Sex related differences in clinical disability, MRI lesion load and atrophy of subcortical deep grey matter in patients with multiple sclerosis

Abstract

Hintergrund Geschlechtsspezifische Unterschiede bei Patienten mit MS sind bereits untersucht worden. Dennoch ist der Einfluss des Geschlechtes auf klinische Beeinträchtigung, MRTLäsionslast und Atrophie der grauen Hirnsubstanz noch nicht hinreichend untersucht. Ziel Durchführen eines quantitativen Vergleichs von EDSS-Werten, T2-Läsionslast und Volumen von subkortikaler grauer Substanz zwischen weiblichen und männlichen MSPatienten. Methoden MRT- und klinische Daten von 55 Patienten (Frauen n = 39, Männer n = 16) wurden hinsichtlich EDSS, Läsionslast und Atrophie von grauer Hirnsubstanz untersucht. An MRT-Daten wurde eine halbautomatische Läsionssegmentierung und eine volumetrische Berechnung von Hirnvolumen und subkortikalen Strukturen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mittels Querschnitt- und Längsschnittanalyse auf Unterschiede zwischen den Geschlechtergruppen innerhalb eines Beobachtungszeitraumes von durchschnittlich 18,7 Monaten untersucht. Zur Identifizierung von prädiktiven Faktoren für die subkortikale Atrophie wurde eine multivariate lineare Regressionsanalyse durchgeführt. Ergebnisse Männliche MS-Patienten erkranken in den Frühstadien klinisch stärker als weibliche Patienten (p<0,001 nach einer Erkrankungsdauer von drei Jahren). In dieser Zeitspanne wiesen männliche Patienten eine mittlere höhere T2-Läsionslast als Frauen auf (10 ml bzw. 3,1 ml; p=0,03). Im späteren Krankheitsverlauf fanden sich diesbezüglich jedoch keine Unterschiede mehr zwischen den Geschlechtern. In der multivariaten Regressionsanalyse hatte das Geschlecht keinen Vorhersagewert für die subkortikale Atrophie grauer Substanz. Ebenso gab es in der Querschnittsanalyse keine vom Geschlecht abhängigen Volumenveränderungen von subkortikaler grauer Substanz zu den jeweiligen Vergleichszeitpunkten nach post-hoc-Tests. In der longitudinalen Analyse wiesen Männer einen Verlust von 0,39 ml (2%) und Frauen von 0,08 ml (0,4%) des Thalamusvolumens auf (p=0,014). Bezüglich der Atrophie anderer SDGM-Strukturen fanden sich im Beobachtungszeitraum keine geschlechter-spezifischen Unterschiede. Schlussfolgerung Innerhalb der ersten Erkrankungsjahre einer MS sind Männer bezüglich klinischer Beeinträchtigung und T2-Läsionsvolumen stärker betroffen als weibliche Patienten. Männliche Patienten entwickeln innerhalb eines Beobachtungszeitraums von durchschnittlich 18,7 Monaten zudem eine stärker ausgeprägte Thalamusatrophie als erkrankte Frauen.

Background: Sex differences in patients with multiple sclerosis have been widely described. However, with respect to clinical disability, lesion burden, and atrophy of gray matter, these differences were inconsistently reported. Objective: Quantitative comparison of expanded disability status scale (EDSS) scores, T2 lesion burden, and subcortical gray matter volume between male and female MS patients. Methods: Magnetic resonance images (MRI) and clinical data from 55 relapse-remitting multiple sclerosis (RRMS) patients (female n= 39, male n=16) were analyzed with respect to EDSS score, lesion burden and atrophy of subcortical gray matter. We performed semiautomatic lesion segmentation, brain volume estimation and subcortical gray volumetric measurements. Subsequently, data were compared cross-sectionally and longitudinally for a mean of 18.5 months between sexes. Multivariate linear regression models were used, and subgroup analysis of subcortical gray matter volume at different time points of the disease were performed, to identify predictors of atrophy. Results: Male patients accumulate more clinical disability at early stages of multiple sclerosis (MS) than female patients (p = 0.035 at 3 years after disease onset). During this time span, a higher T2 lesion volume was also observed in male MS patients compared to female MS patients (10 ml and 3.1 ml respectively; p = 0.03). However, these sex differences disappear later in the disease course. Sex was no predictor for atrophy of subcortical gray matter in the multivariate linear regression model. Also, no sex differences were found in the cross-sectional analysis of subcortical gray matter at any time point of comparison after post-hoc tests. In the longitudinal analysis men showed a thalamic volume loss of 0.41 ml (2%), and women of 0.18 ml (0.8%; p-value = 0.014). We found no sex differences concerning the atrophy of other SDGM structures during the observation time. Conclusion: We conclude that male patients are more affected by MS than female patients regarding clinical disability and T2 lesion volume during the first years after MS onset. Male patients also develop a more pronounced atrophy of the thalamus in comparison to females during a mean observation time of 18.5 months.