復方海蛇膠囊干預輕度認知功能障礙患者的靜息態(tài)腦功能局部一致性分析

陳嫣 于恩彥 蘇衡 廖崢孌 譚云飛 仇雅菊 朱俊鵬

1.杭州醫(yī)學院附屬人民醫(yī)院，浙江省人民醫(yī)院 杭州 310014 2.中國科學院大學附屬腫瘤醫(yī)院，浙江省腫瘤醫(yī)院

輕度認知功能障礙（mild cognitive impairment，MCI）是指不符合年齡以及教育程度的認知缺損，但尚不能達到癡呆診斷標準的一種疾病狀態(tài)[1-2]。MCI轉變?yōu)榘柎暮Ｄ。ˋlzheimer's disease，AD）的風險很高，大約有80%的MCI患者在6年內(nèi)會進展成AD[1]，而一旦轉變?yōu)锳D則不可逆轉。因此，對于MCI的早期發(fā)現(xiàn)和早期治療成為目前學者們關注的熱點。然而由于癥狀隱蔽、診斷手段缺乏等因素，目前對于MCI的診斷及治療手段有限。2002至2012年，共有224種治療MCI/AD藥物向世界衛(wèi)生組織申請臨床試驗，但最終只有一種藥物完成全部試驗并且得到美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）的批準。目前臨床上MCI主要采用AD的藥物治療，但研究發(fā)現(xiàn)這些藥物并不能減低MCI向AD的轉化率，而且副作用較安慰劑組明顯[3]。

復方海蛇膠囊是我國自主研發(fā)的、以海洋生物提取物為主要成分的促認知藥物，研究顯示其可以提高MCI患者的認知療效指數(shù)（cognitive effect index，CEI）[4]。但是，像其他中草藥一樣，關于其藥理機制目前尚不明確，對腦功能的影響更是缺乏研究和深入探討。

基于血氧水平依賴效應（blood oxygen level dependent，BOLD）的靜息態(tài)功能磁共振（resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI）是目前常用的無創(chuàng)傷性活體腦功能檢測技術，可以識別腦內(nèi)自發(fā)神經(jīng)活動[5]以及人類內(nèi)源性神經(jīng)生理學過程[6]。研究證實，rs-fMRI可以作為一種基本的檢查手段，用于MCI/AD患者的機制推斷、診斷分析以及治療監(jiān)測[7-8]。因此利用rs-fMRI對MCI/AD進行相關病理機制的研究也逐漸成為熱點。局部一致性 （regional homogeneity，ReHo）分析首先由Zang等[9]提出，是通過對局部腦區(qū)內(nèi)神經(jīng)元的時間同步性進行探討，從而分析腦內(nèi)自發(fā)活動的一種方法，能夠為衡量大腦活動提供有效的評估手段。目前被廣泛應用于各種神經(jīng)精神疾病的研究中，如注意力缺陷障礙[10]、精神分裂癥[11]、AD[12]、抑郁癥[13]等等，同時也廣泛運用于藥物腦功能機制研究。

