王詩(shī)男,賈偉麗,馮麗,陳紅燕,石慶麗,李越秀,張玉梅
1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,北京市100050;2.河北燕達(dá)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,河北廊坊市065201
腦白質(zhì)病變(cerebral white matter lesions,WML)多見(jiàn)于中老年人,被認(rèn)為是血管性認(rèn)知障礙(vascular cognitive impairment,VCI)的主要影像學(xué)表現(xiàn)之一[1]。腦內(nèi)膽堿能通路(cholinergic pathway,CP)是參與學(xué)習(xí)、記憶、情感等認(rèn)知活動(dòng)的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[2-3],從Meynert底核發(fā)出的膽堿能神經(jīng)元,經(jīng)過(guò)外囊、放射冠、半卵圓中心,廣泛投射到杏仁核、海馬、皮層,這些部位最易受WML影響[4]。腦白質(zhì)改變(white matter change,WMC)與年齡相關(guān),腦白質(zhì)高信號(hào)(white matter hyperintensities,WMH)在老年人腦MRI的質(zhì)子像和T2加權(quán)像中常見(jiàn),被認(rèn)為與認(rèn)知障礙、步態(tài)障礙和抑郁癥狀等相關(guān)[5]。一些學(xué)者提出基于影像學(xué)檢查的評(píng)測(cè)量表,以評(píng)價(jià)白質(zhì)疏松程度和范圍。膽堿能通路高信號(hào)量表[6](cholinergic pathways hyperintensities scale,CHIPS)是經(jīng)典的半定量評(píng)估MRI中CP損傷的方法,可以反映顱內(nèi)CP結(jié)構(gòu)損傷程度。
當(dāng)前對(duì)WML發(fā)病機(jī)制的研究集中在慢性低灌注、腦小血管自動(dòng)調(diào)節(jié)能力障礙、血腦屏障通透性增高血漿蛋白滲漏等方面,CP破壞也被認(rèn)為與WML所致的認(rèn)知下降有關(guān)[7]。WML往往造成不同認(rèn)知領(lǐng)域受損[7];CP中不同部位WML造成的認(rèn)知損傷類型也不盡相同,其特點(diǎn)是記憶力相對(duì)保留,出現(xiàn)注意力和執(zhí)行功能障礙[8-9]。WML可能是通過(guò)破壞腦內(nèi)CP造成認(rèn)知下降。但CP損傷與認(rèn)知受損程度之間的關(guān)系,尤其是與某些特定認(rèn)知領(lǐng)域受損的關(guān)系,值得進(jìn)一步探討。
2016年3月至2017年12月在北京天壇醫(yī)院門(mén)診就診及住院患者115例。
納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡50~80歲;②小學(xué)及以上文化程度;③無(wú)心臟起搏器、神經(jīng)刺激器、人工金屬心臟瓣膜、體內(nèi)順磁性金屬異物、嚴(yán)重幽閉恐怖癥、重度高熱等MRI禁忌癥;④漢密爾頓抑郁量表(Hamilton Depression Scale,HAMD)<8分、漢密爾頓焦慮量表(Hamilton Anxiety Scale,HAMA)評(píng)分≤7分;⑤簽署知情同意書(shū)。
排除標(biāo)準(zhǔn):①伴影響神經(jīng)心理檢查疾病,如聽(tīng)力、視力嚴(yán)重障礙,失語(yǔ),優(yōu)勢(shì)側(cè)偏癱等;②先天精神發(fā)育遲緩或嚴(yán)重焦慮抑郁狀態(tài)及其他精神疾病史;③并發(fā)嚴(yán)重心、肝、腎等重要器官功能衰竭;④孤立關(guān)鍵部位的大面積梗死,阿爾茨海默病、帕金森病、額顳葉癡呆或亨廷頓病等神經(jīng)系統(tǒng)變性病引起的認(rèn)知功能障礙;⑤其他病因?qū)е碌恼J(rèn)知功能障礙,如中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷、腫瘤、感染、代謝性疾病,正常壓力腦積水,葉酸、維生素B12缺乏,甲狀腺功能低下等;⑥癲癇或特殊藥物服用史,或過(guò)去6個(gè)月內(nèi)確定為酒精或藥物依賴。
脫落標(biāo)準(zhǔn):①M(fèi)RI掃描未完成或頭動(dòng)大于3 mm,影響圖像效果;②研究過(guò)程中出現(xiàn)病情變化,或未完成認(rèn)知功能量表評(píng)分。
