Frontal lobe hypoperfusion and depressive symptoms in Alzheimer disease

Frontal lobe hypoperfusion and depressive symptoms in Alzheimer disease

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J Psychiatry Neurosci 2008;33(3):218-26

Naama Levy-Cooperman, BA; Amer M. Burhan, MD; Shahryar Rafi-Tari, MSc; Maggie Kusano, BSc; Joel Ramirez, MSc; Curtis Caldwell, PhD; Sandra E. Black, MD

Levy-Cooperman, Rafi-Tari, Ramirez, Black — Linda C. Campbell Cognitive Neurology Research Unit, Sunnybrook Health Sciences Centre, Toronto; Burhan — Division of Geriatric Psychiatry, Department of Psychiatry, University of Western Ontario, London; Kusano — Department of Imaging Research; Ramirez, Black — Heart and Stroke Foundation Centre for Stroke Recovery, Sunnybrook Health Sciences Centre; Black — Division of Neurology, Department of Medicine; Caldwell — Department of Medical Physics; Ramirez, Caldwell, Black — Institute of Medical Science, University of Toronto, Toronto, Ont.

Abstract

Background: Depressive symptoms of varying severity are prevalent in up to 63% of Alzheimer disease (AD) patients and often result in greater cognitive decline and increased caregiver burden. The current study aimed to determine the neural correlates of depressive symptoms in a sample of AD patients.

Methods: Using the Cornell Scale for Depression in Dementia, we assessed 56 patients who met criteria for probable AD. Data obtained from Technetium-99m ethyl cysteinate dimer single photon emission computed tomography (SPECT) were analyzed with the use of a magnetic resonance imaging–derived region of interest (ROI) anatomic template before and after atrophy correction and statistical parametric mapping (SPM). The following 4 frontal ROIs were investigated bilaterally: middle frontal gyrus (Brodmann’s area [BA] 46), orbitofrontal cortex (BA 11), superior prefrontal (BA 8/9) and anterior cingulate (BA 24/25/32/33).

Results: Depressive symptoms were present in 27 of the AD patients (48%). Patients with depressive symptoms showed less perfusion in the right superior and bilateral middle frontal gyri (p < 0.005), left superior frontal (p < 0.05) and anterior cingulate gyri (p < 0.005) before atrophy correction. SPM analyses revealed significantly lower perfusion in bilateral dorsolateral and superior prefrontal cortex of patients with depressive symptoms (right, p < 0.005; left, p < 0.05). SPECT ROI analyses with atrophy correction revealed trends similar to data without atrophy correction but did not reach statistical significance. Conclusion: In this study, depressive symptoms in AD patients were associated with relative hypoperfusion in the prefrontal cortex when they were compared with AD patients without depressive symptoms. These findings are consistent with previous reports in studies of primary depression suggesting that these regions are involved in affect and emotional regulation.

Résumé

Objectif : Les symptômes dépressifs de gravité variable sont prévalents dans une proportion pouvant atteindre 63 % chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer (MA), produisent souvent un déclin cognitif plus important et alourdissent le fardeau imposé aux soignants. L’étude visait à déterminer les corrélats neuronaux des symptômes dépressifs dans un échantillon de patients atteints de MA.

Méthodes : On a utilisé l’échelle de dépression de Cornell pour les patients atteints de démence pour évaluer 56 patients répondant aux critères d’une MA probable. On a analysé les données tirées d’une tomographie d’émission monophotonique (TEM) à un seul dimère d’éthyl cystéinate au technetium-99m en utilisant un modèle anatomique de zone concernée dérivée de l’imagerie par résonance magnétique avant et après correction pour l’atrophie et configuration paramétrique statistique (CPS). On a étudié les quatre ZC frontales suivantes des deux côtés : circonvolution frontale moyenne (zone de Brodmann [ZB] 46), cortex orbitofrontal (ZB 11), circonvolution préfrontale supérieure (ZB 8/9) et antérieure (ZB 24/25/32/33).

Résultats : Vingt-sept des patients atteints de MA (48 %) présentaient des symptômes de dépression. Ces patients montraient aussi une perfusion moindre des circonvolutions supérieure droite et frontale moyenne bilatérale (p < 0,005), de la circonvolution frontale supérieure gauche (p < 0,05) et antérieure (p < 0,005) avant correction de l'atrophie. Les analyses de CPS ont révélé une perfusion beaucoup moins importante du cortex dorsolatéral bilatéral et préfrontal supérieur chez les patients qui présentaient des symptômes dépressifs (droite, p < 0,005; gauche, p < 0,05). Les analyses SPECT des zones concernées après correction pour l'atrophie ont révélé des tendances semblables aux données obtenues sans correction pour l'atrophie, mais elles n'ont pas atteint une niveau statistiquement significatif. Conclusion : Cette étude établit un lien entre les symptômes dépressifs chez les patients atteints de MA et une hypoperfusion relative du cortex préfrontal comparativement aux patients atteints de MA ne présentant pas de symptômes dépressifs. Ces constatations concordent avec des rapports antérieurs d’études portant sur la dépression primitive qui indiquent que ces régions jouent un rôle dans la régulation de l’affect et des émotions.


Medical subject headings: Alzheimer disease; depression; tomography, emission-computed, single-photon; magnetic resonance imaging.

Competing interests: None declared for Ms. Levy-Cooperman, Mr. Rafi-Tari, Ms. Kusano, Mr. Ramirez and Drs. Caldwell and Black. Dr. Burhan has received speaker fees from Pfizer.

Submitted July 30, 2007; Revised Nov. 1, 2007; Accepted Nov. 21, 2007

Contributors: Ms. Levy-Cooperman and Drs. Burhan and Black designed the study. Mses. Levy-Cooperman and Kusano, Messrs. Rafi-Tari and Ramirez and Drs. Caldwell and Black acquired the data, which Ms. Levy-Cooperman and Drs. Burhan and Black analyzed. Mses. Levy-Cooperman and Kusano and Dr. Burhan wrote the article, which Drs. Burhan, Caldwell and Black and Messrs. Rafi-Tari and Ramirez reviewed. All authors gave final approval for publication.

Acknowledgements: We acknowledge the Government of Ontario/Paul and Adelle Deacon Graduate Scholarships in Science and Technology, the L.C. Campbell Foundation, the Canadian Institutes of Health Research, Alzheimer Society of Canada, and the Alzheimer’s Association for their support. We are grateful for the assistance received from Isabel Lam and Isabelle Guimont with data collection and database entry. We also thank Christopher Scott and Mario Masellis for their review and helpful comments.

Correspondence to: Dr. N. Levy-Cooperman, Cognitive Neurology Research Unit, A421, Sunnybrook Health Sciences Centre, 2075 Bayview Ave., Toronto ON M4N 3M5; fax 416 480-4552; naama.levy@sunnybrook.ca