健康成人新紋狀體區(qū)鐵沉積及體積與年齡的相關性

王秋實，王曉明

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110004)

圖1 測量雙側新紋狀體區(qū)體積及平均相位值示意圖 A.3D-TFE-T1WI； B.SWI相位圖 (a:右側尾狀核；b:左側尾狀核；c:右側殼核；d:左側殼核)

鐵是腦內含量最多的順磁性金屬元素，可引起MRI信號變化。腦內鐵代謝異常在阿爾茨海默病等神經系統(tǒng)退行性病變中扮演重要角色。磁敏感加權成像(susceptibility-weighted imaging, SWI)可通過分析組織相位值計算得出局部組織內鐵沉積[1-3]。新紋狀體區(qū)由尾狀核和殼核組成，阿爾茨海默病等多種神經系統(tǒng)退行性疾病患者新紋狀體區(qū)存在鐵沉積及形態(tài)異常。本研究采用SWI觀察健康成人新紋狀體區(qū)鐵沉積及體積與年齡的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2016年9月—2018年12月收集45名成人健康志愿者，男24名，女21名，年齡23～79歲，平均(50.1±16.8)歲；均無認知功能障礙，右利手，簡易智力狀態(tài)檢查量表(mini-mental state examination, MMSE)評分28～30分，平均(29.69±0.59)分；臨床癡呆評定量表(clinical dementia rating, CDR)評分均為0分。根據年齡將其分為3組，每組15名。A組年齡23～37歲，平均(30.5±4.2)歲；B組年齡42～58歲，平均(50.4±5.5)歲；C組年齡61～79歲，平均(69.4±5.3)歲。本研究經院倫理委員會批準(批準號：2016PS323K)，檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 3.0T MR儀行頭部MR檢查。采集三維快速梯度回波-T1WI(three-dimensional turbo field echo-T1WI, 3D-TFE-T1WI)，TR/TE 9.9/4.6 ms，FOV 240 mm×240 mm，層厚1 mm，平行加速因子2.0；SWI，TR 31 ms，TE 7.2 ms，FOV 230 mm×230 mm，翻轉角15°,矩陣342×342，空間分辨率0.6 mm×0.6 mm×2.0 mm，掃描時間4 min 30 s。

1.3 圖像分析 應用Freesurfer軟件(www.freesurfe.net)分析3D-TFE-T1WI，自動測量雙側尾狀核及殼核體積(圖1)，并以顱腔體積進行校正，校正體積=絕對體積/顱腔體積。采用Philips EDW 4.0 workstation軟件分析SWI，參考T1WI于相位圖中的雙側尾狀核及殼核中間2個層面手動勾畫ROI，盡量避開大血管、骨質、腦脊液等，測量其相位值，每個層面測量3次，取平均值為最后結果(圖1)。采用公式f(x)=-x×π/4 096計算平均相位值以代表鐵沉積量[4]，f(x)、x、π分別代表平均相位值、實際測得相位值及圓周率。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布計量資料以±s表示，否則以中位數(上下四分位數)表示。采用單因素方差分析(符合正態(tài)分布)或秩和檢驗(不符合正態(tài)分布)比較3組參數，兩兩比較采用Bonferroni法(符合正態(tài)分布)或Nemenyi法(不符合正態(tài)分布)。以獨立樣本t檢驗比較不同性別受試者雙側新紋狀體區(qū)平均相位值及校正體積的差異，以Pearson相關性分析觀察雙側新紋狀體區(qū)平均相位值與校正體積之間的相關性。采用線性回歸分析雙側新紋狀體區(qū)平均相位值及校正體積隨年齡的變化。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

3組間左側及右側尾狀核和殼核平均相位值及校正體積差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.01)，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，見表1。

表1 不同年齡健康受試者雙側新紋狀體平均相位值及校正體積比較

圖2 雙側新紋狀體區(qū)平均相位值與校正體積的相關性線圖 A.左側尾狀核； B.右側尾狀核； C.左側殼核； D.右側殼核

全部受試者左側尾狀核平均相位值(-0.018±0.006)與右側(-0.018±0.006)差異無統(tǒng)計學意義(t=0.20，P=0.85)。左側尾狀核校正體積(0.034 0±0.000 5)小于右側(0.003 6±0.000 5，t=-2.24，P=0.03)；左側殼核平均相位值(-0.031±0.015)及校正體積(0.005 8±0.000 8)與右側(-0.031±0.017、0.005 5±0.000 8)差異均無統(tǒng)計學意義(t=-0.07、1.55，P=0.94、0.13)。

男性左側尾狀核(-0.018±0.006)、右側尾狀核(-0.019±0.006)、左側殼核(-0.032±0.017)、右側殼核(-0.032±0.019)平均相位值與女性(-0.018±0.006、-0.018±0.007、-0.030±0.013、-0.029±0.014)差異均無統(tǒng)計學意義(t=-0.13、0.14、-0.61、-0.50，P均>0.05)；男性左側尾狀核(0.003 3±0.000 5)、右側尾狀核(0.003 6±0.000 5)、左側殼核(0.005 8±0.000 8)及右側殼核(0.005 5±0.000 8)校正體積與女性(0.003 4±0.000 4、0.0036±0.000 5、0.005 7±0.000 7、0.005 5±0.000 6)差異均無統(tǒng)計學意義(t=-0.32、-0.27、0.30、0.02，P均>0.05)。