本研究涉及的患者研究?jī)?nèi)容經(jīng)北京天壇醫(yī)院倫理委員會(huì)審查,符合國(guó)際赫爾辛基宣言和國(guó)家《涉及人的生物醫(yī)學(xué)研究倫理審查辦法》的要求。
符合條件的患者行MRI,影像資料由專業(yè)神經(jīng)影像科醫(yī)生判讀是否存在WML。診斷WML的標(biāo)準(zhǔn)[5]為T(mén)2加權(quán)像或液體衰減翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(fluid-attenuated inversion-recovery,FLAIR)檢測(cè)到腦白質(zhì)信號(hào)增強(qiáng)區(qū)域或CT掃描顯示的低密度區(qū)域,多集中分布于腦室周?chē)?緊鄰腦室系統(tǒng))和深部WMH(位于皮質(zhì)下區(qū)域且不與腦室相鄰)。
1.2.1 基本臨床數(shù)據(jù)采集
所有入組患者均在入組當(dāng)日收集基本臨床資料,包括年齡、性別、既往病史(糖尿病、高血壓病、脂蛋白代謝紊亂、腦血管病、房顫)、吸煙、飲酒、運(yùn)動(dòng)、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)等。
1.2.2 認(rèn)知行為評(píng)估
由經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行評(píng)估。
采用HAMD和HAMA除外焦慮、抑郁狀態(tài)引起假性認(rèn)知障礙。
采用Hachinski缺血量表(Hachinski Ischemic Scale,HIS)排除神經(jīng)系統(tǒng)變性病引起的認(rèn)知障礙,選擇血管性認(rèn)知障礙者。
采用蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)進(jìn)行認(rèn)知功能篩查;對(duì)有認(rèn)知障礙的患者采用臨床癡呆評(píng)定(Clinical Dementia Rating,CDR)量表進(jìn)行認(rèn)知障礙嚴(yán)重程度分類。
使用Stroop色詞干擾測(cè)驗(yàn)(Stroop Color-Word Test,SCWT)、數(shù)字連線測(cè)驗(yàn)(Trail Making Test,TMT)、數(shù)字符號(hào)模式測(cè)驗(yàn)(Symbol Digital Modalities Test,SDMT)、言語(yǔ)流暢性測(cè)驗(yàn)(Verbal Fluency Test,VFT)進(jìn)行執(zhí)行功能測(cè)評(píng)。
參照美國(guó)國(guó)立神經(jīng)病與卒中研究所/瑞士神經(jīng)科學(xué)研究國(guó)際協(xié)會(huì)(National Institute of Neurological Disorders and Stroke-Association International pour Ia Recherche et I'Enseignement en Neurosciences,NINDS-AIREN)的血管性癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn),診斷非癡呆型血管性認(rèn)知障礙(vascular cognitive impairment of none dementia,VCIND)和血管性癡呆(vascular dementia,VaD)。
根據(jù)以上評(píng)估結(jié)果,將患者分為4組:無(wú)WML且認(rèn)知正常對(duì)照(normal control,NC)組35例,WML認(rèn)知正常(cognitve normal,CN)組41例、VCIND組21例、VaD組18例。NC組及CN組CDR均為0分,VCIND組CDR評(píng)分0.5分,VaD組CDR評(píng)分1分。
1.2.3 影像學(xué)評(píng)估
腦MRI資料采集和結(jié)果判讀由兩名影像科專業(yè)人員共同完成。所有入組患者于就診1周內(nèi)完成腦MRI檢查,包括T1加權(quán)像、T2加權(quán)像、FLAIR序列。采用CHIPS在FLAIR序列上進(jìn)行CP中白質(zhì)病變程度的評(píng)分。
T1加權(quán)像參數(shù):TR 5.9 ms,TE 2.7 ms,反轉(zhuǎn)角8°,矩陣 256×256,視野 256×256×190,層厚1 mm,層間隔0 mm,體素1×1×1 mm,各向同性。
T2加權(quán)像-FLAIR參數(shù):TR 4800 ms,TE 280 ms,翻轉(zhuǎn)時(shí)間 2800 ms,矩陣256×256,視野256×256×190,層厚1 mm,層間隔0 mm,體素大小1×1×1 mm,各向同性。
