DTI Study on Brain Structure and Cognitive Function in Patients with Chronic Mountain Sickness

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La malattia cronica di montagna è una sindrome clinica comune negli immigrati e nei residenti nativi che vivono per anni a un’altitudine superiore ai 2.500 metri. La principale manifestazione della malattia cronica di montagna è l’eritrocito elevato (l’Hb femminile è maggiore di 190 g/L e l’Hb maschile è maggiore di 210 g/L9) dovuto alla graduale perdita di acclimatazione negli ambienti a basso tenore di ossigeno dell’altopiano. Gli studi di Hackett et al.10 hanno dimostrato che in condizioni di alta quota, come bassa temperatura, bassa pressione e bassa pressione parziale di ossigeno, il midollo surrenale ipofisario è iperattivo, e un gran numero di sostanze vasoattive, come la catecolamina, entra nella circolazione sanguigna. Allo stesso tempo, i livelli di aldosterone e di ormone antidiuretico diventano elevati, con conseguente ritenzione di acqua e sodio ed eritrocitosi. Un’elevazione eccessiva degli eritrociti provocherà un’elevata viscosità del sangue e resistenza al flusso sanguigno, rallentamento e deposito del flusso sanguigno e riduzione del flusso sanguigno nei tessuti11. I pazienti con malattia cronica di montagna hanno maggiori probabilità di sviluppare ischemia intracranica, focolai di infarto, e anche situazioni complicate con emorragia. Questa associazione è coerente con i focolai di emorragia intracranica trovati in questo studio, che ha mostrato che i pazienti CMS avevano più ischemia cerebrale e focolai di infarto. Il nostro studio precedente ha trovato che rispetto a quello dei pazienti sani, il flusso di sangue cerebrale (CBF) dei pazienti CMS è inferiore, e la durata media (MTT) è esteso, indicando che il tessuto cerebrale paziente CMS è in uno stato ipossico e ischemico. Il numero di eritrociti nei pazienti CMS ha mostrato un aumento compensatorio, e l’accumulo di eritrociti e i livelli di emoglobina sono stati significativamente elevati per aumentare la capacità di trasporto di ossigeno del sangue e alleviare il corpo di ipossia. Il sangue dei pazienti CMS rimane in uno stato altamente viscoso per molto tempo, il che può causare danni agli organi. Le principali manifestazioni patologiche del danno cerebrale erano la rottura dei vasi o l’iperemia delle meningi spinali e della base cranica, l’emorragia intracerebrale, il gonfiore delle cellule cerebrali e l’edema interstiziale12. In questo studio, abbiamo anche osservato solchi poco profondi, fissazioni e restringimento del sistema ventricolare in pazienti CMS, che era coerente con studi precedenti.

I cambiamenti patologici dopo ipossia cerebrale dipendono principalmente dalla durata e il grado di ipossia. In condizioni di ipossia acuta continua, il tessuto nervoso coinvolto subirà una necrosi completa. Nell’ipossia cronica ad alta quota, i cambiamenti nel tessuto cerebrale sono principalmente cambiamenti caratteristici, e diversi neuroni hanno diverse tolleranze all’ipossia, anche nello stesso stato ipossico. La perdita e le lesioni dei diversi neuroni sono diverse. I neuroni che sono sensibili all’ipossia possono essere necrotici, mentre i neuroni più tolleranti possono avere solo cambiamenti strutturali. Le cellule gliali hanno una forte tolleranza all’ipossia, quindi invece di morire, queste cellule possono fare cambiamenti proliferativi in alcune regioni13. I risultati di questo studio hanno mostrato che i diversi tessuti cerebrali dei pazienti CMS sono stati colpiti in modo diverso dall’ambiente ipossico. Nel gruppo CMS, il valore FA della materia bianca del lobo frontale destro era inferiore a quello del gruppo di controllo, indicando che sotto un ambiente ipossico, il danno microstrutturale della materia bianca in questa zona era più significativo di quello in altre parti, e la consistenza della materia bianca era bassa. Nel gruppo CMS, c’era una correlazione positiva tra FA nel nucleo caudato sinistro e Hb e una correlazione negativa tra FA nell’arto anteriore sinistro del nucleo caudato e funzione cognitiva (MMSE). Questi risultati suggeriscono che l’ipossia non può causare danni ai nervi e ai fibroblasti nel nucleo caudato sinistro o nella capsula interna sinistra; al contrario, l’ipossia può causare la rigenerazione in quelle regioni. Alcuni studi14 mostrano che una piccola ma statisticamente significativa diminuzione del coefficiente di diffusione apparente (ADC) è stato visto in alcune regioni del cervello durante l’ipossia acuta, mentre ADC era leggermente elevato in alta quota rispetto all’adattamento a livello del mare. In questo studio, il valore ADC dell’arto anteriore destro della capsula interna nel gruppo CMS era superiore a quello del gruppo di controllo, e il valore ADC del talamo sinistro dei pazienti CMS aumentato con l’aumento di Hb, che è coerente con i risultati patologici nei pazienti CMS. La funzione cognitiva è una varietà di attività mentali coscienti, tra cui semplice percezione, determinazione, comprensione, giudizio all’ambiente o a se stessi, e il completamento di complessi calcoli matematici. La cognizione è sempre presente quando gli esseri umani sono coscienti15, Gli studi hanno dimostrato che CMS è un motivo importante per la funzione cerebrale diminuita16. Studi recenti hanno dimostrato che i migranti d’alta quota che lavorano e vivono in condizioni di bassa pressione e ipossia possono avere una mobilità e una funzione cerebrale danneggiate in varia misura. L’intelligenza di questi individui d’alta quota è ridotta; la memoria, specialmente quella a breve termine e quella transitoria, è significativamente compromessa, la capacità cognitiva è ridotta e la capacità di reazione e di giudizio è diminuita17. Schlaepfer18 dimostra che i soggiorni continui (>10 ore) ad alta quota o a 5000 metri sul livello del mare portano a una funzione cognitiva danneggiata. Wu et al.19 hanno trovato che con l’aumento dell’altitudine, la presenza di emozioni negative è aumentata di conseguenza, e i disturbi emotivi sono apparsi nell’ambiente di ipossia ad alta quota. Pagani20 ha suggerito che un adeguato adattamento all’ambiente di alta quota può alleviare le anomalie cognitive causate dall’ipossia e persino far scomparire queste anomalie. In questo lavoro, abbiamo studiato le relazioni tra la FA, valore ADC, la gravità della malattia e la funzione cognitiva in pazienti con CMS e trovato che il valore ADC della zona ippocampale destra in pazienti CMS era negativamente correlato con il punteggio MMSE. I risultati indicano che i cambiamenti nelle strutture bilaterali del cervello sono diversi nei pazienti CMS con ipossia cronica, mentre la struttura ippocampale destra è correlata ai cambiamenti nella funzione cognitiva.

In conclusione, i pazienti CMS sono inclini a ischemia intracranica, infarto ed emorragia nel cervello. Molteplici cambiamenti strutturali si verificano nel cervello dei pazienti CMS rispetto a quelli dei soggetti sani, e il danno ha una correlazione con la gravità della malattia e la compromissione della funzione cognitiva. I fasci di fibre della materia bianca dei pazienti CMS non avevano danni evidenti, ad eccezione dei 3 pazienti con focolai ischemici.

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