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논문KCI 등재

초발 정신병 환자에서 기저핵 구조물 부피의 패턴분석

Pattern Analysis of Volume of Basal Ganglia Structures in Patients with First-Episode Psychosis

이태영|권준수|곽유빈|민세리
대한생물정신의학회 (The Korean Society Of Biological Psychiatry)|2018.05|생물정신의학 (Journal of Korean Society of Biological Psychiatry)|제25권 제2호|pp. 38-73|DOI 10.22857/kjbp.2018.25.2.003

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조현병SchizophreniaClusteringBasal gangliaFirst-episode psychosis바이오타입초발 정신증기저핵클러스터링.Biotype
주제분류정신과학

초록

조현병은 사람의 사고, 인지, 감정의 왜곡을 특징으로 하는정신질환으로, 이로 인한 사회적 경제적 소모가 큰 질환이다.1) 조현병은 크게 양성 증상, 음성 증상, 및 인지기능 등의결함을 보이는데, 이러한 증상을 일으키는 병태생리학적 기전으로 도파민 가설이 전통적으로 제시되어 왔다.2) 선조체(striatum) 의 도파민 과다는 망상 및 환각 등의 전형적 양성 증상을 일으키는 신경화학적 기전으로써 일찍이 제시된 바 있으며, 양전자 단층촬영(positron emission tomography, PET) 과 단일광자 단층촬영(single photon emission computed tomography, SPECT)을 이용한 연구에 따르면, 조현병의 양성 증상에서 임상적 효과를 보였던 항정신병약물이 선조체의D2 및 D3 도파민 수용체를 차단하는 것으로 밝혀졌다.3-5) 반면 무욕(avolition), 무관심(apathy) 및 무언증(alogia) 등의 음성 증상의 경우 중간뇌껍질경로(mesocortical circuit)의 도파민 결핍이 관련 있다고 알려져 있으며, 도파민 및 세로토닌등의 수용체에 동시에 작용하는 비전형 항정신병약물이 효과가 있는 것으로 알려져 있다.6)7) 하지만 치료-저항성(treatment- resistant) 조현병 환자의 선조체 도파민 수치를 측정한결과, 정상인과 비교하여 유의한 차이가 없음이 밝혀진 바 있다.8) 이러한 결과는 조현병이 단순히 도파민 이상과 같은 하나의 병리기전으로 설명될 수 없는 이질적인 증후군이라는 최근연구의 가설을 지지한다.9)10) 임상적 표현형(phenotype)을 기반으로 한 지금의 환자 분류체계는 조현병의 다양한 병태생리학적 특성을 반영하는 데 한계가 있으며, 이는 질병의 예후 및치료반응 예측의 어려움과 밀접한 관련이 있다.11-13) 따라서 조현병의 생물학적 기전에 바탕을 둔 진단체계의 확립은 조현병의 진단 및 치료에 큰 도움이 될 것이다. 전통적 도파민 가설에 더하여, 선조체의 도파민 경로 과활성화가 비정상적 현저성(aberrant salience)을 일으킴으로써양성 증상을 일으킨다는 가설이 주목받고 있다.14-16) 특히, 선조체의 도파민 분비의 정도가 정신증 고위험군에서 추후 발병하는 군과 그렇지 않은 군에서 뚜렷한 차이가 나는 점, 일시적인 환청을 경험하는 조현병 진단을 받지 않은 일반인에서 선조체의 도파민 분비가 증가하는 점, 그리고 발병한 조현병 환자에서 항정신병약물에 치료반응이 좋은 군과 좋지 않은 군에서 뚜렷한 차이가 나는 점 등은 실제 선조체의 특성이 조현병의 진단 및 치료반응에 밀접한 관련이 있음을 시사한다.17-19) 조현병 환자에서 선조체 부피 변화를 관찰한 결과에있어, 초발 정신병과 임상적 고위험 환자군에서 선조체 중 미상핵(caudate nucleaus)의 부피감소가 보고되었으나, 다른 연구에서는 미상핵의 부피증가 또한 보고되었다.20-23) 한편, 선조체 중 피각(putamen)을 관찰한 최근의 연구는, 임상적 고위험군에서 정상인에 비하여 피각의 부피감소가 보고된 바가 있다.24) 한편, 선조체의 용적은 항정신병약물의 복용에 많은 영향을 받는다고 알려져 있으며, 장기간 항정신병약물을복용한 조현병 환자에서 기저핵의 용적 감소, 피각의 용적 증가가 관찰된다.25-27) 이렇듯 조현병에서 선조체의 부피 변화에관한 많은 선행연구가 존재함에도 결과의 일관성이 부족한 상태이며, 이러한 결과는 조현병의 이질성에 선조체의 용적의 다양성이 큰 역할을 하고 있음을 생각해 볼 수 있다. 따라서 도파민의 작용에서 중요한 역할을 하는 선조체를 중심으로 아집단을 구분하여 이들의 임상적 특성을 살펴보는 것은 조현병의 병태생리를 기반으로 보다 정확한 임상적 접근에 큰 기여를 할 수 있을 것이다. 본 연구의 목표는 비교적 항정신병약물의 영향을 적게 받은초발 정신병(first-episode psychosis) 환자군의 기저핵(basal ganglia) 구조물의 용적 패턴을 중심으로 이질적인 집단이라고 알려진 조현병의 아집단을 구분하고 그 특성을 살펴보는것이다. 본 연구에서 저자들은 조현병 환자들은 기저핵의 용적 패턴이 뚜렷이 구분되는 아집단으로 구분될 수 있으며 이러한 용적 패턴에 따라 서로 다른 임상적 특징을 보일 것이라는 가설을 증명해 보고자 하였다.