CHIPS以人腦CP免疫組化標(biāo)記為基礎(chǔ),采用MRI重疊分析技術(shù),在第三腦室和側(cè)腦室層面4個(gè)橫切面像(外囊下部、外囊上部、放射冠、半卵圓中心),將內(nèi)側(cè)通路(扣帶回白質(zhì))和外側(cè)通路(外囊和半卵圓中心)被分為10個(gè)區(qū)域。根據(jù)白質(zhì)病變程度分為3級(jí),正常0分,累及1個(gè)區(qū)域一半以下者1分,累及1個(gè)區(qū)域一半以上者計(jì)分。
由于膽堿能纖維由下向上投射,并在白質(zhì)內(nèi)逐漸分散,予各區(qū)域不同的加權(quán)系數(shù):外囊下部平面,前部×4,后部×4;外囊上部平面,扣帶回×4,前部×3,后部×3;放射冠平面,前部×2,后部×2,扣帶回×1;半卵圓中心平面,前部×1,后部×1。左右半球分別積分,各部分評(píng)分乘以各自權(quán)重后求和得CHIPS總分,4個(gè)層面最高100分。
采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?;拘畔⒅校?jì)量資料經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn),符合正態(tài)分布,以(xˉ±s)表示,組間比較采用單因素方差分析;計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn);對(duì)諸如既往病史等頻數(shù)小的資料,采用Fisher精確概率法比較兩組間差異。顯著性水平α=0.05。
多組間MoCA、各項(xiàng)執(zhí)行功能測(cè)驗(yàn)結(jié)果、CHIPS評(píng)分比較采用兩因素方差分析。顯著性水平α=0.05。采用多元線性回歸排除可能影響MoCA和CHIPS評(píng)分的因素,對(duì)MoCA及各項(xiàng)執(zhí)行功能量表評(píng)分與CHIPS評(píng)分之間的關(guān)系行Spearman相關(guān)分析。顯著性水平α=0.05。
各組間年齡、性別、受教育年限、BMI、高血壓病、糖尿病、脂代謝紊亂、吸煙、飲酒、腦卒中史、冠心病、房顫方面無(wú)顯著性差異(P>0.05)。見(jiàn)表1。
2.2.1 MoCA
4組間MoCA總分有非常高度顯著性差異(p<0.001);CN組與 NC組無(wú) 顯著 性 差異(P>0.05),VCIND組和VaD組MoCA總分顯著低于NC組(p<0.001)。見(jiàn)表2。
2.2.2 執(zhí)行功能
VCIND組和VaD組SCWT、TMT、SDMT、VFT評(píng)分均較NC組差(p<0.05)。見(jiàn)表3。
WML三組間CHIPS評(píng)分有非常高度顯著性差異(p<0.001),VCIND組和VaD組CHIPS評(píng)分均顯著低于CN組(p<0.001)。見(jiàn)表4。
全腦CHIPS評(píng)分與各項(xiàng)執(zhí)行功能量表評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(p<0.05);左側(cè)CHIPS評(píng)分與各項(xiàng)執(zhí)行功能量表評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(p<0.05),右側(cè)CHIPS評(píng)分與部分TMT、VFT評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(p<0.05)。見(jiàn)表5。
表1 各組間一般資料比較
表2 各組MoCA總分比較
表3 WML各組執(zhí)行功能評(píng)分比較
表4 各WML組CHIPS評(píng)分比較
表5 WML認(rèn)知障礙各組執(zhí)行功能與CHIPS評(píng)分的相關(guān)性(r)
本研究將WML患者按認(rèn)知障礙程度進(jìn)行分組,對(duì)各組的CP及執(zhí)行功能的特點(diǎn)進(jìn)行比較,提示W(wǎng)ML后造成的執(zhí)行功能障礙與CP損傷關(guān)系密切。
CP是公認(rèn)與認(rèn)知功能關(guān)系最為密切的神經(jīng)環(huán)路之一[10]。該通路從Meynert基底核神經(jīng)元發(fā)出,內(nèi)側(cè)通路沿胼胝體周?chē)吧畈堪踪|(zhì)到達(dá)扣帶回,外側(cè)通路經(jīng)側(cè)腦室外側(cè)及尾狀核、外囊內(nèi)側(cè)部分到達(dá)皮質(zhì)[11]。CHIPS根據(jù)膽堿能纖維在不同部位的分布特點(diǎn)設(shè)定權(quán)重,評(píng)定CP損傷程度有較高特異性[12]。本研究發(fā)現(xiàn),并發(fā)認(rèn)知損傷的WML患者,CHIPS評(píng)分較認(rèn)知正常WML患者增高,提示只有當(dāng)WML造成膽堿能纖維相當(dāng)程度損傷時(shí),才會(huì)出現(xiàn)認(rèn)知功能下降。
