메스암페타민 의존 환자에서 소뇌 회질의 밀도 이상: SUIT를 이용한 복셀기반 형태분석

Abstract

배경과 목적: 메스암페타민 남용 및 의존으로 대뇌에 심각한 구조적, 기능적 이상을 야기할 수 있다는 사실이 수많은 연구를 통해 지속적으로 보고되어 왔다. 소뇌의 중요한 역할에 대한 다양한 연구와 더불어 중독 장애와의 관련성에 대한 관심이 증대되고 있지만, 메스암페타민이 소뇌에 미치는 영향에 대한 구조적 연구는 많이 부족한 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 메스암페타민 의존 환자군과 정상 대조군을 비교하여 소뇌 회질 밀도에 변화가 있는지 확인하고, 성별에 따른 차이가 있는지 조사하였다. 나아가 메스암페타민 의존 환자의 정서 조절 및 인지 기능 장애와 소뇌의 구조적 이상이 서로 관련될 수 있는지 살펴보고자 하였다. 대상 및 방법: 31명의 메스암페타민 의존 환자군과 31명의 정상 대조군을 대상으로 고해상도의 뇌자기공명영상을 촬영하고 3차원 T1 강조 영상을 획득하였다. 소뇌의 회질 밀도는 SUIT (Spatially Unbiased Infratentorial Template)를 이용한 복셀기반 형태분석법 (voxel-based morphometry)으로 측정한 뒤 두 군 간 차이를 비교 분석하였다. 결과: 소뇌 회질의 경우 메스암페타민 의존 환자군이 정상 대조군에 비해 양측 소뇌 후엽의 VIIB, VIIIA, VIIIB, CrusII 영역에서 유의하게 밀도가 낮은 것을 볼 수 있었다 (좌측: z score = 5.03, FDR-corrected p = 0.003, 우측: z score = 4.84, FDR-corrected p = 0.005). 또한 성별을 고려하였을 때 좌측 소뇌 후엽에서 남성 정상 대조군에 비교한 남성 메스암페타민 의존 환자군의 회질 밀도 감소가 여성 메스암페타민 의존 환자군과 여성 정상 대조군을 비교할 때보다 더 크게 나타남을 알 수 있었다 (F = 60.72, p < 0.001, p for interaction = 0.007). 또한 메스암페타민 사용의 영향을 배제한 상태에서 시행된 추가 분석에서도 환자군의 소뇌 회질 밀도는 성별에 따라 유의한 차이가 나타났다 (F = 6.07, p < 0.05). 결론: 소뇌의 형태분석 결과 메스암페타민 의존 환자군에서 정상 대조군에 비해 운동 및 감정 조절뿐 아니라 인지 기능을 담당하는 소뇌 후엽에 구조적 이상이 관찰되었다. 또한 여성보다 남성의 소뇌가 메스암페타민의 영향에 더 취약함을 보여 줌으로써 성별의 차이가 메스암페타민 의존 환자군의 소뇌 회질 밀도 감소에 영향을 미칠 수 있음을 제시해 주었다. 이러한 연구 결과는 메스암페타민 의존으로 인한 소뇌의 구조적 이상을 보여 줄 뿐 아니라 메스암페타민 의존 환자에서 나타나는 여러 기능 장애에 소뇌가 관련될 가능성을 설명하는 근거로 활용될 수 있을 것이다.

Background: A number of studies have consistently reported that the abuse and dependence of methamphetamine can cause severe structural and functional abnormalities in the cerebral regions. It appears that fewer structural studies have examined the effect of methamphetamine on the cerebellum, whereas the interest on how addiction disorders affect the cerebellum is increasing coinciding with various studies on the important role of the cerebellum. Therefore, we initiated an experiment where we aimed to investigate the structural changes of the cerebellar gray matter in methamphetamine-dependent patients and gender differences in the effects of methamphetamine. Further, we aimed to study the relation between the cerebellar structural abnormalities and the emotional and cognitive problems in methamphetamine-dependent patients.

Methods: We acquired high-resolution brain magnetic resonance imaging scans from 31 methamphetamine-dependent patients and 31 healthy comparison subjects. The density of the cerebellar gray matter was measured by a voxel-based morphometry (VBM) utilizing SUIT (Spatially Unbiased Infratentorial Template) toolbox and the structural differences between the groups were analyzed.

Results: Compared to the healthy comparison subjects, methamphetamine-dependent patients showed significant reductions of gray matter density in the VIIB, VIIIA, VIIIB, CrusII regions of the bilateral cerebellar posterior lobe (left: z score = 5.03, FDR-corrected p = 0.003, right: z score = 4.84, FDR-corrected p = 0.005). Considering the gender difference, male methamphetamine-dependent patients had significantly more reductions in the gray matter density of the left cerebellar posterior lobe than female methamphetamine-dependent patients (F = 60.72, p < 0.001, p for interaction = 0.007).

Conclusion: The results indicate that methamphetamine-dependent patients had structural deficits in the cerebellar posterior lobe associated with cognitive functions as well as motor and emotion control. In addition, the present study shows that males are more vulnerable than females in the effects of methamphetamine on the cerebellum and the gender difference may affect density changes in cerebellar gray matter in methamphetamine-dependent patients. Thus, these findings suggest that the cerebellar structural abnormalities are linked to methamphetamine dependence and may also support the potential correlation between the cerebellum and the disorders of methamphetamine-dependent patients.