2型糖尿病抑郁患者自發(fā)腦活動靜息態(tài)功能磁共振特點(diǎn)

王 雪，武晉曉，焦秀敏，王 曄，周玉玲，張星光，呂肖鋒

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2型糖尿病抑郁患者自發(fā)腦活動靜息態(tài)功能磁共振特點(diǎn)

王 雪1，武晉曉1，焦秀敏1，王 曄2，周玉玲1，張星光1，呂肖鋒1

目的 探討合并抑郁狀態(tài)的2型糖尿病患者自發(fā)性腦活動的靜息態(tài)功能磁共振特點(diǎn)。方法 應(yīng)用患者健康自評量表(patient health questionnaire-9, PHQ-9)篩查糖尿病伴抑郁狀態(tài)(DM-D)患者29例，選取與之年齡、性別、受教育年限匹配的單純糖尿病(DM)患者25例。受試者均接受MRI掃描，應(yīng)用分?jǐn)?shù)低頻振幅(fractional amplitude of low-frequency fluctuation fALFF)分析方法比較兩組自發(fā)性腦區(qū)活動性異常的改變。結(jié)果 相對于DM組，DM-D組在右小腦后葉2區(qū)，右顳葉上、下角回，右額葉上、下回，右邊緣葉前扣帶回，右頂葉緣上回，左頂葉中央后回，左楔前葉，左角回等腦區(qū)fALFF值減低[P<0.05，多重比較校正(GRF校正)]；在左殼核、左枕葉距狀回、右枕中回、右頂葉中央后回fALFF值增高(P<0.05，GRF校正)。相關(guān)性分析顯示DM-D組降低的角回及前扣帶回與PHQ-9自評量表評分成負(fù)相關(guān)。結(jié)論 應(yīng)用靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)顯示糖尿病合并抑郁狀態(tài)的患者存在多個(gè)腦區(qū)活動性異常的改變,且這些改變的腦區(qū)有助于進(jìn)一步了解糖尿病共病抑郁患者的病理生理機(jī)制。

2型糖尿病；抑郁狀態(tài)；功能磁共振；分?jǐn)?shù)低頻振幅

抑郁是由各種病因引起的以持久性情緒低落為臨床表現(xiàn)的一種常見的精神疾病，是身心疾病及早期死亡的重要危險(xiǎn)因素[1]，其臨床表現(xiàn)有多種類型。糖尿病[2]等慢性病(如心腦血管疾病[3]、癌癥[4]、卒中[5]、風(fēng)濕[6]、骨質(zhì)疏松[7])給患者帶來的軀體上不適也可促進(jìn)抑郁情緒的發(fā)生。關(guān)于糖尿病與抑郁之間雙重相關(guān)性有Mate分析顯示，抑郁會使糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加60%，而2型糖尿病患者有15%的風(fēng)險(xiǎn)患有抑郁[8]。加拿大糖尿病協(xié)會專家委員會臨床實(shí)踐指南(Canadian Diabetes Association Clinical Practice Guidelines Expert Committee)指出，糖尿病患者在精神疾病，特別是嚴(yán)重的抑郁癥、廣泛性焦慮癥及飲食失調(diào)等方面較一般人群更為普遍[9]。目前，兩者共病的病因探索尚沒有明確機(jī)制，而隨著影像學(xué)不斷深入研究，對于共病現(xiàn)象的局部腦區(qū)異?；顒拥难芯繛榕R床及科研帶來更為有效的指導(dǎo)及應(yīng)用。

1 對象與方法

1.1 對象 按照WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)選取自2015-10至2016-09在陸軍總醫(yī)院內(nèi)分泌科住院的2型糖尿病患者并進(jìn)行PHQ-9自評量表[10]篩查。入選標(biāo)準(zhǔn)：年齡40～70歲；均為右利手；無神經(jīng)系統(tǒng)癥狀及體征。排除標(biāo)準(zhǔn)：有明確精神病史及(或)神經(jīng)系統(tǒng)疾病家族史；嚴(yán)重頭部外傷史；量表評估及臨床資料不完整及靜息態(tài)腦功能分析結(jié)果顯示頭動位移≥2 mm，角度>2°者。最終符合標(biāo)準(zhǔn)的糖尿病合并抑郁狀態(tài)29例(DM-D組)。另外選擇與之年齡、性別、受教育程度相匹配，且PHQ-9自評量表評分≤9分的2型糖尿病25例(DM組)。DM-D組中男12例，女17例；DM組中男11例，女14例。所有參與者均進(jìn)行頭顱MRI掃描且簽訂知情同意書。兩組在年齡、性別、病程、糖化血紅蛋白水平等方面比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1、2)。