Abstract

Objectives : Dopamine dysregulation has been regarded as one of the core pathologies in patients with schizophrenia. Since dopamine synthesis capacity has found to be inconsistent in patients with schizophrenia, current classification of patients based on clinical symptoms cannot reflect the neurochemical heterogeneity of the disease. Here we performed new subtyping of patients with first-episode psychosis (FEP) through biotype-based cluster analysis. We specifically suggested basal ganglia structural changes as a biotype, which deeply involves in the dopaminergic circuit. Methods : Forty FEP and 40 demographically matched healthy participants underwent 3T T1 MRI. Whole brain parcellation was conducted, and volumes of total 6 regions of basal ganglia have been extracted as features for cluster analysis. We used K-means clustering, and external validation was conducted with Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS). Results : K-means clustering divided 40 FEP subjects into 2 clusters. Cluster 1 (n = 25) showed substantial volume decrease in 4 regions of basal ganglia compared to Cluster 2 (n = 15). Cluster 1 showed higher positive scales of PANSS compared with Cluster 2 (F = 2.333, p = 0.025). Compared to healthy controls, Cluster 1 showed smaller volumes in 4 regions, whereas Cluster 2 showed larger volumes in 3 regions. Conclusions : Two subgroups have been found by cluster analysis, which showed a distinct difference in volume patterns of basal ganglia structures and positive symptom severity. The result possibly reflects the neurobiological heterogeneity of schizophrenia. Thus, the current study supports the importance of paradigm shift toward biotype-based diagnosis, instead of phenotype, for future precision psychiatry.

참고문헌 (41)

