La neuroradiologia delle malattie tossiche e metaboliche è caratterizzata solitamente da un coinvolgimento globale e simmetrico a carico di tutto il sistema nervoso centrale che può essere rilevato mediante tecniche proprie della neuroradiologia; la quale è in grado di dare un importante contributo nella diagnosi di queste affezioni. Il coinvolgimento cerebrale da parte della patologie metaboliche non è mai correlato con la vascolarizzazione di una regione, quanto piuttosto con la differente vulnerabilità delle singole regioni alla patologia stessa che può manifestarsi localmente in vario modo, anche con segni neuroradiologici specifici per la singola malattia rilevabili mediante l'imaging a risonanza magnetica (tuttavia la specificità di queste tecniche tende a diminuire con il progredire della malattia)..

Leucodistrofie

Le leucodistrofie sono malattie ereditarie caratterizzate da deficit enzimatici e coinvolgono la sostanza bianca di encefalo e midollo spinale, impedendo il turnover dei metaboliti presenti al suo interno (patologie dismielinizzanti)..

Patologie lisosomiali Sono caratterizzate da un difetto enzimatico localizzato a livello dei lisosomi, organelli cellulari coinvolti nel catabolismo di molte sostanze. La tipologia di sostanza che soi accumula nei tessuti dipende quindi dalla tappa metabolica che presenta il deficit nel singolo individuo e che quindi determina il tipo di patologia ed il suo quadro clinico e radiologico.

Nella malattia di Krabbe è caratterizzata da deficit dell'enzima galattosilceramide-beta-galattosidasi e porta all'accumulo di cerebroside negli oligodendrociti e nei macrofagi, con conseguente destabilizzazione della mielina e sua degenerazione. In RM la malattia si manifesta come iperintensità visibili nelle sequenze T2 pesate e FLAIR a livello della sostanza bianca periventricolare, in modo smmetrico, con relativo risparmio delle fibre "a U" in fase precoce. La malattia interessa anche i tratti cortico-spinali, piramidali e le porzioni medie degli emisferi cerebellari (nucleo dentato e sostanza bianca). Le sequenze T2 pesate mostrano inoltre risparmio della sostanza bianca perivasale. Col progredire della malattia il quadro tende a diventare più aspecifico. Il Punteggio di Loes si calcola in modo standard analizzando 35 aree cerebrali. A volte si evidenzia ipertrofia dei nervi cranici e spinali per flogosi, più evidente dopo somministrazione di mezzo di contrasto. Nell'adulto si possono evidenziare iperintensità nelle sequenze T2 pesate a carico dei fasci piramidali in modo simile alla sclerosi laterale amiotrofica..

La leucostristofia metacromatica è causata da un deficit dell'enzima arilsulfasi A o della proteina attivatrice di SAP1 (Sphingolipid Activator Protein 1). Il quadro neuroradiologico è aspecifico e mostra la dismielinizzazione progredire in modo centrifugo a partire dagli spazi periventricolari, risparmiando la sostanza grigia e le fibre "a U" sottocorticali nelle fasi precoci. Le forme infantili mostrano l'inizio del coinvolgimento in sede occipitale, mentre nelle forme adulte e giovanili la malattia inizia in sede frontale. Tardivamente la malattia coinvolge tutto l'encefalo, in particolare la capsula interna, i fasci piramidali ed i peduncoli cerebrali. Le sequenze T2 pesate mostrano interessamento bilaterale della sostanza bianca con aspetto a farfalla. L'aspetto di queste aree dismielinizzate e disomogeneo, con aree risparmiate frammiste ad aree colpite (aspetto a macchia di leopardo o tigroide). Anche le sequenze DWI mostrano incremento della diffusione nelle aree colpite. In spettroscopia si osserva diminuzione dell'NAA ed aumento di colina, lipidi e lattato. I nervi cranici e la cauda equina possono mostrare potenziamento dopo somministrazione di mezzo di contrasto..

