Espectroscopia de próton por ressonância magnética do hipocampo

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
FACULDADE DE MEDICINA DE RIBEIRÃO PRETO
Espectroscopia de próton por ressonância magnética do
hipocampo em pacientes com transtorno do pânico
CLARISSA MARIA FERREIRA TRZESNIAK
Ribeirão Preto – SP
2008
CLARISSA MARIA FERREIRA TRZESNIAK
Espectroscopia de próton por ressonância magnética do
hipocampo em pacientes com transtorno do pânico
Dissertação
Neurologia,
apresentada
Psiquiatria
ao
e
Departamento
Psicologia
Médica
de
da
Universidade de São Paulo, campus Ribeirão Preto, para
obtenção do titulo de Mestre em Saúde Mental.
Área de Concentração: Saúde Mental
Orientador: Prof. Dr. José Alexandre de Souza Crippa
Ribeirão Preto – SP
2008
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA
FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
FICHA CATALOGRÁFICA
Trzesniak, Clarissa Maria Ferreira.
Espectroscopia de próton por ressonância magnética do hipocampo em
pacientes com transtorno do pânico.
Ribeirão Preto, 2008.
103 p. ; 30 cm
Dissertação de mestrado apresentada à Faculdade de Medicina de Ribeirão
Preto/USP – Departamento de Neurologia, Psiquiatria e Psicologia Médica – Área
de concentração: Saúde Mental.
Orientador: Crippa, José Alexandre de Souza.
Descritores: 1. Neuroimagem 2. Espectroscopia 3. Transtorno do Pânico
Samba da Dedicatória
Definitivamente, confesso que sintetizar nunca foi uma de minhas virtudes. Seria cômodo
resumir esta seção a poucas frases; porém, incoerente. Dessa forma, pensando em (e
parafraseando) Vinícius, resolvi por um samba da dedicatória. Pois não posso me furtar a
escrever sobre os outros vinte e quatros anos que antecederam os dois nos quais me dediquei a
este trabalho; a citar grandes encontros, desencontros e reencontros, responsáveis por aquilo que
sou atualmente. Se o resultado de hoje tem este doce sabor, essa intensidade só é possível, por
exemplo, à minha amada tia Rosa, que me ensinou logo cedo que a vida também tem seus azedos,
como um abacaxi ananás (tia, esta foi uma de suas melhores lições). Mas quantos deliciosos
sabores já não sucederam este importante fato traumático? Penso naqueles sentidos ao lado dos
tios Ana e Chico... não falo apenas sobre o melhor tutu de feijão, mas adicionalmente sobre o
sabor da música, do amor, do aconchego... Mesma deliciosa sensação advinda dos momentos com
minha família em Ribeirão Preto, composta por Ester, Alfredo, Lilica e Renata (irmã querida). Ou
ainda da banana amassada com farinha láctea junto à amada Fabi, dos chocolates (Lindt ou
Coop) com minha doce Vera. Está tudo carinhosamente guardado. Guardado como as conversas
filosóficas com meu tio (e segundo pai) Luiz, que tanto me instruiu sobre a existência.
Armazenado próximo à meiga figura da Cássia, impossível de ser dissociada de meu pequenino
Theo. Escondido num local que, embora reservado, denuncia suas coordenadas, assim como meu
pé que delatou o mágico esconderijo embaixo da mesa da casa da Oma. Ah, meus queridos avós
ausentes: espero que compartilhem isso comigo!
E sobre o núcleo de onde vem toda esta veemente vivência, como resumi-lo em
palavras? Eis aqui a mais difícil das tarefas. Peço ajuda, dessa forma, a Chico Buarque para
dizer ao meu pai Piotr que o reflexo da canção O Caderno estará em mim eternamente
refletido. A meu adorado Daniel, agradeço as tantas vezes que deixou-me puxar-lhe os
cabelos (no sentido real e figurado) em detrimento de seu próprio desconforto. Espero que
saiba, meu querido, “como é grande o meu amor por você”... Segundo minhas palavras aos
oito anos, embora eu ame “mamãe e papai, amo o Daniel 1.000 vezes mais”... Mas não se
preocupe, minha linda mãe Bernardete, pois multiplicar o infinito amor que sinto por você por
1.000 dará o mesmo infinito. Tenha certeza de que é e sempre será meu maior exemplo de
vida.
A todos vocês, dedico não apenas este trabalho, mas também os meus melhores
sentimentos. E aproveito para solicitar suas bênçãos, a fim de que as conquistas vindouras
tenham o mesmo aprazível sabor.
Agradecimentos
Ao professor doutor José Alexandre de Souza Crippa, pela confiança em mim depositada, pelos
ensinamentos transmitidos e partilhados, e acima de tudo pela disponibilidade e amizade.
Aos professores Luiz Alberto Hetem e Francisco Silveira Guimarães, pelas construtivas
sugestões durante a confecção deste trabalho. Agradeço em especial ao professor Francisco
pelo grande auxílio na análise estatística dos dados.
Ao doutor Ricardo Riyoiti Uchida, pela ajuda na coleta de dados.
Ao doutor David Araújo, pela eterna paciência ao desvendar-me os mistérios da
neuroimagem. Adicionalmente, pelas indicações de boa literatura e bons mecânicos.
À professora doutora Milena de Barros Viana, por despertar em mim a admiração pela
neurociência.
Ao professores Frederico Guilherme Graeff e Antonio Waldo Zuardi, grandes exemplos e
inspirações de excelência em pesquisa.
A Reginaldo e Cris, com os quais os sábados e domingos de coleta de dados foram mais
prazerosos.
À Sandra Bernardo, Sônia Bueno e Ivana Faria, pela assistência burocrática.
Aos pacientes e voluntários que participaram desta pesquisa, sem os quais nada disso seria
possível.
Ao CAPES e à Fapesp, pelo auxílio financeiro.
E finalmente:
• à Carol, Guilherme, João Paulo II e Vinícius, ótimos colegas ao longo das disciplinas;
• à Flávia, Luciene e Paulo, pela boa companhia durante as eternas coletas de quartafeira. Em especial, às queridas Gabígaba e Kátia, com as quais a amizade transcendeu
todas as barreiras;
• ao Régis, com seu famoso SPSSSS, com o qual aprendi a melhor frase desta pós: “a
única diferença entre a disciplina de estatística e a obrigatória é que esta última é feita
em seis meses; já a de estatística, em seis dias”...
• ao Joel e John Paul (Big Dog): foram ótimos os intervalos das aulas de
Psicofarmacologia, com muito samba (“Veja esta maravilha de cenário; é um
episódio relicário (...)”), e risadas sobre são-paulinos e góticas (será que só eu me
lembro dessas bobeiras?);
• ao Marcos (Marcola) e Tati, amigos especiais para todas as horas;
• ao Alaor (Alas, Lális), e ao querido casal futuco Céci e Thiago: obrigada pela
amizade, pelo convite para compor a Degradados, pela maravilhosa companhia e
pelas aulas de pôquer;
• e ao meu querido Cris, por todas as músicas e poesias que já me mostrou, e por
aquelas que ainda conheceremos juntos.
YOU’VE GOT ALL MY LOVE!!!
PRODUÇÃO CIENTÍFICA ORIGINADA DESTA DISSERTAÇÃO
Artigos completos publicados em periódicos indexados
•
Trzesniak C, Araújo D, Crippa JAS. Magnetic resonance spectroscopy in anxiety
disorders. Acta Neuropsychiatrica 2008;20:56-71.
•
Trzesniak C, Uchida RR, Araújo D, Santos AC, Guimarães FS, Zuardi AW, Del-Ben
CM, Graeff FG, Crippa JAS. Reduced left hippocampal N-Acetylaspartate (NAA) in
panic disorder patients detected by (1)H magnetic resonance spectroscopy imaging.
The American Journal of Psychiatry (Submetido).
Trabalhos resumidos publicados em anais de eventos
•
Trzesniak C, Uchida RR, Santos A, Araújo D, Graeff FG, Santos AC, Guimarães FS,
Zuardi AW, Del-Ben CM, Crippa JAS. Reduced hipocampal N-Acetylaspartate in
patients with panic disorder. In: 16th European Congress of Psychiatry, 2008, Nice.
European Psychiatry, 2008. v. 23. p. 357-357.
RESUMO
TRZESNIAK, C. Espectroscopia de próton por ressonância magnética do hipocampo
em pacientes com transtorno do pânico. 2008. 103 f. Dissertação (Mestrado) –
Departamento de Neurologia, Psiquiatria e Psicologia Médica da Faculdade de Medicina de
Ribeirão Pereto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2008.
Introdução e objetivo: O transtorno de pânico (TP) é um distúrbio de ansiedade que afeta
aproximadamente 3% da população geral. Recentes teorias neuroanatômicas sobre o TP têm
proposto extenso envolvimento do sistema límbico na fisiopatologia do transtorno. De fato,
diversas pesquisas em neuroimagem estrutural e funcional têm demonstrado alterações em
estruturas límbicas, tais como o hipocampo, em pacientes com TP. Apesar disso, não existem
estudos que tenham avaliado a neuroquímica hipocampal no distúrbio. Portanto, o presente
trabalho utilizou espectroscopia de próton por ressonância magnética (H1-ERM) para
examinar possíveis anormalidades neuroquímicas hipocampais em pacientes com TP.
Método: Vinte e cinco pacientes portadores de TP de acordo com o critério do DSM-IV e 18
controles saudáveis foram examinados. Os sujeitos foram balanceados quanto a gênero, idade,
dominância manual, escolaridade e nível sócio-econômico. Os níveis de n-acetil-aspartato
(NAA, tido como marcador da viabilidade neuronal) e de colina (col, envolvida na síntese e
degradação de membranes celulares) foram quantificados em relação à creatina (Cr,
considerada relativamente estável entre indivíduos e em diferentes condições metabólicas)
nos hipocampos direito e esquerdo. Para análise estatística dos dados, adotou-se como critério
valores de p < 0,05. Resultado: Comparados aos controles, os pacientes com TP
demonstraram redução significativa de NAA/Cr no hipocampo esquerdo. Nenhuma outra
diferença foi constatada. Conclusão: Este resultado é consistente com achados anteriores
sobre disfunções hipocampais no TP e apresenta a primeira evidência sugerindo o
envolvimento neuroquímico da estrutura no distúrbio.
Palavras-chave: espectroscopia, hipocampo, NAA, neuroimagem, transtorno do pânico
ABSTRACT
TRZESNIAK, C. Proton magnetic resonance spectroscopy of the hippocampus in panic
disorder patients. 2008. 103 f. Dissertation (Master’s) – Departament of Neurology,
Psychiatry and Medical Psychology, Faculty of Medicine of Ribeirao Preto, University of Sao
Paulo, Ribeirao Preto, Sao Paulo, Brazil, 2008.
Background and aims: Panic disorder (PD) is an anxiety disorder that affects
aproximadately 3% of the general population. Recent neuroanatomical theories of PD propose
an extensive involvement of limbic system in pathophysiology of this condition. In fact,
several structural and functional neuroimaging researches have shown changes in limbic
structures, such as hippocampus, in PD patients. Despite this, no prior studies have examined
hippocampal neurochemistry in this disorder. Therefore, the current study used proton
magnetic resonance spectroscopy imaging (1H-MRSI) to examine possible neurochemical
abnormalities in hippocampus in PD patients. Method: Twenty-five patients meeting the
DSM-IV criteria for PD and eighteen psychiatrically healthy controls were investigated. The
subjects were matched based on gender, age, handedness, years of education, and
socioeconomic level. N-acetylaspartate (NAA, a putative marker of neuronal viability) and
choline (Cho, involved in the synthesis and degradation of cell membranes) levels were
quantified relative to creatine (Cr, which is thought to be relatively stable among individuals
and in different metabolic condition) in both right and left hippocampi. For the data statistical
analysis, a level of p < 0.05 was considered to be significant. Result: Compared with controls,
panic patients demonstrated significantly lower NAA/Cr in the left hippocampus. No other
difference was detected. Conclusion: This result is consistent with the previous findings of
hippocampal alterations in PD and provides the first neurochemical suggesting of
involvement of this structure in the disorder.
Keywords: spectroscopy, hippocampus, NAA, neuroimaging, panic disorder.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 –
Curva de Yerkes-Dodson, representativa da relação entre níveis de ansiedade e
desempenho do indivíduo ........................................................................................ 2
Figura 2 –
Neuroanatomia cerebral, com destaque para o hipocampo ..................................... 9
Figura 3 –
Sistema de inibição comportamental (SIC) ............................................................. 12
Figura 4 –
Espectro do tipo stimulated echo acquisition method (STEAM; TR/TE =
1500/20 ms) obtido a partir de um volume de 8 cm3 do lobo temporal direito de
voluntário saudável. O movimento químico para cada pico é dado em partes
por milhão (p.p.m.), e a área abaixo de cada pico indica a quantidade relativa
de um metabólito particular. Os picos maiores representam o n-acetil-aspartato
(NAA); creatina (Cr); colina (Col); mioinositol (mI); complexo glutaminaglutamato (Glx); e lactato ........................................................................................ 19
Figura 5 –
Hipótese neuroanatômica de Gorman e colegas (2000) para o transtorno do
pânico. As informações viscero-sensoriais chegam à amígdala por duas grandes
vias: por baixo, do núcleo do trato solitário através do núcleo parabranquial ou
tálamo sensorial; e por cima, de córtices viscero-sensoriais primários e via
transmissões cortico-talâmicas, permitindo altos níveis de processamento e
modulação neurocognitivos da informação sensorial. Informações contextuais
são armazenadas na memória no hipocampo e conduzidas diretamente à
amígdala. Outras importantes eferências da amígdala e relevantes para
ansiedade incluem: o lócus cerúleos (o qual aumenta a liberação de
noradrenalina, o que contribui para incitações fisiológicas e comportamentais),
a região cinzenta periaquedutal (responsável por comportamentos de defesa e
congelamento), o núcleo paraventricular hipotalâmico (que ativa o eixo
hipotalâmico-pituitária-adrenal, liberando adrenocorticóides), o núcleo lateral
hipotalâmico (que ativa o sistema nervoso simpático), e o núcleo parabraquial
(que influencia a taxa respiratória) .......................................................................... 36
Figura 6 –
Magneto supercondutor de 1,5 Tesla....................................................................... 56
Figura 7 –
Espectro de próton obtido a partir da região hipocampal direita ............................. 57
Figura 8 –
Representação dos espectros obtidos nos voxels, separadamente............................ 58
Figura 9 –
Média das razões (+ erro padrão da média) do n-acetil-aspartato/creatina nos 25
pacientes e 18 voluntários saudáveis submetidos à espectroscopia de próton por
ressonância magnética ............................................................................................. 64
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 –
Níveis de defesa, possível base neural e emoções associadas .......................... 5
Tabela 2 –
Comparação entre as características das técnicas de neuroimagem
funcional ........................................................................................................... 15
Tabela 3 –
Critérios diagnóstico para o transtorno do pânico, segundo o DSM-IV........... 30
Tabela 4 –
Achados em neuroimagem estrutural no transtorno do pânico......................... 39
Tabela 5 –
Achados em neuroimagem funcional no transtorno do pânico......................... 40
Tabela 6 –
Achados em espectroscopia no transtorno do pânico ....................................... 48
Tabela 7 –
Características sintomatológicas, de comorbidade e uso de psicofármacos
da amostra de pacientes com transtorno do pânico........................................... 54
Tabela 8 –
Características sócio-demográficas de pacientes com transtorno do pânico
e voluntários saudáveis participantes do presente estudo, com respectivos
valores de p ....................................................................................................... 62
Tabela 9 –
Média e erro padrão da média (+ e.p.m.) das razões de NAA/Cr e Col/Cr
no hipocampo bilateral de pacientes e controles, e seus respectivos valores
de F e p obtidos com análise de variância (ANOVA) de medidas repetidas.... 63
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
H1: hidrogênio ou próton
5-HT: serotonina
P31: fósforo
ACTH: hormônio corticotrófico
ANOVA: análise de variância
BOLD: blood-oxygenation level dependent (contraste dependente do nível de oxigenação do
sangue)
BZD: benzodiazepínico
CCSEB: Critério de Classificação Socioeconômica Brasil
Col: colina
CPF: córtex pré-frontal
Cr: creatina
DSM: Diagnostic Statistical Manual (Manual de Diagnóstico e Estatística dos Transtornos
Mentais)
EEG: eletroencefalograma
ERM: espectroscopia por ressonância magnética
FSCr: fluxo sangüíneo cerebral
GABA: ácido γ-amino-butírico
Glx: complexo glutamina-glutamato
HPA: hipotálamo-pituitária-adrenal
IDATE-T: Inventario de Ansiedade Traço-Estado, formulário traço
ISRS: inibidor seletivo de recaptação de serotonina
mI: mioinositol
NAA: n-acetil-aspartato
PET: positron emission tomography (tomografia por emissão de pósitrons)
PRESS: point-resolved spectroscopy
RM: ressonância magnética
RMf: ressonância magnética funcional
SCD: sistema cerebral de defesa
SCID: Structured Clinical Interview for DSM-IV (Entrevista Clínica Estruturada para o DSM-IV)
SH: septo-hipocampal
SIC: sistema de inibição comportamental
SNC: sistema nervoso central
SPECT: single-photon emission tomography (tomografia por emissão de fóton único)
TAS: transtorno de ansiedade social
TC: tomografia computadorizada
TCC: terapia cognitivo-comportamental
TCLE: termo de consentimento livre e esclarecido
TEPT: transtorno de estresse pós-traumático
TOC: transtorno obsessivo-compulsivo
TP: transtorno do pânico
VDI: volume de interesse
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1
1. ANSIEDADE
1.1. Aspectos neuroanatômicos da ansiedade.................................................................. 3
1.2. Aspectos neurofuncionais da ansiedade ................................................................... 5
1.3. Córtex pré-frontal ..................................................................................................... 7
2. HIPOCAMPO
2.1. Neuroanatomia e Neurofisiologia............................................................................. 9
2.2. Sistema de Inibição Comportamental (SIC) ............................................................ 11
3. NEUROIMAGEM
3.1. Novas Técnicas em Neuroimagem ........................................................................... 15
3.1.1. Técnicas em Neuroimagem Funcional ............................................................... 16
3.1.1.1. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a tomografia por
emissão de fóton único (SPECT) ............................................................... 16
3.1.1.2. Ressonância magnética funcional (RMf) .................................................... 16
3.1.1.3. Espectroscopia por Ressonância Magnética (ERM) ................................... 17
3.1.1.3.1. Espectroscopia de próton ou de hidrogênio (H1-ERM) ...................... 20
3.2. Neuroimagem, o Hipocampo e os Transtornos de Ansiedade.................................. 24
4. O TRANSTORNO DO PÂNICO
4.1. Agorafobia ................................................................................................................ 31
4.2. Início e Curso do Transtorno do Pânico ................................................................... 31
4.3. Teoria e propostas a respeito da Neurobiologia do Transtorno de Pânico ............... 32
4.3.1. A teoria de Deakin e Graeff................................................................................ 33
4.3.2. A proposta de Gorman e colaboradores ............................................................. 35
4.4. Neuroimagem e o Transtorno do Pânico .................................................................. 37
4.4.1. Neuroimagem Estrutural..................................................................................... 37
4.4.2. Neuroimagem Funcional .................................................................................... 39
4.4.2.1. Estudos em estado de repouso ...................................................................... 43
4.4.2.2. Estudos com indução de sintomas ................................................................ 45
4.4.3. Estudo com Benzodiazepínicos Rádio-marcados............................................... 46
4.4.4. Espectroscopia por Ressonância Magnética....................................................... 47
4.4.4.1. Estudos em estado de repouso ...................................................................... 47
4.4.4.2. Estudo com indução de sintomas ................................................................. 49
OBJETIVO ........................................................................................................................... 50
METODOLOGIA................................................................................................................. 52
Amostra ........................................................................................................................... 53
Ressonância Magnética ................................................................................................... 55
Aquisição e Pós-processamento Espectral ................................................................... 56
Análise Estatística ........................................................................................................... 58
Aspectos éticos ................................................................................................................ 59
RESULTADOS ..................................................................................................................... 61
Características sócio-demográficas ................................................................................. 62
Espectroscopia por Ressonância Magnética.................................................................... 62
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS.................................................................................... 65
CONCLUSÃO....................................................................................................................... 80
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 82
ANEXOS ............................................................................................................................... 97
ARTIGOS SUBMETIDO E PUBLICADO
INTRODUÇÃO
2
1. ANSIEDADE
A ansiedade é característica inerente à vida humana. Etimologicamente, a palavra
deriva do termo grego anshein, que significa estrangular, sufocar, oprimir. Existem termos
correlatos que, de certa forma, parecem estar relacionados à experiência subjetiva de
ansiedade. Dentre eles, destacam-se o termo angústia, originário do latim angustia, e pânico,
do grego panikón, relacionado ao deus Pã, que atemorizava os mortais devido ao seu
temperamento e aparência.
ANSIEDADE
Figura 1. Curva de Yerkes-Dodson, representativa da relação entre níveis de ansiedade e desempenho do
indivíduo.
Resumidamente, pode-se caracterizar ansiedade como conjunto de manifestações
físicas e psicológicas que tanto podem ser experimentadas por indivíduos saudáveis como
acompanhar ou caracterizar enfermidades (Longman Dicionário de Psicologia e Psiquiatria,
3
1984). Sabe-se que certo grau de ansiedade é necessário para motivar bom desempenho nas
mais diversas tarefas, bem como evitar danos físicos ao organismo e prejuízos psicológicos
(Graeff, 2001). Estudos realizados no início do século XX mostraram que há relação direta
entre nível de ansiedade e a eficiência da performance em tarefas intelectuais, o que pode ser
graficamente representado pela clássica curva de Yerkes-Dodson (1908) (figura 1). Contudo,
a partir de certo ponto, observa-se comprometimento do funcionamento devido a níveis muito
elevados de ansiedade – o que representa fenômeno de má adaptação tipicamente humano.
Acredita-se que quando a ansiedade perde sua função adaptativa original, passando a
prejudicar o indivíduo, ela pode ser considerada como patologia funcional em si, restrita à
vida deste e nosologicamente circunscrita (Dractu; Lader, 1993).
1.1. Aspectos neuroanatômicos da ansiedade
Embora a ansiedade, enquanto psicopatologia, seja considerada fenômeno de má
adaptação humana, dentro de uma perspectiva biológica, as raízes funcionais da ansiedade
encontram analogia nas reações que os animais exibem frente a estímulos ou situações de
perigo. Esta abordagem é baseada na premissa de que importantes aspectos do
comportamento humano são originários de padrões comportamentais funcionalmente
significativos, observados em outras espécies animais (Viana, 1996).
Desta forma, grande parte do conhecimento obtido sobre bases neurofuncionais da
ansiedade é derivado de investigações realizadas com animais de laboratório. Desses
experimentos, surgiram duas proposições teóricas. A primeira advém da Psicologia
Experimental da década de 1960, e foi encabeçada pelo psicólogo britânico Jeffrey Gray. Em
tentativa de delimitar o mecanismo cerebral responsável pela modulação da ansiedade, o
pesquisador propôs um modelo teórico denominado Sistema de Inibição Comportamental
(SIC) (1982). De acordo com Gray, o substrato neuroanatômico do SIC seria constituído pela
4
formação septo-hipocampal (SH), suas interconexões, vias aferentes e eferentes e fibras
noradrenérgicas e serotonérgicas que inervam essas estruturas (ver capítulo 2, seção 2.2).
A segunda abordagem levou ao conceito de sistema cerebral de defesa (SCD), e foi
baseada em estudos observacionais de manipulação de substratos neurais (Graeff; Hetem,
2004). A técnica de estimulação elétrica de áreas subcorticais, por exemplo, permitiu a
identificação de estruturas cerebrais relacionadas ao comando de respostas de fuga e/ou
agressão defensiva. Em 1933, Ranson e Magnoun observaram que a estimulação elétrica do
hipotálamo em gatos anestesiados provocava salivação desses animais. Posteriormente, Hess
e Brüger (1943 apud Graeff; Hetem, 2004), observaram que a estimulação elétrica da mesma
estrutura em gatos acordados desencadeava uma seqüência de reações de defesa bem
estruturadas, tais como piloereção, midríase e exposição das garras e dos dentes. A este
quadro, Hess denominou “reação de defesa afetiva”, por analogia ao comportamento emitido
quando o animal é ameaçado por predadores. A partir de então, diversos experimentos foram
realizados por diferentes pesquisadores os quais, utilizando-se de lesões, estimulações
elétricas e químicas, detectaram outras áreas cerebrais supostamente envolvidas com
mecanismos de defesa e/ou ansiedade (para revisão ver Viana, 1996).
Em conjunto, estes trabalhos demonstraram que não só o hipotálamo, mas também a
amígdala e a matéria cinzenta periaquedutal seriam os principais componentes do SCD,
relacionado à elaboração de reações psicológicas e fisiológicas a estados emocionais
negativos (Graeff, 1990). Esse sistema possui uma rede de interconexões, recebendo
adicionalmente diferentes modalidades de informações sensoriais provenientes tanto de fontes
externas quanto internas ao organismo. Além disso, os componentes do SCD comunicam-se
com outras áreas do sistema límbico envolvidas na regulação das emoções, inclusive as
pertencentes ao SIC.
5
1.2. Aspectos neurofuncionais da ansiedade
Com auxílio de teorias neuroanatômicas sobre a ansiedade associadas à análise
etoexperimental do comportamento de ratos selvagens frente a predadores, foi elaborado pelo
casal Robert e Caroline Blanchard (1988) o conceito de níveis de defesa. Os pesquisadores
desenvolveram um aparelho experimental constituído por uma arena central e diversos túneis
subterrâneos, fabricados a partir de plástico transparente. Uma vez que os túneis eram
iluminados por luz infravermelha, o comportamento dos animais poderia ser constantemente
avaliado. Desta forma, foi possível categorizar diversos comportamentos exibidos pelos ratos
selvagens durante a introdução e retirada de um gato da arena central, estabelecendo três
grandes níveis de defesa, os quais eram dependentes do tipo de ameaça (tabela 1).
Tabela 1. Níveis de defesa, possível base neural e emoções associadas
Tipo de Ameaça
Estratégia de Defesa
Base Neural
Emoção
Potencial
Avaliação de risco
Septo-hipocampo / amígdala
Ansiedade
Distante
Imobilidade tensa
Amígdala / matéria cinzenta
Medo
(congelamento)
periaquedutal ventral
Fuga / agressão defensiva
Hipotálamo medial / matéria
Próxima
Pânico / raiva
cinzenta periaquedutal dorsal
Retirada de Graeff e Hetem, 2004
O primeiro nível de defesa seria evocado por situações de incerteza potencialmente
perigosas, seja porque são novas ou porque o animal já se defrontou com predador no mesmo
ambiente. Nestas circunstâncias, os ratos exibem comportamento de investigação cautelosa,
denominado avaliação de risco. Segundo os pesquisadores, o componente neuroanatômico
que comanda tal comportamento é o mesmo do SIC, uma vez que parece haver considerável
superposição de conceitos entre o comportamento de avaliação de risco e o SIC.
6
Quando a ameaça está presente, porém se encontra além de uma determinada
distância, observa-se no animal a imobilidade tensa (congelamento), com provável intenção
de não chamar atenção do predador e, ao mesmo tempo, preparar-se para possível luta ou
fuga. Estudos obtidos com lesão e estimulação elétrica ou química do sistema nervoso central
(SNC) sugerem que a amígdala e a matéria cinzenta periaquedutal ventral seriam as estruturas
críticas nesse segundo nível de defesa (Brandão et al., 2003).
Por fim, o terceiro nível de defesa se manifesta quando o predador está presente e
bastante próximo, ou em contato direto com a presa. Neste caso, os comportamentos emitidos
são de fuga ou de agressão defensiva (luta). A matéria cinzenta periaquedutal dorsal e o
hipotálamo medial são as estruturas que provavelmente medeiam tais reações.
Acredita-se que as estratégias básicas de defesa ocorrem igualmente em outras
espécies de mamíferos (Graeff; Hetem, 2004). Além disso, um estudo avaliou respostas
escritas por voluntários saudáveis a cenários imaginários de perigo, e os resultados obtidos
sugerem que as mesmas estratégias básicas de defesa constatadas nos animais ocorram
também no homem (Blanchard et al., 2001).
O ser humano possui combinação única de capacidades emocionais e lingüísticas, que
o possibilitou desenvolver um sistema simbólico socialmente codificado, contribuindo para a
adaptação da espécie em seu meio ambiente físico e social. No entanto, devido também à
intervenção deste sistema, as causas mais comuns de ansiedade no homem não são ameaças
concretas, mas abstratas. Desta forma, enquanto reações a perigos reais relacionam-se à
sobrevivência da espécie, ameaças abstratas, no repertório comportamental humano, parecem
ser relacionadas com a imprevisibilidade do futuro e, possivelmente, com a possibilidade de
que este não seja favorável (Viana, 1996).
7
1.3. Córtex pré-frontal
Anatomicamente, o córtex pré-frontal (CPF) tem sido definido como a região do lobo
frontal inervada pelo núcleo dorsomedial do tálamo (Graeff; Hetem, 2004). No homem, em
especial, o CPF é bastante desenvolvido.
Gray (1982) inclui o CPF como componente do SIC. Dentro dessa perspectiva, a
região receberia instruções do sistema SH, funcionando como geradora de planos motores. De
fato, a estrutura parece se adequar a essa função, uma vez que recebe informações somáticas,
visuais e auditivas e envia, por sua vez, projeções para o córtex cingulado, no qual o conteúdo
elaborado contribuiria para a formação de predições sobre eventos futuros, e para o córtex
entorrinal, onde a informação participaria da identificação do mundo sensorial presente
(Viana, 1996). Adicionalmente, o CPF envia densas projeções ao hipotálamo e à amígdala,
estruturas presentes no SCD. Desta forma, o CPF está conectado tanto a componentes do SIC
quanto a áreas pertencentes ao SCD, sugerindo possível modulação exercida pela estrutura
sobre o sistema límbico como um todo.