本研究擬對MCI患者進行復方海蛇膠囊治療，觀察其臨床療效，并利用ReHo探究患者的腦自發(fā)活動異常模式以及復方海蛇膠囊潛在的腦功能藥理機制。

1 對象和方法

1.1 對象

1.1.1 MCI組 樣本來源于2017年1月至12月浙江省人民醫(yī)院精神衛(wèi)生科門診以及社區(qū)篩選的MCI患者，擬入組15例，符合以下納入標準：（1）年齡50～80歲，男女不限，視力、聽力及健康情況較好，能配合完成隨訪及量表評估和MRI檢查，且與健康對照組民族、性別、年齡、軀體狀況、文化程度配對；（2）符合美國《精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊》（The Diagnostic and Statistical Manual of Mental DisordersFifth Edition，DSMV）[14]中的MCI診斷標準；（3）簡易智力狀態(tài)檢查量表（mini-mental state examination，MMSE） 得分＜30分且＞24分或蒙特利爾認知評估（Montreal cognitive assessment，MoCA） 得 分 ＜30 分 且 ＞24 分[15]214-222； （4）Hachinski缺血量表評分＜4分[15]82-83；（5）工具性日常生活活動能力量表（instrumental activities of daily living，IADL）得分＜18分[15]238-239，臨床癡呆評定量表（clinical dementia rating，CDR）得分為0.5分[15]244-245；（6）依據(jù)中文版AD操作性診斷標準，頭顱MRI檢查提示海馬正?；蜉p度萎縮；（7）獲得患者及其家屬或監(jiān)護人的知情同意。排除標準：（1）其他任何原因引起的癡呆者；（2）頭顱MRI Fazekas標準白質(zhì)病變評分≤2分，T2-FLAIR序列檢查中出現(xiàn)直徑＞5mm的高信號灶者；（3）合并嚴重的心、肺、肝、腎和造血系統(tǒng)疾病者；（4）除MCI外，合并任何精神、神經(jīng)系統(tǒng)疾病者；（5）精神活性物質(zhì)所致精神障礙者；（6）同時接受其他臨床研究者；（7）對于藥物成分可能過敏或系過敏體質(zhì)者。

1.1.2 健康對照組 樣本來源于2017年1月至12月的社會健康人士，共15例，且符合以下納入標準：（1）年齡50～80歲；（2）年齡、性別、文化教育程度與MCI組匹配；（3）當前無認知下降的主訴，MMSE評分不符合MCI標準，頭顱MRI無萎縮表現(xiàn)；（4）本人同意參與研究，并簽署知情同意書。排除標準：（1）當前或既往有軀體疾病史或神經(jīng)系統(tǒng)疾病史；（2）當前或既往有精神障礙史；（3）當前或既往有服用影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的藥物史；（4）合并嚴重的心、肺、肝、腎和造血系統(tǒng)疾病者；（5）有腦部外傷史；（6）存在MRI檢查的禁忌證。本研究獲浙江省人民醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會倫理審批（2016KT019）。

1.2 方法

1.2.1 研究流程 （1）分別對入組的15例MCI患者及15例健康對應進行rs-fMRI掃描，獲取基線影像數(shù)據(jù)；（2）對MCI患者進行MMSE、MoCA、阿爾茨海默病評定量表-認知部分（Alzheimer's Disease Assessment Scale-Cognitive section，ADAS-Cog）和IADL的評估；（3）對MCI患者進行復方海蛇膠囊單藥治療，定期隨訪觀察，一共觀察6個月，并于第6個月末再次對患者進行MMSE、MoCA、ADAS-Cog、IADL評估， 以及rsfMRI掃描；（4）對健康對照組與MCI組進行基線時fMRI的ReHo分析比較；（5）治療前后對MCI組進行神經(jīng)心理評估評分的比較，以及fMRI的ReHo分析。

1.2.2 給藥方法 入組的MCI患者口服復方海蛇膠囊（商品名：喜恩開，浙江杭康藥業(yè)產(chǎn)品；國藥準字號：Z20000130），0.3g/粒，3粒/次，3次/d。 本研究采用開放性臨床觀察方法，共觀察6個月。

1.2.3 量表評估

1.2.3.1 MMSE 包括時間空間定向力、注意力、記憶力、計算能力、語言能力等等，被廣泛應用于臨床，適合評價各種類型的癡呆患者疾病的嚴重程度以及各種治療后的療效，總分30分。癡呆劃分標準：文盲≤17分，小學≤20分，初中及以上＜24分[15]212-213。

1.2.3.2 MoCA 由Nasreddine于2004年研制，在中國有北京版及湖南版兩個翻譯版本。這是一個可以對認知功能缺損進行快速篩查的工具，包含時間空間定向力、注意力、執(zhí)行能力、記憶力、抽象思維、語言及視空間能力等。癡呆劃分標準：文盲≤13分，小學≤19分，初中及以上≤24分[15]214-222。

