蔡 清，林 琳，汪 洋，張 弢，于 揚，沈 晶，伍建林*

(1.大連大學附屬中山醫(yī)院放射科，4.內(nèi)分泌科，遼寧 大連 116001；2.遵義醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院放射科，貴州 遵義 563000；3.空軍軍醫(yī)大學西京醫(yī)院放射科，陜西 西安 710032)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)是臨床常見、以慢性高血糖為主要特征的代謝性疾病，可導致全身多器官損傷及功能障礙，目前其所引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷導致的認知功能障礙逐漸成為關注熱點[1]。T2DM同時也是阿爾茨海默病(Alzheimer disease, AD)獨立危險因素之一，可增加輕度認知損傷(mild cognitive impairment, MCI)轉(zhuǎn)變?yōu)锳D的風險[2]。研究[3]顯示，后扣帶回(posterior cingulate cortex, PCC)是AD最早累及的腦區(qū)之一，也是邊緣系統(tǒng)重要組成部分和默認網(wǎng)絡(default mode network， DMN)重要節(jié)點，在多項認知功能中有承接樞紐作用[4-5]。本研究采用DTI聯(lián)合MRS技術，探討T2DM患者PCC微結(jié)構損傷及其與認知功能的相關性，探索T2DM認知功能損傷的早期預測指標。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年4月—2017年1月大連大學附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科收治的43例T2DM患者，男22例，女21例，年齡48～72歲，平均(60.5±5.6)歲；按認知功能評分將其分為2組：T2DM伴認知功能障礙組(T2DM+CD組)，21例，男8例，女13例，蒙特利爾認知評估量表(Montreal cognitive assessment score， MoCA)評分<26分；T2DM不伴認知功能障礙組(T2DM組)，22例，男14例，女8例，MoCA評分≥26分。納入標準：右利手，可配合MR檢查和認知專項測試；無腦外傷及神經(jīng)、精神系統(tǒng)疾??；常規(guī)MRI顯示腦內(nèi)無出血、梗死灶、腫瘤等；無藥物依賴史及煙酒成癮；無服用引起認知功能改變藥物史；無低血糖發(fā)作史且均未接受胰島素增敏劑(噻唑烷二酮類藥物)治療。另擇同期年齡、性別、受教育年限相匹配的23名健康志愿者作為對照組(HC組，MoCA評分≥26分)，男8名，女15名。被試者一般資料見表1。本研究經(jīng)大連大學附屬中山醫(yī)院倫理委員會審核通過，所有被試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 采用Siemens Magnetom Verio 3.0T超導型MR掃描儀，12通道標準頭部線圈。1H-MRS采用單體素法點分辨自旋回波波譜(point-resolved echo spin spectroscopy, PRESS)序列，在大腦正中矢狀面于頂枕溝以上、胼胝體壓部后方定位PCC(圖1)，進行波譜采集，參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 30 ms，體素20 mm×20 mm×20 mm，翻轉(zhuǎn)角90°。DTI掃描采用單次激發(fā)自旋平面回波序列，參數(shù)：TR 11 908 ms，TE 86 ms，b值取0、1 000 s/mm2。

1.2.2 圖像后處理 采用Siemens工作站Spectroscopy軟件對1H-MRS譜線自動進行相位及基線校準、信號平均、代謝物識別及譜線擬合，然后自動讀取PCC區(qū)代謝物曲線下面積，包括N-乙酰天門冬氨酸(N-acetylaspartate, NAA)、肌酸(creatine, Cr)、膽堿(cho-line, Cho)、肌醇(myo-inositol, mI)、谷氨酸復合物(glutamate+glutamine, Glx)及磷酸肌酸(phosphocreatine, PCr)，并計算NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr、Glx/Cr及NAA/Cho值。采用PANDA軟件進行DTI數(shù)據(jù)預處理及分析，提取1H-MRS中的PCC作為mask，將提取的mask配準到DTI圖像中，軟件自動計算和讀取全腦及PCC區(qū)各向異性分數(shù)(fractional anisotropy, FA)和平均彌散率(mean diffusivity, MD)，見圖2。

