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Titel:Lateralisierter Hypermetabolismus des anterioren Cerebellums beim Idiopathischen Parkinson-Syndrom
Autor:Präger, Lea-Isabell
Weitere Beteiligte: Eggers, Carsten (Prof. Dr. med.)
Veröffentlicht:2021
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2022/0019
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2022-00199
DOI: https://doi.org/10.17192/z2022.0019
DDC: Medizin
Publikationsdatum:2022-01-20
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
Cerebellum, Idiopathisches Parkinsonsyndrom, Parkinson, cerebellum, Kleinhirn, Lateralisierung, glucose metabolism, Parkinson's disease, Glucosemetabolismus

Zusammenfassung:
Patienten des Idiopathischen-Parkinson-Syndroms (IPS) zeigen einen relativen Hypermetabolismus des Cerebellums, von dem man vermutet, dass er einen kompensatorischen Mechanismus darstellt, um die striatale Dysfunktion auszugleichen. Eine Studie, die dieses Phänomen mithilfe von Positronenemissionstomographie (PET) als bildgebende Methode untersuchte, hat an einem Hemiparkinsonmodell der Ratte einen Beleg für diese Hypothese gefunden: die Schwere der Läsion war assoziiert mit einem kontralateralen cerebellären Hypermetabolismus und den motorischen Symptomen (Kordys et al., 2017). Während bei IPS-Patienten ein relativ erhöhter cerebellärer Glucosemetabolismus, der in früheren Studien ebenfalls gut mit den motorischen Symptomen korreliert, bereits nachgewiesen wurde, existieren keine Studien, die eine Lateralisierung dieser Veränderung belegen. Die Zielsetzung der Arbeit war es, zu untersuchen, ob striatale dopaminerge Erschöpfung und cerebellärer Glucosemetabolismus bei IPS-Patienten in lateralisierter Weise miteinander korrelieren und ob das Maß der Lateralisierung der motorischen Extremitätenscores sich im Cerebellum widerspiegelt. Dazu wurden 42 IPS-Patienten im mittleren Krankheitsstadium im PET mit [18F]Fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) und [18F]-Fluoro-L-Dopa ([18F]FDOPA) untersucht. Es wurde die Dopamin-Influx-Konstante Ki berechnet und der Grad der Lateralisierung im Striatum kalkuliert, indem die Werte für die linke und rechte Hemisphäre dividiert wurden. Werte dieser Lateralisierungsquotienten (LQ) <1 repräsentieren eine stärkere dopaminerge Degeneration des linken Striatums; Werte >1 ein stärker betroffenes rechtes Striatum. Entsprechend wurden LQs aus den Extremitätenscores der Unified Parkinson’s Disease Rating Scale, Teil III (UPDRS-III) für linke und rechte Körperseite berechnet und für den [18F]FDG-Uptake im anterioren Cerebellum (Lobulus IV-V, korrespondierend zu den hypermetabolischen Regionen im Rattenmodell). Basierend auf dem Rattenmodell wurde für diese Arbeit die Hypothese aufgestellt, dass alle drei LQs positiv miteinander korrelieren. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass der LQ für [18F]FDOPA-Uptake im Putamen positiv mit dem LQ für den UPDRS-III (r = .496, p = .001) und dem LQ für den cerebellären [18F]FDG-Uptake (r = .407, p = .007) korreliert. Außerdem wurde ein lateralisierter Zusammenhang zwischen cerebellärem Metabolismus und UPDRS-III gefunden (r = .380, p = .013). Zusammenfassend konnten die Ergebnisse zeigen, dass ein klinisch links-dominanter Parkinsonismus mit einer rechtshemisphärischen dopaminergen Degeneration assoziiert ist und umgekehrt. Der vorliegende Ansatz Lateralisierung mithilfe von Quotienten zu untersuchen, erlaubt es diese Tatsache in einer Gruppe von gemischt links- und rechtsdominantem Parkinsonismus abzubilden - auch dann, wenn Patienten mit symmetrischen Symptomen eingeschlossen waren. Der eigentlich interessante Aspekt dieser Arbeit besteht darin, dass durch Anwendung desselben Ansatzes auf den cerebellären [18F]FDG-Uptake die Ergebnisse aus einem Hemiparkinsonmodell der Ratte auf menschliche Parkinsonpatienten übertragen werden konnte. So konnte in IPS-Patienten erstmals eine Lateralisierung des relativen cerebellären Glucosemetabolismus nachgewiesen werden. Weitere Forschung wird untersuchen müssen, ob es sich hierbei definitiv um einen Kompensationsmechanismus für die dopaminerge Dysfunktion und damit verbundene motorische Symptome handelt.

Summary:
In Parkinson’s disease (PD), relative hypermetabolism of the cerebellum is hypothesized to represent a compensatory mechanism to balance striatal dysfunction. A recent study used positron emission tomography (PET) imaging in a hemiparkinsonian rat model and found evidence supporting this theory: lesion severity was associated with contralesional cerebellar hypermetabolism and motor symptoms (Kordys et al., Research, 2017). While relatively increased cerebellar metabolism has previously been demonstrated in PD patients, existing studies did not account for laterality of this observation. To test whether striatal dopamine depletion and cerebellar glucose metabolism in PD patients are lateralized in correlation with each other, and if the degree of laterality in limb motor scores is reflected in the cerebellum. PET imaging with [18F]Fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) and [18F]-Fluoro-L-Dopa ([18F]FDOPA) was performed in 42 mid-stage PD patients. Analysis: 1) Dopamine influx constants (Ki) were calculated, and the degree of laterality in the posterior putamen estimated by dividing Ki-left/Ki-right: values <1 represented more advanced dopamine depletion on the left, values >1 indicated that the right putamen was more affected. Corresponding values were created by dividing left/right measurements of 2) limb motor scores from the Unified Parkinson’s Disease Rating Scale, part III (UPDRS-III) and 3) [18F]FDG uptake in the anterior cerebellum (lobules IV-V, anatomical VOIs corresponding to findings in rats). Based on the rat model, a positive correlation between laterality values of all three measures was hypothesized. Laterality values for putaminal [18F]FDOPA correlated positively with those for limb UPDRS-III scores (r = .496, p = .001) and cerebellar [18F]FDG (r = .407, p = .007). An association was also found between [18F]FDG and UPDRS-III lateralization (r = .380, p = .013). Clinically left-dominant parkinsonism is associated with right-hemispheric dopamine depletion, and vice versa. The presented approach to assess laterality enabled detection of this fact in a group with mixed left- and right-dominant parkinsonism, even when patients with symmetrical symptoms were included. More importantly, applying the same concept to cerebellar [18F]FDG uptake allowed translation of findings from a hemiparkinsonian rat model to human subjects. To our knowledge, this is the first time that the aspect of laterality has been evaluated in PD-associated changes in cerebellar metabolism. Future studies should investigate whether this might represent compensation for impaired dopamine-mediated motor functions.


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