Brain magnetic resonance imaging in aspartylglucosaminuria

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6294-6
Title: Brain magnetic resonance imaging in aspartylglucosaminuria
Author: Tokola, Anna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Program in Clinical Research
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-08-21
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6294-6
http://hdl.handle.net/10138/317870
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: ABSTRACT Our group investigates aspartylglucosaminuria (AGU) and the changes it causes by the means of brain magnetic resonance imaging (MRI)-based methods. AGU is a rare lysosomal storage disorder with autosomal recessive inheritance. In Finland, its estimated incidence is 1:18 000 and the country currently has about 160–200 living AGU patients. It has been estimated that there are 200–300 patients with AGU worldwide. The disease manifests with a progressive decline in cognitive and motor functions and leads to premature death at middle age. There is currently no approved treatment available to cure or slow down the disease, but a chaperone treatment trial has been initiated in Finland among AGU patients. The pharmacological chaperone favours the correct conformation of the mutated enzyme and enhances stability, which leads to increased activity of the enzyme. Other therapies, including gene therapy, are also under development. MRI is considered a safe imaging method. Before the works included in this thesis, the reported imaging findings associated with AGU were made using 1.0 and 1.5 Tesla (T) equipment. These findings showed low signal intensity in the thalami and signs of delayed myelination in the T2-weighted images, as well as mild atrophy. Using 3.0 T MRI provides more detailed images of the brain. Modern MRI-based methods, such as automated volumetric measurements, diffusion tensor imaging (DTI) and susceptibility-weighted imaging (SWI) have been used to examine some other lysosomal storage disorders (LSDs) and several other neurodegenerative disorders. These methods can in vivo provide information on the decrease in volume of brain structures, differences in the white matter tracts and microstructure between groups of patients and healthy control persons, as well as the deposition of iron and other minerals in different brain structures. These methods have not previously been used in studies of AGU patients. The primary aim of this study was to describe the 3.0 T brain MRI findings associated with AGU in conventional sequences (T1- and T2-weighted images) and to increase the knowledge of this disease worldwide. The second aim was to examine the disease-related changes in the brain at different stages of the disease using modern MRI-based methods. We used an atlas-based automated method for volumetric measurements, DTI for the evaluation of white matter tracts and microstructure, and SWI for visualizing the accumulation of paramagnetic compounds (i.e. iron) in the brain structures. Our third aim was to provide a basis for the imaging-based evaluation of responses to emerging treatments, by means of the MRI-based methods mentioned and their quantitative applications. We reported the typical findings associated with AGU in T1- and T2-weighted images and susceptibility-weighted images. These findings may raise suspicion of this rare disease in clinical practice, and expedite diagnosis, especially in countries other than Finland. This will be all the more important when, hopefully, efficient treatments are available for the disease in the future. The patients participating in the treatment trials will also be followed up with regular brain MRI examinations. During the coming years, we will come to know how the treatments affect the visual MRI findings or the differences found using quantitative methods, and how these changes correlate with the clinical picture.Aivojen magneettikuvaus aspartyyliglukosaminuriassa TIIVISTELMÄ Ryhmämme tutkii aspartyyliglukosaminurian (AGU) aiheuttamia muutoksia aivoissa magneettikuvantamiseen perustuvien menetelmien avulla. AGU on harvinainen, suomalaiseen tautiperintöön kuuluva lysosomaalinen kertymäsairaus, joka periytyy autosomaalisesti peittyvästi. Taudin ilmaantuvuus Suomessa on 1:18 000 ja AGU-tautia sairastavia henkilöitä on Suomessa elossa tällä hetkellä noin 160 - 200. Maailmanlaajuista ilmaantuvuutta ei tiedetä, mutta on arvioitu, että AGU-tautia sairastavia henkilöitä on maailmassa tällä hetkellä 200 - 300. Tauti aiheuttaa lapsuusiässä alkavan etenevän kehitysvammaisuuden ja johtaa ennenaikaiseen kuolemaan keski-iässä. Tautiin ei ole toistaiseksi markkinoilla parantavaa hoitoa, mutta Suomessa on kaksi vuotta sitten aloitettu hoitokokeilu saperoni- eli kaitsijaproteiinivalmisteella. Tautiin on kehitteillä myös muita hoitoja, geenihoito mukaan lukien. AGU-tautiin liittyviä kuvantamislöydöksiä on ennen tähän väitöskirjatyöhön liittyviä osatöitä kuvattu 1.0 ja 1.5 Teslan laitteilla. 3.0 Teslan magneettikuvauslaitteella saadaan aivoista entistä tarkempia kuvia. Nykyaikaisilla magneettikuvantamiseen perustuvilla menetelmillä, kuten automaattisilla tilavuusmittauksilla, diffuusiotensorikuvauksella (DTI) sekä suskeptibiliteettipainotteisella kuvantamisella (SWI) on mahdollista saada in vivo tietoa mm. aivorakenteiden kutistumasta ja sen etenemisestä, valkean aineen ratojen ja mikrorakenteen eroista potilas- ja verrokkiryhmän välillä sekä raudan ja muiden mineraalien kertymästä eri aivorakenteisiin. AGU-taudin tutkimuksessa näitä menetelmiä ei aikaisemmin ole käytetty. Tutkimuksen tavoitteena on ollut ensinnäkin kuvata tautiin liittyvät löydökset tavanomaisissa T1- ja T2-painotteisissa kuvissa 3.0 Teslan laitteella sekä lisätä tietoisuutta taudista maailmanlaajuisesti. Toisena tavoitteena on ollut tutkia tarkemmin AGU-taudin aiheuttamia muutoksia aivoissa edellä mainittujen magneettikuvantamiseen perustuvien menetelmien avulla taudin eri vaiheissa. Kolmantena tavoitteena on ollut luoda pohjaa sille, että tautiin kehitteillä olevien hoitojen vaikutuksia voitaisiin seurata näiden menetelmien ja niiden kvantitatiivisten sovellusten avulla. Julkaisemamme AGU-tautiin liittyvät tyypilliset löydökset aivojen magneettikuvissa auttavat epäilemään tätä hyvin harvinaista tautia ja nopeuttavat diagnoosiin pääsyä etenkin Suomen ulkopuolella, missä tauti on äärimmäisen harvinainen. Tämä on yhä tärkeämpää, kun tulevina vuosina, toivottavasti, tautiin on tarjolla tehokkaita hoitoja. Hoitokokeiluihin osallistuvia potilaita tullaan myös seuraamaan säännöllisillä aivojen magneettikuvauksilla. Tulevina vuosina saamme tietää, miten hoidot vaikuttavat aivojen magneettikuvissa visuaalisesti havaittaviin ja kvantitatiivisilla menetelmillä todettaviin muutoksiin sekä miten nämä muutokset korreloivat potilaiden kliiniseen tilaan.  
Subject: lääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record