抑郁癥家族史陽性首發(fā)患者和健康者腦血流灌注的變化

張寧寧， 盛良駒， 徐宇浩， 朱彥， 張丹偉， 李月峰

(1. 江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院影像科， 江蘇 鎮(zhèn)江 212001； 2. 江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212013； 3. 江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科， 江蘇 鎮(zhèn)江 212001； 4. 鎮(zhèn)江市精神衛(wèi)生中心， 江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

抑郁癥是一種常見的精神類疾病，以情感低落和(或)興趣缺失為主要臨床特征，嚴(yán)重危害人類的身心健康。迄今為止，抑郁癥的神經(jīng)病理機(jī)制仍不清楚。據(jù)報(bào)道，家族史是抑郁癥發(fā)展的主要危險(xiǎn)因素，抑郁癥患者的一級(jí)親屬與健康對(duì)照者的一級(jí)親屬相比，患上該疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加了2～4倍[1]。諸多神經(jīng)影像學(xué)的研究已證實(shí)具有抑郁癥家族史的患者和健康者腦結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了某些顯著的改變，如家族史陽性抑郁癥患者的杏仁核體積變小，家族史陽性的健康者與情緒障礙相關(guān)的邊緣系統(tǒng)等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能有所改變[2-3]。而鮮少有關(guān)于家族性抑郁癥患者腦血流量(cerebral blood flow，CBF)灌注變化的研究報(bào)道。動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)為無創(chuàng)性評(píng)估CBF灌注的影像學(xué)技術(shù)方法，利用該技術(shù)觀察抑郁癥患者CBF灌注變化已經(jīng)多有報(bào)道[4-5]。本研究旨在應(yīng)用ASL技術(shù)探討家族史陽性的首發(fā)抑郁患者及家族史陽性的健康者CBF灌注的變化，為進(jìn)一步探索抑郁癥發(fā)病機(jī)制提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 臨床資料

抑郁組50例患者為2017年6月至2018年6月于江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科就診的門診患者，均符合美國(guó)精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)第4版(DSM-IV)的首次發(fā)作未經(jīng)藥物治療的抑郁癥診斷標(biāo)準(zhǔn)，且患者自述病情至首次就診時(shí)間均在6個(gè)月以內(nèi)，同時(shí)依據(jù)其一級(jí)親屬有無抑郁癥病史將患者分為家族史陽性21例與家族史陰性29例。磁共振檢查于門診當(dāng)天或第2天完成。

健康組共52例，其中家族史陽性健康者22例，家族史陰性健康者30例。健康被試者在納入研究的當(dāng)天進(jìn)行磁共振檢查。

兩組納入對(duì)象均為漢族、右利手，18周歲以上，其年齡、性別、受教育年限、體重指數(shù)(BMI)等差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。排除標(biāo)準(zhǔn)包括患過抑郁癥或其他精神障礙、藥物依賴、患有嚴(yán)重的軀體疾病或嚴(yán)重藥物過敏、患過腦器質(zhì)性疾病或其他可能影響腦血流與代謝的疾病、任何MRI禁忌證。本研究經(jīng)過江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院倫理學(xué)委員會(huì)審查同意，所有受試者均簽署研究知情同意書。

表1 納入對(duì)象的一般資料比較

1.2 磁共振檢查方法

磁共振掃描采用GE 3T MR系統(tǒng)(美國(guó)GE Healthcarec機(jī)型)，16通道相控陣頭部線圈。掃描期間所有受試者頭部用軟墊固定，并使用軟耳塞減低掃描儀噪聲的干擾。要求所有受試者閉上眼睛、放松、保持清醒，盡量不要思考。主要掃描序列與參數(shù)如下，① 3D-ASL 序列：TR 4 844 ms，TE 10.5 ms，矩陣1 024×8，顯示野24 cm×24 cm，層厚4.0 mm，標(biāo)記后延遲時(shí)間2 025 ms，36層連續(xù)掃描以覆蓋全腦，掃描時(shí)間4 min。② 三維快速擾相梯度回波T1加權(quán)成像序列(3D-T1W FSPGR 序列):TR 8.6 ms，TE 3.3 ms，反轉(zhuǎn)角12 度，層厚1 mm，顯示野25.6 cm×25.6 cm，矩陣256×256。

