載脂蛋白E基因及白質(zhì)高信號(hào)與阿爾茨海默病腦白質(zhì)完整性的關(guān)系

劉曉宇，李 春，王曉潔，王曉放，張怡琳，田 雨，趙莘瑜

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 鄭州 450052 2)鄭州人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 鄭州 450053

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)是我國(guó)癡呆患者的首要病因，腦白質(zhì)損傷是AD重要病理改變之一，在AD相關(guān)腦區(qū)中白質(zhì)完整性的損傷不依賴(lài)于灰質(zhì)的萎縮[1]，其病理機(jī)制尚不明確。載脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)ε4是晚發(fā)型AD最主要的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素，但其對(duì)白質(zhì)完整性的影響尚未闡明。近年來(lái)神經(jīng)影像數(shù)據(jù)逐漸應(yīng)用于AD研究中[2]。有研究[3]表明腦小血管標(biāo)志物中的白質(zhì)高信號(hào)(white matter hyperintensities,WMH)是AD的核心特征之一，AD致病基因攜帶者早于預(yù)估起病年齡22 a表現(xiàn)出枕葉白質(zhì)病變。此外，神經(jīng)絲蛋白輕鏈(neurofilament light,NFL)是有髓軸突神經(jīng)元特異性細(xì)胞骨架蛋白亞基之一，研究[4]表明血液NFL水平與AD患者神經(jīng)退行性改變密切相關(guān)。目前，AD患者腦白質(zhì)完整性影響因素相關(guān)研究較少，在本研究中我們初步探究ApoE ε4、WMH、血清NFL水平與AD患者腦白質(zhì)完整性的關(guān)系，為AD的預(yù)防和治療提供有價(jià)值的線索。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象選取2019年1月至12月于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科就診的AD患者38例，臨床診斷均符合2011年美國(guó)國(guó)立老化研究所和AD協(xié)會(huì)中“可能AD”的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]。排除標(biāo)準(zhǔn)：①Hachinski缺血評(píng)分≥4分。②漢密爾頓抑郁量表評(píng)分≥8分或漢密爾頓焦慮量表評(píng)分>7分。③既往有癲癇發(fā)作史、脊髓或顱腦外傷史、中毒史、精神疾病史。④存在乙醇、藥物依賴(lài)或已經(jīng)服用影響認(rèn)知功能的藥物。⑤合并可損傷認(rèn)知功能的系統(tǒng)性疾病。⑥合并其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。⑦合并周?chē)窠?jīng)病。⑧存在MRI檢查禁忌。⑨不能配合檢查。本研究經(jīng)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有入組患者家屬簽署書(shū)面知情同意書(shū)。

1.2 臨床資料收集及認(rèn)知功能評(píng)估收集38例的年齡、性別以及受教育時(shí)間，通過(guò)簡(jiǎn)易智能精神狀態(tài)檢查量表(mini-mental state examination,MMSE)評(píng)定患者整體認(rèn)知功能，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)詞語(yǔ)學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)華山版(auditory verbal learning test-Huashan version,AVLT-H)評(píng)定即刻回憶和延時(shí)回憶能力。

1.3 腦WMH評(píng)分及白質(zhì)纖維束完整性測(cè)定采用德國(guó)西門(mén)子公司Prisma 3.0T磁共振成像儀器，在標(biāo)準(zhǔn)頭部線圈內(nèi)完成掃描，采集T1WI、T2WI、Flair及DTI序列數(shù)據(jù)。T1WI等或低信號(hào)、T2WI及Flair 圖像高信號(hào)判定為WMH，通過(guò)Fazekas量表對(duì)腦室旁和深部白質(zhì)WMH進(jìn)行評(píng)分，兩部位評(píng)分相加為總評(píng)分(0～6 分)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下。①腦室旁白質(zhì)(緊鄰腦室系統(tǒng))評(píng)分：0分，無(wú)病變；1分，帽狀或鉛筆樣薄層病變；2分，病變呈光滑的暈圈；3分，不規(guī)則的腦室旁高信號(hào)，延伸到深部白質(zhì)。②深部白質(zhì)(位于皮質(zhì)下且不與腦室相鄰)評(píng)分：0分，無(wú)病變；1分，點(diǎn)狀病變；2分，病變開(kāi)始融合；3分，病變大面積融合。評(píng)分在兩名神經(jīng)影像醫(yī)師指導(dǎo)下進(jìn)行。根據(jù)腦DTI數(shù)據(jù)，基于約翰霍普金斯大學(xué)人類(lèi)腦白質(zhì)纖維束圖譜建立20個(gè)感興趣區(qū)并提取各向異性分?jǐn)?shù)(FA)值和平均擴(kuò)散率(MD)值以評(píng)估腦白質(zhì)纖維束完整性，20個(gè)感興趣區(qū)為腦內(nèi)主要的粗大纖維束。

