DTI技術(shù)與血清α-突觸核蛋白用于評(píng)估帕金森病認(rèn)知功能障礙的臨床研究

胡仁琳， 肖家平， 李 強(qiáng)， 朱燦敏， 張細(xì)六， 胡 琴

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)作為神經(jīng)系統(tǒng)常見的運(yùn)動(dòng)障礙性疾病，以震顫、僵硬和運(yùn)動(dòng)遲緩癥狀為特征性表現(xiàn)。其運(yùn)動(dòng)障礙癥狀的出現(xiàn)是因位于紋狀體的黑質(zhì)和軸突投影中的多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞體的減少所致[1]。此外，帕金森病亦可出現(xiàn)輕度認(rèn)知功能障礙或帕金森癡呆等非運(yùn)動(dòng)癥狀[2，3]。目前有研究表明阿爾茲海默病的發(fā)病與腦白質(zhì)病變間存在一定的相關(guān)性[4]，但有關(guān)帕金森病患者認(rèn)知功能狀態(tài)與腦白質(zhì)病變間的關(guān)聯(lián)性尚不明確。磁共振彌散張量成像(DTI)技術(shù)能夠?qū)δX白質(zhì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的定量測(cè)量，有學(xué)者認(rèn)為帕金森病患者的病情進(jìn)展與腦白質(zhì)纖維的損傷程度密切相關(guān)[5]，且帕金森病合并癡呆較非癡呆的帕金森患者腦白質(zhì)受損更嚴(yán)重[6]。帕金森病的發(fā)生發(fā)展與α-突觸核蛋白(α-synclein,α-Syn)的異常聚集密切相關(guān)。本文試通過測(cè)定帕金森病患者的血清α-突觸核蛋白水平和利用彌散張量技術(shù)來評(píng)估其腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)一步探討帕金森病患者血清α-突觸核蛋白及DTI腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變與認(rèn)知功能狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象與入選標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 帕金森病組(PD組) 篩選2015年1月-2017年12月我院神經(jīng)內(nèi)科門診就診和/或住院的帕金森病患者，符合標(biāo)準(zhǔn)者共60例，年齡(64.7±6.9)歲，其中男性32例，女性28例。A.入組標(biāo)準(zhǔn)：參照2013年歐洲神經(jīng)病學(xué)聯(lián)盟帕金森病診斷指南的診斷標(biāo)準(zhǔn)。(1)運(yùn)動(dòng)遲緩；(2)至少具備下列癥狀中一項(xiàng)：靜止性震顫、肌強(qiáng)直、姿勢(shì)平衡障礙；(3)具備下列3項(xiàng)條件者：病情逐漸加重、左旋多巴治療有顯效、病程4 y或以上。B.排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)帕金森綜合征(包括：外傷性、血管性、感染性、代謝中毒性、腫瘤性病因所致)；(2)合并重要臟器疾病(心臟病、肝腎疾病等)；(3)既往曾接受過外科手術(shù)治療的原發(fā)性帕金森病患者；(4)合并嚴(yán)重精神疾病者；(5)無法進(jìn)行核磁共振掃描者；(6)抑郁自評(píng)量表標(biāo)準(zhǔn)分≥50者。C.分組：依據(jù)帕金森病患者的認(rèn)知功能狀態(tài)，將其分為3組：認(rèn)知功能正常組(PD-N)、輕度認(rèn)知功能障礙組(PD-MCI)和癡呆組(PDD)各20例。

1.1.2 對(duì)照組 選擇同時(shí)期健康對(duì)照20例，性別、年齡及文化背景等資料與帕金森病組相匹配，行簡(jiǎn)明精神狀態(tài)量表評(píng)分≥26分。本研究經(jīng)武漢市第五醫(yī)院倫理委員會(huì)討論并批準(zhǔn)，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法 本研究采用問卷調(diào)查與臨床檢查相結(jié)合的方式，全體患者及健康對(duì)照組人員均經(jīng)知情同意告知，并簽字確認(rèn)。