1.2.3.3 ADAS-Cog 覆蓋了美國國立神經(jīng)病、語言交流障礙和卒中研究所-老年性癡呆及相關疾病學會（The National Institate of Neurological and Communicatire Disease and Stroke-Alzheimer's Disease and Related Disorders Association，NINCDS-ADRDA）和美國DSM-IV中AD診斷標準所提及的認知領域，是目前運用最廣泛的認知功能評價工具，適用于AD及血管性癡呆患者[15]224-230?？偡?～70分，分數(shù)越高提示認知水平下降程度越重。

1.2.3.4 IADL 是用于評價老年人日常生活能力的常用工具，當前有多種測量ADL的評分量表，本研究采用的是14項ADL，每項評分分為4個等級：1分表示完全可以自己完成，2分表示自己尚能完成但存在困難，3分表示需要在他人的幫助下完成，4分表示完全不能完成。分數(shù)越高提示日常生活能力越差。

1.2.3.5 CDR 由Hughes等于1982年研制，后由Morris等進一步優(yōu)化，是一種半定式量表，由臨床醫(yī)師與知情者或者患者本人進行晤談后，從記憶力、定向力、判斷力、社會日常能力、家務與興趣愛好、個人生活自理能力等6個方面進行評價，0分表示認知正常，0.5分可疑癡呆，1分輕度癡呆，2分中度癡呆，3分重度癡呆[15]238-239。

1.2.4 fMRI數(shù)據(jù)采集 所有MRI掃描均在浙江省人民醫(yī)院放射科MRI室完成，設備采用美國通用電器公司生產(chǎn)的Discovery750 3.0T核磁共振系統(tǒng)，采用8通道頭顱線圈，包括軸向T1WI、T2WI、T2-FLAIR、灰質(zhì)成像以及rs-fMRI。所有的受試者均被要求處于靜止狀態(tài)，并采用泡沫墊減少頭部運動，耳機隔絕掃描儀噪音。整個掃描過程中都必須閉眼，處于放松狀態(tài)，避免任何系統(tǒng)性的思維活動，但不能睡著。rs-fMRI采用梯度回波成像序列（Echo-Planar Imaging，EPI）來收集。掃描參數(shù)：TR/TE=2 000/30ms，層厚/層間隔=3.2/0mm，層數(shù)=44，矩陣=64×64，F(xiàn)OV=22，體素=3.44mm×3.44mm×3.20mm，反轉角=90°，時間點=210，掃描時間=7min。

1.2.5 影像數(shù)據(jù)處理分析 采用MATLAB R2013b（Math Works，Inc.，Natick， MA，USA） 平臺上的DPARSFA v2.3（http：//rfmri.org/DPARSF）和基于SPM12（http：//www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm） 的REST v1.8（http：//www.restfmri.net）軟件進行。數(shù)據(jù)轉換采用dcm2nii軟件將采集的原始數(shù)據(jù)由DICOM格式轉換成NIFTI格式。去除每一個被試數(shù)據(jù)中的前5個時間點，用于排除由于MRI掃描開始工作至到達穩(wěn)定磁場，以及每個受試者適應掃描狀態(tài)所需的時間。對余下205個時間點的數(shù)據(jù)進行后續(xù)預處理，采用時間層校正（Reference Slice=44）修正相同時間點上不同層面的時間延遲誤差。根據(jù)估計的頭部運動，對幾何位移進行校正，并排除頭部平動大于1.5mm、轉動大于2°的受試者。MCI組2例患者受檢時超出該范圍，故去除。以T13D圖像進行空間標準化，并重新設置采樣體素為3mm×3mm×3mm。 采用低頻段（0.01～0.08Hz），并過濾高頻段振幅，以降低低頻漂移以及高頻無用的噪聲信號。將濾波后的數(shù)據(jù)進行ReHo分析，即計算腦內(nèi)每個體素與周圍鄰近的26個體素在時間序列上的同步性，得到每個體素的肯德爾和諧系數(shù)（Kendall's coefcient of concordance，KCC），即每個體素的ReHo值。最后行6mm×6mm×6mm高斯內(nèi)核平滑，以減少空間噪聲。

