MESURE D'ACTIVITÉ ESTÉRASIQUE D'ACÉTYLCHOLINE CÉRÉBRALE DANS DÉMENCE D'ALZHEIMER PAR IMAGINGL FAVORI FONCTIONNEL PARAMÉTRIQUE

 

MEASURING CEREBRAL ACETYLCHOLINE ESTERASE ACTIVITY IN ALZHEIMER DEMENTIA BY PET FUNCTIONAL PARAMETRIC IMAGING

K. Herholz, G. Zündorf, B. Bauer, S. Weisenbach, W.-D. Heiss

Max-Planck-Institute and Neurological Dept., University Hospital, Köln, Germany

Contexte(formation) et But : In vivo la mesure de l'expression d'estérase d'acétylcholine (le MAL) a d'intérêt primaire à la démence à cause du rôle crucial du système cholinergique dans la mémoire(souvenir) et l'attention. 11C-labeled N-methyl-4-piperidyl-acetate (11C-MP4A) est un traceur qui est fortement spécifique pour le MAL et a les propriétés cinétiques qui sont favorables pour la mesure du MAL cortical activity1; 2. En employant ce traceur, nous décrivons les résultats d'une nouvelle méthode pour des images standardisées paramétriques dans la démence d'Alzheimer

(ANNONCE 3); 4.

Méthodes : Nous avons étudié onze patients avec l'ANNONCE probable (nincds-adrda des critères, la moyenne d'âge 68.2 ans, le score de statut moyen mini mental 21.2) et six sujets de témoin normal. Les sujets ont été examinés avec l'ANIMAL DE COMPAGNIE dynamique (Siemens/CTI EXACT) dans 3D-mode plus de 60 minutes après l'injection de 550-740 MBq 11C-MP4A i.v. Un ordre dynamique de 6x30 des secondes, 2x60 des secondes, 2x150 des secondes, 10x300 des feuilletages de secondes a été employé après l'acquisition de feuilletage de transmission de 10 minute avec 3 Ge-68 des tiges. Les images ont été normalisées à l'espace stéréotaxique. Les images paramétriques d'hydrolyse de traceur par le MAL (k3) ont été produites selon une procédure d'ajustement analytique récemment développée voxel-sage dynamique employant le noyau externe lenticulaire comme un tissu de référence. Pour localiser les régions qui démontrent un changement significatif d'activité de MAL deux tests de t types ont été exécutées voxel par voxel l'utilisation SPM99.

Résultats : Ayez les valeurs de k3 corticales de sujets de début tardif (k3 à 0.0725 + /-0.0090min-1) et le premier début les sujets d'ANNONCE (k3 à 0.0686 + /-0.0072min-1) ont été significativement réduits comparés aux commandes (k = 0.1019 + /-0.0055 minute-1). Les niveaux de signification correspondants étaient p = 4.6 10-5and p = 1.2 10-5, respectivement. La réduction la plus significative d'activité de MAL a été placée dans le cortex inférieur temporel.

Conclusion : la mesure nonenvahissante(noneffractive) d'activité de MAL locale cérébrale avec l'ANIMAL DE COMPAGNIE est possible et peut être appliquée dans un tableau clinique. La réduction sévère d'activité de MAL est présente dans l'ANNONCE douce à modérer de premier et le début tardif. Cette technique a le potentiel pour contribuer au diagnostic différentiel de démence, mesurer l'inhibition de MAL cérébrale par des drogues(médicaments) et identifier des individus avec les déficits en particulier sévères cholinergiques qui peuvent profiter le plus du traitement avec des agents cholinergiques.

 

 

Background and Purpose: In-vivo measurement of the expression of acetylcholine esterase (AChE) is of primary interest in dementia because of the crucial role of the cholinergic system in memory and attention. 11C-labeled N-methyl-4-piperidyl-acetate (11C-MP4A) is a tracer that is highly specific for AChE and has kinetic properties that are favorable for measuring cortical AChE activity1;2. Using this tracer, we describe the results of a new method for standardized parametric images in Alzheimer dementia
(AD) 3;4.

Methods: We studied eleven patients with probable AD (NINCDS-ADRDA criteria, mean age 68.2 years, mean mini mental status score 21.2) and six normal control subjects. Subjects were examined with dynamic PET (Siemens/CTI EXACT) in 3D-mode over 60 minutes after injection of 550-740 MBq 11C-MP4A i.v. A dynamic sequence of 6x30 seconds, 2x60 seconds, 2x150 seconds, 10x300 seconds scans was used after acquisition of a 10 min transmission scan with 3 Ge-68 rods. Images were normalized to stereotactic space. Parametric images of tracer hydrolysis by AChE (k3) were generated by a recently developed voxel-wise dynamic curve fitting procedure using the putamen as a reference tissue. To localize the regions that demonstrate a significant change of AChE activity two sample t-tests were performed voxel by voxel using SPM99.

Results: Mean cortical k3 values of late onset subjects (k3 = 0.0725 +/- 0.0090min-1) and early onset AD subjects (k3 = 0.0686 +/- 0.0072min-1) were significantly reduced compared to controls (k3 = 0.1019 +/- 0.0055 min-1). The corresponding significance levels were p = 4.6 10-5and p = 1.2 10-5, respectively. The most significant reduction of AChE activity was located in inferior temporal cortex.

Conclusion: Noninvasive measurement of local cerebral AChE activity with PET is possible and can be applied in a clinical setting. Severe reduction of AChE activity is present in mild to moderate AD of early and late onset. This technique has the potential to contribute to differential diagnosis of dementia, to measure cerebral AChE inhibition by drugs, and to identify individuals with particularly severe cholinergic deficits who may benefit most from treatment with cholinergic agents.

References

1. H. Namba et al., Eur.J.Nucl.Med. 26, 135-143 (1999).

2. K. Herholz et al., J.Neural Transm. 12, 1457-1468 (2000).

3. K. Herholz et al., Eur.J.Nucl.Med. 28, 472-477 (2001).

4. G. Zündorf et al., In Brain imaging using PET, M. Senda, Y. Kimura,
P. Herscovitch, Eds. Academic Press, San Diego, Ca., in press.