譚西英 王 宇 李 欣 郭志勇

新鄉(xiāng)市第一人民醫(yī)院 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院附屬人民醫(yī)院，河南 新鄉(xiāng) 453000

2型糖尿病(type 2 diabetes)是一種嚴(yán)重影響人健康和壽命的慢性代謝性疾病，長(zhǎng)期血糖控制不佳易導(dǎo)致糖尿病神經(jīng)病變(diabetic neuropathy，DN)[1]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)糖尿病周圍神經(jīng)損傷的研究報(bào)道較多，隨著人們對(duì)“糖尿病腦病”研究的不斷深入，由糖尿病引起的中樞神經(jīng)損傷日益成為研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究認(rèn)為糖尿病對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響是多方面的，如增加卒中風(fēng)險(xiǎn)、影響卒中預(yù)后、增加腦白質(zhì)病變(white matter lesions，WMIs)風(fēng)險(xiǎn)、加速腦萎縮、影響認(rèn)知行為能力等。通過(guò)復(fù)習(xí)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的研究工具多是大體結(jié)構(gòu)影像學(xué)及心理量表測(cè)評(píng)研究等，而在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生肉眼可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)改變之前腦組織可能已出現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的改變或組織代謝異常，心理量表測(cè)評(píng)往往受測(cè)試個(gè)體主觀因素、文化程度、社會(huì)背景等諸多因素的影響而導(dǎo)致其信度和效度受到一定的質(zhì)疑，因此上述研究工具的應(yīng)用有一定的局限性。MRS技術(shù)是一種可以在人體上無(wú)創(chuàng)性地檢測(cè)細(xì)胞代謝物變化的磁共振功能成像技術(shù)，而某種代謝物的變化能間接反映感興趣腦區(qū)神經(jīng)元的完整性和組織損傷特點(diǎn)[2]，從而能為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的評(píng)估提供量化指標(biāo)，20世紀(jì)90年代被廣泛應(yīng)用于腦科學(xué)的臨床和科研。1H-MRS能檢測(cè)的代謝物主要包括NAA、Cho、Cr等，其中NAA主要存在于神經(jīng)元，為神經(jīng)元的標(biāo)志物，其濃度變化反映了神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、功能狀態(tài)和數(shù)量的變化情況，濃度降低可能與神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)破壞缺失、功能狀態(tài)異常、細(xì)胞體能量代謝障礙以及軸索的結(jié)構(gòu)和功能異常等因素有關(guān)[3]。Cho主要存在于細(xì)胞膜，主要參與細(xì)胞膜的合成與降解等，Cho升高具有病理學(xué)意義，往往提示細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞等，亦可能與神經(jīng)退行性變及腦損害所致的反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞增生和星狀細(xì)胞增多有關(guān)[4]。Cr在神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞中均等量存在，通常不受各種生理或病理狀態(tài)的影響，常被用作其他代謝物比較的參照物。本研究以質(zhì)子磁共振波譜分析技術(shù)(1H-MRS)評(píng)價(jià)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能代謝的特點(diǎn)，以期為2型糖尿病患者中樞系統(tǒng)損害的神經(jīng)生物學(xué)研究提供參考。

1 對(duì)象和方法

1.1研究對(duì)象選取2016-11—2019-07在新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院附屬人民醫(yī)院、河南大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科和內(nèi)分泌科住院的血糖控制不佳的42例2型糖尿病患者(研究組)。入組標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床確診糖尿病[5]，病程3～5 a；(2)生活習(xí)慣不佳，未飲食控制，未服藥或注射胰島素調(diào)控血糖；(3)門診或入院后檢測(cè)血糖持續(xù)較高(空腹血糖>7.0 mmol/L，糖化血紅蛋白百分比>7.0%)，尿酮體陰性；(4)至少1周內(nèi)未服用可能影響腦內(nèi)生化代謝的藥物；(5)年齡18～80歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)有腦外傷、顱內(nèi)感染、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常、癥狀性腦卒中等病史；(2)MRI檢查禁忌者；(3)合并高血壓等慢性病及嚴(yán)重心、肺疾病、腎功能障礙及內(nèi)分泌疾病者；(4)酒精、藥物或毒品依賴者；(5)精神發(fā)育遲滯和癡呆患者。

對(duì)照組為自愿參加本研究的健康志愿者，共入組40例，無(wú)MRI檢查禁忌。研究組和對(duì)照組雙下肢動(dòng)脈彩超和肌電圖均未見(jiàn)明顯異常，2組在年齡、性別構(gòu)成、體重指數(shù)、口腔溫度等方面差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，空腹血糖和糖化血紅蛋白百分比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 2組一般資料比較Table 1 Comparison of general data of two groups