1.4 ApoE基因型及血清NFL水平的測(cè)定采集患者清晨空腹外周靜脈血4 mL置于乙二胺四乙酸抗凝管中，離心后分裝血清和血細(xì)胞并于-80 ℃冰箱中保存。血細(xì)胞用于ApoE基因型的檢測(cè)。通過(guò)PCR以及Sanger測(cè)序法檢測(cè)rs429358和rs7412位點(diǎn)的單核苷酸多態(tài)性以確定ApoE基因型，PCR產(chǎn)物由生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行測(cè)序。血清NFL水平的測(cè)定嚴(yán)格按照人NFL酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定試劑盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。腦白質(zhì)FA值與認(rèn)知功能的關(guān)系以及血清NFL水平與腦白質(zhì)FA、MD值的關(guān)系采用Pearson或Spearman相關(guān)分析。ApoE ε4、WMH對(duì)腦白質(zhì)FA值的影響采用多重線性回歸分析。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 一般情況受試者38例，年齡52～77(64.96±7.13)歲，52.6%(20/38)為女性，受教育時(shí)間0～12(5.96±3.01) a，57.9%(22/38)為ApoE ε4攜帶者，WMH評(píng)分中位數(shù)(四分位數(shù))為2(1，3)分，MMSE評(píng)分為6～24(17.29±6.01)分，AVLT-H即刻回憶評(píng)分為0～20(10.61±4.90)分，AVLT-H短延時(shí)回憶評(píng)分為0～4(2.38±1.76)分，AVLT-H長(zhǎng)延時(shí)回憶評(píng)分中位數(shù)(四分位數(shù))為1(0,1)分。血清NFL水平中位數(shù)(四分位數(shù))為45.86(42.55,55.18) ng/L。

2.2 腦白質(zhì)FA值與認(rèn)知功能的相關(guān)性雙側(cè)扣帶回扣帶束、右側(cè)鉤束FA值與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)，胼胝體輻射線額部、左側(cè)下縱束、雙側(cè)鉤束FA值與AVLT-H即刻回憶評(píng)分呈正相關(guān)，左側(cè)扣帶回扣帶束、右側(cè)鉤束FA值與AVLT-H短延時(shí)回憶評(píng)分呈正相關(guān)，左側(cè)扣帶回扣帶束、胼胝體輻射線額部FA值與AVLT-H長(zhǎng)延時(shí)回憶評(píng)分呈正相關(guān)，見(jiàn)表1。其他纖維束FA值與認(rèn)知功能無(wú)相關(guān)性。

表1 AD患者腦白質(zhì)FA值與認(rèn)知功能的相關(guān)分析結(jié)果

2.3 ApoE ε4、WMH評(píng)分與腦白質(zhì)FA值的關(guān)系以腦白質(zhì)FA值為因變量，ApoE ε4、WMH評(píng)分為自變量，調(diào)整年齡、性別、受教育時(shí)間，進(jìn)行多重線性回歸分析，結(jié)果顯示：ApoE ε4是雙側(cè)鉤束FA值影響因素(β=-0.005、-0.007，P<0.05)，WMH評(píng)分是廣泛腦白質(zhì)FA值影響因素，見(jiàn)表2。進(jìn)一步對(duì)上述線性回歸行性別分層分析顯示：在AD男性患者中，ApoE ε4對(duì)白質(zhì)纖維束 FA 值無(wú)影響；在AD女性患者中，ApoE ε4是左側(cè)扣帶回扣帶束、左側(cè)海馬部扣帶束、右側(cè)鉤束FA值影響因素，見(jiàn)表3。

表2 AD患者WMH評(píng)分與腦白質(zhì)FA值關(guān)系的多重線性回歸分析結(jié)果

表3 女性AD患者ApoE ε4 與腦白質(zhì)FA值關(guān)系的多重線性回歸分析結(jié)果

2.4 血清NFL水平與腦白質(zhì)FA、MD值的關(guān)系A(chǔ)D患者血清NFL水平與腦白質(zhì)FA、MD值相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，血清NFL水平與雙側(cè)扣帶回扣帶束及雙側(cè)海馬部扣帶束、雙側(cè)上縱束顳部、右側(cè)鉤束FA值呈負(fù)相關(guān)，與雙側(cè)扣帶回扣帶束、左側(cè)海馬部扣帶束、左側(cè)上縱束顳部、雙側(cè)鉤束MD值呈正相關(guān)。