1.2.1 一般信息調(diào)查 主要包含受試者的背景資料-涉及年齡、性別、民族、發(fā)病時(shí)限、治療經(jīng)歷及效果等。

1.2.2 采用《統(tǒng)一帕金森病評(píng)分量表(UPDRS)》和《帕金森病Hoehn-Yahr(修正)分級(jí)量表》對(duì)全部帕金森患者進(jìn)行病情評(píng)估。

1.2.3 采用中文版《簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表(MMSE)》和《蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCA)》對(duì)受試者進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)估。MMSE評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：未受教育者>17分、受教育年限低于6 y者>20分、受教育年限6 y以上者>24分為正常。MoCA<26分，提示存在認(rèn)知功能受損。全部測(cè)試由受試者自己獨(dú)立完成。

1.2.4 磁共振彌散張量成像(Diffusion tensor imaging,DTI) 采用GE 3.0 T核磁共振儀對(duì)全部受試者行頭部核磁共振掃描，常規(guī)序列包括T1WI、T2WI、FLAIR、DWI、DTI。其中DTI圖像在AW 4.4計(jì)算機(jī)工作站上運(yùn)用Functool圖像分析軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)不同感興趣腦區(qū)(region of interest,ROI)的腦白質(zhì)神經(jīng)纖維進(jìn)行各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA)值的測(cè)量，包括：腦白質(zhì)(額、頂、顳、枕葉)、胼胝體膝部、胼胝體壓部、前中(后)扣帶束等腦區(qū)雙側(cè)對(duì)稱部位選取ROI。所有數(shù)據(jù)由2名具有副主任醫(yī)師職稱的工作人員采取雙盲法各測(cè)量3次，取其平均值。

1.2.5 所有受試者(帕金森病和對(duì)照組)于晨起后空腹?fàn)顟B(tài)，經(jīng)肘正中靜脈抽血，用EDTA試管收集靜脈血6 ml，采集后30 min內(nèi)經(jīng)高速離心，取上清液存放于-80 ℃冰箱。依照說明書采用ELISA法測(cè)定血清α-突觸核蛋白含量，檢測(cè)試劑盒由上海希美化學(xué)有限公司提供。

2 結(jié) 果

2.1 不同認(rèn)知功能狀態(tài)帕金森患者及對(duì)照組一般資料 PD各亞組(PD-N組、PD-MCI組、PDD組)及對(duì)照組在年齡和性別分布之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；PD各亞組病程年限差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；PD患者伴隨認(rèn)知功能障礙加重，其UPDRS評(píng)分和Hoehn-Yahr分級(jí)呈逐漸加重趨勢(shì)(P<0.05)(見表1)。

2.2 中晚期帕金森病與早期帕金森病認(rèn)知功能狀態(tài)分布情況 中晚期組PDD所占比例顯著高于早期組，組間差異具有顯著性(P<0.05)；而中晚期組PD患者認(rèn)知功能正常者所占比例顯著低于早期組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見表2)。

2.3 不同認(rèn)知功能狀態(tài)帕金森患者和健康對(duì)照組MoCA和MMSE總分比較 與對(duì)照組相比，PD各亞組(PD-N組、PD-MCI組、PDD組)患者M(jìn)oCA和MMSE評(píng)分呈逐漸下降趨勢(shì)，亞組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。PD患者行MMSE量表檢測(cè)，評(píng)分異常率為40.0%；而采用MoCA量表對(duì)PD患者進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)估，評(píng)分異常率為75.0%。在36例MMSE總分正常的PD患者中，采用MoCA評(píng)估發(fā)現(xiàn)有21例總分異常，占MMSE總分正常PD患者的58.3%。此結(jié)果提示在對(duì)PD患者進(jìn)行認(rèn)知功能篩查時(shí)，MoCA量表篩查的敏感性要優(yōu)于MMSE量表(見表3)。