1.3 統(tǒng)計學分析 使用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，對計量資料進行正態(tài)分布檢驗及方差齊性檢驗，對符合正態(tài)分布的資料，組間差異比較采用雙樣本t檢驗，對治療前后組內(nèi)差異比較采用配對樣本t檢驗；對不符合正態(tài)分布的資料采用非參數(shù)檢驗。計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗，因總數(shù)少于40，故采用Fisher's精確檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

fMRI圖像數(shù)據(jù)采用SPM12軟件進行分析，對MCI組基線及健康對照組的圖像進行雙樣本t檢驗，以年齡、受教育年限作為協(xié)變量。對MCI組治療前后的圖像進行配對樣本t檢驗，得到差異腦區(qū)的T值圖。利用REST軟件內(nèi)的AlphaSim進行多重比較校正，得出P＜0.01時體素≥29對應校正后的閾值P＜0.01，利用xjView對圖像進行呈現(xiàn)。采用峰值點坐標表示腦區(qū)的位置，暖色調(diào)代表ReHo值增高的腦區(qū)，冷色調(diào)代表ReHo降低的腦區(qū)。利用REST軟件對基線MCI組有差異的腦區(qū)的標準化ReHo值進行提取，再利用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件對標準化ReHo值與神經(jīng)心理量表評分進行Pearson相關分析。同樣利用上述方法對MCI組治療前后的標準化ReHo差值 （△Re-Ho）與神經(jīng)心理測量評分的差值進行Pearson相關分析。

2 結果

2.1 兩組受試者一般資料比較 本次研究共納入15例MCI患者，其中1例患者未能完成隨訪脫落，2例患者因頭部活動大于標準而未被納入結果分析，故最終共12例患者納入結果分析。健康對照組納入15例，兩組受試者在性別、年齡、教育程度方面差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。 見表1。

表1 兩組受試者一般人口學資料比較Tab.1 Comparison of general demographic data of the two groups

2.2 治療前MCI患者與健康對照組腦區(qū)ReHo值比較與健康對照組比較，治療前MCI患者右側島葉的ReHo值增高（P＜0.01，體素≥29），左側楔前葉以及右側中央后回的ReHo值降低（P＜0.01，體素≥29）。 其余腦區(qū)差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表2、3以及圖1。

2.3 治療前MCI患者ReHo值與神經(jīng)心理測量評分的相關性分析 MCI患者的MMSE評分與左側楔前葉的標準化ReHo值呈正相關（P=0.011，r=0.705），MoCA評分與左側楔前葉（P=0.003，r=0.782）以及右側中央后回（P=0.045，r=0.586）的標準化ReHo值呈正相關。 其余腦區(qū)與神經(jīng)心理測量評分之間無相關性。見圖2。

表2 MCI患者與健康對照組差異性腦區(qū)ReHo值比較Tab.2 ReHo value difference comparison in brain region between MCI patients and healthy control group

表3 MCI患者治療前各腦區(qū)ReHo值Tab.3 Various ReHo values in brain region of MCI patients before treatment

圖1 MCI患者治療前ReHo值改變的腦區(qū)Fig.1 The changed ReHo value in the brain region of MCI patients before treatment

圖2 神經(jīng)心理測量評分與MCI患者ReHo值的相關性分析Fig.2 Relativity analysis of MCI patients'ReHo value and neuropsychometric score

2.4 MCI患者治療前后神經(jīng)心理測量評分比較 治療第6個月末，MCI患者的MMSE評分及MoCA評分明顯改善， 差異具有統(tǒng)計學意義 （P＜0.01，P＜0.01）。ADAS-Cog以及ADL評分未見明顯改變，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。 見表4。

表4 MCI患者治療前后神經(jīng)心理測量評分比較（分）Tab.4Comparison of MCI patients'neuropsychometric scores before and after treatment（scores）

2.5 MCI患者治療前后腦區(qū)ReHo值比較 治療第6個月末，MCI患者左側楔前葉的ReHo值較治療前增高（P＜0.01，體素≥29），其余腦區(qū)未見明顯改變，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。 見表5、6及圖3。