1.2方法采用病例-對(duì)照研究設(shè)計(jì)進(jìn)行橫斷面研究。所有入組對(duì)象入組時(shí)登記性別、年齡、病程、體重指數(shù)等，入院第2天空腹檢測(cè)血糖和糖化血紅蛋白百分比(HbAlc%)。所有入組對(duì)象均在入組當(dāng)天完成雙下肢動(dòng)脈彩超和肌電圖檢查。MRI及1H-MRS檢查：采用Philips achieva 3.0T磁共振成像系統(tǒng)及美國(guó)HMRI磁共振波譜中心的腦MRS定位法精確定位，采用FSE序列行多體素2D1H-MRS掃描，分別選取雙側(cè)內(nèi)囊、丘腦、前額葉白質(zhì)對(duì)稱部位相同容積的感興趣區(qū)，用計(jì)算機(jī)自帶軟件自動(dòng)測(cè)量NAA、Cho、Cr的峰下面積，以Cr峰為參照，自動(dòng)完成NAA/Cr、Cho/Cr的計(jì)算(圖1)。

圖1 MRS定位法及波普曲線Figure 1 MRS localization method and Popper curve

2 結(jié)果

研究組雙側(cè)內(nèi)囊、雙側(cè)丘腦和雙側(cè)前額葉白質(zhì)NAA/Cr值均顯著低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；研究組左側(cè)內(nèi)囊、雙側(cè)丘腦和雙側(cè)前額葉白質(zhì)Cho/Cr值均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；研究組右側(cè)內(nèi)囊Cho/Cr值與對(duì)照組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 2組內(nèi)囊、丘腦和前額葉白質(zhì)各指標(biāo)比較Table 2 Comparison of the indexes of internal capsule，thalamus and prefrontal lobe white matter between two

3 討論

中國(guó)2013糖尿病的患病率約10.4%[1]，未診斷的糖尿病可能高達(dá)63%[6]，保守估計(jì)18歲以上的糖尿病患者可能超過(guò)1億，成為嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題。由糖尿病引起的各系統(tǒng)并發(fā)癥成為糖尿病患者預(yù)后不佳甚至死亡的主要病因。中國(guó)國(guó)家卒中登記(China National Stroke Resistry，CNSR)數(shù)據(jù)顯示，糖尿病是缺血性腦卒中患者預(yù)后不良的重要危險(xiǎn)因素，是腦卒中患者發(fā)病6個(gè)月發(fā)生死亡或生活依賴的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[7-8]。MASANA等[9]報(bào)道2型糖尿病者發(fā)生WMLs的概率較高，且2型糖尿病患者血糖控制情況與WMLs的嚴(yán)重程度相關(guān)。HANYU等[10]用MRI圖像人工計(jì)算法測(cè)量證實(shí)了2型糖尿病患者內(nèi)囊及杏仁核體積萎縮明顯。20世紀(jì)20年代，MILE和ROOT首先報(bào)道糖尿病影響認(rèn)知功能，近幾年對(duì)2型糖尿病認(rèn)知行為的研究多集中在其對(duì)注意、執(zhí)行功能、信息加工速度以及記憶功能等方面[8，10-12]。上述研究的研究對(duì)象多是發(fā)病5 a以上的糖尿病患者，且多是大體影像學(xué)及心理量表測(cè)評(píng)研究，推測(cè)在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生肉眼可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)改變之前腦組織可能已出現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的改變或組織代謝異常，本研究采用無(wú)創(chuàng)的磁共振波譜分析技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)常見(jiàn)的生化代謝物的濃度變化間接推斷神經(jīng)元的完整性及代謝特點(diǎn)，從而深入到分子水平探討糖尿病中樞神經(jīng)損傷的特點(diǎn)。本研究中感興趣腦區(qū)與人的言語(yǔ)、運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、高級(jí)智能、情緒情感、生物節(jié)律等密切相關(guān)，感興趣腦區(qū)均定位于神經(jīng)傳導(dǎo)的第一或第二級(jí)神經(jīng)元，采用多體素技術(shù)能在一個(gè)層面上同時(shí)采集多個(gè)感興趣腦區(qū)的信號(hào)，避免了多次信號(hào)采集和多次自動(dòng)計(jì)算導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)誤差，從而保證了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