由WML造成的認(rèn)知下降屬于VCI范疇[13]。VCI早期常有感知覺(jué)、執(zhí)行功能、視空間注意、記憶等初級(jí)認(rèn)知領(lǐng)域損傷[14-15]。也有研究發(fā)現(xiàn)[16-17],AD并發(fā)腦白質(zhì)損傷時(shí),CP損傷程度與認(rèn)知障礙嚴(yán)重程度具有相關(guān)性。已有研究發(fā)現(xiàn)[18],VCI額葉環(huán)路損傷引起的執(zhí)行功能障礙、動(dòng)作遲緩、反應(yīng)遲鈍,可伴有或不伴有記憶損傷,且記憶力損傷特點(diǎn)以提取障礙為主。本研究顯示,WML并發(fā)不同程度認(rèn)知損傷患者的執(zhí)行功能均較認(rèn)知正?;颊呦陆?。
VCI患者早期特定認(rèn)知領(lǐng)域的受損與CP損傷的研究較缺乏[19-20]。WML導(dǎo)致的認(rèn)知功能下降與皮質(zhì)-皮質(zhì)、額葉-皮質(zhì)下的聯(lián)絡(luò)纖維破壞有關(guān)[1,21],導(dǎo)致前額葉從上到下的執(zhí)行功能受損。執(zhí)行功能屬于前額葉皮層的主要功能之一,這種高級(jí)認(rèn)知過(guò)程的實(shí)現(xiàn)涉及CP中的基底節(jié)區(qū)、杏仁核、扣帶前回、前額葉、邊緣系統(tǒng)等多個(gè)部位[22-23]。本研究顯示,全腦及左側(cè)大腦半球CP損傷與執(zhí)行功能下降有明確相關(guān)性,而右側(cè)大腦半球CHIPS評(píng)分僅與部分測(cè)驗(yàn)有相關(guān)性。提示左側(cè)CP損傷在執(zhí)行功能障礙中可能起主要作用,這可能與左側(cè)大腦半球?yàn)閮?yōu)勢(shì)半球有關(guān)。
由此我們推斷,WML可能因?yàn)槠茐牧薈P上與執(zhí)行功能密切相關(guān)的一些關(guān)鍵部位,從而導(dǎo)致執(zhí)行功能下降。
本研究仍存在一定局限性,因病例不足,難以對(duì)各組間更多認(rèn)知領(lǐng)域受損情況展開(kāi)研究;研究為橫斷面研究,仍應(yīng)對(duì)患者進(jìn)行長(zhǎng)期臨床隨訪、認(rèn)知和影像學(xué)評(píng)估。今后仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本數(shù)量,對(duì)更多認(rèn)知領(lǐng)域損傷與CP的關(guān)系展開(kāi)研究;對(duì)WML并發(fā)認(rèn)知障礙患者的雙側(cè)大腦半球CP進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)學(xué)改變的研究,有助于深入認(rèn)識(shí)該疾病本質(zhì)。
[1]Dey AK,Stamenova V,Turner G,et al.Pathoconnectomics of cognitive impairment in small vessel disease:a systematic review[J].Alzheimers Dement,2016,12(7):831-845.
[2]Kim SH,Kang HS,Kim HJ,et al.The effect of ischemic cholinergic damage on cognition in patients with subcortical vascular cognitive impairment[J].J Geriatr Psychiatry Neurol,2012,25(2):122-127.
[3]Kim HJ,Moon WJ,Han SH.Differential cholinergic pathway involvement in Alzheimer's disease and subcortical ischemic vascular dementia[J].JAlzheimers Dis,2013,35(1):129-136.
[4]Park HE,Park IS,Oh YS,et al.Subcortical whiter matter hyperintensities within the cholinergic pathways of patients with dementia and parkinsonism[J].J Neurol Sci,2015,353(1-2):44-48.