表5 MCI患者治療前后腦區(qū)ReHo值比較Tab.5 Comparison of MCI patients'ReHo values in brain region before and after treatment

表6 MCI治療后左側楔前葉ReHo值Tab.6 Left precuneus lobe ReHo value of MCI after treatment

圖3 MCI患者治療后ReHo值改變的腦區(qū)Fig.3 Brain region with changed ReHo value of MCI patients after treatment

2.6 MCI患者治療前后ReHo差值與神經(jīng)心理量表評分差值的相關性分析 將上述存在差異的腦區(qū)作為感興趣區(qū)，提取相應腦區(qū)的標準化ReHo差值（△Re-Ho），相關性分析提示，MCI患者治療前后的MoCA評分差值（△MoCA）與左側楔前葉的△ReHo呈正相關（P=0.008，r=0.725）。 見圖4。 其余腦區(qū)未發(fā)現(xiàn)△ReHo與神經(jīng)心理量表評分差值之間存在相關性。

2.7 復方海蛇膠囊的安全性評估 服用復方海蛇膠囊后僅有3例MCI患者出現(xiàn)惡心的不良反應，由于癥狀較輕，僅予以臨床觀察，未作特殊處理，此不良反應隨著藥物使用時間延長逐漸消失。

圖4 MCI患者治療前后神經(jīng)心理量表評分差值與ReHo差值的相關性分析Fig.4 Relativity analysis of differences between MCI patients'ReHo and neuropsychometric scores before and after treatment

3 討論

為了更好地預防和治療AD，必須在癥狀出現(xiàn)之前的臨床前期即開始干預[16]，因此MCI是AD治療的關鍵階段。若是能在MCI時期早期識別、早期干預，那么對降低MCI進展為AD的速度，推遲疾病進展和時間具有重要的意義。

本研究發(fā)現(xiàn)MCI患者左側楔前葉的ReHo值降低。大量研究證實健康人群中后扣帶回/楔前葉區(qū)域的腦代謝速率最高[17-18]，并且在大腦記憶網(wǎng)絡中占據(jù)中心位點[19]，不僅參與默認網(wǎng)絡的功能，還與視覺網(wǎng)絡、執(zhí)行網(wǎng)絡之間存在功能連接[20]。這種廣泛而強大的連接表明后扣帶回/楔前葉在信息高度集成及聯(lián)想上的重要作用，因而在MCI/AD的發(fā)病機制中，楔前葉被認為是最早發(fā)生功能連接異常的腦區(qū)。有研究發(fā)現(xiàn)，對于MCI患者而言，楔前葉腦區(qū)對Aβ沉積以及腦代謝紊亂特別敏感[21]。有學者利用后扣帶回/楔前葉功能連接改變模型對MCI進行診斷準確性的研究，發(fā)現(xiàn)診斷準確率要高于海馬體積診斷模型[22]。關于腦內(nèi)自發(fā)活動，許多研究發(fā)現(xiàn)AD和MCI患者的楔前葉自發(fā)活動受到破壞。Wang等[23]對MCI患者進行ReHo值分析，同樣發(fā)現(xiàn)MCI患者楔前葉區(qū)域的ReHo值降低，并且與MMSE評分呈正相關。本研究的結果與先前的研究結果一致，為MCI患者后扣帶回/楔前葉腦區(qū)的異常改變提供了證據(jù)。本研究發(fā)現(xiàn)雙側楔前葉的ReHo值與MoCA評分呈正相關，這進一步證實楔前葉的ReHo值改變能夠從腦功能機制方面反映全腦認知功能的下降。MCI患者中楔前葉腦功能改變的結果較為統(tǒng)一，并且是一種多方面的受損，而自發(fā)活動下降可能是MCI最重要的變化之一[24]。