A participação do CPF em estados de ansiedade baseia-se principalmente nos
trabalhos do neurologista português Egas Moniz sobre técnicas de lobotomia ou leucotomia
desta região. Através dessa prática, quadros de ansiedade crônica, sintomas do transtorno
obsessivo compulsivo (TOC), esquizofrenia e depressão pareciam ser aliviados (Damásio,
1996). Todavia, foi verificado ainda na década de 1940 que tais neurocirurgias produziam
diversos efeitos adversos indesejáveis, incluindo prejuízos ao desempenho intelectual e
alterações de personalidade. Em conseqüência disso, tais técnicas foram praticamente
abandonadas; porém, evidenciaram o importante papel do CPF na modulação da ansiedade,
em especial na ansiedade humana.
A ansiedade que aflige o homem moderno raramente é produzida por estímulos e
situações descritas anteriormente, quando foram abordadas as estratégias de defesa utilizadas
8
por animais. Na maior parte das vezes, são informações de significado simbólico que geram
ansiedade. Este fato levou Gray (2000 apud Graeff; Hetem, 2004) a considerar a existência de
uma via descendente, constituída pelo CPF e córtex cingulado, que ativaria o substrato
límbico da ansiedade. Esta funcionaria como segunda campainha de alarme que os seres
humanos possuiriam além daquela que compartilha com outros animais. Em adição, seria esta
a via mais provável de atuação da psicoterapia (Roffman et al., 2005).
O córtex orbitofrontal igualmente tem sido associado à aprendizagem das
conseqüências punitivas de respostas (Damásio, 1996). De acordo com essa proposta,
comportamentos de risco passam a provocar alterações neurovegetativas cuja detecção
permite refrear condutas planejadas, mas arriscadas. Desse modo, alguns indivíduos com
lesões nessa região têm comportamento impulsivo, de natureza anti-social. Logo, o córtex
orbitofrontal, área do CPF, parece ser fundamental para aquisição da ansiedade antecipatória.
9
2. HIPOCAMPO
2.1. Neuroanatomia e Neurofisiologia
O termo grego hyppókampos (em latim, hippocampu) significa cavalo-marinho. Ao se
observar a similaridade entre o formato de uma estrutura neuroanatômica e o desse animal,
decidiu-se adotar hipocampo para denominar essa área cerebral (figura 2). O hipocampo é
considerado o principal componente da formação hipocampal, localizada nas profundezas do
lobo temporal. A superfície ventricular do hipocampo é lisa e branca, e contém neurônios
extremamente mielinizados, muitos dos quais chegam até a fímbria do fórnix (Burt, 1993).
Figura 2. Neuroanatomia cerebral, com destaque para o hipocampo.
Internamente, o hipocampo subdivide-se em três camadas. A mais profunda,
denominada camada molecular, possui extensa neurópila – região do SNC em que ocorrem as
sinapses entre ramificações nervosas. Esta última é cheia de dendritos e terminais axônicos,
advindos do giro denteado, do córtex entorrinal, e do septo. A camada média ou piramidal
contém várias camadas de células piramidais densamente aglomeradas, as quais se projetam
10
para a área septal e hipotálamo anterior. Ainda, essas células piramidais, com extensas
ramificações colaterais, podem disseminar-se por outras partes do hipocampo, fazendo
também sinapses com o giro denteado, subículo adjacente e área entorrinal do córtex. Já a
camada superficial ou polimórfica, assim como a camada molecular, caracteriza-se por ampla
neurópila, recebendo ramificações das células piramidais (Burt, 1993).
As densas conexões realizadas entre o hipocampo e outras regiões cerebrais sugerem
importantes funções. Primeiramente, acredita-se que juntamente com a amígdala, o
hipocampo forme o elo entre a atividade cognitiva e a resposta visceromotora, uma vez que
essas estruturas seriam as principais conexões entre os sistemas límbico e nervoso
autonômico. A modulação do hipocampo, embora modesta em comparação à da amígdala,
dar-se-ia através de suas associações com o subículo e o complexo septal (Burt, 1993).
Outra importante associação que o hipocampo estabelece é com o septo. Os neurônios
septo-hipocampais liberam acetilcolina, o que aparenta ter efeito modulatório sobre o hipocampo
(Brodal, 1992). Para isso, essa via controlaria a taxa de disparos de células hipocampais de acordo
com informações específicas provenientes da área entorrinal. Considerações adicionais sobre a
ligação septo-hipocampal podem ser encontradas na seção 2.2, a seguir. Outras aferências que
igualmente parecem exercer função modulatória no hipocampo vêm dos núcleos medianos da rafe
(serotonérgica) e do lócus cerúleos (noradrenérgica).
O hipocampo possui também receptores sensíveis tanto a adrenocorticosteróides como ao
hormônio corticotrófico (ACTH). Em animais submetidos a estresse, a estimulação do hipocampo
diminuiu a secreção de adrenocorticosteróides. Em animais em repouso, entretanto, a mesma
estimulação aumentou a secreção de esteróides (Burt, 1993). A partir dessas evidências, sugeriuse que papel semelhante se aplicaria ao hipocampo no cérebro humano, através das ligações que a
estrutura estabelece com o hipotálamo. Ainda, a sensibilidade das células piramidais do
hipocampo aos corticosteróides pode ser responsável pelos comportamentos induzidos pelos
11
esteróides. Sugere-se que labilidade emocional e diversas formas de psicose podem manifestar-se
paralelamente à administração de altos níveis de corticosteróides (Burt, 1993).
Por fim, considera-se que o hipocampo desempenha papel fundamental para
consolidação de certos tipos de aprendizagem e memória (Eichenbaum, 1997; Smith;
Mizumori, 2006). Essa crença remonta ao fim do século XIX e foi baseada em estudos com
pacientes que apresentavam prejuízos na memória resultantes de dano cerebral. O grau e tipo
do déficit de memória eram correlacionados com o local da lesão cerebral, determinada
histologicamente após a morte do paciente. Concluiu-se que o hipocampo parecia
particularmente importante para memória de eventos, objetos e palavras. Corroborando com
essa hipótese, experimentos com macacos indicam que o hipocampo desempenha papel sobre
o aprendizado e na formação de traços de memória (Brodal, 1992).
2.2. Sistema de Inibição Comportamental (SIC)
Como mencionado anteriormente, em 1982 Gray propôs um modelo teórico para
explicar o mecanismo de funcionamento da ansiedade. Por ser baseado na supressão do
comportamento, esse modelo foi denominado Sistema de Inibição Comportamental (SIC; do
inglês Behavioral Inhibition System, BIS).
De acordo com Gray (apud Graeff, 1993), a ansiedade gerada a partir da ativação do
SIC ocorreria em resposta aos seguintes fatores ambientais: i) estímulos aversivos
condicionados por punição; ii) estímulos aversivos condicionados por frustração; iii)
estímulos nunca antes confrontados pelo animal (novidade); iv) estímulos aversivos espécieespecíficos ou inatos, sendo assim geneticamente transmitidos. Desta forma, a ativação do
sistema seria desencadeada por estímulos novos ou desconhecidos ou pela antecipação de
punição, e se correlacionaria com a ansiedade antecipatória.
12
O substrato neuroanatômico do SIC seria constituído pela formação septo-hipocampal
(SH), suas interconexões, vias aferentes e eferentes e fibras noradrenérgicas e serotonérgicas
que inervam essas estruturas (figura 3). A hipótese da participação do sistema SH na
mediação da ansiedade baseia-se em resultados obtidos com lesão e microinjeção de drogas
nessa região (para revisão ver Gray, 1982). Segundo o autor, a ansiólise ocorreria graças à
inibição do sistema SH. Desse modo, as drogas ansiolíticas seriam eficazes devido à
supressão do funcionamento do SIC.
Informação
sensorial
Córtex
Amígdala
Ativação do SNA
SIC
Complexo septohipocampal
5-HT
Núcleos da rafe
Circuito
de Papez
Interrupção do comportamento em andamento
Aumento da atenção
para o ambiente
NA
Lócus cerúleus
Figura 3. Sistema de inibição comportamental (SIC).*
5-HT, serotonina; NA, noradrenalina; SNA, sistema nervoso autônomo
* retirada de Bernik et al., 2006
A função da formação SH seria a de analisar estímulos reais, confrontando-os com
aqueles esperados. Assim, o hipocampo compararia informações ambientais, oriundas do
córtex entorrinal, com predições geradas no circuito de Papez. Para tanto, o circuito levaria
em consideração memórias armazenadas no lobo temporal e planos de ação elaborados no
córtex pré-frontal. Se as situações em curso estivessem de acordo com a expectativa do
indivíduo, o comportamento seria mantido. Caso contrário, o sistema SH suprimiria o
13
comportamento vigente, bem como haveria aumento do alerta e da atenção direcionada ao
ambiente. O sistema SH, juntamente com a Am, funcionaria ainda como interface entre o
neocórtex e o sistema límbico. Tanto o SH quanto a Am recebem projeções do córtex
temporal, onde ocorre a síntese das informações colhidas pelos diferentes sistemas sensoriais,
criando assim uma reprodução do mundo exterior (Graeff, 1994).
Em 2000, Gray e McNaughton (apud Graeff; Hetem, 2004) publicaram a segunda
edição do livro Neuropsychology of Anxiety, no qual procuraram integrar o constructo do SIC
com informações sobre o SCD. A principal novidade advinda desse trabalho foi a proposição
de que o sistema SH teria função primordial de detectar conflitos entre tendências de
aproximação e afastamento das fontes de perigo. A aproximação seria motivada pela busca de
fontes de satisfação de necessidades biológicas; simultaneamente, haveria tendência de
esquiva ou fuga (coordenadas pelo SCD) de fontes de perigo inatas e aprendidas. Quando o
mesmo objeto induz ambas as tendências, configura-se o conflito aproximação-esquiva que,
sendo detectado pelo septo-hipocampo, gera a ansiedade. Outro avanço conceitual foi a
admissão de que a amígdala, além do sistema SH, participa da modulação da ansiedade.
Enquanto a amígdala seria responsável pelos aspectos afetivos e nerovegetativos da
ansiedade, o sistema SH contribuiria com o componente cognitivo da mesma.
Além da situação de conflito, ressaltada por Gray e McNaughton (2000), Graeff e
Hetem (2004) propõem que situações de ameaça inevitável, como a resposta emocional
condicionada obtida por associação pavloviana de estímulo neutro com estímulo nocivo,
representem outra modalidade de ansiedade. Segundo esses autores, o correlato clínico deste
modelo experimental seria a ansiedade antecipatória, como a que se desenvolve no transtorno
do pânico (TP), quando o paciente passa a temer a ocorrência de novos ataques, e a qual é
atenuada por drogas ansiolíticas.
14
3. NEUROIMAGEM
No início da década de 1970, o uso da tomografia computadorizada (TC) de crânio
trouxe grande entusiasmo à psiquiatria, possibilitando enfim a investigação de anormalidades
cerebrais com simplicidade, sensibilidade e de forma menos invasiva, quando comparada às
técnicas disponíveis até então como a pneumo-encefalografia. Os maiores avanços, no
entanto, ocorreram com o desenvolvimento e utilização da técnica de ressonância magnética
(RM), uma vez que ela permite maior detalhamento e melhor resolução e contraste do que a
TC.
A RM é realizada colocando-se o indivíduo em uma longa estrutura semelhante a um
tubo, que contém um ímã em forma de solenóide. Forma-se então um campo de força
magnética elevada (como o de 1,5 T, equivalente a cerca de 30.000 vezes o campo magnético
da Terra), usado para que os núcleos de átomos de hidrogênio contidos em moléculas (como
as da água, por exemplo) se alinhem paralelamente ao campo magnético do aparelho,
enquanto que os prótons contidos nas mesmas mantêm seu movimento de precessão. Para
obter as imagens, o equipamento de RM produz ondas de radiofreqüência que fazem com que
as moléculas girem 90 ou 180 graus em seus eixos. A introdução deste pulso faz com que as
moléculas percam a condição inicial de orientação. Após breve tempo, a radiofreqüência é
desligada e observa-se que os prótons dos átomos igualmente retornam ao estado original de
orientação, efetuando o que se denomina relaxamento. Durante essa manobra, liberam energia
por meio de emissão de ondas de radiofreqüência, as quais são captadas pelo equipamento.
O hidrogênio, em forma de água, ocorre em grande abundância no corpo humano e é
capaz de produzir sinais mais intensos em comparação aos demais átomos. Os diferentes tipos
de tecidos no cérebro (líquor, sangue, substância branca e cinzenta) são desiguais em termos
de concentração de água. Dessa forma, apresentam distintas respostas ao pulso de
radiofreqüência, possibilitando a visualização e diferenciação das estruturas.
15
Adicionalmente, diferentes tipos de seqüências de aquisição podem ser utilizados,
dependendo dos objetivos do investigador. Para isso, bastam programar a forma e o tempo
como os átomos serão excitados. Por exemplo, imagens ponderadas em T1 são
particularmente adequadas para distinção de detalhes anatômicos, incluindo diferenciação
entre as substâncias branca e cinzenta. Nas imagens pesadas em T2, o líquor, a
desmielinização e áreas de edema no tecido cerebral se mostram mais claramente; por isso, tal
seqüência é adequada para distinguir regiões anatomopatológicas (Crippa; Busatto; McGuire,
2004).
3.1. Novas Técnicas em Neuroimagem
Mais recentemente, novas técnicas capazes de avaliar o funcionamento cerebral foram
desenvolvidas, destacando-se a tomografia por emissão de pósitrons (Positron Emission
Tomography – PET), a tomografia por emissão de fóton único (Single Photon Computed
Emission Tomography – SPECT), a ressonância magnética funcional (RMf), e a
espectroscopia por ressonância magnética (ERM). A tabela 2 faz uma comparação entre elas.
Tabela 2. Comparação entre as características das técnicas de neuroimagem funcional
PET
SPECT
ERM
RMf
Resolução espacial
+++
++
++
++
Resolução temporal
+++
++
+
+++
Custo
+++
++
+
+
+
++
+++
+++
+++
++
+
++
++
++
++
−
Segurança
Sensibilidade
Informação Bioquímica
+ = pouco; + + = moderado; + + + = alto
PET, positron emission tomography; SPECT, single photon computed emission tomography; ERM,
espectroscopia por ressonância magnética; RMf, ressonância magnética funcional
16
3.1.1. Técnicas em Neuroimagem Funcional
3.1.1.1. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a tomografia por emissão de fóton
único (SPECT)
A partir da neuroimagem funcional, é possível a investigação dos padrões de
funcionamento cerebral subjacentes a variações do estado mental. Duas das principais técnicas de
neuroimagem funcional são a PET e a SPECT. Ambas envolvem a construção de mapas
tridimensionais da atividade cerebral a partir da detecção de raios gama emitidos por traçadores
marcados com isótopos radioativos, que são captados pelo cérebro após administração
intravenosa ou inalatória. Dependendo do tipo de traçador marcado, podem-se obter imagens
tomográficas do fluxo sanguíneo cerebral regional (FSCr) ou do metabolismo de glicose, ambos
correlatos fiéis da atividade cerebral local (Crippa; Busatto; McGuire, 2004).
A PET oferece algumas vantagens sobre as demais técnicas, como maior sensibilidade e
resolução espacial. Além disso, é capaz de fornecer visões dinâmicas de processos como o consumo
de glicose cerebral, o turn-over celular e a liberação de neurotransmissores. Suas desvantagens
incluem a necessidade de expor voluntários a substâncias radioativas, e seu alto custo (Kegeles et al.,
1998). Já a SPECT, por sua vez, fornece informações de processos bioquímicos com custos mais
baixos se comparados a exames realizados por PET; porém apresenta resolução espacial mais limitada
e menor número de marcadores radioativos disponíveis.
3.1.1.2. Ressonância magnética funcional (RMf)
Sabe-se que aumentos do FSCr são decorrentes da elevação na demanda funcional
local (por exemplo, durante uma tarefa mental). Como mencionado anteriormente, tanto a
PET quanto a SPECT são capazes de obter imagens a partir do fluxo sangüíneo graças a
traçadores marcados. A RMf, por sua vez, possibilita a aquisição de imagens de contraste,
17
ocasionado por diferentes níveis de oxigenação do sangue (blood-oxygenation level dependent
– BOLD), durante estados de estimulação mental. Desse modo, esta técnica não necessita de
isótopos radioativos, o que a torna mais segura e menos invasiva. O efeito BOLD advém da
observação de que alterações na proporção relativa do sangue entre hemoglobina oxigenada
(que contém ferro diamagnético) e hemoglobina desoxigenada (que contém ferro
paramagnético) podem ser detectadas como variações em imagens de RM (Busatto; Garrido;
Crippa, 2004). Assim, através da obtenção de centenas de imagens do cérebro durante a
execução de paradigmas, com curtos intervalos de aquisição, é possível detectar mudanças
hemodinâmicas transitórias em circuitos multifocais.
3.1.1.3. Espectroscopia por Ressonância Magnética (ERM)
Desenvolvida por Bloch e Purcell em 1946, a ERM é uma técnica de imagem baseada
nos mesmos princípios da RM, permitindo o estudo in vivo da neuroquímica funcional
(Crippa; Busatto; McGuire, 2004). Em vez de imagens, fornece espectros que refletem a
composição bioquímica (metabólito/composto) de uma determinada região cerebral de
interesse. Isso se dá porque a ERM é capaz de medir sinais provenientes de diferentes núcleos
atômicos, dentre os quais o hidrogênio-1 é o mais amplamente utilizado. Como exemplo,
moléculas que contêm hidrogênio podem ser distinguidas entre si porque os prótons presentes
no núcleo atômico se comportam de maneira diferente, de acordo com a composição do
micro-ambiente magnético proporcionado pela molécula na qual ele se encontra ligado.
Assim, algumas moléculas apresentam conformação que deixa os núcleos de hidrogênio-1
(constituídos de um só próton) mais ou menos expostos à interação química/magnética, de
modo a aumentar ou diminuir a freqüência de precessão dos prótons. Portanto, medindo-se
essas pequenas variações na freqüência de precessão, obtêm-se “assinaturas” de determinados
compostos químicos (Busatto; Garrido; Crippa, 2004).
18
Essas pequenas diferenças na freqüência são chamadas de movimento químico e são
convencionalmente organizadas ao longo do eixo horizontal, da direita para esquerda, em
unidades de parte por milhão (p.p.m.) (figura 4). Graficamente, a ordenada representa
variações da freqüência de precessão; enquanto a abscissa, a quantidade de sinal de RM
obtida do tecido encefálico. Desta forma, 1 p.p.m. significa que o próton realiza uma volta a
mais a cada segundo (em relação ao esperado) devido às características da molécula a qual
está ligado. Como exemplo, obtendo-se o espectro de um recipiente contendo o metabólito nacetil-aspartato (NAA), ver-se-á o pico na região de 2 p.p.m. Tal pico representa o
comportamento magnético dos núcleos dos átomos de hidrogênio presentes nessa molécula.
Ao se realizar uma ERM em voluntários, seleciona-se determinada área cerebral e obtém-se o
espectro. Caso sejam detectados os mesmos picos correspondentes à assinatura do NAA,
conseqüentemente se sabe que essa substância está presente na região neuroanatômica. Ainda,
é possível quantificar (em mMol) tal metabólito, bem como outros que estejam na mesma
área do cérebro (Crippa; Busatto; McGuire, 2004).
Os átomos de hidrogênio-1 e fósforo-31 são os mais utilizados nos estudos de
espectroscopia, tanto pela abundância de seus isótopos (99,98% e 100%, respectivamente)
quanto por estarem presentes em compostos de interesse clínico e em concentrações
suficientes para serem detectados no cérebro (Sanches, 2005). A sensibilidade da
espectroscopia de fósforo (P31-ERM) corresponde a apenas 7% da de próton (H1-ERM),
necessitando assim de maiores volumes com conseqüente perda de resolução espacial.
Enquanto a P31-ERM possibilita a investigação de aspectos do metabolismo energético celular
e do neurodesenvolvimento, a H1-ERM fornece medidas relacionadas ao metabolismo
energético, a informações sobre níveis de neurotransmissores e integridade neuronal.
19
Figura 4. Espectro do tipo stimulated echo acquisition method (STEAM; TR/TE = 1500/20 ms) obtido a partir de
volume de 8 cm3 do lobo temporal direito de voluntário saudável. O movimento químico para cada pico é dado em
partes por milhão (p.p.m.), e a área abaixo de cada pico indica a quantidade relativa de um metabólito particular. Os
picos maiores representam o n-acetil-aspartato (NAA); creatina (Cr); colina (Col); mioinositol (mI); complexo
glutamina-glutamato (Glx); e lactato.
A espectroscopia porém, como técnica de neuroimagem, apresenta algumas limitações
como a necessidade de campos magnéticos mais homogêneos e de maior intensidade do que o
utilizado em exames de RM (Sanches, 2005). Adicionalmente, vários metabólitos estudados
no cérebro humano com ERM estão no limite da detectabilidade, sendo que muitas vezes há
sobreposição de picos.
20
3.1.1.3.1. Espectroscopia de próton ou de hidrogênio (H1-ERM)
Os principais metabólitos identificados através da H1-ERM são mostrados na figura 4:
o NAA em 2,01 p.p.m.; o grupo colina (Col) em 3,22 p.p.m.; a creatina/fosfocreatina (Cr) em
3,04 p.p.m.; o mioinositol (mI) em 3,56 e 4,06 p.p.m.; o complexo glutamina-glutamato em
2,1-2,4 p.p.m.; e o lactato em 1.33 p.p.m. Tais valores referem-se a ERM realizada em força
de campo de 1,5 T. O pico de água é observado em 4,7 p.p.m., mas este é usualmente
suprimido uma vez que camufla os outros picos devido a seu alto sinal de intensidade (Ross;
Sachdev, 2004).
O NAA é um dos aminoácidos livres mais abundantes no SNC, superado em
concentração apenas pelo glutamato. No cérebro maduro, esse metabólito é encontrado
fundamentalmente em neurônios e axônios (Bonavita et al., 1999). Devido a isso, o NAA é
comumente tido como marcador neuronal. Alguns indicadores sugerem sua importância no
funcionamento normal do SNC, entre eles as altas concentrações no cérebro; a característica
de não atravessar a barreira hematoencefálica e sua localização predominante nos neurônios,
com altas concentrações na razão tecido/fluido extracelular (Taylor et al., 1995).
Adicionalmente, o NAA parece ainda estar envolvido na síntese e manutenção da mielina
(Ross; Sachdev, 2004).
A partir da observação de que pacientes com doenças como tumores, esclerose
múltipla, bem como patologias associadas a dano ou lesão neuronal apresentam menores
concentrações cerebrais de NAA, tem sido proposto que tal fenômeno seria representativo de
disfunção e/ou redução de densidade de neurônios (Malhi et al., 2002). Outros dados, porém,
sugerem que esses achados possam representar não necessariamente perda neuronal
irreversível, tais como: i) recuperação nos níveis de NAA/Cr tem sido observada em pacientes
que ficaram livres de crises epilépticas após tratamento cirúrgico, quando comparados ao
período pré-operatório (Serles et al., 2001); ii) pacientes portadores de TOC que apresentaram
21
níveis diminuídos de NAA/Cr e NAA/(Cr + Col) mostraram aumento dessas razões após
tratamento com o inibidor seletivo de recaptação de serotonina (ISRS) citalopram (Jang et al,
2006). Mecanismos alternativos à perda neuronal poderiam ser a redistribuição do NAA
intracelular para o extracelular subseqüentemente a edema citotóxico ou secundários à
alteração de propriedades de relaxação do NAA provocada por quadro isquêmico (Taylor et
al, 1995).
O pico de Col inclui os metabólitos glicerolfosfocolina, fosfocolina e colina livre, e
representa densidade e proliferação celular. Essas substâncias estão envolvidas na síntese e
degradação de membranas celulares, e suas concentrações podem ser afetadas em transtornos
que alteram o turn-over de membranas. Assim, aumento de Col geralmente representa
acelerada síntese celular, fenômeno observado em esclerose múltipla (devido à decomposição
da mielina) ou em tumores (graças à gliose, devida à proliferação de células glia).
O pico de Cr, por sua vez, é gerado pela soma da própria creatina com a fosfocreatina,
metabólitos envolvidos no metabolismo energético muscular e cerebral, tendo papel central na
manutenção dos estoques de energia (Malhi et al., 2002). Como a Cr se mantém relativamente
constante em diversas condições metabólicas, é freqüente sua utilização como denominador
padrão de comparação nos estudos que a utilizam nas razões com NAA e Col para avaliar
possíveis alterações destes metabólitos em grupos de pacientes. Contudo, seu uso como
padrão é controverso, uma vez que a Cr pode variar em alguns quadros patológicos ou
distúrbios psiquiátricos, incluindo transtornos de ansiedade (Marshall et al., 1996; Massana et
al., 2002).
O mI é localizado primordialmente nas células glia, sendo considerado portanto
marcador glial (Bonavita et al, 1999). Sabe-se que aumentos nos níveis de mI são encontrados
em patologias que apresentam desmielinização, tais como o mal de Alzheimer. Ainda, este
22
metabólito parece ter função como segundo mensageiro em muitas células (Malhi et al.,
2002).
A glutamina e o glutamato são aminoácidos que freqüentemente são agrupados em um
só pico no espectro de ERM, o Glx, já que essas substâncias praticamente se sobrepõem. O
pico Glx é considerado de particular interesse em pesquisas neuropsiquiátricas, uma vez que
parece representar aspectos funcionais da neurotransmissão glutamatérgica. No entanto, a
investigação do Glx necessita de metodologia mais complexa quando comparada ao NAA –
como a necessidade de campos magnéticos de maior intensidade, questão que dificulta sua
quantificação em muitos estudos.
O lactato é usualmente detectado somente sob condições patológicas nas quais o
metabolismo energético está seriamente danificado. Níveis elevados de lactato geralmente
indicam isquemia ou hipóxia. Ainda, podem ser detectados altos níveis em áreas necrosadas,
relacionadas a tumores ou lesões (Malhi et al., 2002). Algumas medidas com ERM podem
encontrar aumento temporário e reversível de lactato durante atividades auditivas,
estimulação visual, ou infusão de sódio-lactato para desencadear ataques de pânico (Ross;
Sachdev, 2004; Trzesniak; Araujo; Crippa, 2008).
O pico não suprimido de água refere-se à água extracelular e citosólica. Similarmente
à Cr, esse pico pode ser utilizado como referência interna, a partir da suposição de que a
concentração de água não varia significativamente entre diferentes indivíduos.
Para se determinar os níveis de um dado metabólito cerebral através da ERM, o ideal
seria utilizar o modo direto, ou seja, a chamada quantificação absoluta. No entanto, essa
medida é bastante complexa e com resultados nem sempre seguros. Para se quantificar de
modo preciso a concentração absoluta de determinado átomo, é preciso controlar diversas
variáveis que potencialmente podem afetar a amplitude do pico a ser analisado. Tais fatores
incluem homogeneidade do campo magnético, tempo de relaxação das moléculas
23
responsáveis pelo pico da substância, características da bobina receptora, temperatura
ambiente, temperatura do sistema, umidade do ar, etc. Essas características podem variar tanto
em estudos intersujeitos quanto intra-sujeitos, ainda que se analise a mesma região cerebral
anteriormente estabelecida, utilizando-se a mesma máquina de ressonância. Adicionalmente,
seria imprescindível que não houvesse movimentação durante o exame de ERM, o que é
praticamente impossível em estudos com vários voluntários.
Por outro lado, a determinação de NAA ou Col através de razões com a Cr (NAA/Cr;
Col/Cr) é de simples obtenção e a princípio válida, uma vez que a Cr é tida como
relativamente estável em diferentes condições metabólicas (Malhi et al., 2002). Além disso,
essas razões não variam com os tempos de relaxação T1 e T2, bem como não sofrem
contaminação de líquor. Sua desvantagem é que o resultado pode ser decorrente tanto do
numerador quanto do numerador, ainda mais se considerando que já foi constatada alteração
de Cr em pacientes com TP (Massana et al., 2002). Todavia, mesmo quando se utiliza
quantificação em valores absolutos, a técnica empregada usa algum tipo de razão. Isso porque
o gráfico de ERM é adimensional, sendo portanto os valores arbitrários. Desse modo, esses
valores são consistentes entre si, mas não em dois gráficos em tempos diferentes, com
variáveis diferentes. Por isso, a melhor maneira de se atingir consistência é utilizar fatores que
estejam inseridos no mesmo contexto, usando como padrão normalizador a substância mais
estável possível dentro do espectro de patologias e condições estudadas. Há pesquisas em que
a normalização é feita pela água extracelular, como no estudo de Massana e colaboradores
(2002) anteriormente citado. Porém, o exame de ressonância nessa condição necessita ser bem
mais longo, uma vez que é preciso fazer aquisições adicionais sem supressão de água. Ainda,
deve-se admitir que as características magnéticas da água não se alteram em situações
patológicas.
24
3.2. Neuroimagem, o Hipocampo e os Transtornos de Ansiedade
Baseando-se nas considerações anteriormente citadas sobre o hipocampo, pesquisas
têm sido realizadas com o intuito de investigar o papel dessa estrutura nos transtornos de
ansiedade. Em estudo com PET, McGuire et al. (1994) encontraram correlações significativas
entre a intensidade de sintomas obsessivo-compulsivos provocados por paradigmas nos quais
há exposição ansiogênica e aumento do FSCr no hipocampo esquerdo de pacientes portadores
do transtorno obsessivo-compulsivo (TOC). Resultados semelhantes, utilizando a mesma
técnica, foram relatados por Know et al. (2003); porém, tais autores associaram a gravidade
dos sintomas ao metabolismo do hipocampo direito. Recentemente, foram também detectadas
alterações estruturais no hipocampo bilateral de portadores de TOC (Hong et al., 2007).
O hipocampo também tem sido amplamente avaliado em pacientes que apresentam o
transtorno de estresse pós-traumático (TEPT), uma vez que a referida estrutura está
associada à memória declarativa, função cognitiva que parece prejudicada nesse distúrbio.
Além disso, estudos animais têm indicado que o estresse crônico pode danificar esta área
cerebral
(Bremner,
2006).