2.4 不同認(rèn)知功能狀態(tài)PD患者和健康對(duì)照組腦白質(zhì)FA值變化 與對(duì)照組比較，PDD和PD-MCI組的左額葉白質(zhì)、右顳葉白質(zhì)及雙側(cè)前扣帶束白質(zhì)的FA值下降；PD-M組的左顳葉白質(zhì)和胼胝體膝部的FA值下降；PD-N組的左枕葉白質(zhì)和左前扣帶束的FA值下降，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。 PDD組左扣帶前束和胼胝體壓部白質(zhì)的FA值低于PD-MCI組、PD-N組和對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。通過比較發(fā)現(xiàn)：PD-MCI組右顳葉、右后扣帶束及胼胝體膝部等腦區(qū)白質(zhì)的FA值低于PD-N組相應(yīng)區(qū)域的FA值，PDD組左枕葉、左前扣帶束及胼胝體壓部等腦區(qū)白質(zhì)的FA值低于PD-N組相應(yīng)區(qū)域的FA值，將腦白質(zhì)區(qū)域FA值、UPDRS評(píng)分和Hoehn-Yahr分級(jí)結(jié)果納入Logistic回歸方程，結(jié)果顯示胼胝體膝部腦白質(zhì)、左側(cè)扣帶前束腦白質(zhì)FA值的下降具有特異性，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。不同區(qū)域腦白質(zhì)FA值與PD的MoCA評(píng)分進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析結(jié)果如下：左額葉(r=-0.343,P<0.05)、右顳葉(r=-0.393,P<0.05)、左枕葉(r=-0.231,P<0.05)、左扣帶前束(r=-0.396,P<0.05)、右扣帶前束(r=-0.241,P<0.05)、胼胝體壓部(r=-0.236,P<0.05)(見表4)。

2.5 不同認(rèn)知功能狀態(tài)PD和對(duì)照組血清α-突觸核蛋白水平與MoCA相關(guān)性 與對(duì)照組相比，PD各亞組(PD-N、PD-MCI、PDD)患者血清α-突觸核蛋白濃度水平均顯著升高(均P<0.05)，且亞組間比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(均P<0.05)。PD各亞組患者血清α-突觸核蛋白濃度與其MoCA評(píng)分之間存在正相關(guān)，PD-N(r=0.446,P<0.05)、PD-MCI(r=0.492,P<0.05)、PDD(r=0.432,P<0.05)(見表5)。

表1 不同認(rèn)知功能狀態(tài)帕金森患者及對(duì)照組一般資料對(duì)比

注：PD-MCI與PD-N間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義ΔP<0.05；PDD與PD-N間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義*P<0.05；PDD與PD-MCI間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義#P<0.05

表2 中晚期帕金森病與早期之間認(rèn)知功能狀態(tài)分布情況的比較

注：中晚期PD與早期PD間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義*P<0.05

表3 不同認(rèn)知功能狀態(tài)PD患者和對(duì)照組MoCA總分和MMSE總分對(duì)比

表4 不同認(rèn)知功能狀態(tài)PD患者和對(duì)照組腦白質(zhì)FA值對(duì)比

表5 不同認(rèn)知功能狀態(tài)PD患者和對(duì)照組血清α-突觸核蛋白水平與MoCA相關(guān)性

3 討 論

臨床上，PD的進(jìn)展不僅可表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)癥狀的進(jìn)展，亦可伴發(fā)認(rèn)知功能損害、睡眠障礙等非運(yùn)動(dòng)性癥狀的進(jìn)展[7,8]。PD認(rèn)知功能障礙(PD with cognitive impairment，PD-CI)已成為神經(jīng)科學(xué)中研究的熱點(diǎn)，其包括輕度認(rèn)知功能障礙(PD with mild cognitive impairment，PD-MCI)和癡呆(PD with dementia，PDD)。其中20%～57%的PD患者在其確診3～5 y內(nèi)出現(xiàn)PD-MCI，給社會(huì)和家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)。因此如何更好地研究和早期干預(yù)PD-CI,改善PDD患者的生活質(zhì)量至關(guān)重要。有研究表明，PD-CI可表現(xiàn)為視空間、執(zhí)行力、注意力、語言功能及記憶力等多個(gè)認(rèn)知域受損。對(duì)于PD-CI患者，臨床上常常使用一些認(rèn)知量表(如MoCA、MMSE及畫鐘表試驗(yàn)等)來作為診斷的輔助工具。在本研究中，運(yùn)用MMSE與MoCA進(jìn)行對(duì)比，MoCA量表篩查出36例MMSE總分正常的PD患者有21例總分異常，提示PD-CI進(jìn)行評(píng)估時(shí)MoCA敏感性要優(yōu)于MMSE。

