제2형 당뇨병 환자의 대뇌피질 두께 분석

Abstract

서론: 제2형 당뇨병(type 2 diabetes mellitus: T2DM)은 신경인지기능 장애 및 우울증 발병의 주요 위험 요인으로, 전전두엽 및 내측 측두엽의 구조적 이상이 그 병적 기전과 관련된 것으로 추정된다. 그러나, 지금까지 초기 단계의 T2DM에서 뇌의 구조적 변화를 보고한 종적 추적 연구는 거의 없었다. 이 연구는 진단받은 지 반 년 이내의 T2DM 환자들을 대상으로 한 6개월 종적 추적 대뇌피질 두께 분석을 통해, 전전두엽과 내측 측두엽 대뇌피질의 구조적 이상 및 그 임상적 의미를 평가하고자 하였다.

방법: 기저 시점에서 당뇨병성 합병증이 없는 T2DM 환자군 20명(남 12명, 여 8명, 46.8±8.4세)과 정상 대조군 24명(남 14명, 여10명, 44.9±7.4세)을 모집하였다. 기저 시점과 6개월 종적 추적 시점에서 고해상도 T1-강조 뇌 자기공명영상을 촬영하였으며, 이와 함께 당화혈색소(glycated hemoglobin A1C: HbA1C)를 포함한 실험실 검사, 신경인지기능 검사와 해밀턴 우울 척도(Hamilton depression rating scale: HDRS) 및 불안 척도(Hamilton anxiety rating scale: HARS)를 평가하였다. 기저 및 6개월 종적 추적 시점에 T2DM 환자군과 정상 대조군 사이의 임상평가 및 피질두께 자료를 비교하였으며, 종적 추적 기간 동안의 변화를 분석하였다. HbA1C로 평가한 당대사 이상의 영향도 살펴보았다.

결과: 기저 시점에서 정상 대조군에 비하여 T2DM 환자군의 좌측 전전두엽 상전두이랑(left superior frontal gyrus: LSFG) 브로드만 10 영역(Brodmann area 10)에서 피질 두께의 감소가 관찰되었다(corrected P<0.05). 기저 시점의 T2DM 환자군을 혈당이 잘 조절되지 않는 군(HbA1C≥7.0%, n=10)과 잘 조절되는 군(HbA1C<7.0%, n=10)으로 나누어 하위집단 분석을 시행한 결과, 혈당이 잘 조절되지 않는 군은 정상 대조군과 비교시 상기 LSFG 군집에서 더 얇은 피질두께(corrected P<0.05)를 보인 반면 혈당이 잘 조절되는 군은 정상 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았다(corrected P>0.05). 이 영역에서 기저 시점의 피질두께는 혈당이 잘 조절되지 않는 군에서 가장 얇고, 혈당이 잘 조절되는 환자군, 정상 대조군 순서로 두꺼워지는 선형 추세를 유의하게 보였다(P<0.001 for linear trend). 6개월의 종적 추적 기간 동안 T2DM 환자군과 정상 대조군 사이에서 LSFG 영역의 두께 변화 정도는 유의한 차이를 보이지 않았다(P for interaction [diagnosis by time]=0.084). 그러나, 기저 시점에서 혈당이 잘 조절되지 않는 T2DM 환자군은 종적 추적 기간 동안 당화혈색소의 유의한 감소(from 9.25 to 6.56%, P<0.001)와 함께 LSFG 영역 피질 두께의 유의한 증가를 보였다(P for interaction [group by time]=0.02). 기저 시점에서 T2DM 환자군은 정상 대조군에 비해 정신운동 속도 영역의 기능 저하를 보였으며(P=0.005) HDRS 점수도 높았다(P=0.047). 심한 당대사 이상(HbA1C≥7.0%)은 기억력(P=0.023)과 정신운동 속도(P=0.008) 영역의 기능저하 및 HDRS(P=0.011)와 HARS(P=0.024) 점수를 악화시키는 것으로 나타났다. 모든 정신의학적 평가 지표는 기저 및 6개월 추적 시점에서 정상 범위였다.