Primeiramente,
diversos
estudos
com
neuroimagem
demonstraram reduções volumétricas no hipocampo de pacientes com TEPT (Bremner et
al., 1995; Gurvits et al., 1996; Bremner et al., 1997; Villarreal et al., 2002; Bremner et al.,
2003; Shin et al., 2004; Winter et al., 2004; Wignall et al, 2004; Vythilingam et al., 2005;
Lindauer et al., 2005; Lindauer et al., 2006; Chen et al., 2006; Emdad et al., 2006; Li et al.,
2006). Adicionalmente, Vermetten e colegas (2003) observaram recuperação de volume
hipocampal em pacientes sob tratamento com paroxetina, um ISRS. Após utilização de
citalopram – também um ISRS – pacientes com TEPT avaliados por meio de SPECT
demonstraram hipoperfusão do hipocampo esquerdo, comparando-se com dados iniciais
(Carey et al., 2004). Paralelamente, com o emprego de PET associada à indução de
sintomas, Bremner et al. (1999a) encontraram maior FSCr no hipocampo de mulheres com
25
TEPT. Os mesmos pesquisadores (Bremner et al. 1999b) relataram em outro estudo que
veteranos de guerra com TEPT, expostos a sons e figuras relacionados ao trauma, tiveram o
metabolismo de glicose significativamente diminuído no hipocampo. Em pesquisa com
ativação cognitiva da memória, Shin e colaboradores (2004) observaram através de PET
aumento significativo e bilateral do FSCr no hipocampo de portadores de TEPT, quando
confrontados com controles saudáveis. Contrastando com este achado, Bremner et al (2003)
detectaram falhas de atividade no hipocampo esquerdo de mulheres com TEPT durante teste
de memória declarativa. Em relação ao aspecto neuroquímico, diversos estudos com ERM
demonstraram diminuição do NAA no hipocampo de pacientes com TEPT (Schuff et al.,
1997; Schuff et al., 2001; Villarreal et al., 2002; Neylan et al., 2003; Mohanakrishnan
Menon et al., 2003; Mahmutyazicioglu et al., 2005; Li et al., 2006; Ham et al., 2007).
Com a utilização da RMf associada à indução de sintomas, Schneider e colaboradores
(1999) constataram aumento de atividade na amígdala e no hipocampo em portadores do
transtorno de ansiedade social (TAS). Igualmente com uso de indução da ansiedade, foi
observada através de PET diminuição do FSCr no hipocampo de pacientes com TAS
responsivos ao tratamento com citalopram e terapia cognitivo-comportamental (TCC)
(Furmark et al., 2002). Em pesquisa com SPECT, pacientes com TAS apresentaram
hipoperfusão do hipocampo esquerdo após tratamento com citalopram (Carey et al, 2004).
Kilts e colaboradores (2006) encontraram, por meio de PET, diminuição do FSCr hipocampal
em pacientes com TAS em estudo com indução de sintomas. Após tratamento com
nefazodona, também um ISRS, os autores detectaram aumento na atividade hipocampal. Em
relação à fobia específica, Fredrikson e colegas (1997) utilizaram PET e verificaram que
pacientes expostos aos objetos aos quais tinham aversão demonstraram diminuição do FSCr
no hipocampo bilateral. Mais recentemente, foi observado através de RMf que pacientes com
aracnofobia demonstravam maior ativação do hipocampo direito do que controles durante
26
exibição de imagens com aranhas (Schienle et al., 2005). Resultado similar havia sido
demonstrado com uso de PET, sendo que o hipermetabolismo hipocampal mostrou-se
correlacionada a sintomas fóbicos (Veltman et al., 2004).
Em relação ao transtorno de ansiedade generalizada, foi verificado por meio de
espectroscopia redução do NAA hipocampal em indivíduos portadores do distúrbio,
comparados a voluntários saudáveis (Mathew wt al., 2008). No entanto, constatou-se
aumento do metabólito nos pacientes responsivos ao tratamento com o inibidor da liberação
de glutamato riluzole. Adicionalmente, tal elevação mostrou positiva correlação com melhora
dos sintomas ansiosos, como preocupação excessiva. A partir dos trabalhos acima
mencionados, constata-se o possível envolvimento do hipocampo nos diferentes tipos de
transtornos de ansiedade.
27
4. O TRANSTORNO DO PÂNICO
Segundo a mitologia grega, Pã, o deus dos campos e protetor dos rebanhos, tinha
como passatempo predileto atormentar os antigos viajantes da época. Para isso, escondia-se
entre os arbustos, aguardando por suas vítimas. No momento em que o viajante passava pelo
local exato, Pã uivava vigorosamente, gerando grande apreensão no caminhante. Este, por sua
vez, apertava o passo; no entanto, Pã deslocava-se pela floresta para interceptá-lo num
próximo trecho escuro da trajetória. Lá, Pã novamente gritava a plenos pulmões, fazendo com
que o viajante apressasse-se ainda mais. A essa altura, este já começava a apresentar
respiração bastante ofegante e seu coração batia fortemente. Com mais uma amedrontadora
ação de Pã, o viajante corria desenfreado, o mais rápido que podia, ao longo do estreito
caminho da floresta. Desse medo ou terror abrupto originou-se o conceito de pânico.
Ao longo dos anos, ataques de pânico foram inúmeras vezes observados e descritos. Já no
século XVII, o inglês Robert Burton (1577-1640) apresentou em seu tratado sobre a melancolia
uma descrição clínica similar a crises de ansiedade aguda (1964 apud Pereira, 2004):
This fear causes in man, as to be red, pale, tremble, sweat; it
makes sudden cold and heat to come over all the body, palpitations of the
heart, syncope, etc. It amazeth many men that are to seak or show
themselves in public assemblies […]
Posteriormente, em 1890 (apud Pereira, 2004), Brissaud publicou célebre artigo sobre a
ansiedade paroxística que, segundo o autor, era um quadro caracterizado por crises de ansiedade
extrema e de instalação súbita, durante as quais o indivíduo experimentava sentimento atroz de
morte iminente. Aproximadamente na mesma época, DaCosta (1871) descreveu um conjunto de
sinais em 300 ex-combatentes da Guerra Civil americana. Essa síndrome era marcada pela
presença de palpitações, tonturas, dentre outros sintomas e na ausência de lesões estruturais
identificáveis. DaCosta denominou-a de síndrome do “coração irritável”. Anos mais tarde, Lewis
28
identificou condição semelhante entre soldados participantes da Primeira Grande Guerra,
designando-a de “síndrome do esforço”. Outros termos, ao longo das décadas, foram utilizados
para se referir ao mesmo quadro (para revisão ver Pereira, 2004).
No entanto, pode-se considerar que Sigmund Freud foi o primeiro a caracterizar a
ocorrência de ataques de pânico como parte de quadro clínico definido, designando-o
“neurose de angústia”. Em 1895 (apud Pereira, 2004), Freud nomeou de “ataques de
ansiedade” algo similar ao que hoje é definido como “ataque de pânico”:
A ansiedade pode, subitamente, irromper pela consciência sem
proceder de um encadeamento de idéias, provocando um ataque de
ansiedade. Um ataque de ansiedade desse tipo pode consistir apenas no
sentimento de ansiedade, sem nenhuma idéia associada, ou então
acompanhada da interpretação que estiver mais à mão, tal como idéias de
extinção de vida, ou de uma pancada, ou de uma ameaça de loucura; ou
ainda alguma espécie de parestesia (similar à aura histérica) pode vir
acompanhada ao sentimento de ansiedade, ou finalmente, o sentimento de
ansiedade pode estar ligado ao distúrbio de uma ou mais funções
corporais – tais como a respiração, a atividade cardíaca, a inervação
vasomotora e a atividade glandular. Queixa-se de espasmos do coração, de
dificuldade respiratória, de inundações de suor, de fome devastadora, de
diarréia, de vertigem, de parestesias e congestões [...]
Embora Freud tenha detectado duas formas de apresentação da neurose de angústia (uma
caracterizada por ansiedade crônica, e a outra por ataques de ansiedade), ele não as considerou
como entidades nosológicas distintas, mas sim como variantes do mesmo quadro. Dessa forma, os
transtornos de ansiedade permaneceram por longo tempo sob mesma nomenclatura.
Em 1959, o psiquiatra Donald Klein iniciou uma série de trabalhos com o intuito de
investigar as propriedades terapêuticas de um novo composto farmacológico, o inibidor de
recaptação de aminas imipramina. Na época, a unidade em que Klein trabalhava possuía
vários pacientes com sintomatologia do pânico. O médico decidiu testar a droga, inspirado em
29
observações etológicas realizadas em filhotes de macacos separados da mãe. Esses animais
apresentavam primeira fase de grande agitação, o que lembrava ataques de pânico, e a
administração de imipramina atenuava tais sinais. De fato, os resultados obtidos por Klein
(Klein; Fink, 1962) bem como estudos subseqüentes com a medicação mostraram a eficácia
da substância no tratamento dos ataques de pânico. A partir disso, Klein sugeriu que devido à
resposta específica do pânico ao tratamento com imipramina, este distúrbio deveria ser
separado da ansiedade crônica (ou generalizada) e, portanto, definido como quadro
nosológico distinto. Os resultados da pesquisa de Klein foram incorporados à terceira edição
do Manual de Diagnóstico e Estatística dos Transtornos Mentais (Diagnostic Statistical
Mental, DSM-III, 1980), adotando distinção entre o pânico e a ansiedade generalizada.
A quarta edição do DSM (DSM-IV, 1994) classifica ataque de pânico como o período
de intenso medo ou desconforto, acompanhado de pelo menos quatro dentre treze sintomas
somáticos ou cognitivos. O ataque ocorre subitamente, logo alcança seu ápice (em
aproximadamente 10 minutos) e é geralmente acompanhado por sentimento de morte ou
perigo iminente e necessidade de fuga da situação. Esses treze sintomas cognitivos ou
somáticos que podem acompanhar tal manifestação são palpitação, sudorese, tremor,
dificuldade de respiração, sensação de choque, dor ou desconforto torácico, desconforto
abdominal, tonturas, despersonalização, medo de perda de controle, medo da morte,
parestesia, e calafrios ou ondas de calor (tabela 3).
Com relação à presença ou ausência de estímulos desencadeadores, o DSM-IV
considera a existência de ataques inesperados, ou seja, não associados a estímulo
desencadeador; e ataques relacionados à situação desencadeadora, evocados na presença ou
em função de determinado estímulo. Este último caso é característico de quadros de
transtorno de ansiedade social ou fobia específica. A ocorrência de ataques inesperados, por
sua vez, é requisição básica para o diagnóstico de TP. Além disso, para ser classificado como
30
TP, o indivíduo ou passa a apresentar preocupação contínua em manifestar novo ataque, ou
preocupação com eventuais implicações do ataque, ou ambos. Ainda, pode alterar
drasticamente seu comportamento em função dos temores quanto a futuros ataques. A
recorrência dos ataques de pânico espontâneos associadas às mudanças de comportamento
supracitadas deve durar pelo menos um mês para que o diagnóstico definitivo seja firmado.
Tabela 3. Critérios diagnóstico para o transtorno do pânico, segundo o DSM-IV
A
Ambos (1) e (2)
(1) Ataques de pânico inesperados e recorrentes
Período de intenso temor ou desconforto, no qual quatro (ou mais) dos seguintes sintomas
desenvolveram-se abruptamente e alcançaram pico em 10 minutos:
(a) palpitações ou ritmo cardíaco acelerado
(b) sudorese
(c) tremores ou abalos
(d) sensações de falta de ar ou sufocamento
(e) sensações de asfixia
(f) dor ou desconforto torácico
(g) náusea ou desconforto abdominal
(h) sensação de tontura, instabilidade, vertigem ou desmaio
(i) desrealização (sensações de irrealidade) ou despersonalização (estar distanciado de si
mesmo)
(j) medo de perder o controle ou enlouquecer
(l) medo de morrer
(m) parestesias (anestesia ou sensações de formigamento)
(n) calafrios ou ondas de calor
(2) Pelo menos um dos ataques foi seguido por um mês (ou mais) de uma (ou mais) das seguintes
características:
(a) preocupação persistente acerca de manifestar ataques adicionais
(b) preocupação acerca das implicações do ataque ou suas conseqüências (por exemplo, perder o
controle, ter ataque cardíaco, enlouquecer)
(c) alteração comportamental significativa em função dos ataques
B presença ou ausência de agorafobia
C os sintomas não se devem a efeitos fisiológicos diretos de uma substância de condição médica
geral
D sintomas não são melhor explicados por outro transtorno mental, como transtorno de ansiedade
social, fobia específica, transtorno obsessivo-compulsivo, transtorno de estresse pós-traumático ou
transtorno de ansiedade de separação
DSM, Diagnostic Statistical Manual
31
4.1. Agorafobia
O termo agorafobia vem do grego (agorá = espaço aberto, phobía = medo, pavor) e
foi adotado pela psiquiatria para designar medo mórbido e angustiante de locais ou condições
nas quais possa ser difícil (ou embaraçoso) escapar ou onde o auxílio possa não estar
disponível, na eventualidade de manifestação de ataque de pânico. Em função dessa
preocupação, o indivíduo passa a evitar as situações temidas, ou a enfrentá-las apenas quando
acompanhado ou com intenso sofrimento. Essa definição foi primeiramente utilizado por
Westphal, em 1871, para descrever pacientes com dificuldades de andar ou permanecer em
ruas, praças ou pontes e que apresentavam ansiedade antecipatória crônica, medo de
incapacitação repentina e manifestações clínicas bastante sugestivas de ataque de pânico (DelBen, 2003).
Freqüentemente, o TP é acompanhado por agorafobia. Em estudos populacionais, esta
associação pode estar presente em até 50% dos casos; porém, em serviços clínicos
especializados, estes índices chegam a 75% (Starcevic et al., 1998).
4.2. Início e Curso do Transtorno do Pânico
Segundo Klein e Gorman (1987), o primeiro ataque de pânico em pacientes ocorreria
espontaneamente, ou seja, na ausência de estímulos externos desencadeadores. Após tal
manifestação, o paciente retornaria ao seu bem-estar basal. No entanto, com a recorrência de
ataques espontâneos, desenvolver-se-ia estado de apreensão contínuo, com tendência a
aumentar progressivamente.
Esse estado de ansiedade crônica interepisódios seria composto de vários
componentes. Um deles poderia ser a ansiedade antecipatória decorrente do medo de
ocorrência de novos ataques. Outro seria a sensibilização, que levaria o indivíduo à
hiperatividade a estímulos neutros e condicionados que, por sua vez, contribuiria para
32
manutenção do estado de tensão (Del-Ben, 2003). Nesta definição, o ataque de pânico assume
papel central, tendo a ansiedade antecipatória e o comportamento evitativo (no caso de
associação à agorafobia) como conseqüências.
O curso do distúrbio comumente é crônico, com remissões e recaídas. Em estudo
longitudinal naturalístico, foi constatado que, após seis anos de início do tratamento, 73% dos
pacientes estavam em remissão parcial ou completa, 90% relatavam melhora na qualidade de
vida, mas 67% ainda usavam medicação (Lepola et al., 1996).
É válido ressaltar que pacientes com TP têm maior ideação suicida e risco aumentado
para tentativas de suicídio (Del-Ben, 2003). Isto parece estar fortemente associado à
ocorrência de episódios depressivos, uma vez que há alta comorbidade entre o TP e
transtornos afetivos (Simon; Fischmann, 2005). Além disso, existem dados que sugerem que
alguns componentes específicos de ansiedade, como a ansiedade antecipatória e o
comportamento evitativo, também possam contribuir, embora de maneira menos substancial,
para o maior risco de suicídio nos pacientes com TP (Schmidt et al., 2001).
4.3. Teoria e propostas a respeito da Neurobiologia do Transtorno de Pânico
Após a publicação do DSM-III, no qual o TP foi concebido como categoria isolada de
ansiedade, pesquisas em larga escala foram desenvolvidas para maior compreensão a respeito
dos mecanismos neurais envolvidos nesse distúrbio. A integração dessas evidências
experimentais, juntamente com observações clínicas, tem servido de suporte para elaboração
de teorias que tentam esclarecer a neurobiologia do TP. Algumas dessas sugerem que, direta
ou indiretamente, estruturas localizadas no lobo temporal estariam relacionadas ao transtorno.
Estas fazem parte tanto do SIC quanto do SCD.
33
4.3.1. A teoria de Deakin e Graeff
Em 1991, Deakin e Graeff propuseram uma teoria argumentando que a serotonina (5HT) exerceria papel modulatório oposto sobre as respostas comportamentais de defesa inatas
e aprendidas. Brevemente, sugeriu-se que a via serotonérgica prosencefálica, originária do
núcleo dorsal da rafe e que inerva a amígdala e o CPF, facilitaria comportamentos de esquiva
em resposta a estímulos aversivos agudos condicionados; dessa forma, a 5-HT aumentaria a
ansiedade ao atuar nessas regiões. Em termos psicopatológicos, esta via relacionar-se-ia à
ansiedade antecipatória generalizada ou ao transtorno de ansiedade generalizada. Por outro
lado, na via serotonérgica periventricular, originária do núcleo dorsal da rafe e que se projeta
para a matéria cinzenta periaquedutal dorsal, a 5-HT inibiria reações defensivas exacerbadas,
as quais estariam relacionadas à ansiedade do tipo incondicionada e, em termos clínicos, ao
TP.
A hipótese do envolvimento da matéria cinzenta periaquedutal dorsal no TP advém de
estudos com estimulação elétrica ou química dessa região, os quais provocaram
comportamentos de congelamento alternados com corridas desenfreadas e saltos em animais
de laboratório. Tal reação foi definida como comportamento motor explosivo e identificada
como semelhante aos ataques de pânico apresentados por humanos (Panksepp, 1982 apud
Viana, 1996). Além disso, Graeff e Hetem (2004) citaram que pacientes que realizaram
cirurgia cerebral relataram sensação de pavor e morte iminente, acompanhada de taquicardia,
alterações respiratórias, enrubescimento da face e sudorese, quando estimulados eletricamente
nesta área. É válido ressaltar que em modelos animais com estimulação da matéria cinzenta
periaquedutal, resultados indicam que agonistas serotonérgicos atenuam a fuga induzida por
estimulação (Graeff, 2002).
Dessa forma, em relação à fisiopatogenia do TP, acredita-se que nesse distúrbio ocorra
ativação espontânea dos neurônios da matéria cinzenta periaquedutal que comandam as
34
reações aos perigos proximais. Uma vez que os resultados com estimulação da matéria
cinzenta periaquedutal, mencionados anteriormente, indicam que a 5-HT inibe os neurônios
desta região, aventou-se a possibilidade de que uma deficiência da inibição serotonérgica na
matéria cinzenta periaquedutal resulte em maior vulnerabilidade a ataques de pânico. Segundo
Deakin e Graeff (1991), o efeito antipânico dos medicamentos antidepressivos seria devido à
intensificação da mesma inibição.
A hipótese de ativação da matéria cinzenta periaquedutal em resposta a perigos
proximais recebeu ultimamente evidência adicional de estudo realizado com RMf (Mobbs et
al., 2007). Desenvolveu-se um paradigma no qual era apresentado a voluntários saudáveis um
labirinto bidimensional, sendo que a tarefa do sujeito era fugir da ameaça. Caso fosse
capturado, o sujeito receberia choques nos dedos. Quando a ameaça era detectada, observouse ativação do córtex cingulado anterior rostral e córtex orbitofrontal medial. A ameaça
distante, por sua vez, eliciou aumento da atividade do córtex pré-frontal medial, o que foi
relacionado à necessidade de processamento cognitivo, o qual permitiria escolher a melhor
alternativa para evitar a ameaça. Já com a ameaça proximal, a área hiperativada foi a matéria
cinzenta periaquedutal. Nesta situação, a matéria cinzenta periaquedutal pode inibir controles
mais complexos quando uma resposta rápida e obrigatória é requerida, preparando o
organismo para sobrevivência e possível dano de tecido.
Enquanto o sistema serotonérgico supracitado envolver-se-ia com adaptação a
situações de estresse agudo, outro mecanismo estaria relacionado à adaptação ao estresse
crônico. Segundo Deakin e Graeff (1991), a via serotonérgica oriunda do núcleo mediano da
rafe e que se projeta para o hipocampo seria responsável pela resistência ao estresse crônico,
por desconectar o evento aversivo de processos psicobiológicos associados a funções
essenciais, como apetite e comportamento social. Dessa foram, o indivíduo seria capaz de
35
seguir sua vida apesar da permanência da situação estressante. No entanto, caso houvesse
falha neste sistema, manifestar-se-ia conseqüentemente um quadro depressivo.
4.3.2. A proposta de Gorman e colaboradores
Outros autores sugerem caminho oposto, apontando para associação do TP com os
substratos neurais envolvidos nas reações de ansiedade condicionada, ao invés do medo
incondicionado. Gorman e colaboradores (2000) propuseram que as manifestações clínicas
observadas durante os ataques se assemelhariam ao comportamento animal desencadeado
pela ativação de regiões cerebrais relacionadas ao condicionamento de respostas frente ao
estímulo aversivo (figura 5). Nesta hipótese, destacam-se estruturas as quais formariam a
chamada circuitaria do medo: a amígdala, o hipocampo, o tálamo, o hipotálamo, a região
cinzenta periaquedutal, o lócus cerúleos, entre outros. Resumidamente, as informações
sensoriais decorrentes do estímulo condicionado chegariam até o núcleo lateral da amígdala
através do tálamo anterior, sendo em seguida transferidas para o núcleo central da amígdala,
que coordenaria as reações frente ao estímulo, disseminando e recebendo informações de
diferentes estruturas neuroanatômicas.
Segundo esta proposta (Gorman et al., 2000), ataques de pânico seriam provenientes
da ativação inapropriada dessa circuitaria do medo. Além de receber informações do tronco
cerebral e tálamo, o que permite resposta rápida frente aos estímulos ameaçadores, a
amígdala igualmente recebe aferências de regiões corticais envolvidas na avaliação de
informações sensoriais. Um déficit cognitivo nas vias corticais que processam tais
informações sensoriais poderia resultar em interpretações distorcidas de manifestações
somáticas, resultando em excitação inadequada do núcleo central da amígdala que, por sua
vez, desencadearia todo o processo do medo condicionado.
36
Figura 5. Hipótese neuroanatômica de Gorman e colegas (2000) para o transtorno do pânico. As
informações viscero-sensoriais chegam à amígdala por duas grandes vias: por baixo, do núcleo do trato
solitário através do núcleo parabraquial ou tálamo sensorial; e por cima, de córtices viscero-sensoriais
primários e via transmissões cortico-talâmicas, permitindo altos níveis de processamento e modulação
neurocognitivos da informação sensorial. Informações contextuais são armazenadas na memória no
hipocampo e conduzidas diretamente à amígdala. Outras importantes eferências da amígdala e
relevantes para ansiedade incluem: o lócus cerúleos (o qual aumenta a liberação de noradrenalina, o
que contribui para incitações fisiológicas e comportamentais), a região cinzenta periaquedutal
(responsável por comportamentos de defesa e congelamento), o núcleo paraventricular hipotalâmico
(que ativa o eixo hipotalâmico-pituitária-adrenal, liberando adrenocorticóides), o núcleo lateral
hipotalâmico (que ativa o sistema nervoso simpático), e o núcleo parabraquial (que influencia a taxa
respiratória).
* adaptada de Gorman et al., 2000.
De acordo com Gorman e colaboradores (2000), o papel do hipocampo dentro da
circuitaria do medo seria o de condicionamento e aprendizagem contextual, que resultariam
na evitação fóbica. Estudos comprovaram que animais condicionados a levar choques após
apresentação de tom sonoro demonstram comportamentos de medo ao serem recolocados na
gaiola do experimento (Kim; Fanselow, 1992). Tal comportamento, no entanto, desaparece se
o hipocampo é lesionado. Por analogia, a evitação fóbica em pacientes com TP surgiria, em
parte, da associação aos ataques de pânico com o contexto no qual ocorreram. Dessa forma,
37
os autores sugerem que a TCC pode dessensibilizar o paciente, sendo efetiva nas memórias
armazenadas pelo hipocampo (Gorman et al., 2000).
Há ainda sugestões de que anormalidades anatômicas e funcionais ligadas ao SIC
poderiam provocar reações de defesa anormais, tais como ataques de pânico ou
desenvolvimento de sintomas fóbicos (Dantendorfer et al, 1996).
4.4. Neuroimagem e o Transtorno do Pânico
4.4.1. Neuroimagem Estrutural
O primeiro estudo qualitativo que utilizou técnica de neuroimagem para avaliar
estruturalmente o cérebro de pacientes com TP data de 1989, quando Ontiveros e colegas
verificaram que 43% de pacientes com TP sensíveis ao lactato apresentavam anormalidades
anatômicas envolvendo principalmente o lobo temporal direito, quando comparados a
somente 10% dos controles saudáveis (tabela 4). Ainda, tais anormalidades estavam
diretamente relacionadas com gravidade, tempo e início precoce da doença. Esse achado foi
posteriormente confirmado em estudo envolvendo 31 pacientes e 20 voluntários saudáveis
(Fontaine et al, 1990).
Em 1996, Dantendofer e colaboradores realizaram eletroencefalograma (EEG) em 120
pacientes com TP, dos quais 35 apresentaram alterações no resultado deste exame. Em
seguida, os pesquisadores emparelharam 28 destes sujeitos com 28 pacientes com TP, mas
sem anormalidades no EEG, e 28 voluntários saudáveis. Foram detectadas, com auxílio de
RM, anormalidades neuroanatômicas qualitativas em 61,7% dos pacientes com alterações no
EEG, contrastando com 17,9% dos pacientes com EEG normal e apenas 3,6% em controles.
As mais freqüentes anomalias de imagem estavam localizadas no sistema límbico/septohipocampal, dentre as quais a diminuição do hipocampo direito e alargamento de cavum septi
38
pellucidum (CSP). Os autores argumentaram que tal dilatação observada no CSP poderia
representar anormalidade funcional do sistema septo-hipocampal no TP, apoiando a
suposição postulada por Gray (1982) de que tais estruturas teriam importante papel na
modulação da ansiedade. Por outro lado, Crippa e colaboradores (2004), utilizando
metodologia quantitativa por meio de RM, verificaram que a freqüência e gravidade do CSP
não diferiram significantemente entre os pacientes com TP e seus respectivos controles.
Portanto, esse achado não apoiou a hipótese de que as alterações de hipocampo encontradas
no TP sejam devidas a desordens de neurodesenvolvimento.
Com a utilização de métodos quantitativos para avaliar alterações estruturais no TP,
Vythilingam e colaboradores (2000) encontraram menor volume do lobo temporal
bilateralmente em pacientes, embora não tenham detectado diferenças no hipocampo.
Reforçando tais resultados, Uchida e co-autores (2003) relataram menores volumes do lobo
temporal esquerdo, bem como tendência de diminuição do lobo temporal direito, da amígdala
bilateral e do hipocampo esquerdo em pacientes (Uchida et al., 2003). Da mesma forma,
Massana e colaboradores (2003) identificaram menores volumes de matéria cinzenta no giro
para-hipocampal em sujeitos com TP, ao serem confrontados com controles. Recentes
pesquisas, no entanto, encontraram aumento de estruturas em pacientes com o transtorno.
Protopopescu et al. (2006) verificaram maior volume do hipocampo ventral, assim como
aumento da matéria cinzenta no tronco encefálico e mesencéfalo. Igualmente, Uchida e
colaboradores (2007) observaram maiores volumes do mesencéfalo, ponte, giro temporal
superior esquerdo, e da ínsula esquerda, estrutura que os autores acreditam estar implicada no
TP, uma vez que serviria como alarme interno para estímulos interoceptivos aflitivos
(Reiman, 1997).
39
Tabela 4. Achados em neuroimagem estrutural no transtorno do pânico
Referência
Estudos qualitativos
Ontiveros et al., 1989
Área cerebral
Achados
lobo temporal
43% de pacientes sensíveis ao lactato com
anormalidade versus 10% controles
40% de pacientes sensíveis ao lactato com
anormalidade versus 10% controles
alterações em 61,7% de pacientes com anormalidade em EEG versus 17,9% de pacientes
com EEG normal e 3,6% de controles
Fontaine et al., 1990
lobo temporal
Dantendorfer et al., 1996
sistema límbico / septo-hipocampal
Estudos quantitativos
Vythilingam et al., 2000
lobo temporal bilateral
↓ volume
Uchida et al., 2003
lobo tenporal esq.
lobo temporal dir.
amígdala bilateral
hipocampo esq.
↓ volume
tendência ↓ volume
tendência ↓ volume
tendência ↓ volume
Massana et al., 2003
giro para-hipocampal esq.
↓ volume
Protopopescu et al., 2006
hipocampo ventral bilateral
mesencéfalo
tronco encefálico
mesencéfalo
ponte
giro temporal superior esq.
ínsula esq.
↑ volume
↑ volume
↓ volume
↑ volume
↑ volume
↑ volume
↑ volume
putâmen
giro temporal bilteral
giro frontal bilateral
↓ volume, correlação negativa com tempo distúr.
↓ volume
↓ volume
Uchida et al., 2007
Yoo et al., 2005
↑, aumento; ↓, diminuição; dir., direito; distúr., distúrbio; EEG, eletroencefalograma; esq., esquerdo
Outros achados estruturais em pacientes com TP foram a redução bilateral da matéria
cinzenta do putâmen, a qual se mostrou negativamente correlacionada ao tempo de duração
do distúrbio, bem como diminuições de volume dos giros temporal e frontal bilateralmente
(Yoo et al., 2005).
4.4.2. Neuroimagem Funcional
Por meio de técnicas como PET, SPECT e RMf, é possível avaliar o paciente em
diferentes situações experimentais, tanto em estados intercrise (ou seja, em repouso) como
durante crises de pânico induzidas (sintomas provocados) por ensaios farmacológicos
(McGuire, 1996). Os estudos até então realizados são apresentados na tabela 5.
