Association between pineal gland volume and probable rapid eye movement sleep behavior disorder in cognitively normal elderly individuals and Alzheimer's disease patients

Abstract

Background and Objectives: Rapid eye movement (REM) sleep behavior disorder (RBD) is a parasomnia characterized by loss of normal skeletal muscle atonia during REM sleep and dream-enacting behavior. RBD can occur in association with (secondary RBD) or without (idiopathic RBD) a neurodegenerative disorder, and idiopathic RBD accounts for up to 60% at the diagnosis. Although secondary RBD is strongly related to synucleinopathies, it has also been reported in the Alzheimers disease (AD) and the prevalence of RBD in AD is estimated to be around 10%. Although melatonin has been reported to improve the symptoms of RBD, the association of pineal gland with RBD has never been investigated in cognitively normal (CN) elderly individuals as well as in AD patients. In the current study, we first investigated the association between pineal gland volume and RBD symptoms in both CN elderly individuals and AD patients.

Methods: We enrolled 245 community-dwelling CN elderly individuals without major psychiatric or neurological disorders and 296 community-dwelling probable AD patients who did not meet the diagnostic criteria for possible or probable dementia with Lewy bodies. Among the AD participants, 93 were Aβ-positive on 18F-Florbetaben amyloid positron emission tomography. We assessed RBD symptoms using the REM Sleep Behavior Disorder Screening Questionnaire (RBDSQ) and defined probable RBD (pRBD) as achieving a score of 5 or higher in the RBDSQ. We manually segmented the pineal gland on 3T T1-weighted brain magnetic resonance imaging and estimated its volume.

Results: Smaller pineal parenchyma volume was associated with more severe RBD symptoms in both CN elderly individuals (p < 0.001) and AD patients (p < 0.001). The participants with pRBD showed smaller pineal parenchyma volume than those without pRBD in both CN (p < 0.001) and AD (p < 0.001) groups. The larger pineal parenchyma volume was associated with lower risk of prevalent pRBD in both CN (OR = 0.939, 95% CI = 0.912–0.966, p < 0.001) and AD (OR = 0.909, 95% CI = 0.878–0.942, p < 0.001) patients. The pineal parenchyma volume showed good diagnostic accuracy for prevalent pRBD in both CN (AUC = 0.82, 95% CI = 0.762–0.863, p < 0.0001) and AD (AUC = 0.80, 95% CI = 0.750–0.844, p < 0.0001) patients. These results were not changed when we analyzed the 93 participants with Aβ-positive AD separately.

Conclusion: Our findings suggest that smaller pineal parenchyma volume is associated with more symptoms of RBD and the risk of prevalent pRBD in both CN elderly individuals and AD patients.

연구배경 및 목적: 렘수면행동장애 (REM sleep behavior disorder, RBD)는 렘수면 동안 정상적으로 발생하는 골격근의 무긴장증이 소실되어 꿈의 내용과 관련된 움직임이 나타나는 것을 특징으로 하는 사건수면 중 하나이다. RBD는 다른 신경학적 질환이 동반되거나 (secondary RBD) 동반되지 않은 상태 (idiopathic RBD)에서 발병할 수 있으며, 진단 시 idiopathic RBD의 경우가 최대 60%를 차지한다. Secondary RBD는 시누클레인병증들과 밀접하게 연관되어 있으나, 알츠하이머병 (Alzheimers disease, AD)환자에서도 보고되었으며 그 유병률은 약 10%로 추정된다. 비록 멜라토닌이 RBD 증상완화에 효과적이라고 보고되고 있지만, 인지정상 노인과 AD 환자에서 송과체와 RBD 사이의 관계성은 아직까지 조사된 바 없다. 본 연구에서는 인지정상 노인과 AD 환자를 대상으로 송과체 용적과 RBD 증상 간의 관계성을 조사하였다.

연구방법: 본 연구는 주요 정신학적 또는 신경학적 질환이 없는 245명의 지역사회 거주 인지정상 노인과, 가능 또는 유력 루이소체 치매 진단기준에 해당되지 않는 296명의 지역사회 거주 유력 알츠하이머병 환자를 대상으로 진행하였다. 알츠하이머병 환자 중 93명이 18F-Florbetaben 아밀로이드 양전자단층촬영을 통해 베타아밀로이드 양성소견을 보였다. RBD 증상은 렘수면행동장애 선별검사 설문지 (RBDSQ)를 사용하여 측정하였고, RBDSQ 점수 5점 이상을 유력 렘수면행동장애 (probable RBD, pRBD)로 정의하였다. 송과체를 T1-강조 뇌 자기공명영상에서 수동으로 구획화하여 용적을 측정하였다.

연구결과: 인지정상 노인군 (p < 0.001)과 알츠하이머병 환자군 (p < 0.001) 에서 송과체 실질 용적이 작아질수록 더 심한 RBD 증상을 나타냈다. 인지정상 노인군 (p < 0.001)과 알츠하이머병 환자군 (p < 0.001) 에서 pRBD 환자는 비환자군에 비해 더 작은 송과체 실질 용적을 가지고 있었다. 인지정상 노인군 (OR = 0.939, 95% CI = 0.912 – 0.966, p < 0.001)과 알츠하이머병 환자군 (OR = 0.909, 95% CI = 0.878 – 0.942, p < 0.001) 에서 송과체 실질 용적이 클수록 pRBD 유병 위험이 감소하였다. 인지정상 노인군 (AUC = 0.82, 95% CI = 0.762 – 0.863, p < 0.0001)과 알츠하이머병 환자군 (AUC = 0.80, 95% CI = 0.750 – 0.844, p < 0.0001) 에서 송과체 실질 용적은 pRBD 유병 위험에 대해 우수한 진단 정확도를 보여주었다. 이러한 결과는 아밀로이드 양성소견을 보인 93명의 AD 환자를 별도로 분석한 경우에도 변하지 않았다.

결론: 본 연구는 인지정상 노인과 AD 환자에서 작은 송과체 실질 용적이 더 심한 RBD 증상과 더 높은 pRBD 유병 위험성과 연관되어 있음을 제시한다.