결론: 이 연구는 비교적 젊은 초기 단계 T2DM 환자를 대상으로 시행한 최초의 종적 추적 대뇌피질 두께 분석 연구이다. 이 연구 결과는 T2DM으로 진단된 지 6개월 이내에 이미 전전두엽 피질의 구조적 이상이 유발될 수 있음을 시사한다. T2DM 환자에서 LSFG 두께의 감소는 혈당조절능의 저하와 관련되어 있으며, 치료에 따라 혈당조절능이 호전되면 LSFG 두께의 감소 역시 회복되는 것으로 나타났다. 이 연구에 따르면 T2DM은 일종의 뇌장애로도 볼 수 있을 것이다.

Introduction: Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is known to be a major risk factor for the development of neurocognitive and depressive disorders. Structural deficits in the prefrontal and medial temporal regions are inferred to play important roles in mechanisms underlying this relationship. However, few longitudinal studies on brain structural changes in early stage of T2DM have been found in the literature. This is a 6-month longitudinal follow-up study using cortical thickness analysis (CTA) technique in T2DM patients within half a year after diagnosis. The present study aimed to examine T2DM-related structural deficits with focus on the prefrontal and medial temporal cortices and its clinical implications.

Methods: At baseline, 20 T2DM patients (12 males and 8 females, 46.8±8.4 years old) without diabetic complications and 24 healthy controls (14 males, 10 females, 44.9±7.4 years old) were recruited. High-resolution T1-weighted brain magnetic resonance images were acquired at baseline and 6-month follow-up. Laboratory tests including glycated hemoglobin A1C (HbA1C), neurocognitive function tests, and Hamilton depression and anxiety rating scales (HDRS and HARS) were also conducted. All clinical and cortical thickness data were compared between T2DM patients and healthy controls at baseline and 6-month follow-up, and the longitudinal changes were examined. Influences of glycemic control as measured as HbA1C were also investigated.

Results: T2DM patients showed a cluster with significantly thinner cortical thickness at the left superior frontal gyrus (LSFG), Brodmann area 10, than healthy controls (corrected P<0.05) at baseline. T2DM patients then were divided into the poor (HbA1C≥7.0%, n=10) and good glycemic control (HbA1C<7.0%, n=10) groups, and subgroup analyses were performed. The poor glycemic control group showed significant cortical thinning (corrected P<0.05) in the LSFG cluster compared with healthy controls, while good glycemic control group did not (corrected P>0.05). Significant linear trend was found, with T2DM patients with poor glycemic control having the thinnest LSFG thickness, followed by the patients with good glycemic control and healthy controls (P<0.001 for linear trend). Cortical thickness changes of the LSFG cluster during 6 months of follow-up were not significantly different between T2DM patients and healthy controls (P for interaction [diagnosis by time]=0.084). However, the poor glycemic control group showed a significant increase in cortical thickness of the LSFG compared with healthy controls (P for interaction [group by time]=0.02) along with significant decrease in HbA1C (from 9.25 to 6.56%, P<0.001) during the follow-up period. At baseline, T2DM patients showed a functional decline in the neurocognitive domain of psychomotor speed (P=0.005) and an increase in HDRS scores (P=0.047) compared with healthy controls. The poor glycemic control (HbA1C≥7.0%) appeared to aggravate the functional declines in memory (P=0.023) and psychomotor speed (P=0.008), and increases in the scores of HDRS (P=0.011) and HARS (P=0.024). All the psychiatric indices were in normal range at both baseline and 6-month follow-up.

Conclusions: This is the first longitudinal CTA study in early stage T2DM patients with relatively younger age. The current findings suggest that structural deficits in the prefrontal cortex can occur as early as 6 months after the clinical diagnosis of T2DM. It also seems that cortical thinning in the LSFG of T2DM patients may be associated with poor glycemic control, and can be restored with its improvement after the treatment. The current study suggests that T2DM can be regarded as a brain diorder.