Tabela 5. Achados em neuroimagem funcional no transtorno do pânico
Referência
Em repouso
Reiman et al., 1984
Reiman et al., 1986
Nordahl et al., 1990
Nordahl et al., 1998
Técnica
Paradigma
Área cerebral
Achados
exame anterior à infusão de Lac.
exame anterior à infusão de Lac.
teste de atenção cognitiva
teste de atenção cognitiva
para-hipocampo
para-hipocampo
hipocampo
hipocampo
córtex pré-frontal
hipocampo bil.
córtex ocipital esq.
hipocampo esq.
para-hipocampo esq.
região parietal inferior dir.
região temporal superior dir.
assimetria (dir. > esq.) em pacientes sensíveis ao Lac.
assimetria (dir. > esq.) em pacientes sensíveis ao Lac.
assimetria (dir. > esq.)
assimetria (dir. > esq.) em pacientes com ou sem tratamento
com imipramina
↓ FSCr
↓ FSCr
↑ metab. glicose
↑ metab. glicose
↓ metab. glicose
↓ metab. glicose
De Cristofaro et al.,
1993
Bisaga et al., 1998
SPECT
não se aplica
PET
não se aplica
Sakai et al., 2005
PET
não se aplica
hipocampo bil.
amígdala bil.
tálamo bil.
cerebelo bil.
↑ metab. glicose
↑ metab. glicose
↑ metab. glicose
↑ metab. glicose
Sakai et al., 2006
PET
não se aplica
hipocampo dir.
cíngulo anterior esq.
cerebelo esq.
córtex pré-frontal medial bil.
↓ metab. glicose após tratamento com TCC
↓ metab. glicose após tratamento com TCC
↓ metab. glicose após tratamento com TCC
↑ metab. glicose após tratamento com TCC
Bystritsky et al., 2001
RMf
indução de sintomas ansiogênicos
hipocampo dir.
córtex frontal inferior dir.
córtex orbitofrontal bil.
cingulo bil.
↑ atividade
↑ atividade
↑ atividade
↑ atividade
Pillay et al., 2006
RMf
indução de sintomas ansiogênicos
Prasko et al., 2004
PET
não se aplica
cíngulo anterior bil.
amígdala bil.
giro temporal dir.
giro temporal esq.
giro frontal dir.
giro frontal esq.
↓ atividade
↓ atividade
↓ metab. glicose após tratamento com TCC ou antidepressivos
↑ metab. glicose após tratamento com TCC ou antidepressivos
↓ metab. glicose após tratamento com TCC ou antidepressivos
↑ metab. glicose após tratamento com TCC ou antidepressivos
SPECT
não se aplica
giro temporal superior dir.
↓ FSCr
Lee et al., 2006
PET
PET
PET
PET
40
↑, aumento; ↓, diminuição; bil, bilateral; dir., direito; esq., esquerdo; FSCr, fluxo sangüíneo cerebral regional; Lac, lactato; metab., metabolismo; PET, tomografia por emissão de
pósitrons; RMf, ressonância magnética funcional; SPECT, tomografia por emissão de fóton único; TCC, terapia cognitivo comportamental
Tabela 5. Continuação...
Referência
Técnica
Paradigma
Área cerebral
Achados
Testes provocativos
Stewart et al., 1988
SPECT
infusão de lactato
lobo ocipital
↑ FSCr
Woods et al., 1988
SPECT
infusão de ioim-bina
córtex frontal bilateral
↓ FSCr
↑ ansiedade
Reiman et al., 1989
PET
infusão de lactato
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
Boshuisen et al., 2002
PET
infusão de pentagastrina
pólo temporal bilateral
colículo superior
verme cerebelar
pré-administração
giro pré- e inferior central bil.
ínsula bil.
amígdala bil.
giro para-hipocampal bil.
hipocampo esq.
lobo temporal dir.
córtex orbitofrontal bil.
giro do cíngulo bil.
hipotálamo bil.
tálamo bil.
mesencéfalo bil.
↓ FSCr
↓ FSCr
↓ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
pós-administração
giro pré-central esq.
ínsula bil.
giro para-hipocampal bil.
hipocampo esq.
lobo temporal dir.
córtex orbitofrontal bil.
tálamo bil.
mesencéfalo bil.
amígdala bil.
giro para-hipocampal bil.
córtex insular bil.
giro do cíngulo bil.
↓ FSCr
↓ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
↑ FSCr
Servan-Schreiber et al.,.
1998
PET
infusão de procaína
(em voluntários
saudáveis)
41
↑, aumento; ↓, diminuição; bil, bilateral; dir., direito; esq., esquerdo; FSCr, fluxo sangüíneo cerebral regional; Lac, lactato; metab., metabolismo; PET, tomografia por emissão de
pósitrons; RMf, ressonância magnética funcional; SPECT, tomografia por emissão de fóton único; TCC, terapia cognitivo comportamental
Tabela 5. Continuação...
Referência
Paradigma
Área cerebral
Achados
SPECT
não se aplica
córtex pré-frontal bil.
> captação dir./esq. de recep. BZD
Brandt et al., 1998
SPECT
não se aplica
córtex frontal supraorbital dir.
↑ ligação ao recep. BZD
Malizia et al., 1998
PET
não se aplica
todo o cérebro
↓ ligação ao recep. BZD
Bremner et al., 2000
SPECT
não se aplica
hipocampo esq.
precúneo bil.
lobo frontal bil.
↓ ligação ao recep. BZD
↓ ligação ao recep. BZD
↓ ligação ao recep. BZD
Benzodiazepínicos marcados
Kuikka et al., 1995
Técnica
↑, aumento; ↓, diminuição; bil, bilateral; BZD, benzodiazepínico; dir., direito; esq., esquerdo; FSCr, fluxo sangüíneo cerebral regional; PET, tomografia por emissão de pósitrons;
recep., receptor; SPECT, tomografia por emissão de fóton único.
42
43
4.4.2.1. Estudos em estado de repouso
Em 1984, Reiman e colaboradores, por meio de PET, verificaram maior incidência de
assimetria (direito > esquerdo) no FSCr na região para-hipocampal de pacientes susceptíveis
a ataques de pânico induzidos por lactato, quando comparados tanto àqueles pacientes não
sensíveis ao lactato quanto a controles saudáveis. Tais imagens foram realizadas em momento
anterior a uma infusão de lactato, da qual os sujeitos tinham conhecimento. Este estudo foi
repetido pelo mesmo grupo, com maior número de pacientes e melhor controle de variáveis,
encontrando-se resultados semelhantes aos anteriores (Reiman et al, 1986). É relevante
destacar que essas pesquisas sugerem que o aumento de ansiedade poderia estar relacionado à
diminuição do metabolismo para-hipocampal. Esta região, na qual se encontram o córtex
entorrinal e o subículo, é a principal interface entre o hipocampo e outras áreas do cérebro.
Nordahl e colegas (1990) igualmente reproduziram esses achados usando PET em sujeitos
que desempenharam teste de atenção auditiva. Os autores verificaram maior metabolismo e
maior razão direito/esquerdo na área hipocampal direita em pacientes com TP. Em pesquisa
posterior, os mesmos pesquisadores (1998) compararam pacientes não medicados com grupo
tratado com imipramina, e com voluntários saudáveis. Foi encontrada, em ambos os subgrupos de pacientes, a mesma assimetria (direito > esquerdo) tanto na região hipocampal
quanto no córtex pré-frontal, ao confrontá-los com controles sadios. Segundo os autores, esse
resultado poderia caracterizar um traço do TP. Ainda, detectou-se hipometabolismo do córtex
orbitofrontal no grupo-imipramina, o que foi considerado efeito do tratamento.
Posteriormente, estudos tanto com PET (Bisaga et al, 1998) quanto com SPECT (Lee
et al., 2006) continuaram a observar alterações de simetria na região para-hipocampal e no
hipocampo. Porém, contrastando com os achados de Reiman (1984, 1986) e Nordahl (1990,
1998), verificou-se que os pacientes apresentavam maior atividade do lado esquerdo em
relação ao direito. Porém, há resultados de simetria como a detecção, por meio de PET, de
44
aumento no metabolismo de glicose no hipocampo bilateral em pacientes (Sakai et al., 2005),
bem como na amígdala, tálamo e cerebelo. Ainda, De Cristofaro e colegas (1993)
constataram, em estudo com SPECT, diminuição bilateral do FSCr no hipocampo e no córtex
ocipital esquerdo.
Dois estudos utilizaram PET para avaliar pacientes que se submeteram aos exames de
imagem antes e depois de tratamentos. No primeiro deles (Prasko et al, 2004), pacientes
responsivos tanto à farmacoterapia quanto à TCC demonstraram as mesmas alterações,
comparando-se os períodos em que estavam sintomáticos com quando se tornaram
assintomáticos: hipometabolismo dos giros frontal e temporal direito, e hipermetabolismo nos
giros frontal e temporal esquerdos. Não foram encontradas, entretanto, alterações em áreas
límbicas, como amígdala, hipocampo ou região para-hipocampal. Recentemente, Sakai e
colegas (2006) observaram que sujeitos com TP que responderam à TCC mostraram
diminuição do metabolismo de glicose no hipocampo direito, no cíngulo anterior esquerdo,
no cerebelo esquerdo, pirâmide e ponte. Em contrapartida, aumento foi detectado no córtex
pré-frontal medial bilateral.
Outros experimentos utilizaram RMf juntamente com indução de sintomas
ansiogênicos, a fim de estudar sujeitos com TP. Bystritsky e co-autores (2001) verificaram
que pacientes demonstraram ativação no córtex frontal inferior, no hipocampo, cíngulo e
córtex orbitofrontal, quando comparados a voluntários saudáveis. Em pesquisa com
exposição de faces, pacientes evidenciaram hipoativação do cíngulo anterior e amígdala
quando comparados aos controles, principalmente em relação às faces de medo (Pillay et al.,
2006).
45
4.4.2.2. Estudos com indução de sintomas
Várias substâncias com propriedades biológicas distintas – lactato de sódio, ioimbina,
gás carbônico, flumazenil, colecistoquinina, pentagastrina, entre outras – são capazes de
desencadear ataques de pânico em grande parte de pacientes com TP. Entretanto, tais
substâncias provocam ataques de pânico em número bastante reduzido de sujeitos saudáveis
ou em pacientes com outros transtornos psiquiátricos (Gorman et al., 2000). É interessante
ressaltar que a colecistocina e a pentagastrina possuem alta afinidade pelos receptores CCKB,
os quais parecem exercer importante papel na ansiedade.
Dentre os métodos acima mencionados, a infusão de lactato tem sido o mais utilizado
em testes provocativos, e desencadeia ataques de pânico em dois terços dos pacientes com TP
(Liebowitz et al., 1985), possibilitando o estudo das crises durante o exame de imagem.
Stewart e co-autores (1988), por meio de SPECT, verificaram que pacientes
lactatossensíveis apresentavam maior atividade no lobo ocipital do que sujeitos com TP
insensíveis ou voluntários sadios, bem como maior perfusão no hemisfério esquerdo do que
os não-responsivos. Em outro estudo com SPECT (Woods et al., 1988), a infusão de ioimbina
(um antagonista α2 adrenérgico) aumentou a ansiedade e diminuiu o FSCr no córtex frontal
bilateralmente no grupo com TP. Em pesquisa com PET (Reiman et al., 1989), observou-se
que pacientes que apresentavam sintomas ao lactato exibiram aumento no FSCr
bilateralmente nos pólos temporais, no colículo superior e verme cerebelar. Estudos
subseqüentes em que as imagens de PET foram sobrepostas às de RM, no entanto,
questionaram esse achado: o possível envolvimento dos pólos temporais seria, na verdade,
produzido pela contração muscular extra-craniana (Drevets et al, 1992; Benkelfat et al.,
1995). Fischer e colaboradores (1998) relataram caso de uma paciente que apresentou ataque
de pânico espontâneo durante estudo do medo condicionado por meio de PET. Os autores
46
observaram redução do FSCr nas áreas orbitofrontais direita, pré-límbica, cíngulo anterior e
córtex temporal anterior.
Com o intuito de investigar as estruturas cerebrais envolvidas na ansiedade
antecipatória, Boshuisen e colaboradores (2002) submeteram pacientes com TP e controles a
exames de PET, antes e após administração de pentagastrina. Durante a fase anterior à
administração, denominada ansiedade antecipatória, observou-se hipoatividade nos giros
pré-central e inferior central, na ínsula e na amígdala de pacientes, quando comparados a
voluntários saudáveis. Foi verificada hiperatividade no giro para-hipocampal (esquerdo >
direito), hipocampo esquerdo, lobo temporal direito, córtex orbitofrontal, giro do cíngulo,
hipotálamo, tálamo, e mesencéfalo. Já em relação à pós-administração, chamada de repouso,
constatou-se hipoatividade no giro pré-central esquerdo e na ínsula; e hiperatividade no giro
hipocampal, hipocampo esquerdo, lobo temporal direito, córtex orbitofrontal, tálamo, e
mesencéfalo. Os autores sugeriram que áreas com mesmo padrão de atividade em ambas as
fases possivelmente não se relacionam apenas à ansiedade antecipatória (como definida no
desenho experimental), mas ao distúrbio como um todo. Em outro experimento com PET,
porém apenas envolvendo voluntários saudáveis, o uso de procaína endovenosa provocou
aumento de fluxo sanguíneo na região da Am, giro para-hipocampal, córtex insular e giro do
cíngulo, o que não ocorreu com a utilização de placebo. O aumento da atividade destas
estruturas associou-se a relatos espontâneos de sintomas de ansiedade e à ocorrência de
ataques de pânicos completos em quatro de dez voluntários (Servan-Schreiber et al., 1998).
4.4.3. Estudo com Benzodiazepínicos Rádio-marcados
Evidências
sugerindo
o
envolvimento
do
complexo
receptor
GABAA
–
benzodiazepínico (BZD) na patogênese do TP acumularam-se nos últimos anos, apoiados em
dados empíricos de que BZDs são capazes de bloquear ataques de pânico. Desse modo,
47
estudos de neuroimagem funcional com BZDs rádio-marcados ganharam importante papel no
estudo do distúrbio, por fornecer dados in vivo do sistema gabaérgico de pacientes com TP
(tabela 5).
Estudos com SPECT têm utilizado [I123]lomazenil-marcado para mensurar a
capacidade de ligação do receptor BZD no TP. Kuikka e colaboradores (1995) verificaram
que pacientes com TP apresentavam maior razão direito/esquerdo na captação do receptor
BZD no córtex pré-frontal, quando comparados a voluntários sadios. Brandt e colegas (1998)
observaram que sujeitos com TP exibiam elevada ligação no receptor BZD no córtex frontal
supraorbital direito, bem como tendência de ligação no córtex temporal direito. Em outro
experimento, foram detectadas menores taxas de ligação em pacientes com TP no hipocampo
esquerdo, precúneo e lobo frontal (Bremner et al., 2000). Tal ligação assimétrica no
hipocampo (com direito > esquerdo) está de acordo com achados supracitados de FSCr e
neuroimagem estrutural (Reiman et al., 1984; Reiman et al., 1986; Nordahl et al., 1990).
Utilizando PET e flumazenil radio-marcado com carbono-11, Malizia e co-autores (1998)
observaram que pacientes com TP exibiam redução global na ligação benzodiazepínica, sendo
mais pronunciada no córtex orbitofrontal e ínsula direita.
A redução da ligação de BZDs radio-marcados poderia refletir diminuição do número
e da função dos receptores, bem como aumento na quantidade de benzodiazepinas endógenas,
substância de existência ainda não comprovada.
4.4.4. Espectroscopia por Ressonância Magnética
4.4.4.1. Estudos em estado de repouso
Como se observa na tabela 6, alguns estudos com ERM em pacientes em repouso
apontaram para disfunções no sistema gabaérgico. Goddard e colegas (2001, 2004)
48
detectaram baixos níveis do ácido γ-amino-butírico (GABA) no córtex ocipital de pacientes
com TP, ao compará-los com voluntários saudáveis. Adicionalmente, os autores observaram
que pacientes tinham resposta neuronal gabaérgica deficiente após administração aguda do
BZD clonazepam (Goddard et al., 2004). Mais recentemente, Ham e colegas (2007)
verificaram diminuição dos níveis de GABA no cíngulo anterior e gânglios da base, bem
como aumento nos níveis de Col e lactato no cíngulo anterior em pacientes, em relação aos
controles.
Tabela 6. Achados em espectroscopia no transtorno do pânico
Referência
Em repouso
Shioiri et al., 1996
Massana et al., 2002
Goddard et al., 2001
Goddard et al., 2004
Testes provocativos
Dager et al., 1994
Dager et al., 1997
Dager et al., 1999
Friedman et al., 2000
Dager et al., 1995
Layton et al., 2001
Técnica
P31-ERM
Área cerebral
Achados
lobo frontal
assimetria (esq. > dir.) de PCr
1
lobo temporal medial esq.
↓Cr
1
córtex ocipital
↓GABA
1
H -ERM
córtex ocipital
resposta deficiente do GABA à administração aguda de BZD
H1-ERM
H -ERM
H -ERM
todo o cérebro
↑Lac em resposta à infusão de lactato
1
córtex insular
↑Lac em resposta à infusão de lactato
1
todo o cérebro
↑Lac em resposta à infusão de lactato
1
todo o cérebro
↑Lac em resposta à infusão de lactato
1
todo o cérebro
↑Lac em responto à hiperventilação
1
todo o cérebro
H -ERM
H -ERM
H -ERM
H -ERM
H -ERM
Gabapentina bloqueou ataques induzidos por lactato sem alterar ↑ de lactato
↑, aumento; ↓, diminuição; BZD, benzodiazepínico; Cr, creatina; dir., direita; ERM, espectroscopia por
ressonância magnética, esq., esquerda; GABA, ácido γ-amino-butírico; PCr, fosfocreatina.
Com o auxílio da P31-ERM, foi constatada assimetria (esquerda > direita) na
concentração de fosfocreatina no lobo frontal de sujeitos com TP (Shioiri et al., 1996). Já
com utilização da H1-ERM, uma pesquisa investigou a concentração de NAA, creatina e
fosfocreatina na região temporal medial direita em pacientes e voluntários sadios (Massana et
al, 2002). Dessas substâncias, foram encontradas menores concentrações de creatina mais
fosfocreatina em indivíduos com TP. Dentre as áreas examinadas, essa anormalidade foi
49
constatada no lobo temporal medial distal (englobando a amígdala e parte do hipocampo).
Segundo os autores, esses resultados podem sugerir evidência neuroquímica do envolvimento
dessas estruturas na patogenia do TP.
4.4.4.2. Estudo com indução de sintomas
Várias pesquisas têm feito uso da ERM para caracterizar respostas cerebrais ao lactato
no distúrbio, uma vez que essa substância é capaz de desencadear ataques em número elevado
de pacientes sensíveis. Dessa forma, estudos quantificaram os níveis cerebrais de lactato, em
relação ao NAA insular, após infusão intravenosa daquela substância em pacientes com TP
(Dager et al. 1994, 1997, 1999; Friedman et al., 2000). Verificou-se que pacientes
lactatossensíveis apresentavam maiores níveis de lactato na região da ínsula, quando
comparados aos não-responsivos e voluntários saudáveis. Essas alterações nos níveis de
lactato cerebral podem refletir anormalidades nos mecanismos catecolaminérgicos, que têm
sido relacionados a situações nas quais há aumento no lactato sangüíneo em resposta ao
estresse emocional (Dager et al., 1994). Posteriormente, o mesmo grupo (Dager et al., 1995)
utilizou a ERM para avaliar os níveis de lactato durante a hiperventilação. Os autores
constataram que pacientes com TP apresentaram maior aumento no nível de lactato cerebral
do que o grupo controle. Por fim, Layton e colaboradores (2001) verificaram que o
tratamento com gabapentina, um anticonvulsivante que atua no sistema gabaérgico, parece
ser efetivo no bloqueio de ataques de pânico induzidos por infusão de lactato em pacientes
com TP, apesar de não alterar a magnitude ou a resposta anormal do cérebro à administração
de lactato.
50
OBJETIVO
51
O objetivo do presente estudo foi avaliar, por meio de H1-ERM, os níveis de
diferentes substâncias presentes no hipocampo de pessoas portadoras do TP. Para tanto,
foram quantificadas e devidamente normalizadas as concentrações de NAA e Col em relação
à Cr na região hipocampal de pacientes com o distúrbio e de voluntários saudáveis. Uma vez
que alterações funcionais e volumétricas estruturais de assimetria foram descritas em estudos
de neuroimagem nas estruturas temporais de sujeitos com TP, procurou-se também avaliar
possíveis anormalidades neuroquímicas hipocampais bilateralmente, ampliando assim a
pesquisa de Massana et al (2002), na qual apenas a região temporal medial direita dos
indivíduos foi analisada. Do mesmo modo, pretendeu-se relacionar os níveis desses
metabólitos com variáveis clínicas e demográficas.
52
METODOLOGIA
53
Amostra
Foram selecionados 25 pacientes com diagnóstico atual ou pregresso de TP com ou
sem agorafobia, segundo o DSM-IV (APA, 1994). O número de pacientes com agorafobia
comórbida foi de dez (tabela 7). Os voluntários foram escolhidos a partir de pacientes
recrutados em pesquisas anteriores, as quais procuraram estudar a neurobiologia do TP
(Garcia-Leal et al., 2005; Parente et al., 2005). O diagnóstico de TP foi confirmado por meio
da Entrevista Clínica Estruturada para o DSM-IV (SCID-IV-CV, First et al., 1997) traduzida
e adaptada para o português (Del-Ben et al, 1998). No estudo de confiabilidade teste-reteste
da SCID-IV-CV, a concordância (kappa) para transtorno do pânico foi de 0,76 (Del-Ben et
al., 2001).
A presença de outros diagnósticos psiquiátricos foi considerada como critério de
exclusão. Porém, devido ao alto grau de comorbidade em pacientes com TP, notavelmente
com transtorno depressivo maior (Dick; Bland; Newman, 1994), foi admitida a inclusão de
casos com episódio depressivo maior pregresso (totalizando 13 pacientes comórbidos, ou
52% da amostra). Estabeleceu-se como pregresso episódio depressivo anterior a seis meses
da data de aquisição das imagens.
Informações clínicas relevantes como tempo do transtorno, sintomatologia, idade de
início do distúrbio, e uso de psicofármacos foram registrados através do módulo de revisão
geral da SCID e por questionário especialmente confeccionado para este estudo (anexo 1).
Características de pacientes em relação à comorbidade, uso de psicofármacos e
sintomatologia são encontradas na tabela 7. Considerou-se sintomático o paciente que
manifestou um ou mais ataques de pânico durante o mês precedente à aquisição das imagens.
Dados demográficos foram registrados em ficha à parte, igualmente feita para a pesquisa
(anexo 1).
54
Tabela 7. Características sintomatológicas, de comorbidade e uso de psicofármacos da
amostra de pacientes com transtorno do pânico
Comorbidade
Episódio Depressivo
Agorafobia
Pregresso (EDP)**
Não
Sim
Não
Não
Paciente
Sintomático*
1
2
Não
Não
3
Não
Sim
Sim
-
4
Não
Não
Não
-
5
Sim
Não
Não
-
6
Não
Não
Sim
-
7
Não
Sim
Não
Clomipraminaa
8
Não
Não
Não
-
9
Não
Não
Não
Fluoxetinab
10
Não
Não
Não
-
11
Não
Não
Não
Paroxetinab
12
Não
Sim
Não
Aprazolamc
13
Sim
Sim
Sim
Paroxetinab
14
Não
Sim
Sim
Clomipraminaa
15
Não
Sim
Não
Clomipraminaa e Clonazepamc
16
Sim
Não
Sim
Paroxetinab
17
Sim
Sim
Não
Fluoxetinab
18
Não
Não
Sim
Fluoxetinab
19
Sim
Não
Não
-
20
Sim
Não
Não
Amitriplina – Clordiazepóxidod
21
Sim
Sim
Sim
Alprazolamc
22
Não
Não
Não
Sertralinab e Alprazolamc
23
Não
Sim
Sim
Paroxetinab
24
Sim
Sim
Sim
Paroxetinab
25
Sim
Não
Sim
Amitriptilinaa
9 pacientes
10 pacientes
13 pacientes com EDP
16 pacientes sob tratamento
sintomáticos
agorafóbicos
(52% do total)
medicamentoso (64% do total)
(36% do total)
(40% do total)
TOTAL
Psicofármaco
-
* foi classificado sintomático paciente que manifestou um ou mais ataques de pânico durante o mês
antecedente ao exame de imagem
** foi considerado pregresso o episódio depressivo ocorrido há mais de seis meses antecedentes ao exame
de imagem
a
antidepressivo tricíclico
b
antidepressivo inibidor seletivo de recaptação de serotonina
c
benzodiazepínico
d
fármaco composto de antidepressivo tricíclico e benzodiazepínico
55
Os pacientes foram balanceados com 18 controles quanto a gênero, idade, nível
socioeconômico, anos de escolaridade e dominância manual. Os controles foram também
submetidos à SCID-NP para excluir a presença de qualquer outro diagnóstico psiquiátrico.
Tanto os pacientes como os voluntários saudáveis deveriam ter mais do que 18 anos. Os dois
grupos foram avaliados clínica e neurologicamente. Como critérios de exclusão, foram
consideradas histórias significativas de qualquer condição médica geral, tratamento com
esteróides exógenos, déficits nutricionais, história de intoxicação por produtos industriais ou
de uso agrícola ou substâncias que possam causar dano cerebral, uso de marca-passo,
pacientes com clipe em aneurisma, corpo estranho ferromagnético, gravidez e epilepsia.
A dominância manual dos sujeitos foi avaliada utilizando-se o Inventário de
Dominância Manual de Edimburgo (Oldfield, 1971; anexo 2), traduzido e adaptado para o
português por Crippa (2001). O nível socioeconômico foi avaliado pelo Critério de
Classificação Socioeconômica Brasil adaptado (CCSEB; Associação Brasileira dos Institutos
de Pesquisa de Mercado, 1997), baseado no Levantamento Socioeconômico de 1996 (anexo
3). Este instrumento varia de 1 a 5, com os menores valores indicando maior classe social.
Ressonância Magnética
Todos os exames de RM foram realizados no Centro de Ciências da Imagem e Física
Médica do HC-FMRP-USP, sendo conduzidos por técnico experiente que estava “cego”
quanto ao diagnóstico. Três dos pacientes e um controle não conseguiram finalizar a
aquisição, alegando desconforto durante realização. Os exames foram realizados em unidade
Siemens (Erhlangen, Alemanha, figura 6), modelo Magneton Vision com magneto
supercondutor de 1,5 T (alto campo), com bobinas de gradiente de 25 mT e bobinas
emissoras/receptoras de polarização circular, disponíveis comercialmente. Os aplicativos
56
utilizados na aquisição foram fornecidos pelo fabricante com o equipamento. Uma estação de
trabalho Sun Sparc foi empregada como console auxiliar.
Figura 6. Magneto supercondutor de 1,5 Tesla.
Aquisição e Pós-processamento Espectral
Um protocolo semelhante foi realizado para ambos os grupos. Após as imagens
exploratórias nos planos sagital, coronal e axial, obtiveram-se os dados espectroscópicos com
H1-ERM, em seqüência multivoxel (CSI hybrid), PRESS (Point-Resolved Spectroscopy – TR
= 1500 ms; TE = 270 ms) e pré-saturação de água livre com seqüência MOIST. O volume de
interesse (VDI) incluiu parte da cabeça, corpo e cauda do hipocampo e porções das
substâncias cinzenta e branca do lobo temporal medial e posterior.
O tamanho do VDI foi de 100 mm no eixo esquerdo-direito, de 80 mm no eixo anteroposterior e com espessura de 20 mm. O tamanho do voxel individual, após o pósprocessamento, foi de aproximadamente 2 ml. O pós-processamento incluiu a aplicação de
filtro Gaussiano suave e transformação de Fourier.
Os dados de espectroscopia foram processados com software da Siemens, instalado
em console auxiliar do equipamento de aquisição. As intensidades de ressonância dos
57
espectros individuais foram determinadas através do cálculo da integral das áreas sob os picos
dos gráficos de deslocamento químico. Voxels na borda do VDI que foram afetados por
artefato de voxel bleeding e vóxeis com definição espectral prejudicada por artefatos foram
excluídos da análise. A seleção de voxels foi conjuntamente realizada com profissional
médico neurorradiologista experiente (D.A.), sem conhecimento prévio do grupo de
rolamento. Três dos pacientes e cinco dos controles tiveram seus exames descartados devido à
má qualidade dos espectros. A figura 7 mostra exemplo de espectro obtido a partir da região
hipocampal direita de voluntário. A figura 8, por sua vez, mostra os espectros obtidos em cada
voxel, separadamente.
A
NAA
Col
B
Cr
Figura 7. (A) Espectro de próton obtido a partir da região
hipocampal direita.
(B) Planos sagital, coronal, axial.
Col, colina; Cr, creatina; NAA, n-acetil-aspartato.
58
A intensidade de ressonância do NAA foi normalizada para a Cr intra-voxel
(NAA/Cr), assim como a da colina (Col/Cr). Valores externos a dois desvios-padrão da média
normal foram considerados alterados. A assimetria foi calculada dividindo-se a diferença pela
média, com o valor expresso em porcentagem de assimetria (esquerdo - direito)/(( esquerdo +
direito)/2) x 100, que foi comparado com os valores dos controles. A assimetria de
lateralização foi definida como valores distantes mais que dois desvios-padrão da média
normal (Cendes et al., 1997).
Figura 8. Representação dos espectros obtidos nos voxels,
separadamente.
Análise Estatística
Os dados clínicos e demográficos, relativos ao balanceamento da amostra, foram
analisados por meio do teste t-student para dados contínuos e pelo qui-quadrado (χ2) ou
Mann-Whitney (U) para dados nominais. Correlações entre as medidas de ERM e os dados
sócio-demográficos e clínicos foram examinadas por meio do coeficiente de correlação de
59
Spearman (para as variáveis não paramétricas) ou coeficiente de correlação de Pearson (para
variáveis paramétricas).
As medidas de ERM foram comparadas entre os grupos (pacientes e controles) por
meio de análise de variância com medidas repetidas (ANOVA), com grupos (pacientes versus
controles) e gênero como fatores independentes, e lado (direito versus esquerdo) como
medida repetida. A sintomatologia, uso de medicação, episódio depressivo pregresso ou
presença de agorafobia foram também investigadas através de ANOVA. Em caso de interação
de fatores, comparações adicionais foram realizadas com o teste t-student. Para a análise dos
dados obtidos no presente estudo, utilizou-se o aplicativo SPSS (Statistical Package for the
Social Science, versão 10.0). Foram consideradas significativas as diferenças com valores de
p < 0,05.