  1. Wiersma D, "Social disability in schizophrenia: its development and prediction over 15 years in incidence cohorts in six European centres", Psychol Med, 30, pp.1155~1167 (2000)[DOI]
  2. Snyder SH, "The dopamine hypothesis of schizophrenia: focus on the dopamine receptor", Am J Psychiatry, 133, pp.197~202 (1976)[DOI]
  3. Kapur S, "A positron emission tomography study of quetiapine in schizophrenia: a preliminary finding of an antipsychotic effect with only transiently high dopamine D2 receptor occupancy", Arch Gen Psychiatry, 57, pp.553~559 (2000)[DOI]
  4. Baron JC, "Striatal dopamine receptor occupancy during and following withdrawal from neuroleptic treatment: correlative evaluation by positron emission tomography and plasma prolactin levels", Psychopharmacology (Berl), 99, pp.463~472 (1989)[DOI]
  5. Brucke T, "Dopamine D2 receptor imaging with SPECT: studies in different neuropsychiatric disorders", J Cereb Blood Flow Metab, 11, pp.220~228 (1991)[DOI]
  6. Kirschner M, "Ventral striatal hypoactivation is associated with apathy but not diminished expression in patients with schizophrenia", J Psychiatry Neurosci, 41, pp.152~161 (2016)[DOI]
  7. Moller HJ, "Management of the negative symptoms of schizophrenia: new treatment options", CNS Drugs, 17, pp.793~823 (2003)[DOI]
  8. DOPA PET Study, "Neuropsychopharmacology", 2017, 941~950, 10.1038[DOI]
  9. Aghajanian GK, "Serotonin model of schizophrenia: emerging role of glutamate mechanisms", Brain Res Brain Res Rev, 31, pp.302~312 (2000)[DOI]
  10. Dickinson D, "Attacking heterogeneity in schizophrenia by deriving clinical subgroups from widely available symptom data", Schizophr Bull, 44, pp.101~113 (2018)[DOI]
  11. Ford JM, "Studying hallucinations within the NIMH RDoC framework", Schizophr Bull, 40(Suppl 4), pp.S295~S304 (2014)[DOI]
  12. Insel TR, "The NIMH Research Domain Criteria (RDoC) project: precision medicine for psychiatry", Am J Psychiatry, 171, pp.395~397 (2014)[DOI]
  13. Javitt DC, "Biotypes in psychosis: has the RDoC era arrived?", Am J Psychiatry, 173, pp.313~314 (2016)[DOI]
  14. Howes OD, "The dopamine hypothesis of schizophrenia: version III--the final common pathway", Schizophr Bull, 35, pp.549~562 (2009)[DOI]
  15. Rolland B, "Resting-state functional connectivity of the nucleus accumbens in auditory and visual hallucinations in schizophrenia", Schizophr Bull, 41, pp.291~299 (2015)[DOI]
  16. Ceaser AE, "Striatal activity is associated with deficits of cognitive control and aberrant salience for patients with schizophrenia", Front Hum Neurosci, 9, pp.687~ (2016)
  17. -DOPA PET imaging study, "Am J Psychiatry", 2011, 1311~1317, 10.1176[DOI]
  18. -DOPA imaging study in healthy individuals with auditory hallucinations, "Schizophr Bull", 2013, 807~814, 10.1093[DOI]
  19. Demjaha A, "Dopamine synthesis capacity in patients with treatment-resistant schizophrenia", Am J Psychiatry, 169, pp.1203~1210 (2012)[DOI]
  20. Haijma SV, "Brain volumes in schizophrenia: a meta-analysis in over 18 000 subjects", Schizophr Bull, 39, pp.1129~1138 (2013)[DOI]
  21. Smieskova R, "Do subjects at clinical high risk for psychosis differ from those with a genetic high risk?--A systematic review of structural and functional brain abnormalities", Curr Med Chem, 20, pp.467~481 (2013)
  22. Cuesta MJ, "Basal ganglia and ventricle volume in first-episode psychosis. A family and clinical study", Psychiatry Res Neuroimaging, 269, pp.90~96 (2017)[DOI]
  23. Emsley R, "Dorsal striatal volumes in never-treated patients with first-episode schizophrenia before and during acute treatment", Schizophr Res, 169, pp.89~94 (2015)[DOI]
  24. Hong SB, "Baseline putamen volume as a predictor of positive symptom reduction in patients at clinical high risk for psychosis: a preliminary study", Schizophr Res, 169, pp.178~185 (2015)[DOI]
  25. Chakos MH, "Increase in caudate nuclei volumes of first-episode schizophrenic patients taking antipsychotic drugs", Am J Psychiatry, 151, pp.1430~1436 (1994)[DOI]
  26. Lieberman JA, "Antipsychotic drug effects on brain morphology in first-episode psychosis", Arch Gen Psychiatry, 62, pp.361~370 (2005)[DOI]
  27. Glenthoj A, "Basal ganglia volumes in drug-naive firstepisode schizophrenia patients before and after short-term treatment with either a typical or an atypical antipsychotic drug", Psychiatry Res, 154, pp.199~208 (2007)[DOI]
  28. Breitborde NJ, "Review of the operational definition for first-episode psychosis", Early Interv Psychiatry, 3, pp.259~265 (2009)[DOI]
  29. First MB, "Structured Clinical Interview for DSM-IV Axis I Disorders" (1995), Biometrics Research Department, New York State Psychiatric Institute
  30. Kay SR, "The positive and negative syndrome scale (PANSS) for schizophrenia", Schizophr Bull, 13, pp.261~276 (1987)[DOI]
  31. Gardner DM, "International consensus study of antipsychotic dosing", Am J Psychiatry, 167, pp.686~693 (2010)[DOI]
  32. Sorg C, "Increased intrinsic brain activity in the striatum reflects symptom dimensions in schizophrenia", Schizophr Bull, 39, pp.387~395 (2013)[DOI]
  33. Shihabuddin L, "Striatal size and relative glucose metabolic rate in schizotypal personality disorder and schizophrenia", Arch Gen Psychiatry, 58, pp.877~884 (2001)[DOI]
  34. Gur RE, "A follow-up magnetic resonance imaging study of schizophrenia. Relationship of neuroanatomical changes to clinical and neurobehavioral measures", Arch Gen Psychiatry, 55, pp.145~152 (1998)[DOI]
  35. Smieskova R, "The effects of antipsychotics on the brain: what have we learnt from structural imaging of schizophrenia?--a systematic review", Curr Pharm Des, 15, pp.2535~2549 (2009)[DOI]
  36. Scherk H, "Effects of antipsychotics on brain structure", Curr Opin Psychiatry, 19, pp.145~150 (2006)[DOI]
  37. Garcia GJ, "Structural and functional neuroimaging findings associated with the use of clozapine in schizophrenia: a systematic review", Rev Bras Psiquiatr, 37, pp.71~79 (2015)[DOI]
  38. Ebdrup BH, "Volumetric changes in the basal ganglia after antipsychotic monotherapy: a systematic review", Curr Med Chem, 20, pp.438~447 (2013)
  39. Huhtaniska S, "Long-term antipsychotic use and brain changes in schizophrenia-a systematic review and meta-analysis", Hum Psychopharmacol, 32, pp.e2574~ (2017)[DOI]
  40. Nesvag R, "A 5-year follow-up study of brain cortical and subcortical abnormalities in a schizophrenia cohort", Schizophr Res, 142, pp.209~216 (2012)[DOI]
  41. Andreasen NC, "Relapse duration, treatment intensity, and brain tissue loss in schizophrenia: a prospective longitudinal MRI study", Am J Psychiatry, 170, pp.609~615 (2013)[DOI]

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