指標(biāo)DM?D組(n=29)DM組(n=25)tP年齡(歲)53．689±8．68154．200±9．2060．2090．835病程(年)12．000±5．57710．462±5．201-1．7260．090糖化血紅蛋白(%)8．934±2．2318．848±1．900-0．0650．948空腹血糖(mmol/L)8．635±2．7688．353±2．0340．4220．675餐后2小時(shí)血糖(mmol/L)16．109±4．03517．520±4．4951．2150．230三酰甘油(mmol/L)2．178±1．9882．514±1．6390．6640．510高密度脂蛋白膽固醇(mmol/L)1．012±0．2490．967±0．212-0．7050．484低密度脂蛋白膽固醇(mmol/L)2．486±1．2372．718±1．9880．7950．430體重指數(shù)(kg/m2)28．379±3．60826．651±3．739-1．6830．104收縮壓(mmHg)148．000±14．944149．313±16．671-0．7240．419舒張壓(mmHg)77．138±13．69880．240±14．8560．7980．432

注：DM-D組指糖尿病合并抑郁狀態(tài)組，DM組為單純糖尿病組

表2 兩組2型糖尿病患者一般資料中計(jì)數(shù)資料的比較 (n;%)

注：DM-D組指糖尿病合并抑郁狀態(tài)組，DM組為單純糖尿病組

1.2 MRI數(shù)據(jù)采集 采用美國 GE 3.0T MRI掃描儀及頭部8通道線圈進(jìn)行掃描，囑受試者保持清醒，閉眼、平靜呼吸，在掃描過程中盡量保持頭部固定。掃描參數(shù)按照美國 GE 3.0 T MRI標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行全腦3D-T1結(jié)構(gòu)像掃描及靜息態(tài)-功能磁共振成像數(shù)據(jù)掃描。靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)通過利用血氧信號的改變來間接反映局部腦區(qū)神經(jīng)元活動的異常，為進(jìn)一步定位腦區(qū)異常改變提供客觀依據(jù)；fALFF技術(shù)作為ALFF(amplitude of low frequency fluctuation)全頻段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的分?jǐn)?shù)值，對于腦脊液、腦室等非特性信號具有較好的抑制作用，提高了探測腦區(qū)自發(fā)性活動異常的敏感性和特異性[11]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 在基于Matlab 14.0的操作平臺上采用SPM12.0 (SPM12 - http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)及數(shù)據(jù)處理助手(DPABI_V2.1，http://rfmri.org/dpabi)軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。計(jì)算fALFF圖：應(yīng)用DPABI_V2.1軟件中DPARSF小助手對頻段在0.01～0.08 Hz信號的功率譜行開方計(jì)算，得到低頻振幅ALFF值，相加得總和后，再除以全頻段振幅總和值，對全腦體素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，最后得到fALFF值。兩組分別進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，得到關(guān)于fALFF值t圖，再將兩者進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，得出兩組具有差異性的fALFF圖。最終結(jié)果應(yīng)用DPABI_V2.1軟件進(jìn)行GRF多重比較校正(P<0.05，體素?cái)?shù)>10)，GRF多重比較將T、F值均轉(zhuǎn)換為Z值。臨床數(shù)據(jù)資料采用SPSS 17.0軟件分析，均采用雙側(cè)檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

兩組受試者fALFF值增高的腦區(qū)包括扣帶回/楔前葉、額葉皮質(zhì)、雙側(cè)下頂葉等(圖1)。相對于DM組，DM-D組在右小腦后葉2區(qū)、右顳葉上、下角回，右額葉上、下回，右邊緣葉前扣帶回，右頂葉緣上回，左頂葉中央后回，左楔前葉，左角回等腦區(qū)fALFF值減低；在左殼核、左枕葉距狀回、右枕中回、右頂葉中央后回fALFF值增高(圖1，表3、4)。提取DM-D組減低的腦區(qū)與PHQ9評分進(jìn)行相關(guān)性分析，顯示隨著評分的升高，減低腦區(qū)活動性逐漸減低，兩者呈負(fù)相關(guān)(圖2)。