Aspectos éticos
O presente projeto foi submetido à apreciação e aprovado pelo Comitê de Ética em
Pesquisa Médica da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP (anexo 4), processo
HCRP no 9854/2005.
Para todos os participantes, foi entregue uma via do termo de consentimento livre e
esclarecido (TCLE – anexo 5), fornecendo-lhes informações sobre as justificativas, objetivo,
procedimento, riscos e benefícios do estudo ao qual foram convidados a participar. Somente
foram aceitos na pesquisa aqueles que devidamente assinaram o TCLE.
A participação foi absolutamente voluntária. Os sujeitos foram esclarecidos de que a
não disponibilidade em participar não acarretaria em nenhum prejuízo, tendo também a
liberdade de retirarem seu consentimento a qualquer momento no transcorrer da pesquisa,
sem risco de qualquer dano ou constrangimento. Foram asseguradas a não identificação dos
participantes e o sigilo das informações.
60
Os voluntários receberam ajuda de custo pelas despesas decorrentes da participação
na pesquisa (transporte, alimentação, etc.) de R$ 30,00, valor este financiado pela FAPESP
(Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). Aos voluntários diagnosticados
como portadores de TP, foi oferecido, caso fosse de sua vontade, esclarecimentos sobre o
transtorno (sinais, sintomas, curso, prognóstico, tratamento) e encaminhamento para
tratamento psicoterápico e/ou medicamentoso em serviço específico do Hospital das Clínicas
da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP.
61
RESULTADOS
62
Características sócio-demográficas
A tabela 8 apresenta as características sócio-demográficas dos pacientes e controles
que participaram do presente trabalho.
Tabela 8. Características sócio-demográficas de pacientes com transtorno do pânico e
voluntários saudáveis participantes do presente estudo, com respectivos valores de p
Características
Pacientes (n = 25)
Controles (n = 18)
Estatística
P
Masculino
6
6
Feminino
19
12
χ2 = 0,45
0,52
Destros
24
16
χ2 = 0,82
Canhotos
1
2
0,56
39,20 ± 9,89
35,67 ± 12,53
t41 = 1,03
0,31
10,88 ± 4,44
13,00 ± 2,89
t41 = -1,77
0,08
2; 2-3
2; 1,5-2
U = 185,00
0,27
7,97 + 6,41
_
31,23 + 12,48
_
Gênero
Dominância Manual*
Idade (anos)a
Escolaridade (anos)a
b,
Nível sócio-econômico **
a
Tempo de transtorno (anos)
Idade de início (anos)a
a
os dados significam média ± desvio padrão
os dados significam mediana; intervalo interquartil
*a dominância manual foi avaliada através do Inventário de Edimburgo (Oldfield, 1971)
**a classificação do nível sócio-econômico foi avaliada pelo Critério de Classificação
Econômica do Brasil adaptado (1997); quanto menor o número, maior o nível sócio-econômico
b
Sócio-
Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas em nenhuma das
características utilizadas para o balanceamento das amostras de pacientes e indivíduos
saudáveis.
Espectroscopia por Ressonância Magnética
Nenhum dos pacientes manifestou ataque de pânico durante realização do exame. A
tabela 9 mostra os valores médios das razões de metabólitos dos hipocampos direito e
63
esquerdo de pacientes com TP e voluntários saudáveis, bem como os valores de F e p obtidos
por meio de ANOVA com medidas repetidas.
Foi detectada interação no nível de NAA/Cr hipocampal através da ANOVA
(interação grupo versus lado, F1,39=4,38, p=0,04). A análise post-hoc detectou diminuição
significativa na razão de NAA/Cr em pacientes no hipocampo esquerdo (t41=2,27, p<0,05)
(figura 9). Nenhuma outra interação entre os níveis de razão de NAA/Cr ou Col/Cr foi
verificada (p>0,05).
Tabela 9. Média e erro padrão da média (+ e.p.m.) das razões de NAA/Cr e Col/Cr no
hipocampo bilateral de pacientes e controles, e seus respectivos valores de F e p obtidos com
análise de variância (ANOVA) de medidas repetidas
Pacientes
(n=25)
Controles
(n=18)
ANOVA
F1,39
P
0,25a
0,62
0,09b
0,77
4,38c
0,04
1,79d
0,19
0,80a
0,38
0,02b
0,90
0,92c
0,35
1,78d
0,19
NAA/Cr
Hipocampo esquerdo
Hipocampo direito
1,68 + 0,08*
1,86 + 0,10
1,96 + 0,11
1,87 + 0,09
Col/Cr
Hipocampo esquerdo
Hipocampo direito
0,89 + 0,06
0,84 + 0,05
0,88 + 0,04
0,87 + 0,05
Col, colina; Cr, creatina; NAA, n-acetil-aspartato
a
, lado; b, lado x gênero; c, lado x grupo; d, lado x grupo x gênero
* indica diferença significativa em relação aos controles (t41=2,27, p<0,05)
Quanto à assimetria de lateralização, não foram observadas diferenças entre pacientes
e controles tanto em relação aos níveis de NAA/Cr (t41=-1,66; p=0,10) quanto aos de Col/Cr
(t41=0,36; p=0,72).
64
Da mesma forma, não foram verificadas diferenças nos níveis de NAA/Cr e Col/Cr
entre pacientes sintomáticos e assintomáticos (0,02 < F1,21 < 2,56; p>0,05), com ou sem
episódio depressivo pregresso (0,01 < F1,21 < 2,86; p>0,05), medicados ou não (0,01 < F1,21 <
2,74; p>0,05), ou entre agorafóbicos e não agorafóbicos (0,01 < F1,21 < 1,62; p>0,05). É
válido ressaltar que os subgrupos estavam balanceados em relação a todas as características
sócio-demográficas.
Figura 9. Média das razões (+ erro padrão da média) do n-acetil-aspartato
(NAA)/creatina (Cr) nos 25 pacientes e 18 voluntários saudáveis submetidos à
espectroscopia de próton por ressonância magnética.
* indica diferença estatisticamente significativa em relação aos controles (t41=2,27,
p<0,05)
Além disso, não foram constatadas correlações significativas entre os níveis de
NAA/Cr e Col/Cr e características sócio-demográficas ou aspectos clínicos de pacientes
portadores de TP (p>0,05), ou quando todos os voluntários foram analisados conjuntamente.
65
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
66
Embora existam evidências do envolvimento do hipocampo na modulação da
ansiedade (para revisão ver Gray; McNaughton, 2000), bem como da provável participação
dessa estrutura no TP (Dantendorfer et al., 1996; Coplan; Lydiard, 1998; Gorman et al.,
2000), de nosso conhecimento não havia pesquisas que investigassem alterações químicas
hipocampais neste distúrbio. Desta forma, o presente trabalho destaca-se por representar
tentativa pioneira de avaliação neuroquímica do hipocampo em pacientes com TP.
O principal achado deste estudo foi a diminuição da razão de NAA/Cr no hipocampo
esquerdo de pacientes com TP, quando comparados a voluntários saudáveis. Este resultado
está de acordo com diversos trabalhos em neuroimagem estrutural (Dantendorfer et al., 1996;
Massana et al., 2003; Uchida et al., 2003; Protopopescu et al., 2006), e de neuroimagem
funcional com PET (Reiman et al., 1984; Reiman et al., 1986; Nordahl et al., 1990; Nordahl
et al., 1998; Bisaga et al., 1998; Boshuisen et al., 2002; Sakai et al., 2005; Sakai et al., 2006),
SPECT (De Cristofaro et al., 1993; Lee et al., 2006), RMf (Bystritsky et al., 2001) e
utilização de BZDs rádio-marcados (Bremner et al., 2000) nos quais também foram
observadas disfunções na região hipocampal de indivíduos com TP. Ainda, é consistente com
a hipótese de que anormalidades anatômicas e funcionais ligadas ao SIC poderiam provocar
reações de defesa anormais, tais como ataques de pânico (Dantendorfer et al, 1996).
É interessante ressaltar que a maioria das pesquisas acima citadas, bem como o
presente estudo, foi conduzida em pacientes em repouso. Bisaga et al. (1998) destacam que a
realização de estudos em sujeitos com TP durante ataques quimicamente induzidos representa
paradigma distinto de quando os indivíduos são analisados em repouso, mobilizando assim
diferentes estruturas neuroanatômicas. Para os autores, enquanto o primeiro paradigma
possivelmente identificaria características estado-dependentes, a avaliação em repouso
relacionar-se-ia a traços no distúrbio.
67
A descrição clínica do TP indica que há ocorrência de ataques de pânico espontâneos
que são intercalados com estado de apreensão contínuo, o qual tenderia a aumentar
progressivamente com a recorrência das manifestações (Del-Ben, 2004). Esse estado de
ansiedade crônica intercrise constituir-se-ia de três componentes principais: a ansiedade
antecipatória, decorrente do medo da ocorrência de novos ataques; a sensibilização, que
levaria o indivíduo a apresentar hiperreatividade a estímulos neutros e condicionados,
contribuindo para a manutenção do estado de tensão; e, por fim, comportamento fóbico, no
qual o paciente passa a evitar determinadas situações nas quais acredita que poderá ocorrer
um ataque.
Estabelecendo-se um paralelo entre os dois paradigmas utilizados na investigação do
TP e a manifestação clínica deste distúrbio, poder-se-ia sugerir que alterações identificadas
durante testes provocativos estariam relacionadas às estruturas mobilizadas durante ataques de
pânico. Estudos em repouso, por sua vez, identificariam anormalidades evidenciadas no
período interepisódio. O fato portanto de disfunções hipocampais serem detectadas
primordialmente durante o repouso levanta a hipótese de que o envolvimento da estrutura no
TP estaria mais relacionado às manifestações presentes no intervalo entre crises – como
ansiedade e estado de apreensão, do que aos ataques de pânico em si. Essa possibilidade fazse coerente com a teoria de níveis de defesa descrita pelo casal Blanchard (1988), a qual
postula que o hipotálamo medial e a matéria cinzenta periaquedutal dorsal correlacionar-seiam ao pânico; enquanto que o sistema SH e a amígdala estariam associadas à ansiedade.
Adicionalmente, corrobora com a hipótese de Gray (1982) de que o hipocampo tem função
primordial na modulação da ansiedade.
De fato, sabe-se que pacientes com TP apresentam altos níveis de ansiedade quando
avaliados pelo Inventário de Ansiedade Traço-Estado, formulário traço (IDATE-T;
Spielberger; Gorsuch; Lushene, 1970). O traço de ansiedade refere-se a diferenças individuais
68
relativamente estáveis na tendência de reagir a situações percebidas como ameaçadoras, o que
intensifica o estado de apreensão (Andrade; Gorenstein, 2000). Estudos recentes têm
constantemente demonstrado que pacientes com pânico tanto sintomáticos quanto
assintomáticos têm médias significativamente superiores do que controles no IDATE-T
(Garcia-Leal et al., 2005; Parente et al., 2005). No entanto, pacientes sintomáticos e
assintomáticos também diferem entre si, sendo mais alta a pontuação de sintomáticos. De
qualquer forma, a elevada média nos escores do IDATE nos pacientes em relação a controles,
independente da sintomatologia, evidencia propriedade mais duradoura da ansiedade no TP,
mesmo que esta se atenue ao longo do tempo.
Estudos anteriores em neuroimagem que identificaram disfunções hipocampais em
pacientes com TP já propuseram que a participação do hipocampo no distúrbio estaria
relacionada à ansiedade (Bisaga et al., 1998; Boshuisen et al., 2002; Sakai et al., 2005).
Igualmente, Bremner et al (2000) detectaram diminuição de ligação em receptores BZDs no
hipocampo esquerdo em indivíduos com TP. Sabe-se que a principal indicação dos BZDs é
como medicamentos ansiolíticos (Graeff, 2001), de modo geral, e no TP em particular (Nutt,
2005).
A hipótese de que o septo e o hipocampo associar-se-iam à modulação da ansiedade
adveio graças à extensa revisão da literatura sobre o efeito de lesões cerebrais e da
administração de drogas ansiolíticas nessas regiões. A partir disso, Gray (1982) concluiu que
alterações comportamentais surgidas devido a lesões em tais estruturas eram as que mais se
aproximavam das produzidas por agentes ansiolíticos. Dessa forma, sugeriu-se que maior
atividade do sistema SH seria responsável pelo aumento da ansiedade. Cogitando-se que
alterações hipocampais no TP estariam relacionadas à ansiedade ou ainda à hiperreatividade a
estímulos neutros e condicionados, observadas na fase interepisódica, conseqüentemente
sugere-se que isso ocorreria a partir do aumento da atividade da estrutura no distúrbio.
69
Baseando-se nessa interpretação, disfunções hipocampais no TP seriam portanto
conseqüência de altos níveis de ansiedade.
De nosso conhecimento, não existem estudos em transtornos de ansiedade que
avaliaram funcional e neuroquimicamente estruturas na mesma amostra de pacientes. A falta
desse dado dificulta a possibilidade de associar a diminuição de NAA/Cr ao suposto aumento
de atividade do hipocampo, embora estudos funcionais já tenham relatado esse achado no TP
(Bisaga et al., 1998; Bystritsky et al., 2001; Sakai et al., 2005). Sabe-se consistentemente que,
em pacientes com epilepsia, o aumento da atividade elétrica hipocampal ou do lobo temporal,
obtida a partir de EEG, correlaciona-se com diminuição dos níveis de NAA/Cr nessas
mesmas estruturas (Li et al., 2000; Kikuchi et al., 2000; Park et al., 2002; Düzel et al., 2004;
Hammen et al., 2007). Assim, poder-se-ia supor que algo semelhante ocorreria em relação à
ansiedade. No entanto, de posse dos presentes achados, pode-se apenas afirmar que a
alteração de NAA/Cr estaria provavelmente relacionada a disfunções neuronais hipocampais.
Sugere-se que futuros estudos submetam a mesma amostra de pacientes com TP a diferentes
técnicas de neuroimagem, a fim de possibilitar a correlação de dados funcionais,
neuroquímicos e estruturais.
Em 2000, Gray e Mcgnaughton propuseram que a ansiedade seria gerada pelo conflito
surgido a partir de tendências de aproximação de fontes de satisfação e sobrevivência versus
tendências de afastamento da fonte de perigo. Segundo os autores, o sistema SH teria a função
de detector desses conflitos. No TP, o sistema SH poderia mostrar maior atividade decorrente
das ocasiões em que o indivíduo deseja realizar certos comportamentos (tendência de
aproximação) ao mesmo tempo que teme a ocorrência de novo ataque (tendência de
afastamento), demonstrando comportamento fóbico. No entanto, essa suposição não parece de
acordo com o presente achado, uma vez que pacientes agorafóbicos não demonstraram
diferenças metabólicas em relação aos não-agorafóbicos.
70
Em adição ao conceito de que a ansiedade seria gerada pela tendência de aproximação
e afastamento (Gray; Mcgnaughton, 2000), Graeff e Hetem (2004) sugeriram que a ameaça
inevitável, como uma resposta emocional condicionada obtida por associação pavloviana de
estímulo neutro com estímulo nocivo (um ataque de pânico, por exemplo), representaria outra
modalidade de ansiedade. O correlato clínico deste modelo experimental seria a ansiedade
antecipatória, quando o paciente passa a temer a ocorrência de novos ataques, e a qual é
atenuada por drogas ansiolíticas (Graeff; Hetem, 2004). Essa proposta apresenta similaridade
com a emoção eliciada durante a avaliação de risco (Blanchard; Blanchard, 1988), evocada
por situações de risco potencialmente perigosas porque o sujeito já se defrontou com o perigo
anteriormente. Como a base neural desse nível de defesa é constituída pela amígdala e septohipocampo, há possibilidade de que o hipocampo também esteja relacionado à ansiedade
antecipatória definida por Graeff e Hetem (2004), observada em pacientes com TP.
Outra possibilidade utilizada para explicar os achados de alterações hipocampais em
estudos de neuroimagem é o provável papel que esta estrutura exerce no condicionamento
contextual (Bisaga et al., 1998; Rauch; Shin, 2002; Sakai et al., 2006). Estudos com lesões
demonstraram envolvimento do hipocampo no condicionamento a locais ou situações nas
quais um estímulo ambiental foi associado a eventos aversivos (Kim; Fanselow, 1992;
Phillips; LeDoux, 1992). Para Gorman et al. (2000), tais informações contextuais
permanecem armazenadas no hipocampo e são conduzidas diretamente à amígdala, estrutura
responsável pela disseminação e coordenação de respostas autonômicas e comportamentais.
Essa é a forma de condicionamento postulada como pertinente para manifestações
características de pessoas que desenvolvem TP e agorafobia (Goddard; Charney, 1997). No
entanto, novamente a ausência de diferenças metabólitas entre pacientes com e sem
agorafobia, verificada no presente trabalho, sugere que a diminuição de NAA/Cr não esteja
associada à evitação fóbica.
71
O hipocampo tem sido constantemente associado à memória (Eichenbaum, 1997).
Bystritsky e colegas (2001) utilizaram esse argumento para explicar a elevada ativação do
hipocampo em pacientes com TP detectada por meio de RMf associada à indução de
sintomas. Segundo os autores, memórias que possuem associações emocionais, tais como as
que incluem conteúdos aversivos, são mais fortemente armazenadas e recordadas do que
aquelas sem componentes emocionais. As curtas conexões entre amígdala, cíngulo, córtex
orbital e hipocampo permitem rápidas e robustas associações entre eventos emocionalmente
significativos – especialmente os aversivos – e subseqüente recordação. Em sujeitos com
pânico, postulou-se que poderia haver conectividade funcional exagerada entre tais estruturas
(Bystritsky et al., 2001). Como essa circuitaria parece ter importante papel em diversas
reações instintivas e primitivas de auto-preservação, incluindo as relacionadas ao medo (como
congelamento, por exemplo; Folkow, 1993), os pesquisadores acreditam em seu
envolvimento como fundamental para a psicopatologia do TP (Bystritsky et al., 2000).
Apesar dessas considerações, entretanto, não se pode desconsiderar a possibilidade da
participação do hipocampo em ataques de pânico. Sabe-se que a colecistocina e a
pentagastrina, substâncias capazes de desencadear ataques de pânico em pacientes
susceptíveis, possuem alta afinidade pelos receptores CCKB (Boshuisen et al., 2002).
Consistente com essa informação, estudos neuroanatômicos revelaram que esses receptores,
os quais parecem exercer importante papel na ansiedade, concentram-se fundamentalmente no
hipocampo (Beinfelt; Palkovits, 1981; Dodd; Kelly, 1981). Ainda, há evidências de estreita
relação entre os neurônios gabaérgicos e os que contêm CCK nesta estrutura, uma vez que os
BZDs bloqueiam a influência excitatória que os receptores CCKB exercem sobre as células
piramidais do hipocampo (Bradwejn; Montigny, 1984; Harro; Pold; Vasar, 1990).
Como mencionado anteriormente, alterações hipocampais foram igualmente
verificadas através de neuroimagem em outros transtornos de ansiedade, como no TOC
72
(McGuire et al., 1994; Know et al., 2003), no transtorno de ansiedade generalizada (Mathew
et al., 2008), no TAS (Schneider et al., 1999; Furmack et al., 2002; Carey et al., 2004; Kilt set
al., 2006), e na fobia específica (Fredikson et al., 1997; Veltman et al., 2004; Schienle et al.,
2005). Resultados como esses em transtornos distintos poderiam sugerir inespecificidade dos
achados, o que levanta a hipótese de que disfunções hipocampais como a verificada no
presente estudo relacionar-se-iam mais com características ansiogênicas do que com o pânico
em si. No entanto, é sobretudo no TEPT que disfunções no hipocampo têm sido
freqüentemente observadas (Bremner et al., 1995; Gurvits et al., 1996; Bremner et al., 1997;
Bremner et al., 1999a; Bremner et al., 1999b; Schuff et al., 1997; Schuff et al., 2001;
Villarreal et al., 2002; Bremner et al., 2003; Neylan et al., 2003; Mohanakrishnan Menon et
al., 2003; Vermetten et al., 2003; Carey et al., 2004; Shin et al., 2004; Winter et al., 2004;
Wignall et al, 2004; Vythilingam et al., 2005; Lindauer et al., 2005; Mahmutyazicioglu et al.,
2005; Lindauer et al., 2006; Chen et al., 2006; Emdad et al., 2006; Li et al., 2006; Ham et al.,
2007). Uma das hipóteses utilizadas para explicar essas alterações é o fato de que o
hipocampo relaciona-se à memória declarativa (Eichenbaum, 1997), função aparentemente
prejudicada neste distúrbio. Além disso, essas disfunções vêm igualmente sendo atribuídas a
altas concentrações plasmáticas de cortisol apresentadas por pacientes, as quais parecem ser
devidas ao estresse persistente (Li et al., 2006). Em virtude do alto número de receptores
glicocorticóides que apresenta, o hipocampo é tido como fonte primária de feedback para
regulação de hormônios esteróides, fazendo com que os níveis de cortisol se mantenham
dentro de um padrão fisiológico adequado. Conseqüentemente, esta estrutura torna-se
particularmente sensível ao estresse (Sapolsky, 1996). Adicionalmente, a ativação do eixo
hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA), que resulta na liberação de cortisol, é relatada em
situações de estresse e ansiedade antecipatória (Graeff, 2007). Apesar disso, alguns estudos
têm apontado que, em pacientes adultos com TP, a responsividade tanto ao estresse leve
73
(Stones et al., 1999), como a que se seguiu ao teste combinado com dexametasona/hormônio
liberador de corticotrofina (Schreiber et al., 1996), tem sido reduzida. A partir disso, tem sido
sugerido que o eixo HPA se torna progressivamente sub-sensibilizado em pacientes com TP
após manifestações recorrentes de ataques de pânico (van Duinen et al., 2006). Dessa forma,
alterações como a encontrada no presente trabalho não parecem estar associadas a elevados
níveis de cortisol. De fato, ensaio recente conduzido em nosso meio (Garcia-Leal et al., 2005)
não detectou diferença nos níveis de cortisol salivar entre pacientes com TP sintomáticos,
assintomáticos e voluntários saudáveis submetidos ao teste de simulação do falar em público,
modelo experimental que tem sido neurobiologicamente relacionado ao TP (Garcia-Leal et
al., 2005). No entanto, sugere-se a realização de estudos adicionais que investiguem o estresse
no TP, uma vez que ataques de pânico espontâneos podem ser considerados estressores
traumáticos (McNally; Lukach, 1992) e, conseqüentemente, poderiam afetar o hipocampo.
Em 1991, Deakin e Graeff propuseram que a via serotonérgica oriunda do núcleo
mediano da rafe e que se projeta para o hipocampo seria responsável pela resistência ao
estresse crônico, por desconectar o evento aversivo de processos psicobiológicos associados a
funções essenciais, como apetite e comportamento social. Dessa foram, o indivíduo seria
capaz de manter razoavelmente o seu funcionamento apesar da continuidade da situação
estressante. No entanto, caso houvesse falha neste sistema, manifestar-se-ia um quadro
depressivo. Para os autores, os receptores 5-HT1A seriam o principal alvo da via núcleo
mediano da rafe-hipocampo. De fato, esses receptores vêm sendo associados à ansiedade e
depressão (Parsey et al., 2006; Sullivan et al., 2005). Recentemente, uma pesquisa comparou
o comportamento de ratos selvagens ao de ratos sem receptores hipocampais 5-HT1A,
denominados knockout (Klemenhagen et al., 2006). Apesar do medo de contextos aversivos
ser semelhante em ratos ratos selvagens e knockouts, estes últimos generalizaram o medo a
contextos similares contendo elementos novos, uma situação na qual ratos selvagens foram
74
capazes de diminuir seus níveis de medo. Esse achado sugere que ratos mutantes focam-se
excessivamente em estímulos que tenham sido associados a choques ao invés de estímulos
sem associação. Para investigar se esse prejuízo cognitivo em ratos knockout é um déficit no
julgamento da contingência entre o estímulo e o choque, Tsetsenis e colaboradores (2007)
compararam o medo de estímulo que apenas parcialmente predizia o choque com o estímulo
consistentemente associado ao choque. Os ratos selvagens responderam menos ao estímulo
que parcialmente predizia o choque em relação ao estímulo consistente. Por outro lado,
embora ratos knockout apresentassem níveis de medo similares aos de ratos selvagens frente
ao estímulo consistente, eles demostraram medo (medido através da duração do
congelamento) significativamente maior em relação ao estímulo parcial. Dessa forma, propôsse que os animais mutantes apresentariam déficit na avaliação entre estímulos mais e menos
ameaçadores, ou seja, na análise de estímulos ambíguos.
A tendência de interpretar estímulos ambíguos como ameaçadores é característica da
ansiedade humana. A constatação de que a integridade dos receptores hipocampais 5-HT1A é
essencial para o julgamento adequado de estímulos ambíguos levanta a hipótese de que
disfunções nesses receptores poderiam estar presentes no TP. Isso porque além de os
pacientes demonstrarem hiperreatividade a estímulos neutros e condicionados, uma má
avaliação desses estímulos poderia desencardear crises de pânico. Assim, essa sugestão é
consistente com a diminuição de NAA/Cr por nós encontrada, o que aponta para disfunção
neuronal no hipocampo.
A alteração observada no presente estudo ocorreu no hipocampo esquerdo. Alguns
trabalhos também verificaram disfunções em pacientes com TP nesse mesmo lado desta
estrutura cerebral (Bremner et al., 2000; Uchida et al., 2003; Boshuisen et al., 2002). Outros,
por sua vez, detectaram anormalidades do lado direito (Dantendofer et al., 1996; Bystritsky et
al., 2001; Sakai et al., 2006), bem como foram constatadas disfunções bilateralmente (De
75
Cristofaro et al., 1993; Sakai et al., 2005) ou assimetrias funcionais hipocampais (Nordahl et
al., 1990; Nordahl et al., 1998; Bisaga et al., 1998; Lee et al., 2006). Em relação à
lateralidade, acredita-se que enquanto o hipocampo direito parece especialmente envolvido
em evocação de memórias para localização dentro de determinado ambiente, o hipocampo
esquerdo estaria mais relacionado ao armazenamento de episódios contexto-dependentes ou
de memórias autobiográficas (Burgess et al., 2002).
Como ressaltado na introdução, os resultados dos estudos em neuroimagem
apresentam grande influência de variáveis metodológicas. Em razão disso, a discussão de
achados precisa ser acompanhada de considerações metodológicas, especialmente no que se
refere à definição dos parâmetros utilizados na obtenção dos espectros e nas características da
amostra selecionada.
Em relação à espectroscopia, a utilização de razões para quantificação possibilita que
a interpretação de valores metabólitos não sofra tanta interferência de possíveis adulterações
secundárias à não homogeneidade de campo ou dos tempos de relaxação T1 e T2 (Sanches et
al., 2004). Deste modo, os dados são comparados a partir das razões NAA/Cr e Col/Cr.
Porém, ao se detectar diferenças significativas, não é possível precisar se essas são
decorrentes de modificações no numerador e/ou denominador. Em geral, a Cr é tida como
relativamente estável em diferentes condições metabólicas e patológicas (Malhi et al., 2002).
Assumindo esse princípio, a maior parte das interpretações considera o numerador como
alterado (Trzesniak; Araujo; Crippa, 2008). Entretanto, mudanças nos níveis de Cr já foram
detectadas em alguns transtornos psiquiátricos, inclusive no TP (Massana et al., 2002).
Independente da atribuição da alteração (se está no numerador, no denominador, ou em
ambos), o que se pode afirmar a partir dessa metodologia é que foi constatada diferença
metabólica na região analisada. Estudos subseqüentes e com medidas absolutas poderiam
revalidar os resultados, bem como melhor especificá-los.
76
Quanto à diminuição encontrada na razão de NAA/Cr no hipocampo esquerdo de
pacientes, esta poderia ser atribuída à baixa concentração de NAA na área investigada, algo
associado a possíveis disfunções neuronais, uma vez que tal metabólito é tido como marcador
de neurônios (Malhi et al., 2002). Esta suposição é coerente com o achado de tendência à
diminuição de volume do hipocampo esquerdo em pacientes com TP (Uchida et al., 2003),
bem como com a hipótese levantada por De Cristofaro e colaboradores (1993) de que a
hipoperfusão hipocampal no TP pelos pesquisadores, verificada por meio de SPECT, na
ausência de anormalidades morfológicas, associar-se-ia a alterações neuronais funcionais
No entanto, não se pode descartar a possibilidade de alterações na Cr serem a causa da
diferença significativa detectada. A diminuição da razão de NAA/Cr poderia ser, desse modo,
decorrente do aumento da Cr (caso o nível de NAA estivesse inalterado), ou da diminuição de
ambos os metabólitos na estrutura analisada. Alterações nos níveis de Cr, independente de
aumento ou redução, são atribuídas a disfunções no metabolismo energético das regiões
estudadas (Trzesniak; Araujo; Crippa, 2008).
Outros aspectos metodológicos que merecem atenção são o tamanho da amostra, o
tempo de eco, o volume dos voxels. O presente estudo selecionou 25 pacientes, número
superior à média de participantes da grande parte das pesquisas com ERM envolvendo
transtornos de ansiedade (Trzesniak; Araujo; Crippa, 2008). Comparações entre
características sócio-demográficas de pacientes e controles não evidenciaram diferença
quanto a gênero, idade, dominância manual, escolaridade e nível sócio-econômico.
Adicionalmente, foi utilizado TE longo (TE = 270 ms), que é ideal para a quantificação do
NAA (Sanches, 2005). Outro ponto favorável é que os voxels possuíam pequeno volume
(aproximadamente 2 ml), minimizando assim problemas como presença de volume parcial.
Apesar de não terem sido encontradas diferenças significativas nos níveis das razões
metabólicas entre pacientes medicados ou não-medicados; com ou sem depressão pregressa;
77
sintomáticos e assintomáticos; e com agorafobia ou não – sendo que todos os subgrupos
estavam balanceados quanto a variáveis sócio-demográficas, a amostra ideal deveria ser
composta por indivíduos homogêneos quanto a características clínicas, sem comorbidades,
livres de medicação e nunca tratados.
