A STORY ABOUT SCHIZOPHRENIA IMAGING AND METABOLISM

Abstract (Swedish)

Abstrakt
Nukleärmedicinska metoder vid schizofreni
Den kliniska användningen av nukleära metoder startade på 1970-talet med studier av hjärnblodflödet i Lund med David Ingvars och Franzéns användning av Xenon-133 och buntar av enskilda detektorer.
Införandet av SPECT med Teknetium-99m radiofarmaka som t.ex. 99mTc-HMPAO förenklade proceduren och man kunde undersöka sambanden mellan rCBF, psykopatologi och effekter av neuroleptisk terapi.
18F-fluorodeoxiglukos (FDG)-PET visar korrelationer med förändringar i målregioner av hjärnans kognitiva egenskaper som:
• Amygdala (värdetilldelning, känsla igenkänning),
• Temporal-parietal koppling, dorsolateral, ventromedial och
Prefrontal Cortex PFC (teori om sinne och perspektiv),
• Medial PFC (mental aktivitet) och
• Striatum (social belöning).

MR vid schizofreni

Strukturell MR-avbildning sMRI: Förändrad gyrifiering verkar vara en betydande robust markör för störningar i tidig neuronal utveckling vid schizofreni. Ökning av gyrifiering observerad i Bilateral Insula, temporal pol och vänster Orbitofrontal Cortex. Tjockleken på frontalloberna speglar också en patologisk process vid schizofreni med minskad kortikal tjocklek i Prefrontal Cortex, Precuneus och Occipital Cortex.
CSF-MR och Schizofreni: Utvärdering av CSF-flödesdynamik i akvedukten tillsammans med sMRI-undersökningar av hjärnan och hjärtfrekvensvariabilitet skulle kunna stärka kunskapen om patofysiologin i både diagnostik och behandling av patienter med schizofreni.
fMRI och schizofreni: Dysfunktion av den sensorimotoriska cortex (SMA) är signifikant associerad med motoriska störningar vid schizofreni. Språkuppgift MRT-data kombinerat med strukturell (sMRI) kan karakterisera schizofrenipatienter med auditiva verbala hallucinationer (AVH) som är ett av de vanligaste psykotiska symtomen vid schizofreni. Det finns dock inga indikationer på klinisk tillämpning av dessa fynd.
Diffusion Tensor Imaging DTI-studier och schizofreni: DTI-studier av schizofrena patienter visar lägre FA-värden än friska kontroller. FA-värdet för den främre delen av corpus callosum korrelerar negativt med poängen på skalan för bedömning av negativa symtom. En negativ korrelation uppstår mellan genomsnittlig regional FA i höger anterior cingulum och PANSS-positiva symptompoäng. Efter kognitiv träning visar schizofrenipatienter signifikant ökad FA i prefrontala-talamus-sensorisk-motoriska anslutningskanaler.
Magnetic Transfer Imaging MTI och schizofreni: Den stora betydelsen av magnetisk transfer imaging MTI är dess kombination med DTI, som visar högre extracellulära koncentrationer av fritt vatten i hjärnan, vilket indikerar närvaron av neuroinflammation vid schizofreni. Om neuroinflammationen åtgärdas tidigt i sjukdomsförloppet kan det leda till eventuell återhämtning och kanske förhindra utvecklingen till kronisk sjukdom.

1H-MRS och schizofreni
N-acetylaspartat NAA: En metaanalys visar att N-acetylaspartat NAA-koncentrationerna är lägre i frontalloben och Thalamus hos patienter med första episod psykos jämfört med kontroller.
Glutamat: En systematisk genomgång av alla 1H-MRS-studier fram till år 2022 av glutamatförändringar hos patienter med psykos i tidig fas visade inga säkra bevis på glutamatförändringar i områden av Hippocampus, lillhjärnan, thalamus och mediala prefrontala regionen.
Gamma-amino-smörsyra-GABA: Schizofrenipatienter visar signifikant lägre GABA till kreatin Cr-kvoter i den prefrontala cortex jämfört med friska kontroller
Glutamin: Schizofrenipatienter visar signifikant förhöjda nivåer av glutamin såväl som förhöjda förhållande mellan glutamin och glutamat, medan nivån av glutamat är oförändrad jämfört med friska kontroller.
Kolin: Resultaten av 1H-MRS-studier tyder på att kolin ökar i både den prefrontala och occipitala cortex under nyligen debuterad schizofreni, vilket indikerar tecken på neuroinflammation.