圖1 兩組2型糖尿病患者靜息態(tài)功能磁共振顯示的fALFF圖(GRF校正，P<0.05，體素?cái)?shù)>10)

腦區(qū)MNIXYZBA腦區(qū)體素?cái)?shù)tP右小腦后葉42-72-51-33-5．23470．000右顳上回//顳下回63-21-212025-4．75130．000右額上回//額下回5427-34729-4．59230．000右角回48-75303936-4．16920．000右邊緣葉//前扣帶回333273212-4．87140．000右頂葉//緣上回57-5436-49-5．14690．000右頂下小葉-42-69393938-5．52040．000左頂葉//楔前葉-18-7245721-4．08970．000左頂下小葉//角回-42-69393938-5．52040．000

注：DM-D組指糖尿病合并抑郁狀態(tài)組，DM組為單純糖尿病組。MNI為蒙特利爾神經(jīng)研究所標(biāo)準(zhǔn)頭解剖模版；T值為體素簇峰值的大小

表4 DM-D組較DM組fALFF值增強(qiáng)的腦區(qū)

注：DM-D組指糖尿病合并抑郁狀態(tài)組，DM組為單純糖尿病組。MNI為蒙特利爾神經(jīng)研究所標(biāo)準(zhǔn)頭解剖模版。T值為體素簇峰值的大小

圖2 DM-D組右前扣帶回及右角回與PHQ-9得分相關(guān)分析

A.右角回,R=-0.409，P=0.028；B.右前扣帶回,R=-0.504，P=0.005

3 討 論

糖尿病與抑郁之間的關(guān)聯(lián)已成為公認(rèn)的事實(shí)。有研究發(fā)現(xiàn)，老年抑郁癥與糖尿病大血管病變及認(rèn)知功能的下降相關(guān)，且這種相關(guān)是相互的，可以隨著生命的進(jìn)展而進(jìn)一步發(fā)展[12]。但對兩者之間相互作用的具體機(jī)制目前尚不清楚。靜息態(tài)腦功能技術(shù)因無創(chuàng)性、空間分辨率高、對腦區(qū)定位準(zhǔn)確等廣泛應(yīng)用于多種疾病腦功能異常的研究。有不少研究應(yīng)用靜息態(tài)腦功能發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者及抑郁癥患者均存在異?；顒拥哪X區(qū)，糖尿病患者以在扣帶回、顳中回、舌回、梭狀回、距狀回、枕中回等出現(xiàn)異?；顒訛橹鱗13]；抑郁患者以在丘腦、楔前葉、島葉、中央前回、前扣帶回等出現(xiàn)活動性異常信號為主[14]，且有研究顯示，這些異常的腦區(qū)與抑郁量表評分及認(rèn)知功能障礙有一定的相關(guān)性。本研究就兩者共病現(xiàn)象進(jìn)行腦區(qū)異常活動的定位，為更好地理解其病理生理機(jī)制提供客觀依據(jù)。

有學(xué)者認(rèn)為，抑郁情緒的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，前額葉-杏仁核-紋狀體-丘腦中部是大腦內(nèi)重要的情感調(diào)節(jié)回路，主要參與情感處理的過程[15]。Tekin和Cummings[16]曾對額葉皮質(zhì)環(huán)路進(jìn)行闡述，指出背外側(cè)前額葉病變可導(dǎo)致多種形式的情感改變。顳葉的邊緣系統(tǒng)與情感性功能活動相關(guān)，前扣帶回作為邊緣系統(tǒng)一部分，在情緒整合加工中起著極其重要的作用。關(guān)于抑郁患者腦功能連接的報(bào)道中發(fā)現(xiàn)，抑郁患者前扣帶回與顳中、下回，島回、舌回、小腦功能連接出現(xiàn)中斷，且功能連接強(qiáng)度與漢密爾頓抑郁量表評分呈負(fù)相關(guān)[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，DM-D組患者在右側(cè)額葉、顳葉、前扣帶回、殼核區(qū)出現(xiàn)活動性異常的情況，從而可能出現(xiàn)上述環(huán)路異常的情況，導(dǎo)致患者出現(xiàn)心境及情緒調(diào)節(jié)紊亂。提取活動性降低的腦區(qū)，經(jīng)量化后進(jìn)行相關(guān)性分析，同樣得出隨著抑郁評分量表的升高，活動性降低的腦區(qū)也更為顯著。