De qualquer forma, dados da literatura sugerem que o fato de os pacientes estarem
medicados tem pouca influência nos valores de NAA/Cr quantificados nos estudos de ERM
(Sanches et al., 2004; Trzesniak; Araujo; Crippa, 2008). O mesmo ocorre em estudos
envolvendo pacientes com transtorno depressivo maior, que em geral não demonstram
alterações no NAA e na Cr em diversas áreas cerebrais, inclusive no hipocampo (YildizYesiloglu; Ankerst, 2006). Os achados do presente estudos estão portanto de acordo com
resultados anteriores. Todavia, há relatos de alterações nos níveis de Col em pacientes com
depressão, cujos níveis do metabólico encontram-se geralmente elevados em relação aos
controles (Yildiz-Yesiloglu; Ankerst, 2006).
De nosso conhecimento, não há estudos que utilizaram ERM para comparar os níveis
de metabólitos de pacientes com TP sintomáticos versus assintomáticos. Foram conduzidas,
no entanto, três pesquisas com PET as quais analisaram o hipocampo de pacientes com TP,
considerando-se a presença de sintomas de pânico. Nordahl e colegas (1998) compararam um
grupo de pacientes assintomáticos e tratados com imipramina versus pacientes não medicados
e sintomáticos versus voluntários saudáveis. Foi verificado que ambos os grupos de pacientes
demonstravam diminuição da razão esquerdo/direito no metabolismo de glicose, o que não foi
constatado no grupo controle. Prasko e colaboradores (2004) não encontraram diferenças
hipocampais quando compararam os exames de quando pacientes com TP estavam
sintomáticos com as imagens de quando os indivíduos mostraram-se assintomáticos, seja
porque se submeteram a tratamento medicamentoso ou à TCC. Todavia, neste estudo não
havia grupo de voluntários saudáveis, o que não permite afirmar se as áreas límbicas estavam
78
alteradas em pacientes, quando confrontados com controles. Mais recentemente, Sakai e
colaboradores (2006) avaliaram pacientes antes e após tratamento bem-sucedido com TCC.
Constatou-se diminuição da utilização de glicose no hipocampo direito dos pacientes em
estado assintomático, ao se comparar com os dados de quando estavam sintomáticos. No
entanto, não foi constatada redução do metabolismo no hipocampo esquerdo em pacientes
após o tratamento, que se encontrava elevado em relação aos exames anteriores à terapia.
Desses estudos, portanto, nenhum apontou diferenças funcionais no hipocampo esquerdo em
pacientes sintomáticos versus assintomáticos, corroborando com os resultados da presente
pesquisa. Além disso, tanto a assimetria verificada no trabalho de Nordahl et al. (1998)
quanto continuidade de hipermetabolismo hipocampal esquerdo observada por Sakai e
colegas (2006) sugerem que essas alterações sejam traço no TP. Da mesma forma, o achado
de nossa pesquisa poderia igualmente indicar traço, uma vez que não foi detectada correlação
entre o tempo do transtorno e os níveis dos metabólitos, bem como não existem diferenças
entre pacientes sintomáticos e assintomáticos.
Quanto à agorafobia, esta passou a ser caracterizada como categoria distinta dentre os
transtornos de ansiedade desde a publicação do DSM-III (APA, 1980). Apesar disso, não
existem até o momento pesquisas de neuroimagem que procuraram avaliar pacientes com
agorafobia isoladamente, uma vez que essa condição raramente ocorre em sujeitos sem TP.
Da mesma forma, em grande parte dos estudos com TP, há pacientes com e sem agorafobia;
porém, tais pesquisas não comparam os resultados dos indivíduos com e sem tal comorbidade,
o que dificulta a comparação e interpretação de nossos resultados, os quais não apresentaram
diferenças metabólicas estatisticamente significativas entre pacientes com e sem agorafobia.
Além disso, a proporção de pacientes com diagnóstico conjunto de agorafobia (40%) foi
concordante com dados da literatura (Starcevic et al., 1998). Porém, vale ressaltar que o
número de sujeitos nos subgrupos analisados pelo presente estudo é pequeno (n=10 para
79
pacientes com TP agorafóbicos, por exemplo), o que conseqüentemente limita o poder
estatístico das análises, podendo levar ao erro do tipo II (assumir hipótese de nulidade
quando, na verdade, existe diferença). Por fim, assim como na prática clínica, os subgrupos
não são homogêneos quanto à sintomatologia, episódio depressivo pregresso, ou medicação, o
que do mesmo modo poderia interferir nos resultados.
80
CONCLUSÃO
81
A primeira proposta neuroanatômica que considerou o hipocampo como pertencente à
circuitaria envolvida no TP surgiu em 1989 (Gorman et al., 1989; apud Gorman et al., 2000).
Igualmente na década de 80, tiveram início as pesquisas de imagem por RM, que trouxeram
grande avanço e entusiasmo à psiquiatria.
Muitos dos estudos até o presente momento realizados por meio de neuroimagem
identificaram alterações hipocampais – tanto estruturais quanto funcionais – em pacientes
com TP. No entanto, ainda não haviam sido realizadas investigações neuroquímicas da
estrutura no distúrbio.
A observação de que pacientes com TP possuem diminuição dos níveis de NAA/Cr no
hipocampo esquerdo corrobora com os achados anteriores da literatura em relação a
disfunções hipocampais no transtorno, bem como apresenta a primeira evidência de
envolvimento bioquímico da região na fisiopatologia do TP.
A despeito das limitações citadas na discussão, como heterogeneidade da amostra e a
não quantificações absolutas das substâncias, o presente estudo pode servir como base para
novas pesquisas que permitam a ampliação das hipóteses sobre neurobiologia do TP. Futuros
estudos com medidas absolutas em espectroscopia e grupos de pacientes sem comorbidade ou
tratamento medicamentoso prévio fazem-se necessários para revalidar nossos resultados, bem
como melhor especificá-los. Sugere-se ainda a realização de diferentes modalidades de
pesquisas em neuroimagem na mesma amostra de pacientes, a fim de possibilitar a correlação
entre dados neuroquímicos, funcionais e estruturais.
82
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97
ANEXOS
98
ANEXO 1
Data: ______/______/20_____
Espectroscopia do Hipocampo em Pacientes com Transtorno do Pânico
□ Paciente
□ Controle
Número do(a) voluntário(a):____________
Nome:_________________________________ Gênero: □ F
□M
Idade: _______ anos
Endereço:___________________________________________________________________
Telefone(s) de contato:________________________________________________________
Data de nascimento: ____/____/19____ Dominância Manual: □ Destro(a)
□ Canhoto(a)
Características sócio-demográficas:
Escolaridade: ___________ anos
Nível sócio-econômico: □ 1
□2 □3 □4 □5
Características clínicas:
Data de manifestação do primeiro ataque: _________________________________________
Data de ocorrência do último ataque: _____________________________________________
Medicação administrada no momento*: ___________________________________________
Dosagem diária: _____________________________________________________________
Tempo de uso da medicação: ___________________________________________________
*caso seja controle, pergunte sobre a utilização de outra medicação.
99
ANEXO 2
HOSPITAL DAS CLÍNICAS DA FACULDADE DE MEDICINA DE RIBEIRÃO PRETO DA
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO – FMRP-USP
Inventário de Edimburgo
Oldfield R.C. The assessment and analysis of handedness: The Edimburg Inventory. Neuropsychologia 9:97-113, 1971.
Tradução e adaptação para o português: Crippa J.A.S., 2000.
Nome_____________________________________________________________
Data de Nascimento ____/____/_____________ Sexo: Masculino
Feminino
Estudo____________________________________________________________
Indique sua preferência no uso das mãos para as seguintes atividades
colocando + na coluna apropriada. Aonde a preferência é grande o bastante que
você nunca tentaria usar a outra mão a menos que absolutamente forçado, coloque
++. Se em qualquer dos casos você é absolutamente indiferente coloque + em
ambas as colunas.
Algumas das atividades requerem ambas as mãos. Nestes casos, considere a
mão preferida para executar a parte da tarefa indicada entre parênteses.
Por favor tente responder todas as questões, e somente deixe em branco se
você não tem experiência em nenhum destes objetos ou tarefas.
DIREITA
1
Escrever
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Desenhar
Arremessar / Jogar
Usar tesouras
Usar uma escova de dentes
Usar uma faca (sem o uso do garfo)
Usar uma colher
Usar uma vassoura (mão que fica em cima)
Acender fósforo (mão que segura o fósforo)
Abrir uma caixa (mão que segura tampa)
Q.L.*
* Q.L. < 0, canhoto
Q.L. > 0, destro
Q.L. = 100 x
(∑ + Direita) - (∑ + Esquerda)
(∑ + Direita) + (∑ + Esquerda)
onde,
∑ + Direita = somatório de + na coluna direita
∑ + Esquerda = somatório de + na coluna esquerda
Q.L. = quociente de lateralidade
ESQUERDA
100
ANEXO 3
CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO SOCIOECONÔMICA BRASIL (CCSEB)
ABA, ANEP, ABIPEME;1997
SISTEMA DE PONTOS
Posse de itens
Televisão em cores
Rádio
Banheiro
Automóvel
Empregada Mensalista
Aspirador de pó
Máquina de lavar
Videocassete
Geladeira
Freezer (aparelho independente ou parte da
geladeira duplex)
Grau de Instrução
Analfabeto / Primário incompleto
Primário completo / Ginasial
incompleto
Ginasial completo / Colegial
incompleto
Colegial completo / Superior
incompleto
Superior Completo
0
1
2
3
5
Não tem
1
Tem
2
3
0
2
3
4
5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
2
2
1
1
2
2
1
2
3
4
4
1
1
2
2
1
3
4
5
4
1
1
2
2
1
4
4
5
4
1
1
2
2
1
4 ou
+
101
ANEXO 4
102
ANEXO 5
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
NOME DA PESQUISA:
Espectroscopia de Próton por Ressonância Magnética do
Hipocampo em Pacientes com Transtorno de Pânico
PESQUISADORA RESPONSÁVEL: Clarissa Trzesniak
01.
O objetivo deste estudo é avaliar, através de um exame de Ressonância Nuclear
Magnética, se existem alterações em algumas partes do cérebro de pessoas portadoras do
Transtorno de Pânico.
02.
Sua participação neste estudo consistirá na realização de um exame de Ressonância
Nuclear Magnética. Neste exame, você deverá permanecer deitado(a), sem se
movimentar, para podermos avaliar a estrutura de seu cérebro. Caso você se interesse, os
resultados dos exames e da pesquisa serão fornecidos, assim que disponíveis.
03.
Não há nenhum risco para sua saúde nisto que faremos. Caso você sinta desconforto
durante o exame, poderemos conversar sobre isso e, caso você continue a se sentir
incomodado(a), interromperemos o exame se você assim desejar.
04.
Você vai estar nos ajudando a entender melhor o mecanismo do Transtorno de Pânico e,
no futuro, pretenderemos com esse conhecimento auxiliar outras pessoas que tenham essa
doença.
05.
Os voluntários receberão uma ajuda de custo e os pacientes terão ressarcidas as despesas
decorrentes da participação na pesquisa (R$ 30,00), valor este financiado pela FAPESP
(Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo).
________________________________________
PESQUISADORA
103
Eu, ______________________________________________, R.G._____________________,
abaixo assinado, tendo recebido as informações acima, e ciente dos meus direitos abaixo
relacionados, concordo em participar.
1.
A garantia de receber a resposta a qualquer pergunta ou esclarecimento a qualquer
dúvida acerca dos procedimentos, riscos, benefícios e outros relacionados com a pesquisa
a que serei submetido(a);
2.
A liberdade de retirar meu consentimento a qualquer momento e deixar de participar
do estudo, sem que isso traga prejuízo à continuidade do meu cuidado e tratamento;
3.
A segurança de que não serei identificado(a) e que será mantido o caráter confidencial
da informação relacionada com minha privacidade;
4.
O compromisso de me proporcionar informação atualizada durante o estudo, ainda que
esta possa afetar minha vontade de continuar participando;
5.
A disponibilidade de tratamento médico e a indenização que legalmente teria direito,
por parte da Instituição à saúde, em caso de danos que a justifiquem, diretamente causados
pela pesquisa e;
6.
Que, se existirem gastos adicionais, estes serão absorvidos pelo orçamento da
pesquisa.
Ribeirão Preto, _______ de ______________________ de 20_______.
Assinatura do(a) voluntário(a)
ARTIGOS SUBMETIDO E PUBLICADO
ARTIGO SUBMETIDO À PUBLICAÇÃO
Artigo submetido para The American Journal of Psychiatry
Word count abstract: 214
Word count text: 2395
Tables: 0
Figures: 1
Reduced left hippocampal N-Acetylaspartate (NAA) in panic disorder
patients detected by (1)H magnetic resonance spectroscopy imaging
Clarissa Trzesniak, MS; Ricardo R. Uchida, MS, Ph.D, David Araújo, MD Ph.D, Antonio C.
Santos MD Ph.D, Francisco S. Guimarães MD Ph.D, Antonio W. Zuardi MD Ph.D, Cristina
M. Del-Ben MD Ph.D, Frederico G. Graeff MD Ph.D and José A. S. Crippa MD Ph.D
From the Departments of Psychiatry (CT, RRU, AWZ, CMD-B, FFG, JASC), Radiology
(DA, ACS) and Pharmacology (FSG); Faculty of Medicine, University of Sao Paulo, Ribeirao
Preto, Brazil.
Correspondence:
Clarissa Trzesniak
Departamento de Neurologia, Psiquiatria e Psicologia Médica – FMRP-USP
Avenida Bandeirantes 3900, 14048-900 Ribeirão Preto, SP, Brazil
Phone: +55 16 3602 2201; Fax: +55 16 3602 2544; E-mail: [email protected]
Acknowledgements
This study was supported by a grant from “Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico” (CNPq-Brazil-554490/2005-6). CT is the recipient of a CAPES
(2006-2008) fellowship. JASC is the recipient of a CNPq Productivity (2006-2008)
fellowship.
Abstract
Objective: Panic disorder (PD) is an anxiety disorder that affects close to 3% of the general
population. Recent neuroanatomical theories of PD propose an extensive involvement of
limbic system in the pathophysiology of this condition. In fact, several structural and
functional neuroimaging studies have shown changes in limbic structures, such as the
hippocampus, in PD patients. Despite this, no prior study has examined exclusively the
hippocampus in this disorder. Therefore, the current study used proton magnetic resonance
spectroscopy imaging (1H-MRSI) to examine possible hippocampal neurochemical
abnormalities in PD patients. Method: Twenty-five patients meeting the DSM-IV criteria for
PD and eighteen psychiatrically healthy controls were investigated. The subjects were
matched based on gender, age, handedness, years of education, and socioeconomic level. Nacetylaspartate (NAA, a putative marker of neuronal viability) and choline (Cho, involved in
the synthesis and degradation of cell membranes) levels were quantified relative to creatine
(Cr, which is thought to be relatively stable among individuals and in different metabolic
condition) in both right and left hippocampi. Results: Compared with controls, panic patients
demonstrated significantly lower NAA/Cr in the left hippocampus. No other difference was
detected. Conclusions: This result is consistent with previous findings of hippocampal
alterations in PD and provides the first neurochemical evidence suggestive of involvement of
this structure in the disorder.
Keywords: spectroscopy, hippocampus, NAA, neuroimaging, panic disorder.
Reduced left hippocampal N-Acetylaspartate (NAA) in panic disorder patients detected
by (1)H magnetic resonance spectroscopy imaging
Although panic disorder (PD) is a common and debilitating anxiety disorder, its
neurobiology is not completely understood. Different theoretical models have implicated
brain structures localized in the temporal lobes, such as the amygdala and the hippocampus, in
the neurobiology underlying PD (1, 2). Using information from preclinical studies, Gorman et
al. (2) proposed a significant role of a “fear network” that is centered in the amygdala,
projecting to sites in the hypothalamus and brainstem, and having interactions with the
hippocampus and medial prefrontal cortex. These hypotheses have prompted neuroimaging
investigations to elucidate the neurocircuitry of PD.
Structural neuroimaging in PD revealed alterations in the temporal lobe (3, 4),
particularly in the hippocampus (5-8). In support to these findings, several functional
neuroimaging studies reported abnormalities in these brain areas in PD. Using positron
emission tomography (PET), Reiman et al. (9) and Nordahl et al. (10, 11) detected decreased
left/right parahippocampal and hippocampal glucose metabolic rates in patients with PD.
Bisaga et al (12) observed similar asymmetries but dominance in the opposite side in six
women with PD. Bremner et al (13) identified reduction in benzodiazepine-receptor binding
in the left hippocampus in PD subjects. Boshuisen and colleagues (14) analyzed individuals
with PD before and after pentagastrin challenge, in order to study the anticipatory anxiety and
found hyperactivity in parahippocampal gyrus and left hippocampus in PD patients before
and after pentagastrin administration. Sakai et al. (15) verified higher glucose utilization in
both hippocampi in untreated PD subjects with high anxiety levels. In a follow up research,
these authors observed that PD patients who showed improvement with cognitive-behavioral
therapy (CBT) presented lower glucose utilization in the right hippocampus and other brain
areas (16). De Cristofaro et al (17) observed reduced bilateral hippocampal blood flow in PD
subjects, as measured by single photon emission computed tomography (SPECT). With
functional magnetic resonance imaging (fMRI), it was seen that PD patients presented
increased activity in both hippocampi (18).
Proton magnetic resonance spectroscopy imaging (1H-MRSI) is a neuroimaging
technique that allows non-invasive measurement of various brain compounds. Among these
are: a) N-acetylaspartate (NAA), a putative marker of neuronal integrity or density; b) choline
(Cho) containing compounds, reflecting membrane turnover; and c) creatine plus
phosphocreatine (Cr), used as an internal reference for NAA and Cho ratio determinations
(19).
In 2002, Massana et al (20) used single voxel spectroscopy to study the right temporal
lobe region of PD subjects, encompassing the whole amygdala and part of the hippocampus.
The authors identified lower Cr levels in PD group. However, although the hippocampus
appears to have an important participation in PD, to the best of our knowledge no multivoxel
spectroscopy studies evaluating exclusively this structure have yet been performed in patients
with PD. As a consequence, the objective of the present study was to examine the right and
left hippocampus of PD patients and healthy controls using 1H-MRSI. We predicted that there
would be metabolic differences in the hippocampi of patients as compared to healthy
volunteers.
Method
Twenty-five patients who fulfilled DSM-IV criteria for PD, based on the Structured
Clinical Interview for DSM-IV – SCID-IV (21), participated in the study. Exclusion criteria
for the PD group were: (a) age under 18 years old; (b) any concurrent psychiatric condition,
except for agoraphobia and past depressive disorders; (c) any condition potentially
incompatible with MRSI, such as early pregnancy or the presence of metal objects in the
body.
The PD sample had a mean current age of 39.2 years (SD=9.9), six men and nineteen
women. Only one patient was left-handed, as assessed by the Edinburgh Inventory (22). The
mean age of onset of PD symptoms was 31.2 years (SD=12.5), and the mean duration of
disease was 8.0 years (SD=6.4). Ten PD patients also fulfilled DSM-IV criteria for
agoraphobia and 13 had past history of at least one major depressive episode.
Sixteen PD patients were receiving pharmacological treatment at the time of MRI
scanning, including selective serotonin reuptake inhibitors (SSRI; n=8), clorimipramine
(n=2), and benzodiazepines (BZDs). The latter was given either alone (alprazolam; n=3) or
combined with an antidepressant agent (SSRI plus alprazolam, n=1; clorimipramine plus
alprazolam, n=2).
Eighteen healthy comparison subjects were selected from the community using the
same exclusion criteria as the PD group. Neither of them nor their first-degree relatives had a
history of neurological or psychiatric illness, based on the SCID-IV interviews (mean age
35.7 years, SD=12.5 years; 6 men and 12 women; two left-handed). The PD and healthy
control groups were not significantly different in terms of age (t=1.03, df=41, p=0.31), gender
(χ2=0.45, df=1, p=0.52), handedness (χ2=0.82, df=1, p=0.56), years of schooling (t=-1.77,
df=41, p=0.08), or socio-economic status (U=185.00, p=0.27) as assessed by Brazilian
standardized criteria (Critério de Classificação Sócio-Econômica Brasil adaptado).
No subject in either group had a history of head trauma, ECT, major medical illnesses,
or substance abuse. All volunteers gave written and signed informed consent of the research
procedure. The protocol was approved by the local ethical committee (No. HCRP 2435/2005).
1
H-MRS Acquisition and Post-processing
Scans were carried out using a commercially available 1.5 T superconductive
magnet (Siemens, Erlangen, Germany), with 25 mT gradient coils, and receptive/transmitter
circular polarization head coils. After scout images in three anatomical planes, a magnetic
resonance spectroscopy (MRS) PRESS (Point-Resolved Spectroscopy) sequence was
acquired (TE/TR=270/1500 ms), multivoxel, with a slab of 100 x 80 x 20 mm3 (length by
width by height). The voxels had a total volume of 2 mL. The slab included parts of the head,
body, and tail of the hippocampus, and gray and white matter of mid and posterior portions of
the temporal lobes. Water suppression was done using a MOIST sequence.
Post-processing includes zero filling up to 32 x 32 matrix, Gaussian filter, and
Inverse Fourier Transform. Voxel selection was carried out using the criteria of baseline
stability, maximum width at half height (MWHH), and peak definition. Suboptimal voxels
were excluded from the analysis. The selection was done by two experienced
neuroradiologists in MRS (D.A. and A.C.S.), who were blind to the subject’s diagnosis. The
area under the peak was used as resonance intensity for NAA, Cr, and Cho. The values were
analyzed as ratios between peaks (NAA/Cr and Cho/Cr), and normal values were considered
as within two standard deviations of the healthy control means (23).
Statistical Analysis
The data were compared by a repeated-measures analysis of variance (ANOVA), with
groups (patients and controls) and gender as independent factors and size (left versus right) as
a repeated measure. The possible effects of use of medication during the acquisition, panic
attacks in the previous month, past depressive episodes and presence of agoraphobia were
also investigated by independent repeated measure ANOVAs. In case of significant factor
interaction, additional comparisons were performed with the Student t test. A level of p<0.05
was considered to be significant.
Results
None of the 25 patients reported experiencing a panic attack during MRSI acquisition.
There was a significant decrease in NAA/Cr in the left hippocampus of the patients as
compared to control (group versus side interaction, F=4.38, df=1, 39, p=0.04; t=2.27, df=41,
p<0.05), as shown in figure 1. No other significant difference in NAA/Cr was found (p>0.05).
Also, no significant difference in Cho/Cr was detected between patients and controls
(p>0.05).
The analyses between the PD subgroups showed that neither the medication status,
symptomatology, past depressive episode nor presence of agoraphobia significantly affected
the ratio levels (p>0.05).
FIGURE 1. Hippocampal N-acetylaspartate/creatine
ratio in panic patients and healthy comparison subjects.
The asterisk indicates significant difference between patients
(n=25) and controls (n=18) with the paired t test (t(41) = 2.27, p
< 0.05).
Discussion
To the best of our knowledge, the finding of the present study represents the first
neurochemical report on 1H-MRSI in PD. We observed significantly lower levels of NAA/Cr
in the left hippocampus of patients with PD, compared to healthy volunteers. Our findings are
in agreement with structural (5-8) and functional studies using PET (9-16), SPECT (17), and
fMRI (18) showing hippocampal abnormalities in PD.
Although the function of NAA is not well elucidated, it is known that this substance
exists abundantly in neural tissues, is synthesized in neural mitochondria, and transported into
cytosoles (19). The level of NAA is reduced in neurological disorders, such as Alzheimer’s
disease, which involve neuronal loss (24), and it has been suggested that NAA reduction may
occur prior to neuronal loss being detected by conventional structural neuroimaging studies
(25). However, NAA decrease may also be explained as impairment of neuronal processes,
resulting in secondary NAA loss. Reversible NAA losses have been found in amyotrophic
lateral sclerosis (26), epilepsy after surgery (27), in multiple sclerosis (28), and, more
recently, in schizophrenic patients treated with antipsychotics (29). These changes have been
attributed to reversible impairment of oxidative metabolism from which NAA production is
dependent. Thereby, we cautiously interpret the present finding of decreased left hippocampal
NAA in PD as due to possible neuronal loss and/or neuronal metabolic dysfunction.
The hippocampus has often been associated with memory. In this regard, Bystrisky
and colleagues (18) have explained the higher hippocampal activation in PD patients detected
by fMRI by arguing that emotional memories are more strongly encoded and recalled than
those without the emotional component. Close connections between the amygdala, cingulum,
orbital cortex and the hippocampus allow for the rapid and robust associations between
emotionally significant events, especially fearful ones, and subsequent recall. In PD patients,
there would be an exaggerated functional connectivity between these structures (18). These
authors further argued that since this neurocircuitry is seemingly central to many primitive
and instinctive reactions directed at self-preservation, including coping with imminent danger,
it may be at the core of PD pathophysiology.
In 1991, Deakin and Graeff (1) suggested that the pathway connecting the median raphe
nucleus (MNR) to the hippocampus could promote resistance to chronic stress by
disconnecting the aversive events from psychobiological processes underlying appetitive and
social behaviors, thus allowing the animal or person to lead an almost normal life despite
persistent adversity. Depression would supervene when this coping mechanism fails. 5-HT1A
receptors were likely to be the main target of the MRN-hippocampal pathway. In fact, these
receptors have been associated to anxiety and depression (30). Recently, it was demonstrated
that 5-HT1A knockout (Htr1aKO) mice overgeneralize fear of the aversive contexts (31).
Tsetsenis et al (32) observed that Htr1aKO mice have a deficit in evaluating ambiguous cues,
over-responding to them. Additionally, it was seen that the bias in processing of unclear
aversive cues in these animals is modulated by the hippocampal mossy-fiber pathway (32).
The evidence that 5-HT1A hippocampal receptors are essential to the correct judgment of
ambiguous cues suggests the hypothesis that dysfunctions in these receptors could be present
in PD. Besides, PD patients demonstrate overreaction to conditioned and neutral stimuli (33),
and an impaired evaluation of these stimuli could unleash panic attacks.
Another possibility for explaining the hippocampal alteration in PD is the role of this
structure in contextual conditioning (12, 16). It is well known that animals that have
undergone a fear-conditioning experience also become conditioned to the context in which it
occurred (34). This contextual conditioning is known to require intact hippocampal neurons
(35). For Gorman and co-workers (2), contextual information is stored in memory in the
hippocampus and conveyed directly to the amygdala, a structure considered the central point
for dissemination of information that coordinates autonomic and behavioral responses.
However, the absence of differences between patients with and without agoraphobia, verified
in the current study, suggests that the lower level of NAA/Cr is not associated to phobic
avoidance.
Although agoraphobia became a distinct category among anxiety disorders since
DSM-III publication, it rarely occurs in patients without PD, and was not studied as an
isolated disorder. Although most studies include patients with or without agoraphobia, our
study is the first to report the absence of metabolic differences between these groups. The
interpretation of this data is difficult due to small sample size, which limits the statistical
power of the analyses and also could lead to type II errors.
No neurochemical differences were detected between subjects with or without past
depressive episode. This result is consistent with the observation that major depressive
patients do not show changes in NAA/Cr levels (36). Likewise, no significant differences
were found in the metabolite ratios between patients with or without pharmacological
treatment. Accordingly, the use of medication during the acquisition appears to have low
influence in NAA/Cr levels quantified by spectroscopy in several brain areas, including the
hippocampus of patients with anxiety disorders (19), major depressive disorder (36) or
schizophrenia (37).
To the best of our knowledge, there is no reported 1H-MRSI study comparing
metabolite levels between symptomatic and asymptomatic PD patients. However, three
studies using PET analyzed the hippocampus of patients with PD, considering the
symptomatology. Nordahl et al (11) found an abnormal hippocampal functional asymmetry in
both imipramine-treated and untreated PD patients, suggesting that this is a trait, rather than
state, characteristic. Another study did not found functional differences in the hippocampus
when the same patients were symptomatic or not, either because of pharmacological or CBT
treatment (38). More recently, Sakai and colleagues (16) reported decreased glucose
utilization in the right hippocampus in PD patients who showed improvement after CBT.
However, no alterations were seen in the left hippocampus, which was hypermetabolic on the
first exam (15). In agreement with our findings, none of these previous studies identified
functional differences in the left hippocampus between symptomatic versus asymptomatic
panic subjects.
With regard to the spectroscopy method, the best way to measure the brain
concentration of a substance would be to determine its absolute value. Nevertheless such
measurement is highly complex, and the results are not always reliable. The utilization of
ratios (NAA/Cr, Cho/Cr) is, on the other hand, easily obtainable, does not vary with the
relaxation times T1 and T2, and is not affected by the cerebrospinal fluid (37). However,
when significant differences are detected, it is not possible to specify whether these alterations
are due to the numerator, to the denominator, or both. In general, Cr is thought to be relatively
stable among individuals and in most brain areas; for this reason, it is often used as an internal
reference (19). Hence, most of the interpretations consider the numerator as altered (19).
Nevertheless, the accuracy of Cr as a standard is controversial, since variations in this
metabolite level have already been noticed, including in PD (20).
In conclusion, our results support the biochemical involvement of the hippocampus in
the pathophysiology of PD. However, further multimodality and MSRI studies, with more
homogenous samples and absolute quantification, may help further elucidate the mechanisms
of this disorder.
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ARTIGO PUBLICADO
# 2008 The Authors
Journal compilation # 2008 Blackwell Munksgaard
Acta Neuropsychiatrica 2008: 20: 56–71
All rights reserved
DOI: 10.1111/j.1601-5215.2008.00270.x
ACTA NEUROPSYCHIATRICA
Review article
Magnetic resonance spectroscopy in
anxiety disorders
Trzesniak C, Araújo D, Crippa JAS. Magnetic resonance spectroscopy in
anxiety disorders.