La malattia di Pelizeaus Merzbacher è dovuta ad un deficit della produzione di mielina per un difetto della lipofillina che porta ad apoptosi degli oligodendrociti. La mutazione causale è a carico del gene PLP1 (ProteoLipid Protein 1) localizzato sul cromosoma X. All'imaging si osserva assenza di mielinizzazione della sostanza bianca degli emisferi cerebrali (vedi Neuroanatomia RM normale, in RM si osserva iperintensità nelle sequenze T2 pesate ed ipointensità in quelle T1 pesate). Le forme più lievi sono caratterizzate da relativo risparmio dei nuclei profondi, del cervelletto e del midollo spinale. La sostanza bianca tende ad avere volume ridotto (ampliamento del sistema ventricolare e degli spazi subaracnoidei, corpo calloso assottigliato) ed a livello perivasale tende ad essere mielinizzata dando un aspetto disomogeneo al segnale RM (dismielinizzazione tigroide)..

La malattia di Alexander è causata da mutazioni autosomiche dominanti del gene GFAP (Glial Fibrillary Acidic Protein) che codificano per versioni mutate della proteina in oggetto che tendono a precipitare, portando a lesioni demielinizzanti che si potenziano dopo somministrazione di mezzo di contrasto. In RM si evidenziano inoltre macrocefalia con macrogiria, iperintensità della sostanza bianca nelle sequenze T2 pesate in sede frontale, parietale e della capsula con relativo risparmio dei lobi occipitali e del cervelletto ed a progressione centripeta ed antero-posteriore. A livello periventricolare è a volte riscontrabile il "segno della ghirlanda" per irregolarità a livello del profilo dei ventricoli, che si evidenziano meglio dopo somministrazione di mezzo di contrasto. Il terzo ventricolo e l'acquedotto di Silvio possono apparire inoltre dilatati per patologia ostruttiva causata dall'accumulo delle proteine mutate precipitate. In forma tardiva si ha evoluzione macrocistica, mentre nelle forme adulte della malattia il coinvolgimento sovratentoriale è raro e di solito sono colpiti il bulbo e le prime porzioni del midollo cervicale. La diagnosi mediante RM richiede almeno 4 su 5 dei seguenti segni:

estesa e simmetrica anomalia della sostanza bianca frontale iperintensità in T2 dei nuclei della base e dei talami atrofia del tronco encefalico e del midollo spinale craniale anello periventricolare iperintenso in T1 ed ipointenso in T2 potenziamento dopo mezzo di contrasto di almeno una di queste strutture: corteccia cerebellare tronco encefalico nucleo dentato chiasma ottico fornice anello periventricolare rivestimento ventricolare sostanza bianca frontale.

La malattia di Van der Knaap è a trasmissione autosomica recessiva ed è causata da mutazioni a carico del gene MLC1, componente della barriera emato-encefalica. Nei pazienti affetti è colpita la sostanza bianca frontale, parietale e temporale sottocorticale e delle fibre "a U", con progressione antero-posteriore e centripeta, senza coinvolgimento delle porzioni profonde dell'encefalo e con relativo risparmio dei lobi occipitali. La RM mostra ipertrofia e riduzione degli spazi liquorali a livello delle regioni colpite, oltre ad iperintensità nelle sequenze T2 pesate e presenza di cisti liquorali. In spettroscopia si evidenzia riduzione di NAA, creatina e colina per diminuzione del numero degli oligodendrociti..

La malattia di Canavan è un'altra patologia ereditaria a trasmissione autosomica recessiva dovuta a mutazioni del gene ASPA che provocano incremento di N - Acetil Aspartato (NAA) in sede encefalica. La spettroscopia RM mostra come segno tipico di questa malattia il netto incremento del picco di NAA e la contemporanea riduzione di quello della colina. Nelle fasi precoci di malattia è inoltre evidente iperintensità nelle sequenze T2 pesate e aumento della diffusività nelle sequenze pesate in diffusione a carico di tutta la sostanza bianca, con associata ipertrofia seguita da atrofia nelle fasi tardive..