表4 AD患者血清NFL水平與腦白質(zhì)FA、MD值的相關(guān)性分析結(jié)果

3 討論

在先前研究[6-7]中，ApoE ε4對(duì)AD患者白質(zhì)完整性影響的結(jié)果不一致，我們以總體AD患者為研究對(duì)象進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)ApoE ε4僅與鉤束FA值有關(guān)，進(jìn)一步行性別分層分析發(fā)現(xiàn)在女性AD患者中ApoE ε4與右側(cè)鉤束、左側(cè)扣帶回扣帶束、左側(cè)海馬部扣帶束FA值有關(guān)，但未在男性AD患者中觀察到ApoE ε4與上述纖維束FA值的相關(guān)性。有研究[8]發(fā)現(xiàn)ApoE基因的外顯率呈現(xiàn)出性別依賴(lài)性，在相同的ApoE基因型背景下女性的AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)更高。一致的是，在我們的研究中ApoE ε4對(duì)認(rèn)知相關(guān)纖維束完整性的負(fù)面效應(yīng)在女性AD患者中更加顯著。性別與ApoE基因型間相互作用的機(jī)制尚不明確，女性絕經(jīng)期、激素替代治療、子宮切除與腦內(nèi)AD病理水平有關(guān)，在解剖學(xué)上灰質(zhì)丟失腦區(qū)與富含雌激素受體腦區(qū)重疊[9]，循環(huán)雌激素水平的下降與大腦生物能量及代謝受損有關(guān)[10]。因此，在AD的臨床前預(yù)防及治療效果評(píng)價(jià)研究中需關(guān)注性別差異，進(jìn)一步探究?jī)?nèi)源性或外源性雌二醇以及女性相關(guān)的生活行為模式在AD病理進(jìn)程中的意義。

腦小血管病是 AD 患者中最常見(jiàn)的共病，在我們的研究中超過(guò)一半的AD患者存在WMH，WMH評(píng)分是廣泛腦白質(zhì)完整性影響因素。最近發(fā)現(xiàn)在記憶障礙(包括AD)患者中，腦小血管病對(duì)白質(zhì)完整性的影響效應(yīng)超過(guò)淀粉樣蛋白和Tau 蛋白[11]。WMH反映了血腦屏障功能的受損[12]，在AD進(jìn)程中血腦屏障損傷既是病理過(guò)程的結(jié)果，同時(shí)又作為病理環(huán)節(jié)進(jìn)一步加劇神經(jīng)損傷進(jìn)程。有研究[13-14]發(fā)現(xiàn)AD患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)周細(xì)胞數(shù)量顯著減少，周細(xì)胞是血腦屏障的重要組成部分，在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接、毛細(xì)血管管徑及血管的修復(fù)與再生等過(guò)程中發(fā)揮重要作用，周細(xì)胞丟失與深部白質(zhì)血腦屏障損傷有關(guān)并伴隨腦白質(zhì)脫髓鞘，其為AD預(yù)防與治療提供了線索。

血清NFL水平升高反映了粗徑有髓神經(jīng)纖維軸索的損傷，我們發(fā)現(xiàn)在散發(fā)型AD患者中血清NFL水平與扣帶束、鉤束等AD易感腦區(qū)纖維束完整性相關(guān)。一致的是，有研究[15]發(fā)現(xiàn)在常染色體顯性遺傳 AD 患者中血清NFL水平與廣泛腦白質(zhì)完整性相關(guān)，常染色體顯性遺傳性 AD 患者較相同認(rèn)知水平的散發(fā)型AD患者腦內(nèi)Tau蛋白沉積的皮質(zhì)范圍更廣泛且沉積水平更高，AD易感腦區(qū)較其他腦區(qū)Tau蛋白病理水平更高[16]，提示腦內(nèi)Tau蛋白沉積水平越高，血清NFL水平與纖維束完整性的相關(guān)性越明顯[17]。目前尚無(wú)一致研究結(jié)果表明Tau蛋白與腦白質(zhì)損傷關(guān)聯(lián)，但最近研究[18]表明在腦內(nèi)Tau蛋白沉積背景下，神經(jīng)軸索對(duì)血管危險(xiǎn)因素引起的損傷更加易感，Tau蛋白與血管危險(xiǎn)因素?fù)p傷效應(yīng)累積可加劇白質(zhì)損傷進(jìn)程，積極管理血管危險(xiǎn)因素是AD高危人群預(yù)防的重要途徑。

綜上所述，白質(zhì)完整性損傷是AD重要的病理改變之一，女性、ApoE ε4、白質(zhì)損傷等因素既獨(dú)立又相互影響，在時(shí)間上有序連貫又重疊。分析AD風(fēng)險(xiǎn)因子間的相互作用有助于進(jìn)一步探究病理機(jī)制并尋找臨床可干預(yù)的潛在靶點(diǎn)。但本研究樣本量偏小，有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量驗(yàn)證，為AD的預(yù)防與治療提供線索。