目前已證實(shí)大腦的前額葉、前扣帶束、后頂葉、部分顳葉及枕葉等重要解剖區(qū)域與其認(rèn)知功能密切相關(guān)。PD-CI患者主要以額葉執(zhí)行功能與視空間障礙最常見，其次是記憶功能受損，但其發(fā)生機(jī)制尚不明確，可能與額葉-紋狀體、額葉-基底節(jié)、額葉-丘腦等通路受損有關(guān)。作為一種新型神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)，DTI能夠準(zhǔn)確識(shí)別腦白質(zhì)神經(jīng)纖維的完整性，為認(rèn)知功能障礙的診斷提供了重要的參考依據(jù)[9,10]。有研究發(fā)現(xiàn)：認(rèn)知功能障礙與腦區(qū)間白質(zhì)纖維束的完整性密切相關(guān)，而后者完整性的破壞則導(dǎo)致了其FA值的變化[11]。FA值大小在一定程度上可反映髓鞘的完整性和纖維致密性。利用DTI技術(shù)發(fā)現(xiàn)PDD患者胼胝體膝部、前中扣帶回、額葉、頂葉、顳葉皮質(zhì)的FA 值較正常人顯著降低[12]，提示在這些重要結(jié)構(gòu)區(qū)域中的神經(jīng)元及其纖維束存在廣泛損害。本研究中，PDD患者其左額葉、右顳葉及雙側(cè)前扣帶束白質(zhì)的FA值明顯下降，PD-MCI組患者左顳葉和胼胝體膝部的FA值下降，經(jīng)Logistic回歸分析提示胼胝體膝部腦白質(zhì)及左側(cè)扣帶前束白質(zhì)可能具有特異性。采用Spearman分析顯示，PD患者左額葉、右顳葉、左枕葉、左右扣帶前束及胼胝體壓部與MoCA存在負(fù)相關(guān),再次證實(shí)這6個(gè)腦區(qū)與PD-CI的發(fā)病有關(guān)。

α-突觸核蛋白屬于神經(jīng)元蛋白，它參與神經(jīng)損傷與變性的過程，可通過干擾線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間鈣離子的交換來破壞細(xì)胞內(nèi)鈣離子平衡和抑制受損線粒體的降解[13]；而α-突觸核蛋白的過度堆積會(huì)引起線粒體膜電勢(shì)的改變，會(huì)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)活性氧的過度生成，最終損傷多巴胺能神經(jīng)元，加速PD患者病情的進(jìn)展。因此，檢測(cè)血清α-突觸核蛋白具有一定的臨床意義。本研究中，PD各亞組血清α-突觸核蛋白濃度水平均顯著高于對(duì)照組，其血清α-突觸核蛋白濃度與MoCA評(píng)分呈正相關(guān)，提示α-突觸核蛋白在外周血內(nèi)含量高低在一定程度上可反映PD的進(jìn)展，有望成為PD進(jìn)展的一個(gè)重要生物標(biāo)記物。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知功能損害在PD患者中發(fā)生率較高，MoCA量表有助于PD-CI的篩查，且敏感度較高；利用DTI技術(shù)可特異性識(shí)別胼胝體膝部及左側(cè)扣帶前束白質(zhì)損害，對(duì)于PD-CI的診斷具有一定價(jià)值，血清α-突觸核蛋白可能參與了PD-CI的進(jìn)展過程，后期尚需進(jìn)行更加深入的研究。