1.2.3 認知功能測試 采用MoCA量表評估被試者執(zhí)行與視空間能力、記憶等認知功能，評分≥26分為正常，評分<26分為認知功能受損；隨后由經(jīng)過訓練的專人對被試者進行連線測驗(trail making test, TMT)、詞語流暢度測驗(verbal fluency test, VFT)、畫鐘測驗(clock drawing test, CDT)及數(shù)字廣度測驗(digit span test, DST)等認知專項評估與測試，總時長約30 min。

2 結(jié)果

T2DM+CD、T2DM與HC組3組間空腹血糖(fasting plasma glucose， FPG)、MoCA、CDT、DST、VFT、TMT-A差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)；兩兩比較，HC組與T2DM組、T2DM+CD組間FPG差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，T2DM+CD組與T2DM組、HC組間MoCA、CDT、DST、VFT、TMT-A差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，其余差異均無統(tǒng)計學意義(表1)。

2.11H-MRS指標 3組間PCC區(qū)mI/Cr、Glx/Cr值差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，其中T2DM+CD組mI/Cr值明顯高于T2DM及HC組(P均<0.05)，T2DM+CD組Glx/Cr值明顯低于T2DM及HC組(P均<0.05)；3組間PCC區(qū)NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho值差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表2。

表1 3組間一般資料比較

表2 3組被試者PCC區(qū)1H-MRS代謝物比值比較(±s)

表3 3組被試者全腦及PCC區(qū)FA、MD值比較

圖1 PCC區(qū)1H-MRS單體素掃描定位示意圖 A.冠狀位; B.矢狀位; C.軸位 圖2 PCC區(qū)FA、MD值提取示意圖 A.冠狀位; B.矢狀位; C.軸位

2.2 DTI指標 3組全腦及PCC區(qū)FA、MD值差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，其中T2DM+CD組全腦及PCC區(qū)FA值均低于T2DM及HC組(P均<0.05)，MD值均高于T2DM及HC組(P均<0.05)，見表3。

2.31H-MRS及DTI指標與認知評分相關性 T2DM+CD組PCC區(qū)Glx/Cr(r=0.59，P<0.01)、FA(r=0.57，P=0.01)與MoCA評分均呈正相關，其余代謝物指標與認知評分間均無明顯相關。

3 討論

T2DM患者長期高血糖可能引起以不同程度認知功能障礙為代表的腦微結(jié)構損傷，近年來已成為國內(nèi)外研究熱點。本研究T2DM+CD組以總體認知水平為代表的MoCA評分明顯低于T2DM組及HC組(P<0.05)，其他專項認知測試結(jié)果如執(zhí)行與視空間能力、命名、記憶、語言及抽象思維能力等也存在不同程度障礙，與多數(shù)研究[6-8]結(jié)論相符。

3.1 PCC區(qū)1H-MRS代謝物指標改變及其意義1H-MRS是目前無創(chuàng)性半定量檢測人腦NAA、Cho、mI及Cr等代謝物變化的最常用且理想的影像學方法。Cr在生理及病理狀況下均相對穩(wěn)定，常作為分母來計算各代謝物比值，以達到對個體代謝物相對標準化目的。mI是腦內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)細胞標志物，其升高提示膠質(zhì)細胞增生。本研究T2DM+CD組mI/Cr值明顯高于T2DM、HC組，提示隨病程延長與病情進展，mI/Cr升高。Geissler等[9]報道T2DM枕葉皮質(zhì)與頂葉白質(zhì)mI/Cr較健康對照組顯著升高，并認為是由慢性高血糖造成神經(jīng)元缺失及神經(jīng)纖維纏結(jié)，膠質(zhì)細胞反應性增生導致。Huang等[10]研究AD患者腦1H-MRS，發(fā)現(xiàn)mI在輕度AD患者中即有明顯升高，且早于NAA等其他代謝物。本研究也發(fā)現(xiàn)T2DM組mI/Cr值較HC組明顯升高，即T2DM腦損傷尚未出現(xiàn)臨床認知功能減低癥狀前mI/Cr值已有顯著改變，表明其具有較高的敏感度，mI/Cr有望成為早期預警T2DM腦損傷的重要影像學指標之一。