楔葉作為參與高級認(rèn)知功能整合的特殊腦區(qū)，同樣參與情節(jié)記憶及自我相關(guān)的信息處理過程；枕葉距狀回是中樞視覺處理及加工腦區(qū)；中央后回為軀體感覺的初級感受區(qū)，在研究糖尿病腦功能異常的研究中指出上述腦區(qū)均出現(xiàn)活動性降低的情況，且楔葉、距狀回等腦區(qū)與認(rèn)知功能中執(zhí)行能力呈負(fù)相關(guān)[18]；本研究發(fā)現(xiàn)，上述腦區(qū)活動性增強(qiáng)的情況可能是患者出現(xiàn)代償功能的表現(xiàn)。因腦內(nèi)有大量皮質(zhì)神經(jīng)元及豐富的傳導(dǎo)信號通路，形成的多模態(tài)形式可使某一部位的病變可能引起的功能缺失臨床表現(xiàn)上不太明顯。在對于抑郁患者研究中尚未出現(xiàn)此區(qū)活動異常的改變，這也可能是糖尿病患者所特有的腦區(qū)改變。本研究還發(fā)現(xiàn)，DM-D組出現(xiàn)緣上回及角回活動性降低的情況，角回及緣上回分別是對軀體定位、聽覺、視覺信息整合的多模式聯(lián)絡(luò)區(qū)，能特異性從事口語及非口語的聽覺激活，在臨床表現(xiàn)上患者均尚未出現(xiàn)聽覺障礙的現(xiàn)象，這也暗示此類患者應(yīng)盡早進(jìn)行聽力篩查，以早期得到有效診治。針對于上述特異性腦區(qū)的改變，本研究中患者因尚未進(jìn)行抗抑郁治療，因此，針對于此類患者出現(xiàn)的特異性改變尚不能充分得到肯定，還需要大量樣本進(jìn)一步深入研究。

綜上所述，本研究顯示糖尿病合并抑郁狀態(tài)的患者，經(jīng)靜息態(tài)腦功能研究顯示多個(gè)腦區(qū)出現(xiàn)異常改變，這種異常改變?yōu)樘幱谝钟魻顟B(tài)的患者進(jìn)行腦區(qū)功能定位提供基礎(chǔ)依據(jù)。

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(2016-12-10收稿 2017-02-15修回)

(責(zé)任編輯 武建虎)

Resting-state functional magnetic resonance imaging for patients with type 2 diabetes complicated with depressive state

WANG Xue1, WU Jinxiao1, JIAO Xiumin1, WANG Ye2, ZHOU Yuling1, ZHANG Xingguan1,and LV Xiaofeng1.
1.Department of Endocrinology, Beijing Army General Hospital, Beijing 100700, China; 2.The Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

Objective To investigate the spontaneous brain activity in patients of diabetes complicated with depressive state using resting-state fMRI.Methods Twenty-nine cases were screened by PHQ-9 as diabetic patients complicated with depressive state (DM-D),while another 25 patients with diabetes mellitus(DM)alone who matched the DMD patients in gender, age, and education were selected as the control group. All the subjects were examined by resting-state fMRI. Fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF)was used to compare the changes of spontaneous abnormal brain activity in both groups.Results Compared with the DM group, DM-D group displayed decreased fALFF values in right cerebellum posterior crus2, the right temporal superior, right inferior gyrus, right angular gyrus, right frontal superior,middle, inferior gyrus, right limbic Lobe, right anterior cingulate, right parietal supramarginal gyrus, left parietal precuneus, and in left angular gyrus. However, in the left putamen, left occipital calcarine, left middle occipital gyrus, and left parietal postcentral gyrus, fALFF values were increased. Bivariate correlation analyses indicated that the decreased fALFF values and PHQ-9 self-rating scale scores were negatively correlated in DM-D group.Conclusions This resting-state fMRI study suggests that diabetic patients with depression have more than one abnormal brain activity, which helps to understand the pathophysiological mechanism of diabetic patients with depression.

type 2 diabetes; depressive state; resting-state fMRI; fractional amplitude of low-frequency fluctuation

王 雪，碩士研究生。

1.100700，北京陸軍總醫(yī)院內(nèi)分泌科；2.200433，第二軍醫(yī)大學(xué)

呂肖鋒，E-mail：neifenmike@126.com

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