糖尿病神經(jīng)病變?yōu)樘悄虿〉某Ｒ?jiàn)并發(fā)癥之一，多數(shù)研究認(rèn)為長(zhǎng)期血糖控制不佳多導(dǎo)致感覺(jué)異常、疼痛等周圍神經(jīng)并發(fā)癥，甚至出現(xiàn)腦神經(jīng)損傷而嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[13]，且周圍神經(jīng)并發(fā)癥多出現(xiàn)在首次發(fā)現(xiàn)糖尿病6～7 a以后。本研究入組對(duì)象均在試驗(yàn)前完善了肌電圖和四肢血管彩超等檢查，結(jié)果均未見(jiàn)明顯異常，入組患者亦均無(wú)感覺(jué)異常、疼痛等不適主訴，由此推斷血糖控制不佳的2型糖尿病患者5 a內(nèi)發(fā)生周圍神經(jīng)并發(fā)癥的概率極低，與POP-BUSUI等[15]的研究基本一致。而對(duì)內(nèi)囊、丘腦和前額葉的多腦區(qū)波譜分析研究則得出有統(tǒng)計(jì)意義的結(jié)果，結(jié)果顯示除研究組右側(cè)內(nèi)囊Cho/Cr值與對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，研究組NAA/Cr值和Cho/Cr值在3個(gè)感興趣腦區(qū)與對(duì)照組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此推測(cè)血糖控制不佳的病程3～5 a的2型糖尿病患者可能存在大量神經(jīng)元結(jié)構(gòu)破壞、功能異常等損害，亦可能出現(xiàn)由結(jié)構(gòu)損害導(dǎo)致的膠質(zhì)細(xì)胞增生和星狀細(xì)胞增多等病理改變，且上述改變可能先于周圍神經(jīng)損傷發(fā)生。由于其起病緩慢，臨床癥狀不典型，早期對(duì)人的認(rèn)知和社會(huì)功能影響較小，往往被臨床醫(yī)生忽略，因此有被大量漏診的可能[16-17]。有關(guān)2型糖尿病患者NAA濃度降低和Cho濃度升高的機(jī)制目前尚不清楚。近30年大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床研究均顯示持久的高血糖引起的代謝途徑異常(如多元醇途徑激活、蛋白激酶C、晚期糖基化終末產(chǎn)物途徑、己糖胺途徑、過(guò)氧化物酶激活受體途徑等[18-20])及血管損害在糖尿病神經(jīng)損傷中起主要作用，上述代謝途徑不僅可單損害神經(jīng)細(xì)胞及其傳導(dǎo)束，它們共同作用亦可導(dǎo)致線粒體功能障礙，而NAA作為神經(jīng)元的標(biāo)志物，主要在線粒體合成，因此推斷線粒體的功能狀態(tài)異?？赡芘c2型糖尿病患者NAA減少有關(guān)；NAA是天門冬氨酸轉(zhuǎn)化為谷氨酸的中間產(chǎn)物，主要參與神經(jīng)肽和脂質(zhì)的合成，因此不能排除2型糖尿病患者在這些合成代謝過(guò)程中存在NAA消耗增多的可能[21]。除上述代謝途徑異常外，糖尿病患者的胰島素敏感性和抵抗、炎癥反應(yīng)也可能參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的發(fā)生發(fā)展。雖然胰島素不直接調(diào)節(jié)葡萄糖在神經(jīng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)運(yùn)，但它作為一種高活性的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在維持神經(jīng)細(xì)胞的完整性方面具有很強(qiáng)的活性作用，因此糖尿病患者胰島素代謝紊亂與糖尿病的神經(jīng)損傷密切相關(guān)。胰島素受體在各類神經(jīng)元和線粒體中高度表達(dá)，在施萬(wàn)細(xì)胞膜和神經(jīng)纖維結(jié)富集[22]，推測(cè)糖尿病患者胰島素受體的代謝異常可能通過(guò)某種代謝途徑導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害的發(fā)生。2型糖尿病患者多與年齡相關(guān)，據(jù)報(bào)道人的小動(dòng)脈從十幾歲開(kāi)始即開(kāi)始出現(xiàn)緩慢的動(dòng)脈硬化改變[23-24]，年齡越大硬化程度越重[25-28]，腦血管的儲(chǔ)備功能越弱，供血越差，因此上述感興趣腦區(qū)不同程度的腦供血不足引起的缺血缺氧及繼發(fā)的膠質(zhì)細(xì)胞增生等改變也可能與NAA濃度降低和Cho濃度升高相關(guān)[29-30]。通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，目前尚未見(jiàn)糖尿病中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷有關(guān)的高靈敏度和高準(zhǔn)確性篩查工具的報(bào)道[31-32]，本研究顯示3個(gè)感興趣腦區(qū)的雙側(cè)NAA/Cr值在研究組和對(duì)照組之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此推測(cè)NAA/Cr值或可作為一種客觀定量的指標(biāo)用于糖尿病早期中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的篩查工具，其檢測(cè)的信度和效度評(píng)價(jià)尚需要擴(kuò)大樣本量、擴(kuò)大研究腦區(qū)及進(jìn)行多中心的研究進(jìn)一步證實(shí)。

目前有關(guān)糖尿病患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的研究相對(duì)較少，有效的客觀評(píng)價(jià)工具相對(duì)不足，尚需要進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)、擴(kuò)大樣本量及進(jìn)行多中心綜合研究等。