谷氨酸(glutamate， Glu)是大腦最重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，過量Glu會產(chǎn)生興奮性神經(jīng)毒性，腦內(nèi)星形膠質(zhì)細胞可將過量Glu轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺(glutamine， Gln)，從而在神經(jīng)遞質(zhì)滅活及調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。1H-MRS圖像中，Glu與Gln形成Glx組合峰。本研究T2DM+CD組Glx/Cr值明顯低于T2DM及HC組。目前T2DM腦1H-MRS研究對于Glx的變化尚存爭議。Ajilore等[11]發(fā)現(xiàn)T2DM合并抑郁癥患者皮質(zhì)下白質(zhì)區(qū)Glx含量較正常組顯著減低，認為可能由突觸功能受損、高血糖引起神經(jīng)膠質(zhì)細胞功能受損共同作用所致；但Sinha等[12]報道，T2DM患者右側(cè)額葉Glx較正常對照顯著升高，認為與高血糖破壞神經(jīng)細胞周圍內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及局部組織缺氧有關。本研究結(jié)果與Ajilore等[11]相似，但采用3.0T MR設備僅能測得Glu及Gln組合峰，且影響Glx的因素較多，有待進一步深入研究。此外，Schubert等[13]指出腦內(nèi)Glx含量隨年齡增大而降低；本研究T2DM患者年齡偏大，可能對Glx含量有一定影響。

3.2 PCC區(qū)DTI定量指標改變及其意義 本研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者全腦及PCC區(qū)FA值隨病情進展而減低，而MD值升高，與Zhang等[14-15]研究一致，可能原因是持續(xù)性高血糖引起大量晚期糖基化終產(chǎn)物集聚于血管內(nèi)皮下，增強細胞氧化應激反應，產(chǎn)生多種炎性介質(zhì)，造成血管內(nèi)皮細胞損傷及髓鞘脫失[16-17]。PCC在靜息狀態(tài)下具有較高神經(jīng)元活性，易引起β-淀粉樣多肽生成增多，后者可引起神經(jīng)細胞毒性反應，使神經(jīng)細胞變性，導致細胞凋亡，神經(jīng)膠質(zhì)反應性增加，導致神經(jīng)元功能損傷[18-20]。此外，已有動物實驗[21]證實FA值降低與白質(zhì)微觀結(jié)構破壞相關，提示存在髓鞘和軸突受損。定量檢測DTI的FA值和MD值也有助于反映T2DM患者相應腦區(qū)微結(jié)構神經(jīng)損傷。

3.31H-MRS與DTI定量指標評價認知功能的價值 本研究結(jié)果顯示，T2DM患者因存在神經(jīng)元損傷、髓鞘脫失及膠質(zhì)細胞受損等，1H-MRS和DTI定量指標也存在異常改變；而PCC作為DMN重要節(jié)點之一，其損傷將導致整個DMN功能異常，從而導致認知功能損傷。本研究中T2DM+CD組PCC區(qū)FA值與MoCA，Glx/Cr值與MoCA均存在正相關，表明上述指標減低與患者認知功能下降存在明顯相關，提示聯(lián)合采用1H-MRS與DTI定量檢測PCC區(qū)相應指標變化可反映并印證T2DM患者出現(xiàn)認知功能損傷及其神經(jīng)病理學基礎，有望成為早期預警的生物學指標。

本研究的局限性：樣本量偏小，可能存在一定統(tǒng)計學結(jié)果偏倚；T2DM患者病情及認知功能障礙個體差異較大，影響因素控制不佳，有待今后細化分組、控制影響因素進行深入研究。