Structural neuroimaging in Altheimer's disease: do white matter hyperintensities matter?

Dialogues Clin Neurosci. 2009;11(2):181-90. doi: 10.31887/DCNS.2009.11.2/ambrickman.

Abstract

The targeted brain dysfunction that accompanies aging can have a devastating effect on cognitive and intellectual abilities. A significant proportion of older adults experience precipitous cognitive decline that negatively impacts functional activities. Such individuals meet clinical diagnostic criteria for dementia, which is commonly attributed to Alzheimer's disease (AD). Structural neuroimaging, including magnetic resonance imaging (MRI), has contributed significantly to our understanding of the morphological and pathology-related changes that may underlie normal and disease-associated cognitive change in aging. White matter hyperintensities (WMH), which are distributed patches of increased hyperintense signal on T2-weighted MRI, are among the most common structural neuroimaging findings in older adults. In recent years, WMH have emerged as robust radiological correlates of cognitive decline. Studies suggest that WMH distributed in anterior brain regions are related to decline in executive abilities that is typical of normal aging, whereas WMH distributed in more posterior brain regions are common in AD. Although epidemiological, observational, and pathological studies suggest that WMH may be ischemic in origin and caused by consistent or variable hypoperfusion, there is emerging evidence that they may also reflect vascular deposition of beta-amyloid, particularly when they are distributed in posterior areas and are present in patients with AD. Findings from the literature highlight the potential contribution of small-vessel cerebrovascular disease to the pathogenesis of AD, and suggest a mechanistic interaction, but future longitudinal studies using multiple imaging modalities are required to fully understand the complex role of WMH in AD.

La disfunción cerebral objetivable que acompaña el envejecimiento puede tener un efecto devastador en las capacidades cognitivas e intelectuales. Un porcentaje significativo de adultos mayores experimentan una marcada declinación cognitiva que afecia negativamente las actividades funcionales. Esos individuos cumplen los criterios diagnósticos clínicos para demencia, la cual se atribuye comúnmente a la Enfermedad de Alzheimer (EA). La neuroimagenología estructural, incluida la resonancia magnética (RM), ha contribuido significativamente a la comprensión de los cambios morfológicos y aquéllos relacionados con alguna patologia que pueden estar a la base del cambio cognitivo normal y el asociado con alguna enfermedad durante el envejecimiento. Las hiperintensidades de la sustancia blanca (HSB), que se distribuyen en parches de hiperintensidad de señal en las secuencias potenciadas en 72 están entre los hallazgos más frecuentes de la neuroimagenología estructural en los adultos mayores. En los últimos años, la HSB se ha considerado un potente correlato radiológico de la declinación cognitiva. Los estudios sugieren que la HSB distribuida en las regiones cerebrales anteriores se relaciona con la declinación de las habilidades ejecutivas y es típica del envejecimiento normal; en cambio, la HSB distribuida en regiones cerebrales más posteriores es común en la EA. Aunque los estudios epidemiológicos, observacionales y patológicos sugieren que la HSB puede tener un origen isquémico y ser causada por hipoperfusión constante o variable, ha aparecido evidencia que sugiere que también puede reflejar depósito vascular de β-amiliode, particularmente cuando está distribuida en áreas posteriores y se presenta en pacientes con EA. Los hallazgos de la Iiteratura destacan la potencial contribución de la enfermedad cerebro vascular de pequeño vaso a la patogénesis de la EA y sugieren una interacción mecánistica, pero se requiere a futuro de estudios longitudinales que utilicen varias formas de neuroimágenes para una total comprensión del complejo papel de la HSB en la EA.

Les dysfonctions cérébrales objectivées liées à l'âge peuvent avoir un effet dévastateur sur les capacités cognitives et intellectuelles. Un pourcentage significatif d'adultes âgés subissent un déclin cognitif brutal qui retentit défavorablement sur les activités fonctionnelles. Ces personnes présentent des critères diagnostiques cliniques de démence, habituellement rapportés à la maladie d'Aizheimer (MA). La neuro-imagerie anatomique, dont l'imagerie par résonance magnétique (IBM), nous a beaucoup aidés à comprendre les modifications morphologiques et pathologiques qui pourraient sous-tendre les changements cognitifs du vieillissement normal et pathologique. Les hyperdensités de la substance blanche (HSB), qui se présentent sous la forme de petites taches éparses apparaissant à l'IRM en hypersignal en séquence pondérée en T2, sont très fréquemment observées en neuro-imagerie anatomique chez les sujets âgés. Ces dernières années, les HSB ont été reconnues comme étant des signes radiologiques fiables du déclin cognitif. Des études suggèrent que les HSB localisées dans la région antérieure du cerveau seraient liées au déclin des aptitudes exécutives typique du vieillissement normal, alors que les HSB situées dans les régions plus postérieures sont fréquentes dans la MA. Bien que des études épidémiologiques, observationnelles et pathologiques suggèrent que les HSB puissent être d'origine ischémique et provoquées par une hypoperfusion permanente ou variable, il semble maintenant qu'elles puissent aussi être le signe d'un dépôt vasculaire de substance bêta-amyloïde, surtout lorsqu'il est localisé dans les régions postérieures et présent chez les patients atteints de MA. Les résultats de la littérature soulignent l'éventuelle contribution de la pathologie cérébrovasculaire des petits vaisseaux à la pathogenèse de la MA et suggèrent une interaction mécanistique. Mais il faudra encore d'autres études longitudinales aux modalités d'imagerie multiples pour comprendre parfaitement le rôle complexe des HSB dans la MA.

Publication types

  • Research Support, N.I.H., Extramural
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Aging / pathology
  • Alzheimer Disease / pathology*
  • Alzheimer Disease / physiopathology
  • Brain / pathology*
  • Brain / physiopathology
  • Cognition Disorders / pathology
  • Cognition Disorders / physiopathology
  • Humans
  • Imaging, Three-Dimensional
  • Magnetic Resonance Imaging
  • Nerve Fibers, Myelinated / pathology*
  • Nerve Fibers, Myelinated / physiology