1.3 圖像分析

3D-ASL序列的原始圖像及CBF圖像、3D-FSPGR的結(jié)構(gòu)圖像均以DICOM格式通過PACS傳送至后處理工作站。第一次磁共振掃描所獲圖像的預(yù)處理和統(tǒng)計(jì)分析均在MATLAB( R2016a，Mathworks Inc，Sherborn，MA)平臺(tái)上通過SPM12軟件完成(http:∥www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)。具體過程包括： ① 采用SPM的Coregister工具對(duì)3D-ASL和3D-FSPGR的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。② 采用SPM的Segment工具對(duì)配準(zhǔn)后的3D-FSPGR高分辨率腦結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行分割，獲得腦灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液(CSF)的概率分布圖。③ 采用公式CBFcorr=CBForig/(灰質(zhì)+0.4×白質(zhì))對(duì)CBF圖像的部分容積效應(yīng)(partial volume effect，PVE)進(jìn)行校正。④ 采用SPM的Normalise工具對(duì)校正后的CBF圖像進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化，使得標(biāo)準(zhǔn)化后的CBF圖像轉(zhuǎn)換至蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)的標(biāo)準(zhǔn)腦空間。⑤ 采用SPM的Smooth工具，以6 mm×6 mm×6 mm的半高寬對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的圖像進(jìn)行空間平滑。⑥ 采用SPM的Second level Analysis工具，對(duì)平滑后的CBF圖像以2×2析因設(shè)計(jì)方差分析進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，其中以抑郁癥診斷作為第一個(gè)因素(抑郁組vs.健康組)，以家族史作為第二個(gè)因素(家族史陽性vs.家族史陰性)，對(duì)家族史陽性抑郁組與家族史陰性抑郁組、家族史陽性抑郁組與家族史陽性健康組、家族史陰性抑郁組與家族史陰性健康組、家族史陽性健康組與家族史陰性健康組進(jìn)行組間比較。初步結(jié)果取整體誤差(family wise error，F(xiàn)WE)校正時(shí)P<0.05、433個(gè)體素以上的簇為有意義的區(qū)域。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 抑郁組與健康組CBF灌注比較

與家族史陰性健康者相比，家族史陰性抑郁者左側(cè)扣帶回、右側(cè)豆?fàn)詈思坝覀?cè)海馬腦區(qū)CBF顯著增加，左側(cè)額中回、左側(cè)枕上回、左側(cè)丘腦及右側(cè)尾狀核腦區(qū)CBF明顯降低(表2)。相比之下，與家族史陽性健康者相比，家族史陽性抑郁者只存在CBF顯著降低的區(qū)域，主要是右側(cè)杏仁核、左側(cè)額中回及左側(cè)枕上回(表3)。

2.2 家族史陽性組與家族史陰性組CBF灌注比較

與家族史陰性抑郁組比較，家族史陽性抑郁組右側(cè)杏仁核及左側(cè)腦島CBF顯著降低(表4)。與家族史陰性健康組比較，家族史陽性健康組亦存在右側(cè)杏仁核CBF的降低(X軸=18，Y軸=-2，Z軸=-22，體素大小=535個(gè)，P=0.037)。

表2 家族史陰性抑郁者與健康者CBF灌注差異腦區(qū)

表3 家族史陽性抑郁者與健康者CBF灌注差異腦區(qū)

表4 家族史陽性抑郁者與家族史陰性抑郁者CBF灌注差異腦區(qū)