[5]Bioti C,Swartz RH,Gao FQ,et al.A new visual rating scale to assess strategic white matter hyperintensities within cholinergic pathway in dementia[J].Stroke,2005,36:2126-2131.
[6]Jang YK,Kwon H,Kim YJ,et al.Early-vs late-onset subcortical vascular cognitive impairment[J].Neurology,2016,86(6):527-534.
[7]何欣.腦白質(zhì)疏松癥伴輕度認(rèn)知障礙患者的認(rèn)知障礙特點(diǎn)分析[J].航空航天醫(yī)學(xué)雜志,2016,27(4):441-443.
[8]Wardlaw JM,Smith EE,Biessels GJ,et al.Neuroimaging standards for research into small vessel disease and its contribution to ageing and neurodegeneration[J].Lancet Neurol,2013,12(8):822-838.
[9]Knopman DS,Griswold ME,Lirette ST,et al.Vascular imaging abnormalities and cognition:mediation by cortical volume in nondemented individuals:atherosclerosis risk in communities-neurocognitive study[J].Stroke,2015,46(2):433-440.
[10]Kaffashian S,Dugravot A,Elbaz A,et al.Predicting cognitive decline:a dementia risk score vs.the Framingham vascular risk scores[J].Neurology,2013,80(14):1300-1306.
[11]Chubykin AA,Roach EB,Bear MF,et al.A cholinergic mechanism for reward timing within primary visual cortex[J].Neuron,2013,77(4):723-735.
[12]Kimura Y,Sato N,Ota M,et al.A structural MRI study of cholinergic pathways and cognition in multiple sclerosis[J].eNeurologicalSci,2017,8:11-16.
[13]Foster-Dingley JC,Hafkemeijer A,van den Berg-Huysmans AA,et al.Structural covariance networks and their association with age,features of cerebral small-vessel disease,and cognitive functioning in older persons[J].Brain Connect,2016,6(9):681-690.
[14]Jiang H,Wei Y,Shi Y,et al.Altered macular microvasculature in mild cognitive impairment and alzheimer disease[J].J Neuroophthalmol,2017.doi:10.1097/WNO.0000000000000580.[Epub ahead of print].
[15]Li R,Lai Y,Zhang Y,et al.Classification of cognitive level of patients with leukoaraiosis on the basis of linear and non-linear functional connectivity[J].Front Neurol,2017,8:2.
[16]胡蓉,潘小平,楊淞然,等.急性缺血性卒中抑郁-執(zhí)行功能障礙綜合征與膽堿能通路白質(zhì)病變的關(guān)系研究[J].中國(guó)卒中雜志,2015,10(9):735-739.
[17]Chen Y,Yan H,Han ZZ,et al.Functional activity connectivity diefferences of five resting-state networks in patients with Alzheimers or mild cognitive impairment[J].CurrAlzheimer Res,2016,13:234-242.
[18]Zhang T,Chen L,Wang Y,et al.Impaired theory of mind in Chinese children and adolescents with idiopathic generalized epilepsy:Association with behavioral manifestations of executive dysfunction[J].Epilepsy Behav,2018,79:205-212.
[19]Richter N,Beckers N,Onur OA,et al.Effect of cholinergic treatment depends on cholinergic integrity in early Alzheimer's disease[J].Brain,2018.doi:10.1093/brain/awx356.[Epub ahead of print].
[20]Mito R,Raffelt D,Dhollander T,et al.Fibre-specific white matter reductions in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment[J].Brain,2018.doi:10.1093/brain/awx355.[Epub ahead of print].
[21]Ten Harmsen BL,van Rumund A,Aerts MB,et al.Clinical correlates of cerebral white matter abnormalities in patients with Parkinson's disease[J].Parkinsonism Relat Disord,2017.doi:10.1016/j.parkreldis.2017.12.029.[Epub ahead of print].
[22]Della-Morte D,Dong C,Markert MS,et al.Carotid intima-media thickness is associated with white matter hyperintensities:the Northern Manhattan Study[J].Stroke,2018,49(2):304-311.
[23]Hirsiger S,Koppelmans V,Mérillat S,et al.Executive functions in healthy older adults are differentially related to macro-and microstructural white matter characteristics of the cerebral lobes[J].Front Aging Neurosci,2017,9:373.