Tryptofankatabolism och schizofreni

Tryptofan: Tryptofan är en av de essentiella aminosyrorna, som kroppen inte kan producera själv, och som därför tillförs genom födointag.
Serotoninvägen: I serotoninvägen omvandlar tryptofan (TPH) till serotonin (5HT) som vidare metaboliseras till melatonin
Kynureninvägen: I Kynureninvägen sker 90 % av tryptofannedbrytningen genom omvandling till Kynurenin via enzymet Tryptofan2,3-dioxygenas (TDO) i levern. De återstående 10 % av nedbrytningen till Kynurenin sker av enzymet Indolamin 2,3-dioxygenas (IDO) i hjärnan, mag-tarmkanalen och levern. Kynurenin metaboliseras till kinolinsyra QA, som omvandlas till nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) som är ett koenzym som är centralt för metabolismen. NAD finns i två former: en oxiderad form förkortad som NAD+ och en reducerad form NADH (H för väte).
Tryptofanmetabolismväg och schizofreni: Aktivering av tryptofanmetabolismvägen (TRYCAT) verkar vara inblandad i patofysiologin för schizofreni. Patienter med schizofreni jämfört med friska kontroller visar signifikanta skillnader för tryptofanmetaboliter i CNS, vilket i slutändan kan påverka glutamat-neurotransmission via N-metyl-D-aspartat- och α-7-nikotinreceptorer.
α7nAChR som ett terapeutiskt mål vid schizofreni: Ett antal tryptofanmetaboliter som är kända för att vara neuroaktiva och potentiella associerade med kognitiva underskott vid schizofreni. Bland dessa metaboliter finns Kynurensyra (KYNA), 5-HydroxyIndol (5-HI) och Kinolinsyra (QUIN). Dessa metaboliter verkar med olika effekter på α-7nikotin-acetyl-kolinreceptorn (α7nAChR) och/eller N-Methyl-D-aspartatreceptorn (NMDAR).
Kynurensyra (KYNA) tros bidra till kognitiv försämring vid schizofreni, medan kinolinsyra QA som är en α7nikotinsyraagonist verkar ha positiva effekter på neurokognition hos personer med schizofreni.
Nikotin, som är en lågpotens agonist för α7nAChR-receptorn, har vissa fördelaktiga effekter på neurofysiologiska och neurokognitiva brister associerade med schizofreni, vilket tyder på att effektivare receptoraktivering på ett meningsfullt sätt kan förbättra kognitionen vid schizofreni.
Tryptofanmetabolism (TRYCAT) och schizofreni: CSF-nivåer av Kynurensyra är förhöjda vid schizofreni, vilket motiverar nya terapeutiska strategier inriktade på hjärnans Kynurensyrasyntes. Studier i djurmodeller indikerar att höga nivåer av tryptofan undertrycker aggressivt beteende, troligen relaterat till ökad central serotonintillgänglighet.

• author: Persson, Bertil R
• organization: Medical Radiation Physics, Lund; Rausing laboratory of Lund - Tumor section (research group)
• alternative title: EN BERÄTTELSE OM SCHIZOFRENI IMAGING OCH METABOLISM
• publishing date: 2023-12-28
• type: Book/Report
• publication status: published
• subject: Psychiatry; Radiology, Nuclear Medicine and Medical Imaging
• keywords: schizofreni, Nukleärmedicin
• volume: 1
• edition: 1
• pages: 216 pages
• ISBN: 978-620-7-45256-9
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Författaren: Rolf Bertil Ragnar PERSSON, Ph.D., MD.h.c., professor emeritus Född den 12 oktober 1938, i Malmö, Hagagatan 9 1980-2005 professor i medicinsk strålningsfysik i Lund Nu: professor emeritus vid Lunds universitet Publicerade mer än 400 vetenskapliga publikationer, och 20 omfattande rapporter och böcker. Handledare för 40 doktorsavhandlingar vid läkarhögskolorna och de naturvetenskapliga fakulteterna: Efter inledande studier under åren 1960-62 i kemi, matematik och fysik började hans vetenskapliga karriär 1963 med undersökningar av hälsoeffekterna av radioaktivt nedfall från de atmosfäriska kärnvapenproven, i lav-tygel-mänsklig näringskedja. 1970 resulterade det i doktorsavhandlingen: Radioaktivt nedfall i norra Sverige - Årliga variationer från 1956 till 1967 hos lavar och renar samt upptag och ämnesomsättning hos människor. Åren 1980, 1989-90, 1994 och 1996 deltog han i de svenska polarexpeditionerna till Arktis (Nordpolen 10 september 1996) och Antarktis (1989-90) med forskning inom marin radioekologi. På senare tid har han studerat toxiciteten hos naturligt förekommande radioaktivt polonium-210 och dess fördelning i atmosfären från nord- till sydpolen. Hans kunskaper i kemi kom väl till pass när Universitetssjukhuset i Lund installerade Nordens första gammakamera. Denna enhet visar fördelningen av radioaktiva ämnen i människokroppen. Tidigare hade de skannat patienter med en detektor, vilket tog lång tid och gav dålig upplösning. Gammakameran krävde dock höga halter av radioaktiva ämnen i kroppen för att få bra bilder. Det råkade bara vara så att en isotop av ett nytt grundämne Technetium-99m just upptäcktes, som skulle vara lämpligt att använda med gammakameran. Hans första uppgift var att producera radiofarmaka av Technetium-99m. Efter idogt experimenterande var det dags att använda Technetium-99m-svavelkolloid på patienter. Gammakamerabilderna med Technetium-99m var tusen gånger bättre än de gamla scintigrafibilderna med 198Au eller 131I. Hans engagemang i medicinsk bilddiagnostik ledde 1981 till engagemang i kärnmagnetisk resonanstomografi MRI. Biomedicinska tillämpningar av MRI innebär också potentiella hälsorisker, vilket han ansåg i omfattande monografier om detta ämne. I samarbete med neurokirurgen Leif G. Salford har hälsoeffekterna av exponering för elektromagnetiska fält undersökts för användning i GSM-mobilkommunikation. De fann ökad permeabilitet för blodalbumin i blod-hjärnbarriären hos råttor. Deras studier av gener i råtthjärna visar också att GSM-mikrovågor inte inducerar DNA-strängbrott eller förändrar kromatin, utan snarare påverkar RNA-uttryck under specifika exponeringsförhållanden. När 2015 en svensk forskningsresurs för magnetisk resonanstomografi MRT kom till Lund med en 7-teslamagnet. Genom detta öppnades möjligheter för enheter för att studera hjärnans funktion och kemi. Detta stimulerade hans visioner om själens kemi, vilket ledde till hans intresse för hjärnavbildning av patienter med schizofreni, ämnet för denna bok.
• id: 3cc3cf02-bec5-42b8-a1d6-7d843d4946b5
• date added to LUP: 2024-01-28 21:19:20
• date last changed: 2024-01-29 13:18:04