Malattie dei perossisomi

L'Adrenoleucodistrofia è una malattia legata al cromosoma X che colpisce quindi tipicamente i maschi mentre le femmine sono di norma portatrici del gene mutato. La mutazione è a carico del gene della proteina ADL (adrenoleucodistrofia) il cui prodotto è localizzato a livello dei perossisomi e serve a metabolizzare gli acidi grassi a lunga catena, che nei soggetti affetti tendono quindi ad accumularsi provocando flogosi e conseguente demielinizzazione a livello del SNC e danno delle cellule del surrene. Tipicamente il processo morboso, documentabile all'imaging come aree di demielinizzazione, inizia a partire dal corpo calloso interessando l'encefalo in senso postero-anteriore (dai lobi occipitali a quelli frontali, questi ultimi spesso appaoiono asimmetrici) coinvolgendo solo la sostanza bianca ed interessando le fibre "a U" solo nelle fasi avanzate. In fase precoce non è sempre possibile documentare queste alterazioni diffuse dell'encefalo, tuttavia i fasci piramidali ed i lemnischi mediali possono essere già alterati. In rari casi è possibile osservare calcificazioni perioccipitali. Le aree colpite mostrano potenziamento in periferia dopo somministrazione di mezzo di contrasto, mentre le zone centrali sono nettamente ipointense nelle sequenze T1 pesate e possono apparire anche cavitate. Le sequenze DWI mostrano diffusività ridotta a carico delle regioni colpite. In spettroscopia RM si osserva diminuzione dei rapporti NAA/creatina ed NAA/colina; i rapporti colina/creatina il lattato ed i lipidi appaiono invece spesso incrementati. Le alterazioni spettroscopiche possono essere le prime manifestazioni RM della malattia..

Mucopolissaccaridosi Le mucopolisaccaridosi sono caratterizzate tutte da un grado variabile di ispessimento delle ossa craniche con prematura fusione delle suture lambdoidea e sagittale, idrocefalo, ventricolomegalia, allargamento degli spazi subaracnoidei ed anomalie del massiccio facciale. La RM precocemente non evidenzia nulla, tuttavia in fase tardiva possono comparire aree iperintense nelle sequenze T2 pesate a margini ben definiti dovute a dilatazione degli spazi perivasali, evidenti a livello dei centri semiovali con espansione dall' ependima verso la corteccia, in particolar modo a carico dei lobi parietali ed occipitali, dei gangli della base e del corpo calloso. Associate a questo quadro diventano evidenti anche numerose aree di gliosi della sostanza bianca che tendono poi a confluire (iperintense nelle sequenze T2 pesate e FLAIR)..

Malattie mitocondriali

Le malattie mitocondriali sono ad ereditarietà esclusivamente materna e coinvolgono enzimi chiave espressi nei mitocondri implicati nella respirazione aerobica; per tale ragione gli organi maggiormente dipendenti da questo meccanismo fisiologico sono quelli colpiti dalla malattia (encefalo, occhi e muscoli). A livello cerebrale in spettroscopia l'accumulo di acido lattico dovuto ai deficit si manifesta con incremento del picco dei lattati, mentre morfologicamente sono evidenti vari quadri differenti per singola patologia, ma di solito caratterizzati da atrofia ed evoluzione cistico-necrotica, specie a livello dei nuclei della base..

La sindrome di Leigh è causata da deficit degli enzimi citocromo C ossidasi o piruvato ossidasi e si manifesta in RM con lesioni demielinizzanti, necrotiche e gliotiche tendenzialmente simmetriche, principalmente a carico della sostanza grigia profonda dei nuclei lenticolare e caudato, oltre che del pallido, della sostanza nera, del subtalamo e del nucleo dentato. Le lesioni in acuto appaiono ipointense nelle sequenze T1 pesate, mentre cronicamente si presentano iperintense nelle sequenze T2 pesate e FLAIR. A livello del tronco encefalico il coinvolgimento della malattia è detto segno della faccia a panga gigante. In acuto le sequenze pesate in diffusione presentano ridotta diffusività. In spettroscopia oltre al picco dei lattati è possibile evidenziare diminuzione dei rapporti NAA/creatina e colina/creatina.