Untersuchung struktureller Konnektivität bei Menschen mit limbischer Enzephalitis

Abstract

Die limbische Enzephalitis (LE) ist eine Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems, die klinisch durch ein subakut auftretendes limbisches Syndrom bestehend aus der Trias Störung des Episodischen Gedächtnisses, epileptische Anfälle temporaler Semiologie sowie Affektstörungen charakterisiert ist. In diese Arbeit wurden retrospektiv Menschen mit LE eingeschlossen, die zwischen April 2008 und November 2016 an der Klinik und Poliklinik für Epileptologie des Universitätsklinikums Bonn behandelt wurden. Insgesamt wurden 19 Menschen mit GAD65-assoziierter (mittleres Alter 35,9 Jahre, 11 weiblich), 4 Menschen mit LGI1-assoziierter, (mittleres Alter 63,3 Jahre, 2 weiblich) und 5 Menschen mit CASPR2-assoziierter LE (mittleres Alter 57,4 Jahre, keine weiblich) in die Studie eingeschlossen. Daneben wurden als Kontrollgruppe 20 Menschen mit Temporallappenepilepsie und histologisch gesicherter Hippocampussklerose (mittleres Alter 38,8 Jahre, 11 weiblich) sowie 26 gesunde Kontrollpersonen (mittleres Alter 44,6 Jahre, 12 weiblich). Von allen Individuen wurden T1-gewichtete MRT-Daten sowie DTI-Daten erhoben. Mittels Fixel-basierter Analyse fanden wir bei Menschen mit GAD65-assoziierter LE im Vergleich zu Kontrollpersonen eine signifikant niedrigere Faserdichte und Faserdurchmesser im fasciculus longitudinalis superior beider Hemisphären sowie im Isthmus des corpus callosum (jeweils p < 0,05 FWER-korrigiert). Der Vergleich von Menschen mit CASPR2-assoziierter LE und LGI1-assoziierter LE mit Kontrollpersonen erbrachte keine signifikanten Gruppenunterschiede. Die Analyse von Hirnnetzwerken zeigte signifikante Gruppenunterschiede auf Ganzhirn-Ebene zwischen Menschen mit GAD65-assoziierter LE, Hippocampussklerose und Kontrollpersonen hinsichtlich der charakteristischen Pfadlänge als Maß für die Netzwerkintegration (ANOVA F(4, 58) = 3,66, p = 0,010) sowie des clustering coefficient als Maß für die Netzwerksegregation (ANOVA F(4, 58) = 4,98, p = 0,002). Paarweise durchgeführte post-hoc Tests zeigten eine signifikant erhöhte charakteristische Pfadlänge sowie eine signifikant erniedrigten clustering coefficient bei Menschen mit GAD65-assoziierter LE im Vergleich zu Kontrollpersonen und Menschen mit Hippocampussklerose (p < 0,01). Zudem fanden wir mittels linearer Regressionsmodelle einen Zusammenhang zwischen dem clustering coefficient und dem Amygdalavolumen in der primär betroffenen Hemisphäre (p = 0,038, R2 = 0,31) sowie dem Verbalgedächtnis (p = 0,010, R2 = 0,45). Im Vergleich der Kantenstärken mittels network-based statistics fanden wir elf Verbindungen mit signifikant reduzierter Kantenstärke bei Menschen mit GAD65-assoziierter LE im Vergleich zu Kontrollpersonen (p < 0,05 FWER-korrigiert). Bei Betrachtung der Knotenzentralität fanden wir Gruppenunterschiede der Knotenstärken in 18 Knoten (jeweils p < 0,05 FDR-korrigiert). Mittels Fixel-basierter Analyse und einem netzwerkbasierten Ansatz demonstriert diese Arbeit, dass extratemporale Strukturen der weißen Substanz von der LE ebenfalls betroffen sind. Dabei hängt das genaue Muster und das Ausmaß dieser Veränderungen zum einen von dem zugrundeliegenden Autoantikörper ab, zum anderen lassen sich die veränderten Bildgebungsmarker mit der Verbalgedächtnisleistung und dem Amygdalavolumen der primär betroffenen Hemisphäre in Zusammenhang bringen, die beide als klinisch etablierte Verlaufsparameter der LE gelten und damit die Relevanz dieser in silico-Metriken für die klinische Praxis untermauern.