本研究中發(fā)現(xiàn)，另一個ReHo值降低的區(qū)域位于中央后回。中央后回位于頂葉的中央溝與中央后溝之間，它包含主要的軀體感覺皮層，所以與軀體感覺的獲取，如外界刺激下的軀體感覺[25]、運動控制、學習和面部識別有關[26]。關于中央后回的研究更多地聚焦于其與感覺障礙、孤獨癥等的相關性，而與MCI/AD之間的關系目前研究相對較少。有研究發(fā)現(xiàn)，轉變?yōu)锳D的MCI患者腦灌注較正常人明顯低下，并且主要聚集在中央后回區(qū)域[27]。

本研究中MCI患者中島葉的ReHo值增強。島葉與認知、情感、感覺處理以及自主控制有關[28-29]。Liu等[30]利用ReHo分析發(fā)現(xiàn)MCI患者雙側島葉的ReHo值增高，與本研究結果一致。Wang等[31]對AD患者進行Re-Ho值分析發(fā)現(xiàn)島葉ReHo值降低，推測可能是由于MCI患者尚未達到AD病理改變程度而出現(xiàn)的局部代償性改變。而Li等[32]發(fā)現(xiàn)，相較于正常人，MCI患者側島葉的功能連接下降。MCI患者中島葉存在異常，其病理機制改變可能晚于其他腦區(qū)如楔前葉，但各研究的結果存在差異，這可能與不同分析方法、不同任務狀態(tài)有關。

本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過6個月的復方海蛇膠囊治療，可以明顯改善MCI患者的認知功能。復方海蛇膠囊是我國自主研發(fā)的、以海洋生物提取物為主要成分的神經(jīng)系統(tǒng)治療藥物，其主要成分為海蛇、海參、石菖蒲和遠志。其中海蛇作為主要的功效成分，含有豐富的氨基酸、大量礦物元素和糖類，在唐朝就被認為具有祛風燥濕、通絡活血、滋補強壯等功效[33]，這些物質(zhì)可以參與中樞神經(jīng)遞質(zhì)以及腦區(qū)蛋白質(zhì)的合成與調(diào)節(jié)。基礎研究發(fā)現(xiàn)，其能明顯增加大腦中的乙酰膽堿含量，同時降低谷氨酸及過氧化脂質(zhì)水平，起到改善認知和記憶功能的作用[33]；同時可以對抗Aβ誘導的P12細胞凋亡，起到治療癡呆的作用[34]。關于復方海蛇膠囊單藥對MCI的療效研究目前并不多，于恩彥等[35]對MCI患者采用復方海蛇膠囊治療2年，發(fā)現(xiàn)MCI患者的MMSE、MoCA、ADAS-Cog等評分均優(yōu)于未治療組，能夠降低遺忘型MCI向AD的轉化率。另有研究發(fā)現(xiàn)，對AD患者進行復方海蛇膠囊與多奈哌齊治療，結果提示兩者療效相當[36]。

本研究首次利用fMRI技術來評價復方海蛇膠囊對MCI患者的療效作用，認為復方海蛇膠囊對改善MCI的認知癥狀有效，并且主要作用靶點位于楔前葉。研究結果顯示，MCI患者左側楔前葉及右側中央后回的ReHo值降低，而在右側島葉的ReHo值增高，說明MCI是一個代償與失代償并存的疾病階段。復方海蛇膠囊能夠明顯改善MCI患者的總體認知水平，患者左側楔前葉的ReHo值在治療后有明顯增高，其差值與治療前后MoCA評分差值存在正相關關系。因此，本研究證實復方海蛇膠囊通過改善楔前葉的腦功能來實現(xiàn)對認知功能的改善。本研究也存在不足：首先由于樣本量較小，而且沒有納入安慰劑治療組，這也使得本研究無法反映MCI自然病程下的改變，未來的研究中將繼續(xù)擴大樣本量，設置安慰劑對照組，為MCI患者的轉歸及治療提供更多的信息；其次，6個月的治療觀察期尚不能充分反映復方海蛇膠囊對于MCI患者的長期療效，未來的研究中將繼續(xù)延長隨訪時間，以期進一步闡明復方海蛇膠囊對MCI患者的長期臨床療效。