables were compared in these groups to determine the evolutionary pattern of CNS changes. Motor symptoms correlated to damage of red nuclei, spinal cord and cerebellar cortex. Fatigue levels were significantly higher in patients compared to controls and were directly related to depression and disease duration. Depression was more frequent in patients and correlated to motor aspects, however, there was no association with brain areas. Cognitive alterations were important, especially in memory and fluency domains, which correlated directly to atrophy in the amygdala and cerebellar lobe VIII, respectively. Significant area reduction and eccentricity increase were observed in patients' cervical spinal cord when compared to controls. The reduction of the cord area correlated directly to motor aspects; and duration and CAGn were possible determinants. Cross-sectional brain evaluations revealed significant damage in primary and associative areas in cerebral cortex, deep gray matter, cerebellar cortex and encephalic white matter, especially in infratentorial regions. Analysis of disease course disclosed a caudal-cranial pattern of damage in the CNS. Finally, we were able to phenotypically characterize SCA1 and to correlate its clinical and structural aspectsDoutoradoFisiopatologia MédicaDoutor em Ciência