Objective: Magnetic resonance spectroscopy (MRS) is a non-invasive
in vivo method used to quantify metabolites that are relevant to a wide
range of brain processes. This paper briefly describes neuroimaging using
MRS and provides a systematic review of its application to anxiety
disorders.
Method: A literature review was performed in the PubMed, Lilacs and
Scielo databases using the keywords spectroscopy and anxiety disorder.
References of selected articles were also hand-searched for additional
citations.
Results: Recent studies have shown that there are significant metabolic
differences between patients with anxiety disorders and healthy controls
in various regions of the brain. Changes were mainly found in Nacetylaspartate, which is associated with neuronal viability, but some of
them were also seen in creatine, a substance that is thought to be
relatively constant among individuals with different pathological
conditions.
Conclusions: MRS is a sophisticated neuroimaging technique that has
provided useful insights into the biochemical and neurobiological basis of
many anxiety disorders. Nevertheless, its utilization in some anxiety
disorders is still modest, particularly social phobia and generalised
anxiety. Although it is an extremely useful advance in neuroimaging,
further research in other brain areas and patient populations is highly
advisable.
Introduction
The past two decades witnessed a marked development of neuroscience. One of the most significant
advances was the introduction of neuroimaging
techniques, which revolutionised the study of
psychiatric disorders. Magnetic resonance spectroscopy (MRS) is one of these neuroimaging techniques and became increasingly available at most
research centres. Moreover, its applications to
psychiatry have drawn much attention because it
is a non-invasive procedure that can quantify
metabolites in the human brain. Several studies
used MRS to evaluate the metabolism in different
psychiatric conditions, including the biological processes underlying psychological manifestations in
anxiety disorders. In this paper, we describe the
basic principles of the MRS technique and present
56
Clarissa Trzesniak, David Araújo,
José Alexandre S. Crippa
Department of Neuropsychiatry and Medical
Psychology, Ribeirão Preto Faculty of Medicine,
University of São Paulo, São Paulo, Brazil
Keywords: anxiety; MRS; neurochemistry;
neuroimaging; psychiatry; spectroscopy
Clarissa Trzesniak, Departamento de Neuropsiquiatria
e Psicologia Médica, Faculdade de Medicina de
Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Hospital
das Cl!nicas – Terceiro Andar, Av. Bandeirantes,
3900, 14049-900 Ribeirão Preto, São Paulo, Brazil.
Tel: 155 16 36022201/36022703;
Fax: 155 16 36022544;
E-mail: [email protected]
a systematic review of the main MRS findings
regarding anxiety disorders.
Magnetic resonance spectroscopy
Although based on the same principles of magnetic
resonance imaging, MRS provides a frequency
signal intensity spectrum that reflects the biochemical (metabolite/compound) composition of
a specific brain area (Fig. 1). This metabolic
information can be used to define the nature and
extent of brain diseases, such as cancer, stroke and
various neurodegenerative disorders. In psychiatry,
MRS is being used to study chemical changes that
occur in different diseases such as schizophrenia,
panic, obsessive-compulsive and post-traumatic
stress disorder (PTSD).
MRS and anxiety disorder
nucleoside ATP. It produces a total of seven peaks
in a typical 1.5 T spectrum, with three peaks
corresponding to ATP (1). Therefore, it permits
the direct assessment of membrane phospholipids
and high-energy metabolism.
H-MRS and its identified metabolites. 1H-MRS
provides information about neurotransmitter levels
and neuronal integrity (2). The main substances
identifiable by 1H-MRS are shown in Fig. 1: Nacetyl groups, especially N-acetylaspartate (NAA)
at 2.01 p.p.m.; glycerophosphocholine, phosphocholine and choline (Cho) at 3.22 p.p.m.; creatine
or phosphocreatine at 3.04 p.p.m. (Cr); myoinositol (mI) at 3.56 and 4.06 p.p.m.; glutamateglutamine complex (Glx) at 2.1–2.4 p.p.m.; and
methyl resonance in lactate at 1.33 p.p.m. These
position values refer to 1.5 T field strength. A
water peak is observed at 4.7 p.p.m., but this peak
is usually suppressed because it may obscure the
other peaks because of its relatively large signal
intensity (2).
In the mature brain, NAA is thought to be
found only in neurons (3). Hence, it is commonly
used as a neuronal marker. This metabolite is
reduced in many brain disorders with neuronal
and/or axonal loss, such as infarcts, brain tumours,
epilepsy, multiple sclerosis and neurodegenerative
diseases. In addition, NAA may also be involved in
myelin synthesis and myelin maintenance (2). This
idea is supported by the MRS findings in myelin
diseases such as Canavan!s disease, an inherited
disorder of NAA metabolism.
The choline signal includes glycerophosphocholine, phosphocholine and free choline and
reflects the total brain choline pool. These
compounds are involved in the synthesis and
degradation of cell membranes, and their concentrations may be affected in disorders that
influence membrane turnover. Increased choline
peak areas generally represent higher proportions
of membrane synthesis or degradation, as seen in
tumours. As opposed to NAA, which reflects only
neuronal density, the Cho peak is also thought to
represent cellular density (2) of neurons and glial
cells.
The creatine peak is generated by the sum of
creatine and phosphocreatine, indirectly reflecting the energetic activity of the cells. This peak is
thought to be relatively stable among individuals
and in most brain areas; for this reason, it is often
used as an internal reference. Nevertheless, the
accuracy of Cr as a standard is controversial
because this metabolite level may vary under
some pathological conditions, including anxiety
disorders (4).
1
Fig. 1. A short echo (TR/TE ¼ 1500/20 ms) STEAM spectrum obtained from 8 cm3 on the right temporal lobe of
a healthy volunteer. The chemical shift for each peak is shown
in parts per million, and the area under the curve of the peaks
indicates the relative amount of a particular metabolite. Major
peaks represent NAA, Cr, Cho, mI, Glx and lactate. TE, echo
time; TR, repetition time.
Proton (1H-MRS) and phosphorus (31P-MRS)
are the most widely studied atoms in MRS.
However, other elements such as carbon (13C) and
fluorine (19F) may be analysed. In glutamatergic
transmission research, 13C-labelled carbon has been
used to track the synthesis of g-aminobutyric acid
(GABA) and the metabolism of glutamate (1).
Fluorine spectroscopy measures the concentration
of 19F-containing medications such as fluoxetine
and fluvoxamine in the brain. Most studies analyse
either proton-(1H) or phosphorus-(31P) spectroscopy because their nuclei permit the analysis of
a variety of metabolites and are most abundant in
brain tissue. Phosphorus-(31P) MRS quantifies the
resonance of phosphomonoesters, phosphodiesters,
inorganic orthophosphate, phosphocreatine and the
57
Trzesniak et al.
mI is located in glial cells, being considered
a glial marker (3). It acts as an organic osmolyte
and is involved in second messenger system (2).
Additionally, it is well known that mI is increased
in demyelinating diseases and in Alzheimer!s type
dementia (3).
Glutamine (Gln) and glutamate (Glu) are amino
acids that are often grouped together as Glx in
MRS because their overlap makes it difficult to
present them as separate peaks. Glutamate is the
most abundant amino acid in the brain and is
released by approximately 90% of excitatory
neurons. After synaptic release, it is converted to
Gln by adjacent glia (1), which then forms the substrate of mitochondrial Glu synthesis. GlutamateGln cycling is closely coupled to glial glucose
utilization and lactate production. Moreover, Gln
is possibly a more sensitive indicator of glutamatergic neurotransmission than Glu itself.
Lactate is usually detected only under pathological conditions, in which aerobic energy metabolism is severely impaired. Elevated levels usually
indicate ischaemia or hypoxia. High levels are also
found in necrotic areas, related to tumours/
destructive lesions (1). Serial MRS measurements
of lactate during an auditory task, after visual
simulation or infusion of sodium lactate, have
shown a temporary regional increase (2).
The unsuppressed water peak measures extracellular and cytosolic water. Similar to Cr peak,
this peak is sometimes used as an internal
reference, with the assumption that the concentration of water does not vary significantly among
brain regions.
Recent technological advances, such as higher
field magnets and special acquisition sequences, are
having an increasing role in the analysis of GABA
and Glx by MRS (5).
We chose this approach to meta-analysis for
several following reasons: (a) information needed
to compute effect size was not always available and
could limit our analysis to a small subset of studies,
(b) the methods and extent of detailed information
to define regions of interest vary widely on the
studies, preventing accurate comparison, (c) there
is a large difference in secondary variables across
studies (i.e. gender, medication, comorbidities), (d)
some disorders have very few MRS studies,
making quantitative analyses difficult, and (e)
meta-analysis has intrinsic limitations in estimating
negative findings that do not get published (the file
drawer problem) (6) So, meta-analysis may not be
appropriate for a review of this broad scope, which
covers more than a decade of published MRS
findings in anxiety disorders.
Moreover, it is well known that MRS imaging
technique in animal research can also contribute to
the investigation of anxiety disorders. However, we
decided to focus on the human studies because we
believe that the integration of animal and human
data would be beyond the scope of the present
review.
Method
Searches were performed in the PubMed, Lilacs
and Scielo databases using the keywords spectroscopy and anxiety disorder, up to July 2007.
References of selected articles were also handsearched for additional citations. All studies
involving human patient samples relating MRS or
magnetic resonance spectroscopy imaging (MRSI)
data to anxiety disorders were included in this
analysis. Forty-eight studies were included in this
review (Table 1).
Results
Objective
Neuroimaging may help elucidate the biological
process occurring in brain regions that are
correlated to the psychological experiences manifested in psychiatry disorders. Such studies
received a great contribution from structural
(computed tomography and magnetic resonance
imaging) and functional (positron emission tomography and functional magnetic resonance imaging)
neuroimaging. However, interpretations have been
limited because only recently it has become
possible to study the neurochemistry of the brain
in vivo. This paper presents a systematic and
qualitative review of the main MRS findings in
anxiety disorders.
58
Forty studies included healthy volunteers as
controls. The remaining eight used intra-subject
or intra-patient comparisons. Among the investigations including healthy controls, only two did
not provide evidence of any significant difference
between groups. For heuristic purposes, we group
the studies in the five specific anxiety disorders.
Generalised anxiety disorder
Generalised anxiety disorder (GAD) is a chronic
and recurrent disorder characterised by excessive,
pervasive and uncontrollable excessive concern.
Associated symptoms include irritability, restlessness
and concentration problems. Somatic symptoms
MRS and anxiety disorder
Table 1. Methodological MRS parameters in studies on anxiety disorders
Reference
Sequence
Tissue
(Acq./TR, ms/TE, ms) segment
1
H-MRSI/1.5
PRESS (2300/280)
H-MRSI/1.5
PRESS (2300/280)
1
H-MRS (SVS)/1.5 STEAM (2000/270)
No
No
No
Phan et al. (10)
1
No
Tupler et al. (11)
1
Miner et al. (12)
19
GAD Mathew et al. (7)
Coplan et al. (8)
SP
Davidson et al. (9)
PD
Technique/FS (T)
Dager et al. (13)
1
H-MRS (SVS)/4
STEAM (2000/10)
H-MRS (SVS)/1.5 STEAM (650/20)
F-MRSI/1.5
Not applied
(300–2000/
not applied)
1
H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (2000/272)
No
Not
applied.
No
Dager et al. (14)
1
H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (2000/272)
No
Dager et al. (15)
Friedman et al. (16)
Dager et al. (17)
PEPSI (SVS)/1.5
PEPSI (2000/272)
PEPSI (SVS)/1.5
PEPSI (2000/272)
1
H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (2000/272)
No
No
No
Friedman et al. (18)
31
No
Layton et al. (19)
Shioiri et al. (20)
1
No
No
Massana et al. (21)
Goddard et al. (22)
Goddard et al. (23)
Ham et al. (24)
PTSD Schuff et al. (25)
Schuff et al. (26)
Villarreal et al. (27)
Neylan et al. (28)
Mohanakrishnan
Menon et al. (29)
Mahmutyazicioglu
et al. (30)
Li et al. (31)
Ham et al. (32)
Freeman et al. (33)
Freeman et al. (34)
Brown et al. (35)
Kimbrell et al. (36)
De Bellis et al. (37)
Seedat et al. (38)
Lim et al. (39)
P-MRS (SVS)/1.5 STEAM (2000/6)
H-MRSI/1.5
PEPSI (2000/272)
P-MRS (SVS)/1.5 DRESS
(3000/no available)
1
H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (1500/25–35)
31
1
H-MRS (SVS)/2.1
H-MRS (SVS)/2.1
1
H-MRS (SVS)/3
1
H-MRSI/1.5
1
H-MRSI/1.5
1
H-MRS (SVS)/1.5
1
H-MRSI/1.5
1
H-MRS (SVS)/1.5
1
Not applied (5000/68)
Not applied. (5000/68)
PRESS (2000/35)
PRESS (1800/140)
PRESS (1800/135)
PRESS (2000/40)
PRESS (1800/135)
PRESS (3000/30)
1
H-MRS (SVS)/1.5 PESS (2000/136)
1
H-MRS
H-MRS
1
H-MRS
1
H-MRS
1
H-MRS
1
H-MRS
1
H-MRS
1
H-MRS
1
H-MRS
1
(SVS)/1.5
(SVS)/3
(SVS)/1.5
(SVS)/1.5
(SVS)/1.5
(SVS)/1.5
(SVS)/1.5
(SVS)/1.5
(SVS)/1.5
PRESS (1000/144)
PRESS (2000/35)
PRESS (2000/144)
STEAM (2000/30)
STEAM (2000/30)
STEAM (2000/30)
STEAM (1500/90)
PRESS (1500/135)
STEAM (3000/30)
OCD Rosenberg et al. (40) 1H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (not stated)
Whiteside et al. (41) 1H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (2000/35)
Bartha et al. (42)
Ebert et al. (43)
Ohara et al. (44)
Mirza et al. (45)
Rosenberg et al. (46)
Smith et al. (47)
Fitzgerald et al. (48)
1
H-MRS (SVS)/
not stated
1
H-MRS (SVS)/2
1
H-MRS (SVS)/1.5
H-MRSI/1.5
1
H-MRSI/1.5
1
H-MRSI/1.5
1
H-MRSI/1.5
1
No
ROI/voxel size
Measures
3
Bilateral dorsolateral prefrontal cortex; hippocampi/0.8 cm
Left and right centrum semiovale (mainly WM)/0.8 cm3
Basal ganglia (including parts of internal capsule,
lateral ventricles and corpus callosum)/3 cm3
Rostral anterior cingulate cortex (BA 24/32);
occipital cortex (BA 17–19)/8 cm3
Frontal and temporal cortex, internal capsule, lateral ventricle
and corpus callosum/not stated
Whole brain/2550 ml
Left hemisphere, between the anterior and posterior horns
of the lateral ventricle (encompassing the insular cortex
and adjacent areas)/27 ml
Left hemisphere, between the anterior and posterior horns
of the lateral ventricle (encompassing the insular cortex
and adjacent areas)/27 ml
Periventricular WM/1 cm3
Periventricular WM/1 cm3
Left hemisphere, between the anterior and posterior horns
of the lateral ventricle (encompassing the insular cortex
and adjacent areas)/27 ml
Left hemisphere, between the anterior and posterior horns
of the lateral ventricle (encompassing the insular cortex
and adjacent areas)/27 ml
Periventricular WM/1 cm3
WM of the frontal lobe/not available
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Absolute
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Not stated
Ratio
Absolute
No
No
Yes
No
Yes
Yes
Yes
No
Right temporal medial lobe (whole amygdala and part of
Absolute
hippocampus)/8 cm3; medial prefrontal cortex of both hemispheres/12 cm3
Occipital cortex/13.5 cm3
Ratio
Occipital cortex/13.5 cm3
Ratio
Anterior cingulate cortex; basal ganglia/3.4 cm3
Absolute
Hippocampi/1.5 ml
Ratio
Hippocampi/1.1 ml
Absolute
Hippocampi/9.3; bilateral occipital WM/8.7 cm3
Absolute
3
Hippocampi; entorhinal cortex/1.1 cm
Absolute
Hippocampi/3.4 cm3
Ratio
No
Hippocampi/4 cm3; anterior cingulate/6.0 or 7.2 cm3
Ratio
No
Yes
No
No
No
No
No
No
No
Hippocampi/1.2 cm3
The midline of the anterior cingulate and hippocampi/3.3 cm3
Hippocampi/4 cm3
Bilateral medial temporal lobe/12 cm3
Bilateral medial temporal lobe/12 cm3
Bilateral medial temporal lobe/not stated
Medial prefrontal cortex (centered on the anterior cingulate)/3 cm3
Anterior cingulate; occipital GM/3 cm3
Left basal ganglia; right frontal periventricular WM; and right
parietal periventricular WM/8 cm3
Head of the left caudate; occipital cortex/0.7 cm3
Caudate head GM (and surrounding regions); right orbifrontal WM;
left orbifrontal WM/4 cm3
Left corpus striatum/4.5 cm3
Ratio
Absolute
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Ratio
Anterior cingulate gyrus (BA 24/32); right striatum, the right
occipital part of the parietal lobes/8 cm3
Lenticular nuclei and surrounding areas/8 cm3
Medial thalami/0.8 ml
Medial thalami; lateral thalami/not stated
Medial thalami; lateral thalami/0.8 ml
Medial thalami; lateral thalami/0.8 cm3
Ratio
No
No
STEAM (1500/20)
Yes
PRESS (1500/30)
No
PRESS (1700/15)
PRESS (2300/272)
Not stated.
PRESS (2300/272)
PRESS (2300/272)
Yes
No
No
No
No
Absolute
Ratio
Absolute
Ratio
Absolute
Absolute
Absolute
Ratio
59
Trzesniak et al.
Table 1. Continued
Reference
Technique/FS (T)
Jang et al. (49)
1
Sumitani et al. (50)
1
H-MRSI/1.5
Sequence
Tissue
(Acq./TR, ms/TE, ms) segment
PRESS (2000/272)
Yes
H-MRS (SVS)/1.5 STEAM (5000/18)
Yes
Rosenberg et al. (51) 1H-MRS (SVS)/1.5 PRESS (not stated)
Kitamura et al. (52) 1H-MRS (SVS)/3
PRESS (2000/80)
Renshaw et al. (53)
Strauss et al. (54)
19
F-MRS (SVS)/1.5 Not applied
(2000/not applied)
19
F-MRS (SVS)/1.5 Not applied
(1000/not applied)
No
No
Not
applied
Not
applied
ROI/voxel size
Measures
Prefrontal GM; anterior cingulate; frontal WM; parietal
GM posterior cingulate parietal WM/1.1 cm3
Bilateral anterior cingulate (BA 24/32); left basal ganglia
(caudate and putamen); left frontal lobe (only WM)/4.3 cm3
Anterior cingulate cortex/3 ml
Anterior cingulate cortex/3.0 cm3; left basal ganglia/6.8 cm3;
left thalamus/3.4 cm3; left frontal WM/3.4 cm3;
left parietal WM/3.4 cm3
Whole brain/1360 cm3
Ratio
Absolute
Absolute
Ratio
Absolute
Whole brain/1360 ml
Absolute
Acq., acquisition; BA, Brodmann area; DRESS, depth-resolved surface coil spectroscopy; FS, field strength; GM, grey matter; MRSI, magnetic resonance spectroscopy imaging;
PEPSI, proton echo-planar spectroscopic imaging; ROI, region of interest; segment, segmentation; SVS, single-voxel spectroscopy; T, Tesla; TE, echo time; TR, repetition time;
WM, white matter.
may include muscle tension, sweating, dry mouth,
nausea and diarrhoea. The prevalence of GAD is
considered high in the general population. Nonetheless, to the best of our knowledge, until today,
only two MRS studies of GAD have been
published (Table 2). In the first study, it was
observed that GAD patients presented higher
NAA/Cr ratios in the right dorsolateral prefrontal
cortex than the matched controls (7). However,
GAD patients who reported childhood abuse had
lower NAA/Cr ratios than non-abused subjects in
the same areas. These data may suggest a potential
biological subtype in GAD (7), which is consonant
with previous reports on major depressive disorder
(MDD) (55) that also identified biological subgroups based on a history of early trauma. More
recently, the same research group (8) found that, in
comparison with healthy volunteers, GAD subjects
without early trauma exhibited decreased concentrations of Cho and Cr bilaterally in the centrum
semiovale. Conversely, GAD patients with early
trauma were indistinguishable from controls.
However, when all subjects were pooled together,
the intelligence quotient was found to be inversely
correlated with Cho levels in the left and right
centrum semiovale. Subsequently, reductions in
both Cr and Cho were hypothesised to be
associated with an altered energy metabolism of
the centrum semiovale in GAD (8).
Social phobia
Social phobia (SP) is characterised by avoidance of
a wide range of situations caused by excessive fear
of potential embarrassment or humiliation from
perceived scrutiny. Similar to GAD, despite its
high prevalence, only four MRS studies on SP have
been performed (Table 3). Davidson et al. (9)
found NAA reductions in cortical and subcortical
regions and lower Cho and Cr signal ratios in
subcortical, thalamic and caudate areas. It was also
observed that Cho, Cr and NAA signal ratios were
Table 2. 1H-MRS metabolite findings in GAD
Age
Reference Subjects N (M/F) (mean " SD)
Mathew
et al. (7)
Coplan
et al. (8)
Patients
15 (7/8)
39.3 " 13.3
Controls
15 (7/8)
39.1 " 13.5
Patients
15 (7/8)
39.3 " 13.6
Controls
15 (7/8)
39.1 " 13.5
Brain area
Findings
Right prefrontal GAD without ET had
cortex
[NAA/Cr
GAD with ET had
YNAA/Cr
Left prefrontal NS
cortex
Hippocampi
NS
Centrum
GAD without ET had
semiovale
YCho and YCr
Characterization of the sample
Comments
Comorbidities: dysthymia (n ¼ 5), SP (n ¼ 2),
Not stated
SP 1 dysthymia (n ¼ 1). Drug-naive patients (n ¼ 6).
The other ones were medication free for 4 weeks
Comorbidities: dysthymia (n ¼ 5), SP (n ¼ 2),
SP 1 dysthymia (n ¼ 1)
Drug-naive patients (n ¼ 6). The other ones were
medication free for 4 weeks
IQ negatively correlated
with Cho
[, increase; Y, decrease; Cho, choline; Cr, creatine; IQ, intelligence quotient; ET, early trauma; F, female; M, male; N, number of participants; NS, not significant; ROI, region of
interest; SD, standard deviation.
60
MRS and anxiety disorder
Table 3. 1H- and
19
F-MRS metabolite findings in SP
Reference Subjects
Davidson
et al. (9)
Patients
Controls
N (M/F)
Age (mean " SD)
20 (11/9)
20 (10/10)
35.7 " 6.7
34.6 " 9.1
Phan
et al. (10)
Patients
Controls
10 (5/5)
10 (5/5)
27.6 " 6.8
26.6 " 6.8
Tupler
et al. (11)
Patients
19 (5/14)
42.0 " 11.6
Controls
10 (6/4)
37.8 " 10.5
Patients
Controls
8 (5/3)
None
43.9 " 8.4
Not applied
Miner
et al. (12)
Brain area
Cortical region
Subcortical region
Thalamus;
caudate nucleus
Anterior cingulate
Occipital cortex
Findings
Characterization of the sample
YNAA SNR
YNAA SNR; YCho SNR;
YCr SNR
YCho SNR; YCr SNR
Comorbidities: avoidant personality
disorder (n ¼ 8);
simple phobia (n ¼ 4); dysthymia
(n ¼ 4); MDD (n ¼ 1).
Drug free for 2 weeks
Drug naive. Past MDD (n ¼ 1)
[Glx/Cr
NS
Cortical grey matter YNAA/Cho; [Cho/Cr;
[mI/Cr; [mI/NAA
Subcortical
[mI/Cr; [mI/NAA
grey matter
Whole brain
Comments
Not stated
Occipital cortex as a
"control! region. Anterior
cingulate correlated with
intensity of SP symptoms
Not stated
Comorbidities: dysthymia (n ¼ 4);
simple phobia (n ¼ 4);
dysthymia " simple phobia
(n ¼ 1). Symptomatics and drug
free for 2 weeks
[fluoxetine/norfluoxetine Patients medicated for 8–20 weeks, Not stated
in responders taking
taking 40 mg of fluoxetine
fluoxetine
[, increase; Y, decrease; F, female; M, male; N, number of participants; NS, not significant; SD, standard deviation; SNR, signal-to-noise ration.
inversely correlated with total SP and fear symptoms in the thalamic and non-cortical grey areas.
According to the authors, this could be related to a
primary alteration in dopaminergic or serotonergic
activity (9). An increase in Glx/Cr in the anterior
cingulate (10) was also found, which also correlated with the intensity of social anxiety symptoms.
This finding could suggest that higher glutamatergic transmission in the limbic system is correlated
with SP symptoms (10). Moreover, increases in
Cho/Cr in grey matter and in mI/Cr and mI/NAA
amplitudes in grey matter and in subcortical grey
matter, and reductions in NAA/Cho in cortical
grey matter have been observed (11). According
to the authors, these changes may be associated
with alterations in phospholipase C activity (11).
Finally, using 19F-MRS, it has been verified that
SP patients who responded to fluoxetine had
higher fluoxetine/norfluoxetine concentrations in
the whole brain than non-responders (12).
Panic disorder
Panic disorder (PD) is characterised by the sudden
and unexpected occurrence of panic attacks (PA),
which may vary in frequency from several episodes
on the same day up to few episodes over a year.
The induction of PA by intravenous infusion of
sodium lactate has been widely used to investigate
the neurobiology of PD. Dager et al. (13,14)
compared blood to brain lactate levels, which were
quantitatively estimated as NAA in the insular
cortex. This region is thought to serve as an
internal alarm centre, alerting to potentially
distressing interoceptive stimuli with negative
emotional significance. PD patients who responded
to infusion showed significantly higher brain
lactate levels before, during and after infusion,
than did controls and non-responding patients.
The same results were observed using proton echoplanar spectroscopy (PEPSI), a fast-acquisition
technique capable of measuring metabolites from
multiple brain regions as a response to physiological activation (15,16). All these brain lactate
findings may reflect catecholaminergic mechanisms
that have been implicated in situations in which
blood lactate increases in response to emotional
stress (14). Other studies investigated the effects on
the brain of subjects who were stimulated with
hyperventilation. Patients with PD exhibited a
greater increase in brain lactate than controls during hyperventilation (17), as well as lower end-tidal
CO2 (pCO2) and slower pCO2 recovery across the
post-hyperventilation interval (18). This prior
response, in which a substantially greater decrease
in pCO2 was not accompanied by an increase in pH
of similar magnitude, supports a model of greater
alkalotic buffering in the PD group (18). Finally,
Layton et al. (19) found that treatment with gabapentin appears to be effective in blocking a lactateinduced panic response but did not change the
magnitude or time course of an altered brain
lactate response to lactate infusion in PD subjects.
Other studies were performed with patients at
rest, non-panic state. Using 31P-MRS, a significant
asymmetry (left . right) of phosphocreatine concentration was observed in the frontal lobes of
subjects with PD, suggesting that alterations of
phosphorus metabolism could be present in such
brain areas of PD patients (20). Furthermore,
61
62
9 (4/5)
22
25
Controls
Patients
Controls
Ham et al. (24)
Goddard et al. (23)
Goddard et al. (22)
Massana et al. (21)
Shioiri et al. (20)
Layton et al. (19)
Dager et al. (17)
Friedman et al. (16)
Dager et al. (15)
Dager et al. (14)
Friedman et al. (18)
N (M/F)
8 (4/4)
8 (6/2)
13 (5/8)
10 (4/6)
15 (7/8)
10 (4/6)
4 (1/3)
None
7 (4/3)
7 (5/2)
9 (5/4)
11 (3/8)
6 (3/3)
None
18 (8/10)
18 (8/10)
11 (6/5)
11 (6/5)
14 (6/8)
14 (6/8)
10 (5/5)
Subjects
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
Dager et al. (13)
Reference
P-MRS metabolite findings in PD
31
"
"
"
"
"
"
"
10.2
11.4
6.9
7.0
10
10 ("4)
11
28 " 3
31.9 " 6.8
30.5 " 5.2
35.9
35.3
34.3
34.6
37
37 ("4)
36
38.6 " 7.2
36.0 " 6.8
36.2 " 9.1
37.7 " 7.5
33.1 " 11.7
32.7 " 7.4
39.3 " 6.6
Not applied
40.8 " 6.3
35.6 " 5.8
42.7 " 15.3
31.5 " 9.6
Not stated
Age (mean " SD)
Anterior cingulate cortex (grey matter)
Basal ganglia
Occipital cortex
Temporal medial lobe
Prefrontal cortex
Occipital cortex
Frontal lobe
left hemisphere (encompassing the
insular cortex and adjacent areas)
Left hemisphere (encompassing the
insular cortex and adjacent areas)
Periventricular white matter
Periventricular white matter
Left hemisphere (encompassing the
insular cortex and adjacent areas)
Left hemisphere (encompassing the
insular cortex and adjacent areas)
Periventricular white matter
Brain area
YGABA; [Cho; [Lac
YGABA
Deficient GABA response to
acute BZD administration
YCr
NS
YGABA
Gabapentin blocked a lactate-induced
panic response
Asymmetry (left . right) of PCr
YpCO2 during hyperventilation
[Lac in response to hyperventilation
[Lac in response to lactate infusion
[Lac in response to lactate infusion
[Lac in response to lactate infusion
[Lac in response to lactate infusion
Findings
Asymptomatics. All on medication (benzodiazepines and/
or antidepressants)
Symptomatics. 5 were drug naive, 2 were drug free for 3 months
before the clonazepam (0.5 mg) treatment
Symptomatics. 9 were drug naive, 2 were drug free for 3 months
Asymptomatics. On medication (benzodiazepines or tricyclic
antidepressants)
Drug free for 2 weeks. None with comorbidity
One was symptomatic and drug free. The other ones
were in remission during gabapentin treatment (3600 mg/day).
Asymptomatics for 6 months. 6 were on medication (fluoxetine
and desipramine)
Asymptomatic for 12 weeks. On medication with fluoxetine
(20–40 mg/day) or gabapentin (3600 mg/day).
Symptomatics and drug free before the gabapentin treatment
Symptomatics. Drug free for 1 month.
