Greater Loss of White Matter Integrity in Postural Instability and Gait Difficulty Subtype of Parkinson's Disease

ABSTRACT Background: Patients with the postural instability and gait difficulty (PIGD) subtype of Parkinson disease (PD) are at a higher risk of dysfunction and are less responsive to dopamine replacement therapy. The PIGD subtype was found to largely associate with white matter lesions, but details of the diffusion changes within these lesions have not been fully investigated. Voxel-based analysis for diffusion tensor imaging data is one of the preferred measures to compare diffusion changes in each voxel in any part of the brain. Methods: PD patients with the PIGD (n=12) and non-PIGD subtypes (n=12) were recruited to compare diffusion differences in fractional anisotropy, axial diffusivity, and radial diffusivity with voxel-based analysis. Results: Significantly reduced fractional anisotropy in bilateral superior longitudinal fasciculus, bilateral anterior corona radiata, and the left genu of the corpus callosum were shown in the PIGD subtype compared with the non-PIGD subtype. Increased radial diffusivity in the left superior longitudinal fasciculus was found in the PIGD subtype with no statistical differences in axial diffusivity found. Conclusions: Our study confirms previous findings that white matter abnormalities were greater in the PIGD subtype than in the non-PIGD subtype. Additionally, our findings suggested: (1) compared with the non-PIGD subtype, loss of white matter integrity was greater in the PIGD subtype; (2) bilateral superior longitudinal fasciculus may play a critical role in microstructural white matter abnormalities in the PIGD subtype; and (3) reduced white matter integrity in the PIGD subtype could be mainly attributed to demyelination rather than axonal loss. RÉSUMÉ Perte plus importante de l’intégrité de la substance blanche dans le sous-type PIGD de la maladie de Parkinson. Contexte: Des patients ayant un sous-type de la maladie de Parkinson (MP) associant une instabilité posturale et des difficultés à la marche (PIGD) présentent des risques plus élevés de troubles fonctionnels et réagissent moins au traitement substitutif par la dopamine. On a constaté que le sous-type PIGD était largement associé à des lésions de la substance blanche, mais les détails sur les modifications de la diffusion au sein de ces lésions n’ont pas encore été complètement étudiés. Une analyse des voxels pour les données d’imagerie du tenseur de diffusion est l’une des mesures préférentielles pour la comparaison des changements de diffusion dans chaque voxel, dans quelques régions du cerveau que ce soit. Méthodes: Des patients atteints de MP avec le sous-type PIGD (n=12) et sans le sous-type PIGD (n=12) ont été recrutés pour comparer les différences de diffusion de l’anisotropie fractionnaire, de la diffusivité axiale et de la diffusivité radiale au moyen d’une analyse basée sur les voxels. Résultats: Une diminution significative de l’anisotropie fractionnaire a été constatée de chaque côté dans le faisceau longitudinal supérieur et dans la Corona radiata antérieure, ainsi que dans le genou du corps calleux du côté gauche chez les patients atteints du sous-type PIGD par rapport aux patients du sous-type non-PIGD. L’augmentation de la diffusivité radiale du faisceau longitudinal supérieur gauche a été constatée dans le sous-type PIGD, sans qu’une différence statistique ait été constatée dans la diffusivité axiale. Conclusions: Notre étude confirme les constatations précédentes selon lesquelles les anomalies de la substance blanche sont plus importantes dans le sous-type PIGD que dans le sous-type non-PIGD. De plus, nos constatations suggèrent que : (1) la perte d’intégrité de la substance blanche a été plus importante dans le sous-type PIGD que dans le sous-type non-PIGD; (2) le faisceau longitudinal supérieur bilatéral pourrait jouer un rôle essentiel dans les anomalies microstructurelles de la substance blanche dans le sous-type PIGD; et (3) la diminution de l’intégrité de la substance blanche dans le sous-type PIGD pourrait être principalement attribué à la démyélinisation plutôt qu’à une perte axonale.