左、右側尾狀核平均相位值與校正體積均呈正相關(r=0.84、0.83，P均<0.01)；左、右側殼核平均相位值與校正體積均呈正相關(r=0.77、0.61，P均<0.01)，見圖2。線性回歸分析結果顯示，左、右側尾狀核及左、右側殼核平均相位值(b=-0.83、-0.79、-0.78、-0.84，P均<0.01)，左、右側尾狀核及左、右側殼核校正體積均與年齡呈負相關(b=-0.92、-0.87、-0.85、-0.67，P均<0.01)，見圖3。

3 討論

WANG等[4]發(fā)現新紋狀區(qū)鐵沉積隨年齡增長而不斷增多，尾狀核鐵沉積于年齡60～70歲達高峰，殼核鐵沉積于50～70歲達高峰。組織的平均相位值f(x)絕對值越大，代表鐵沉積越多[4]。本研究發(fā)現雙側新紋狀體區(qū)平均相位值均為負數，隨年齡增長而縮小，平均相位值絕對值隨年齡增長而升高，表明雙側新紋狀體區(qū)鐵沉積均隨年齡增長而增多，且左、右側差異無統(tǒng)計學意義。DAUGHERTY等[5]指出，尾狀核鐵沉積與記憶功能障礙密切相關，尾狀核鐵沉積越多，記憶功能障礙越明顯。機體衰老過程中，星形膠質細胞和小膠質細胞在腦鐵代謝中起主要作用[6-7]。ZECCA等[8]發(fā)現膠質細胞中的神經黑色素能有效存儲鐵。在新紋狀體區(qū)的神經元中，鐵-神經黑色素復合體濃度隨年齡增長而升高，過量鐵釋放增加線粒體氧化應激反應，導致線粒體損傷。過量的鐵由神經黑色素中釋放的機制尚不明確，年齡可能是這種現象的基礎[9]。隨著年齡增長，線粒體利用鐵合成三磷酸腺苷的能力不斷下降，鐵代謝紊亂，產生過量的鐵[10]，最終導致一系列神經系統(tǒng)退行性變。

圖3 年齡與雙側新紋狀體區(qū)平均相位值及校正體積的線性回歸圖 A.雙側尾狀核平均相位值與年齡呈負相關； B.雙側殼核平均相位值與年齡呈負相關； C.雙側尾狀核校正體積與年齡呈負相關； D.雙側殼核校正體積與年齡呈負相關

本研究結果顯示新紋狀體區(qū)體積隨年齡增長而縮小，雙側殼核體積差異無統(tǒng)計學意義，而右側尾狀核體積大于左側。目前對于新紋狀體區(qū)體積是否對稱仍存在爭議。部分學者[11]認為雙側紋狀體區(qū)體積無明顯差異，另有研究[12]則認為雙側可存在差異。雙側紋狀體區(qū)體積不對稱的機制尚不清楚，組織微結構損傷可能是導致不對稱性的原因。LARISCH等[13]發(fā)現右側紋狀體區(qū)與多巴胺D2受體的結合能力高于左側，致使右側新紋狀體區(qū)腦功能高于左側，可能與其體積不對稱有關。RAZ等[14]認為左側尾狀核，可能比右側更易受圍產期缺血損傷的影響。本研究所有受試者均為右利手，右利手優(yōu)勢是否對新紋狀體區(qū)體積不對稱產生影響尚待觀察。新紋狀體區(qū)隨年齡增長而萎縮的確切原因尚不清楚。根據多巴胺能去傳入假說[15]，尾狀核和殼核均受起自黑質致密部的多巴胺能投射纖維支配，黑質致密部隨年齡增高而退變，多巴胺能傳入神經元受到損傷，故新紋狀體區(qū)多巴胺能活性隨年齡增長而顯著降低，體積也隨之縮小。

DAUGHERTY等[16]認為鐵沉積增多是導致體積萎縮的重要原因。鐵含量增加能誘導氧化應激反應和炎癥反應，一方面可導致星形膠質細胞功能障礙、擾亂星形膠質細胞對細胞外鐵的調節(jié)；另一方面會破壞少突膠質細胞，導致神經元破壞和丟失，引起形態(tài)學的萎縮[17]。本研究發(fā)現新紋狀體區(qū)平均相位值與校正體積呈正相關，而平均相位值均為負數，其絕對值越大，代表鐵沉積越多，提示鐵沉積與校正體積呈負相關。但本組樣本量較小，結果可能存在偏倚；測量平均相位值采用手動方法，可能存在誤差。

綜上所述，隨年齡增長，健康成人新紋狀體區(qū)鐵沉積增多、體積縮小，可為研究阿爾茨海默病等神經系統(tǒng)退行性疾病提供依據。