3 were symptomatic and medication free for 1 month.
5 were asymptomatic and receiving medication
Asymptomatics and drug free for 1 month
Characterization of the sample
[, increase; Y, decrease; BZD, benzodiazepine; F, female; Lac, lactate; M, male; N, number of participants; NS, not significant; pCO2, end-tidal CO2 recovery; PCr, phosphocreatine; SD, standard deviation.
At rest
Not at rest
Table 4. 1H- and
Trzesniak et al.
MRS and anxiety disorder
Massana et al. (21) found that levels of Cr and
phosphocreatine were lower in the right medial
temporal lobe region, which could indicate a hypermetabolic state in this region, according to their
discussion. In addition, studies have shown
a reduction in total occipital cortex GABA
concentration in PD patients (22,23). The researchers observed that patients had a deficient GABA
neuronal response to acute clonazepam administration in the occipital cortex compared with
healthy volunteers. The normal response was
a significant GABA decrease after the intervention
(23). Recently, Ham et al. (24) observed a significant decrease in GABA concentrations in the
anterior cingulated cortex and basal ganglia in
the PD patients. All these results support the
hypothesis that alterations in GABA neuronal
function may be relevant to the pathogenesis of
PD, as already reported in animal studies (56–58).
The MRS studies on PD are summarised in
Table 4.
combat had higher NAA/Cr in the left medial
temporal lobe than veterans with non-combat
exposure.
Another limbic structure that was investigated in
PTSD is the anterior portion of the cingulate gyrus.
This brain area is thought to be related to
conditioned emotional learning, vocalizations associated with expressing internal states, assessment of
motivational content and assigning emotional
valence to internal and external stimuli (63). MRS
studies revealed lower NAA (32) and NAA/Cr (30)
in adults, as well as decreased NAA/Cr (37) ratio in
the anterior portion of the cingulate gyrus in
paediatric patients. In addition, a higher Cho/Cr
was observed in this area, which could be related to
alterations in glia, according to the previous study
(38). Reductions in NAA/Cr were also seen in basal
ganglia (39). Finally, Villarreal et al. (27) described
lower Cr in the occipital white matter, which could
reflect changes in energy metabolism (27).
Obsessive-compulsive disorder
Post-traumatic stress disorder
PTSD symptoms may develop as a result of an
acute, life-threatening traumatic event and commonly include non-specific physical symptoms,
sleep disturbances and psychological problems.
PTSD has been a focus of attention for MRS
neuroimaging research over the past decade
(Table 5). The temporal lobes, and particularly
the hippocampus, have been investigated in PTSD
because these brain areas are thought to be related
to memory. Several studies have found a decrease
in hippocampal NAA in PTSD patients (25–32).
These results are consistent with other structural
neuroimaging findings (59–62) and support the
hypothesis that the hippocampal activity could be
altered. Additionally, Ham et al. (32) reported that
the hippocampal NAA levels were bilaterally
negatively correlated with the re-experience of the
symptoms in subjects with PTSD. Higher Cho/Cr
was also found in the hippocampus of PTSD
patients (30). This finding was attributed to lower
Cr in the same area (26). Conversely, Freeman
et al. (33) did not verify any chemical or structural
alteration in the hippocampus of PTSD subjects.
This conflicting finding may be explained by milder
traumatic experiences and less psychiatric morbidity in the sample than those observed in average
PTSD patients (33). In addition, NAA reductions
in PTSD patients were found in the right (34) and
left temporal lobes (35), as well as decreased Cho/
Cr was found in the left medial temporal lobe (34).
Moreover, Kimbrell et al. (36) observed that
Vietnam War veterans who were exposed to
Obsessive-compulsive disorder (OCD) is characterised by obsessions, compulsions or both, which
cause significant personal distress or social dysfunction. Basal ganglia alterations are believed to
play a key role in the neurobiology of OCD.
Rosenberg et al. (40) found higher Glx in the left
caudate nucleus in children with OCD, suggesting
increased regional glucose metabolic rates in this
brain region (40). In addition, lower mI/Cr has
been observed in the caudate nuclei (41), and
decreased NAA in the left (42) and right striatum
(43). Conversely, no differences between OCD
patients and healthy subjects were seen in the
lenticular nuclei (44).
Alterations in the fronto-striato-thalamo-cortical
circuit loop have also been implicated in the
pathogenesis of OCD. Thus, various studies used
MRS to investigate the thalamus in children. Mirza
et al. (45) verified higher left and right medial
thalamic Cr concentrations, which could possibly
reflect altered energy metabolism in this structure
46). Increases in Cho concentration in the medial
thalami were also observed (46,47). This could
be related to alterations in myelinization or in
signal transduction (46). Moreover, reductions in
NAA/(Cr 1 Cho) and in NAA/Cho levels were
seen in the medial thalami (48), which could be
associated with changes in some of these metabolite concentrations.
Whiteside et al. (41) observed higher Glx/Cr and
NAA/Cr in the orbitofrontal cortex of patients
with OCD. The authors suggested that this
increase in NAA could reflect an increase in the
63
64
21
7
9
11
16
8
Subjects*
Patients
Subjects*
Controls
Patients
Controls
(21/0)
(0/7)
(0/9)
(0/11)
(10/6)
(6/2)
25 (25/0)
"
"
"
"
"
2.8
3.0
2.0
6.0
2.5
44.5 " 2.8
30.1 " 10.9
35.9 " 9.1
34.9 " 9.3
16
15.7
79.6 " 3.2
79.8 " 2.8
80.8 " 3.5
76.0 " 4.2
76.1 " 3.5
Not applied
48.9 " 8.2
43.0 " 5.1
Not applied
All patients
(48.4 " 3.9)
44.2 " 7.8
52.4 " 7.3
50.1 " 6.0
Not applied
21–52 years
23–45 years
34.6 " 4.9
33.3 " 5.3
Not applied
28.9 " 9.2
27.7 " 5.7
43.4 " 7.6
51.8 " 3.2
51.1 " 2.5
52.0 " 2.4
10.2
10.2
48.0
42.4
51.2
Age (mean " SD)
Left basal ganglia
Right frontal PWM
Right parietal PWM
Anterior cingulate
Occipital grey matter
Left medial temporal lobe
Right medial
Temporal lobe
Left medial temporal lobe
Right medial
Temporal lobe
Left medial temporal lobe
Right medial temporal lobe
Hippocampi
Hippocampi
Anterior cingulate
Hippocampi
Anterior cingulate
Right hippocampus
Left hippocampus
Entorhinal cortex
Hippocampi
Left hippocampus
Right hippocampus
Left hippocampus
Occipital white matter
Hippocampi
Right hippocampus
Left hippocampus
Right hippocampus
Anterior cingulate
Brain area
YNAA/Cr
NS
NS
[Cho/Cr than did the T2
NS
PTSD-NC had YNAA/Cr
than did the PTSD-C
NS
NS
YNAA/Cr
YNAA/Cr
YCho/Cr
NS
YNAA
YNAA
NS
YNAA/Cr in the left
hippocampus relative
to the right one
YNAA/Cr; [Cho/Cr
YNAA/Cr
NS
YNAA/Cr
YNAA
NS
YNAA
YCr
YNAA
YNAA/(Cho 1 Cr)
NS
YNAA; YCr
YNAA/Cr
Findings
Drug free
Not stated
The controls were younger than the PTSD subjects
Past comorbidities:
MDD (n ¼ 12); alcohol dependence (n ¼ 7); mixed-substance
dependence (n ¼ 12). Controls were paired with comorbidities
None with comorbidity
Not stated
Not stated
Occipital cortex
as a "control! region
Not stated
Not stated
Not stated.
NAA of the anterior
cingulate and hippocampi
were negatively correlated
with re-experience symptoms
Not stated
Not stated
Comorbidity: MDD (n ¼ 2). Drug-naive patients
Comorbidities: MDD (n ¼ 10), PD (n ¼ 3), SP (n ¼ 2),
somatoform disorder (n ¼ 2), GAD (n ¼ 2)
Not stated
Not stated
Positive relationship
between cortisol and NAA
without hypercortisolaemia.
Not stated.
Similar hippocampal and
enthorrinal volumes between
patients and controls
Not stated
Not stated
Comments
Drug free
Not stated
Not stated
Not stated.
Comorbidities: past MDD (n ¼ 10);
past drug abuse (n ¼ 4)
On medication (6 used antidepressants;
2 used mood-stabilisers)
Current comorbidity: MDD (n ¼ 1)
Comorbidities: MDD (n ¼ 6); ODD (n ¼ 5); ADHD (n ¼ 3)
Characterization of the sample
[, increase; Y, decrease; ADHD, attention-deficit hyperactivity disorder; F, female; M, male; N, number of participants; NS, not significant; ODD, oppositional defiant disorder; PTSD-C, PTSD subject and Vietnam War combat veteran; PTSD-NC,
PTSD subject and Vietnam War veteran non-combat; PWM, periventricular white matter; SD, standard deviation; SD, standard deviation; T1, subject with trauma and PTSD; T2, subjects with trauma but without PTSD; WM, white matter.
*Number of subjects with some early trauma and without PSTD.
†PTSD-C.
‡PTSD-NC.
Lim et al. (39)
Seedat et al. (38)
Kimbrell et al. (36)
Brown et al. (35)
Freeman et al. (34)
Freeman et al. (33)
Ham et al. (32)
Mahmutyazicioglu
et al. (30)
Li et al. (31)
Patients‡
11 (not stated)
14 (12/2)
7 (6/1)
None
10 (7/3)
6 (3/3)
12 (4/8)
12 (4/8)
None
26 (8/18)
25(8/17)
Controls
Patients
Subjects*
Controls
Patients
Controls
Patients
Subjects*
Controls
Patients
Controls
Mohanakrishnan
Menon et al. (29)
10 (10/0)
10 (10/0)
6 (6/0)
21 (21/0)
8 (8/0)
None
9 (9/0)
12 (12/0)
None
22 (22/0)
11 (not stated)
Patients
Neylan et al. (28)
Patients
Subjects*
Controls
Patients
Subjects*
Controls
Patients
Subjects*
Controls
Patients†
19 (19/0)
8 (not stated)
5 (not stated)
Controls
Patients
Controls
Villarreal et al. (27)
Schuff et al. (26)
Schuff et al. (25)
Adulthood
N (M/F)
11 (6/5)
11 (6/5)
7 (6/1)
7 (not stated)
18 (18/0)
Subjects
Patients
Controls
Patients
Controls
Patients
De Bellis et al. (37)
Childhood
Reference
Table 5. 1H-MRS metabolite findings in PTSD
Trzesniak et al.
MRS and anxiety disorder
number of neurons, which is consistent with
neurobiological models of OCD that have postulated higher activity in the cortex or with neurodevelopmental theories involving inefficient
neuronal pruning in this disorder (41). More
recently, it was found that OCD patients exhibited
lower NAA/Cr and NAA/(Cr 1 Cho) levels in the
prefrontal cortex and frontal white matter (49).
Interestingly, these ratios increased after 12 weeks
of citalopram treatment, a selective serotonin
reuptake inhibitor (SSRI) antidepressant.
The anterior cingulate was also investigated in
OCD. Lower NAA (50), NAA/Cr (43,49,51) and
NAA/(Cr 1 Cho) (49) levels were found in
patients when compared with controls. In addition,
reduction in Glx levels was found in OCD
paediatric patients (51). In another study focusing
on white matter, the mean concentration of Cho/
Cr was higher in the left parietal white matter in
patients (52). Parietal Cho/Cr level was also
correlated positively with the severity of OCD
symptoms, which could suggest a change in the
phospholipids of myelinated axons and/or glial
cells (52). Finally, using 19F-MRS, it was verified
that the concentrations of both fluoxetine and
norfluoxetine (53) or fluvoxamine (54) were higher
in the brain of OCD patients than the corresponding plasma levels after such SSRI medications.
Table 6 summarises the MRS findings in OCD.
Discussion
MRS is a powerful technique that allows in vivo
chemical examination of brain tissues, and it is
now being used to address key questions in the
neurobiology of anxiety disorders. MRS findings
in such disorders point to chemical alterations
observed in areas of the limbic system and
prefrontal, frontal and temporal cortices. It is clear
that PTSD and OCD are the most investigated
disorders. Nonetheless, while PTSD studies have
shown consistent results, most of the OCD findings
seem to be inconclusive or contradictory.
Patients with PTSD have shown smaller hippocampal and anterior cingulate volumes and
decreased medial prefrontal/anterior cingulate
function in neuroimaging studies, which is in line
with findings in animals (64). In fact, several
articles in the present review have found NAA
reductions in the hippocampus (25–32), in the
temporal lobe (34–36) and in the anterior cingulate
cortex (30,32,37), which seems to offer evidence of
neuronal alterations in these brain areas. The
hippocampus is related to declarative memory
and has the function of organizing separate
episodic memories into a coherent memory system
(65). Hippocampal alterations in PTSD patients
had already been associated with the frequently
observed disorganised and fragmented memory,
reinforcing the implication of this limbic area in
this anxiety disorder (66). Moreover, lower NAA
in the hippocampus could also be an early marker
of PTSD because the hippocampal alteration may
be a primary factor predisposing to the development of PTSD (67). With regard to the anterior
cingulate, the changes are in line with the neurocircuitry model of PTSD (68). In PTSD patients,
failures of this modulation may lead to perpetuation and exaggeration of anxiety symptoms.
However, the emphasis given to these brain areas
in PTSD were not found in other regions that
could be associated with this disorder, such as the
medial prefrontal cortex.
With respect to OCD, some neurochemical
differences were found in the medial thalamus of
children (45–48). These findings are compatible
with the hypothesis that in OCD, the psychological
manifestations may be correlated to a dysfunction
of the thalamus and of other brain areas, such as
the orbitofrontal cortex, basal ganglia and limbic
striatum (69). According to this suggestion, OCD
symptoms would occur when an aberrant positive
feedback loop develops in the reciprocally excitatory frontothalamic neuronal interchange, inadequately integrated or inhibited by the ventromedial
portions of the striatum. Other findings were lower
NAA in the striatum (42,43) and alterations in the
caudate nuclei (40,41). Additionally, there was
a decrease in NAA in the anterior cingulate
(43,49,50), as well as higher Glx (51). Although
these findings in OCD appear to be consistent with
the neurocircuitry model of the disorder, there is
a wide range of variation among the changes found
in each metabolite for the different brain areas
(Table 6). Some results were inconsistent, probably
because of differences among samples and methodologies (see below). In addition, although OCD
is a heterogeneous condition, with four subtypes
according to its symptomatology (70), this disorder
is often studied as a homogeneous psychopathology. The inconsistent MRS results in OCD could
be associated with different samples pooled
together in a particular study (e.g. washer plus
hoarder subjects).
In PD, several lactate-induced PA studies found
an increase in brain lactate (13–17), probably
associated with emotional stress. Other panicogenic agents, such as carbon dioxide, caffeine and
cholecystokinin, may reveal other neurometabolic
differences. Studies on PD patients at rest showed
alterations in the GABA system of the occipital
65
66
19
(6/1)
(6/2)
(1/4)
(10/16)
(3/9)
(10/22)
38.4
25.0
26.2
25.2
22.7
24.5
"
"
"
"
"
"
13.9
5.6
7.5
7.4
6.1
4.6
7
8
5
26
12
32
8.8
9.7
9
4
Sumitani PatientsA
et al. (50) PatientsB
PatientsC
Controls
Kitamura Patients
et al. (52) Controls
"
"
"
"
26.9 " 7.0
34.9
32.4
27
30
13 (not stated)
(7/6)
(7/6)
(8/4)
(5/1)
24.5 " 5.7
29.3 " 6.3
27.8 " 7.3
13
13
12
6
12 (10/2)
12 (10/2)
13 (not stated)
Patients
Controls
Patients
Controls
41.2 " 7.1
41.4 " 7.9
Ohara
Patients
et al. (44) Controls
Jang
Patients
et al. (49)
Controls
Bartha
et al. (42)
Ebert
et al. (43)
15 (9/6)
15 (9/6)
11.4 " 2.8
15.6 " 2.3
15.5 " 2.4
Rosenberg OCD patients 20 (9/11)
et al. (51) MDD patients 14 (5/9)
Controls
14 (5/9)
Adulthood Whiteside Patients
et al. (41) Controls
11.2 " 2.5
11.6 " 2.4
11 (4/7)
11 (4/7)
10.3 " 2.5
14.4 " 2.5
14.4 " 2.7
8–15 years
Not stated
10.3 " 2.5
14.4 " 2.5
14.4 " 2.7
Fitzgerald Patients
et al. (48) Controls
(13/14)
(9/9)
(not stated)
(not stated)
(not stated)
(13/14)
(9/9)
(9/9)
11 " 3
12 " 2
Age (mean " SD)
27
18
18
11
12
27
18
18
11 (4/7)
11 (4/7)
N (M/F)
Mirza
OCD patients
et al. (45) MDD patients
Controls
Rosenberg Patients
et al. (46) Controls
Smith
OCD patients
et al. (47) MDD patients
Controls
Childhood Rosenberg Patients
et al. (40) Controls
Subjects
F-MRS metabolite findings in OCD
Reference
Table 6. 1H- and
YGlx in OCD and MDD
YNAA/Cr
YNAA/Cr
NS
Anterior cingulate
Right striatum
Right occipital
part of the
parietal lobes
Lenticular nuclei
NS
NS
NS
YNAA in B compared with A and to controls
YNAA and YCho in B compared with A
NS
NS
NS
NS
NS
[Cho/Cr
Anterior cingulate
Left basal ganglia
Left thalamus
Left frontal WM
Left parietal WM
YNAA/Cr; YNAA/(Cho 1 Cr)/[NAA/Cr;
[NAA/(Cho 1 Cr) after citalopram treatment
Prefrontal GM;
anterior cingulate;
frontal WM
Parietal GM
Posterior cingulate
Parietal WM
Anterior cingulated
Left basal ganglia
Left frontal lobe
NS
YNAA
Left corpus striatum
Caudate nuclei
YmI/Cr
Right orbifrontal WM [NAA/Cr; [Glx/Cr
Left orbifrontal WM NS
Anterior cingulate
YNAA/Cho; YNAA/(Cr 1 Cho)
NS
[Cho
NS
[Cho in OCD
NS
[Cho in OCD relative to MDD
Medial thalami
Lateral thalami
Medial thalami
Right lateral thalamus
Left lateral thalamus
Medial thalami
Lateral thalami
[Cr-PCr in OCD
[Glx; YGlx after paroxetine treatment
NS
Findings
Medial thalami
Left caudate nucleus
Occipital cortex
Brain area
None with comorbidity. 10 on medication (with SSRI)
None with comorbidity
Comments
YNAA/Cr of the anterior cingulate
correlated with severity of illness
Glx/Cr in the orbitofrontal WM
related to OCD symptoms; mI/Cr
in the caudate nuclei related to
trait and/or state anxiety
Not stated
YNAA/Cho; YNAA/(Cr 1 Cho) in the
left medial thalamus inversely
correlated with [OCD symptom severity
Not stated
Not stated
Not stated
Not stated
YGlx related to Y in OCD
symptom severity
Parietal Cho/Cr correlated positively
with the severity of OCD symptoms
Not stated
Drug na"ve (n ¼ 2); other patients on medications
Not stated
(clomipramine or haloperidol)
Comorbidities: MDD (n ¼ 2); dysthymia (n ¼ 1).
Not stated
Drug na"ve (n ¼ 12). The other one was medication free
Current MDD (n ¼ 1). Medication free for 6 weeks
(9 had never received antidepressant)
Medication free for at least 6 months (n ¼ 10);
2 on medication
Drug-na"ve patients. Comorbidities in OCD:
anxiety disorder (n ¼ 2); dysthymia (n ¼ 1);
ADD (n ¼ 1); ODD (n ¼ 1). Comorbidities in
MDD: anxiety disorder (n ¼ 5); ODD (n ¼ 1);
ADD (n ¼ 1); anxiety disorder 1 ODD (n ¼ 2)
Drug na"ve (n ¼ 4); on medication (n ¼ 8)
Drug na"ve. Comorbidities: anxiety disorder
(n ¼ 4); anxiety disorder 1 dysthymia (n ¼ 1)
Drug-na"ve patients. Comorbidities in OCD: anxiety
disorder (n ¼ 6); dysthymia 1 anxiety disorder
(n ¼ 1); ODD (n ¼ 2). Comorbidities in MDD:
anxiety disorder (n ¼ 5); ODD (n ¼ 2); ADD (n ¼ 3)
Drug na"ve. 6 had also some anxiety disorder
Drug-free before the 12 weeks of taking the
SSRI paroxetine (10–60 mg/day). Comorbidities:
anxiety disorder (n ¼ 4); dysthymia (n ¼ 1);
ODD (n ¼ 2)
Drug na"ve
Characterization of the sample
Trzesniak et al.
Not applied
None
Controls
[, increase; Y, decrease; A, number of OCD patients who respond to SSRI; ADD; attention-deficit disorder with hyperactivity; B, number of OCD patients who respond to SSRI with an atypical psychotic; C, number of non-responders OCD
patient; F, female; GM, grey matter; M, male; N, number of participants; NS, not significant; ODD, oppositional defiant disorder; PCr, phosphocreatine; SD, standard deviation; WM, white matter.
Not stated
Not applied
41.8 " 16.3
None
8 (3/5)
Whole brain
[brain fluvoxamine relative to plasma in patients
taking fluvoxamine. All but one subject experienced
improvement in symptoms, as well as steady-stable
drug brain concentration within 30 days.
The one non-responder exhibited several-fold
higher plasma and brain fluvoxamine than the others
Current comorbidity: MDD (n ¼ 3). On fluoxetine
(60–100 mg) treatment for a minimum of 3 months.
On other medications (n ¼ 4)
Medication free for 8 weeks before the fluvoxamine
(100–300 mg) treatment
[brain fluoxetine and norfluoxetine relative
to plasma in patients taking fluoxetine
Whole brain
34 " 8
8 (4/4)
Renshaw Patients
et al. (53)
Controls
Strauss
Patients
et al. (54)
Reference
Table 6. Continued
Subjects
N (M/F)
Age (mean " SD)
Brain area
Findings
Characterization of the sample
Not stated
Comments
MRS and anxiety disorder
cortex (22,23), of the anterior cingulated cortex
and basal ganglia (24), and alterations in Cr in the
frontal (20) and temporal medial lobes (21). These
GABA results are consistent with some findings in
PD patients in response to the benzodiazepine
receptor antagonist flumazenil (71,72). Changes
found in Cr may be associated with alterations of
the energy metabolism in the areas studied.
However, further studies are still necessary to
confirm these results because Cr is thought to be
relatively constant among individuals and in most
brain areas (1). More studies on PD patients at rest
are needed because available data are insufficient
and need replication. In contrast to OCD and
PTSD, there are not many MRS studies on SP and
GAD, and no article on simple phobia is available.
In view of the high incidence of these disorders,
this lack of MRS research is surprising. However,
the initial SP results are suggestive of possible
NAA, Cr, Cho and Glx alterations in prefrontal,
cingulate, thalamic and other cortical regions
(9,11). MRS data for GAD show NAA differences
between abused and non-abused patients (7).
However, further research is needed.
Despite the amount and quality of the data, many
major limitations can be highlighted in the studies
reviewed. Several MRS studies included patients
with both anxiety and affective disorders (Tables
2–6). There is a high comorbidity between these
disorders, particularly MDD (73). Patients with
MDD alone may have higher Cho/Cr values,
especially in the basal ganglia, lower Glx levels in
the frontal lobe structures and lower GABA in the
occipital cortex, as compared with healthy controls
(74). Because the areas related to anxiety and
affective disorders often overlap, the inclusion of
such subjects may prevent the identification of
alterations specific to either one of them. Patients
included in most of the reviewed articles had
previously taken medications or were under treatment during the MRS scanning. Some studies that
investigated subjects before and after drug treatment found changes in metabolite concentrations
(19,22,23,40,49), supporting the view that medication probably affects neurochemical compounds. It
was also observed that most of the studies were
conducted on small groups (,20), on samples with
no balance between male and female subjects, with
different clinical and demographic characteristics
(Tables 2–6), and especially without standardization
of the parameters of image acquisition and field
strength (Table 1). These limitations may make the
generalization and reproducibility of the study
results to other clinical samples difficult.
With respect to the MRS methodologies, many
studies have been carried out using 1.5 T magnets
67
Trzesniak et al.
(Table 1). However, 3.0 T (or stronger) magnets
are becoming increasingly available and may
become the standard for research purposes in the
next few years. Higher intensity magnets will
improve the signal-to-noise ratios, also improving
the distinctions between groups of metabolites.
Shimming is a great limiting factor in MRS. It is
defined as the process by which we improve field
homogeneity by varying the output of the gradient
coils. Although there must be shielding of the
magnet room against spurious electromagnetic
waves, both the environment and the equipment
may induce slight variations in the main magnetic
field. Magnetic field heterogeneities add artefacts
and may mimic alterations. With 3 T magnets,
shimming will be even more important. Small
variations in the magnetic field at 3 T strength
would add even more artefacts than in 1.5 T
machines. Achieving high homogeneity is also
a time-consuming factor. Shimming may take
several excitations, increasing the likelihood of
patient motion and more artefacts. The balance
between these factors may be difficult to achieve,
discouraging the acquisition of high-quality data.
Point-resolved spectroscopy (PRESS) and stimulated echo acquisition mode (STEAM) were the
sequences most often used for slice selection and
excitation in the papers reviewed. STEAM may be
used with shorter echo times (1), consequently
showing more metabolites, including neurotransmitters such as glutamate and glutamine. It is,
however, more prone to artefacts than the PRESS
sequence. Short echo PRESS sequences are becoming available with stronger magnetic fields. This
will help obtain more metabolite peaks with fewer
artefactual spectra in the near future.
Most of the studies reviewed here used singlevoxel spectroscopy. This approach is faster than
multivoxel spectroscopy (MRSI) but has lower
spatial resolution with larger voxel sizes. Also, we
cannot evaluate multiple regions with this method,
and have to rely on a pre-scanning hypothesis to
analyse the results. With MRSI, it is possible to scan
several regions at a time, allowing post hoc analysis.
Voxel segmentation is also a major issue when we
analyse MRS data, and most of the studies in this
review did not use it. Grey matter and white matter
have distinct spectroscopic profiles, and it is advisable to calculate the amount of them in each voxel.
Grey matter contains neuronal cell soma and is
therefore our main goal. Correcting metabolite
concentrations to grey matter voxel content may
improve our estimates of correlation between
functional and structural data.
Another potential limitation of this review may
be the Cr ratio method used for spectral quanti68
fication. This is the most common methodology
because of the relative simple way to calculate this
ratio compared with absolute quantification. However, absolute metabolite concentrations may
represent a potential advantage over ratios in
terms of sensitivity, especially if the reference
compound itself is subject to alterations. Nevertheless, absolute concentrations are also referenced to
brain water and can be significantly influenced by
the cerebrospinal fluid content of the region of
interest (75). In addition, the Cr referencing
approach helps to control for variance associated
with assay irregularities across regions and subjects, such as magnetic field inhomogeneities, and
for partial volume effects (76). The reports of
alteration in creatine, because of either disease or
the effects of medications, suggest cautious evaluation of the findings because if both numerator and
denominator are changing, the final estimation will
be wrongly interpreted.
It is also important to highlight that most of
these studies in this review are cross-sectional
group comparisons of patients and non-patients,
and the differences on MRS dependent variables
are correlational findings that do not infer
causation. Thus, an equally valid interpretation
of the findings of these studies is that being anxious
changes brain states. In fact, evidence from
symptom provocation studies suggests that this is
indeed what is happening.
One major consideration in regard to imaging
studies in psychiatric disorders is the trait/state
dilemma. While "trait! means an intrinsic brain
abnormality that may manifest itself as disease, we
define "state! as the condition of manifesting the
symptomatology at a given time. The findings in
MRS studies could be because of either an intrinsic
predisposing condition or normal anxiety pathways, triggered by outside events. There are some
fast MRS sequences that could be useful in
provocative tests (such as PEPSI), and there are
studies with such methodology in the literature
about metabolite changes during lactate-induced
PAs and metabolite response to medication in PDs
(13–19). However, to our best knowledge, there is
no major study that answered the trait/state
dilemma. To rule out trait/state conditions, the
ideal study design would be to compare a group of
patients with symptoms (trait-symptomatic), one
group with the history of the condition, but
without symptoms at the time of the scan (traitasymptomatic), a normal group scanned during
provocative studies (no trait-symptomatic), and
a normal group at rest (no trait-asymptomatic).
Finally, among the 40 studies including healthy
controls, only two did not provide evidence of any
MRS and anxiety disorder
significant difference between groups (i.e. anxiety
patients vs. non-patients). Nonetheless, it is well
known that publications reporting non-significant
results are less likely to be published than papers
with significant findings. Hence, it could be
possible that the published literature provides only
a biased sample of researches in which positive
results are published, while negative studies may
have been prevented from going public.
Conclusions and future directions
MRS is a relatively new method that is continually
improving. Stronger magnets, faster acquisition
techniques and standardised methods of analysis
are some of the near future improvements.
Combined research methods may also elucidate
the relationship between functional, structural and
biochemical mechanisms that implemented the
psychological manifestations in anxiety disorders
(77). The increasing availability of MRS will
increase the amount and importance of studies on
anxiety disorders. Furthermore, the utility of MRS
for early diagnosis in anxiety disorders should be
examined in longitudinal studies. MRS can also
raise hypotheses regarding pathogenic mechanisms, which may lead to new insights. Nevertheless, to achieve these goals, the method needs to be
preferentially applied to patient populations that
are diagnostically distinct and ideally drug naive or
medication free. Because many aspects of the
anxiety disorders are heterogeneous, standardization of spectroscopic methodology and a more
judicious selection of subjects are likely to generate
more reliable evidence concerning the neurobiology of these disorders.
Acknowledgements
This study was supported by a grant from "Conselho Nacional
de Desenvolvimento Cientı́fico e Tecnológico! (CNPq-Brazil554490/2005-6). C. T. is the recipient of a CAPES (2006–2008)
fellowship. J. A. S. C. is the recipient of a CNPq Productivity
(2006–2008) fellowship.
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