3 討論

ASL技術(shù)主要利用動(dòng)脈血液內(nèi)水分子作為內(nèi)源性自由彌散的標(biāo)記物，通過反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖序列在成像平面近端標(biāo)記動(dòng)脈血中的水質(zhì)子，流入成像平面后與組織中沒有標(biāo)記的水質(zhì)子混合，引起局部組織縱向弛豫時(shí)間Tl的變化，從而產(chǎn)生血流依賴的灌注加權(quán)的圖像(CBF圖)，能定量反映腦組織的CBF灌注。CBF與重度抑郁癥發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[6]。本研究應(yīng)用ASL技術(shù)探討家族性風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)首發(fā)抑郁患者及健康者CBF灌注的影響?；赟PM圖像統(tǒng)計(jì)分析得到了2個(gè)有意義的結(jié)果： ① 家族史陽性首發(fā)抑郁患者與家族史陰性首發(fā)抑郁患者CBF灌注的改變存在差異，即家族史陰性患者同時(shí)存在CBF降低及增加的腦區(qū)，而家族史陽性患者僅存在CBF降低的腦區(qū)。② 與家族史陰性者相比，家族史陽性首發(fā)抑郁患者及健康個(gè)體均存在右側(cè)杏仁核CBF的降低。

家族史陰性患者左側(cè)額中回、枕上回、丘腦及右側(cè)尾狀核CBF降低，而右側(cè)海馬、豆?fàn)詈思白髠?cè)扣帶回CBF增加，這些異常與目前較為公認(rèn)的抑郁癥邊緣系統(tǒng)—皮層—紋狀體—蒼白球—丘腦神經(jīng)環(huán)路異常假說相一致[7]，也大致符合國(guó)內(nèi)外對(duì)抑郁癥CBF異常的報(bào)道。例如，呂粟等[8]研究發(fā)現(xiàn)抑郁患者存在邊緣—丘腦—皮質(zhì)神經(jīng)環(huán)路上腦區(qū)CBF的降低，而非難治性抑郁亦存在邊緣—紋狀體區(qū)CBF的增加。家族史陽性患者僅見左側(cè)額中回、枕上回及右側(cè)杏仁核CBF的降低，而未見邊緣紋狀體區(qū)CBF的增加。這可能反映兩組患者存在不同的神經(jīng)病理改變，家族性風(fēng)險(xiǎn)因素可能主要對(duì)邊緣—紋狀體區(qū)產(chǎn)生影響。

本研究觀察到家族史陽性首發(fā)抑郁患者及健康者右側(cè)杏仁核CBF均降低。杏仁核是邊緣系統(tǒng)的重要組成部分，在情緒信息的感知、調(diào)控和記憶中起著重要作用[9]。研究表明抑郁家族性風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)杏仁核結(jié)構(gòu)或功能存在影響，例如，Romanczuk-Seiferth等[10]發(fā)現(xiàn)這些高危人群的右側(cè)杏仁核體積增大，Adolphs等[11]發(fā)現(xiàn)這些高危人群杏仁核對(duì)威脅等刺激的反應(yīng)模式發(fā)生了改變。此外，研究表明血清素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(5-HTTLPR)常見多態(tài)性是與情緒行為相關(guān)的大腦反應(yīng)的個(gè)體差異的重要介質(zhì)，同時(shí)介導(dǎo)杏仁核活動(dòng)的調(diào)節(jié)[12-13]。故鑒于杏仁核和抑郁癥之間的關(guān)系，以及杏仁核和5-HTTLPR基因之間的關(guān)系，抑郁癥家族性危險(xiǎn)因素可能對(duì)杏仁核產(chǎn)生影響。此外，有研究表明左右側(cè)杏仁核對(duì)情緒的處理方式不同，右側(cè)杏仁核參與了全局情緒輸入的處理，而左側(cè)杏仁核更積極地處理負(fù)面情緒以及情緒刺激的局部或詳細(xì)處理[14]。因此，我們推測(cè)僅右側(cè)杏仁核異常的原因可能是全局情緒輸入的處理更受家庭或遺傳因素的影響，但有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

綜上，本研究結(jié)果表明不僅家族史陽性的首發(fā)抑郁患者CBF灌注存在異常，家族史陽性的健康者CBF灌注也存在異常，而右側(cè)杏仁核為主要受累腦區(qū)。但本組研究樣本量偏小，可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。