經(jīng)顱超聲檢查帕金森病黑質(zhì)強(qiáng)回聲與鐵代謝的相關(guān)性

宋馨，張迎春，馮欣宇，丁常偉，盛余敬，楊敏

蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科，江蘇 蘇州 215000； *通信作者 張迎春 richer777@126.com

經(jīng)顱超聲檢查（transcranial sonography，TCS）是輔助帕金森病（Parkinson’s disease，PD）早期診斷和鑒別診斷的重要工具，70%～90%的PD患者在TCS上表現(xiàn)出黑質(zhì)強(qiáng)回聲（hyperechogenic substantia nigra，HSN）[1-2]，已成為中國(guó)PD診斷標(biāo)準(zhǔn)（2016版）[3]的支持標(biāo)準(zhǔn)之一。

鐵沉積和小膠質(zhì)細(xì)胞活化在HSN過(guò)程中起重要作用[4-5]。Zecca等[6]在尸檢研究中證實(shí)HSN與局部鐵沉積這一觀點(diǎn)。鐵作為酪氨酸羥化酶的輔助因子，對(duì)多巴胺的合成至關(guān)重要，Si等[7]研究認(rèn)為鐵代謝與PD運(yùn)動(dòng)癥狀有關(guān)。但鐵在人體中有多種存在形式，并非所有形式的鐵沉積均導(dǎo)致HSN。有研究將鐵蛋白注射到大鼠黑質(zhì)并未表現(xiàn)為HSN，而注射游離Fe3+引起HSN[8]。很少有研究將TCS表現(xiàn)與PD患者的鐵代謝結(jié)合起來(lái)。因此，本研究擬分析TCS檢查中HSN與鐵代謝相關(guān)參數(shù)的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性納入2017年1月—2020年3月蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科107例PD住院患者（男58例，女49例）及同期體檢中心49名年齡和性別相符的對(duì)照組（男27例，女22例）。根據(jù)TCS檢查結(jié)果，將PD患者分為HSN組57例和黑質(zhì)回聲正常（hyperechogenic substantia nigra，NSN）組50例。

由1位經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師根據(jù)英國(guó)帕金森病協(xié)會(huì)腦庫(kù)[9]診斷PD患者。PD納入標(biāo)準(zhǔn)：①認(rèn)知能力正常；②更年期后女性；③無(wú)吸毒和酗酒史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①非典型PD；②血液病患者；③肝、腎或脾功能異?；颊撸虎軆?nèi)分泌腫瘤患者；⑤服用可能影響鐵代謝藥物者；⑥顳骨窗透聲不佳，無(wú)法獲得滿(mǎn)意TCS 圖像。 本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（JD-LK-2018-094-01），所有參與者均知情同意。對(duì)照組排除包括PD在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病，并滿(mǎn)足上述納入和排除標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 經(jīng)顱超聲檢查 根據(jù)第九屆歐洲神經(jīng)超聲學(xué)和腦血流動(dòng)力學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議上建立的標(biāo)準(zhǔn)化流程[10]，由2名超聲科醫(yī)師在PD患者血檢后3 d內(nèi)進(jìn)行TCS檢查。使用2.5 MHz相控陣超聲探頭，深度設(shè)置為14～16 cm，動(dòng)態(tài)范圍45～55 dB[11]。采用半定量分析黑質(zhì)的回聲，分為5個(gè)等級(jí)（圖1、2）。通常黑質(zhì)回聲較周?chē)X組織水平明顯增強(qiáng)，達(dá)Ⅲ級(jí)及以上水平[12]，同時(shí)滿(mǎn)足單側(cè)強(qiáng)回聲面積應(yīng)≥0.20 cm2或雙側(cè)強(qiáng)回聲面積之和與中腦面積比值≥7%定義為黑質(zhì)強(qiáng)回聲[13]。

圖1 TCS中腦水平切面，可見(jiàn)黑質(zhì)（箭）和中縫核（箭頭）

圖2 黑質(zhì)回聲分級(jí)。A.I級(jí)黑質(zhì)與周?chē)X干組織相比回聲稍增強(qiáng)（箭）；B.Ⅱ級(jí)黑質(zhì)呈逗點(diǎn)狀或短線(xiàn)狀高回聲（箭）；C.Ⅲ級(jí)黑質(zhì)與周?chē)M織相比回聲明顯增強(qiáng)（箭），但低于中腦周?chē)h(huán)池回聲水平；D.Ⅳ級(jí)黑質(zhì)與腦干周?chē)h(huán)池回聲水平相似，呈團(tuán)塊樣（箭）；E.V級(jí)黑質(zhì)回聲水平明顯高于腦干周?chē)h(huán)池，呈片狀（箭）。SN為黑質(zhì)

1.3 采集血清樣本 采集清晨空腹?fàn)顟B(tài)下肘骨中位靜脈血液樣本5 ml，即時(shí)離心獲得血清。將血清儲(chǔ)存在-80℃條件下，使用免疫透射比濁法進(jìn)行分析。鐵蛋白分析使用羅氏e601電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀，血清鐵、銅藍(lán)蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白水平檢測(cè)采用貝克曼免疫分析儀。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0軟件，人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征和計(jì)量資料采用Shapiro-Wilk法檢驗(yàn)正態(tài)分布，正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，3組間比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD法；非正態(tài)分布的計(jì)量資料以M（Q1，Q3）表示，3組間比較采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)，兩兩比較采用DUNN檢驗(yàn)。用Spearman等級(jí)相關(guān)分析鐵代謝相關(guān)參數(shù)與HSN面積之間的相關(guān)性。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，男、女性鐵蛋白正常值范圍差異大（男30～400 ng/ml，女13～150 ng/ml），因此對(duì)不同性別的鐵蛋白水平進(jìn)行對(duì)比分析。

2 結(jié)果

2.1 入組人群的資料特征 HSN、NSN和對(duì)照組性別、年齡比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；銅藍(lán)蛋白及轉(zhuǎn)鐵蛋白比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），見(jiàn)表1。

表1 HSN組、NSN組及對(duì)照組的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征及鐵代謝相關(guān)參數(shù)比較

2.2 3 組銅藍(lán)蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白及血清鐵水平比較 HSN組和NSN組銅藍(lán)蛋白水平均低于對(duì)照組（Z= -6.460、-3.260，P均＜0.01），且HSN組及NSN組轉(zhuǎn)鐵蛋白水平均低于對(duì)照組（Z=-4.242、-4.811，P均＜0.01）（表2）。3組鐵蛋白和血清鐵水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 HSN組、NSN組與對(duì)照組銅藍(lán)蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、血清鐵水平比較

2.3 3 組受檢者不同性別血清鐵代謝比較 HSN組男、女性血漿銅藍(lán)蛋白水平[男0.21（0.17～0.24）g/L，女0.23 （ 0.18～0.25 ） g/L]均低于NSN 組[ 男0.24（0.20～0.28）g/L，女0.25（0.19～0.33）g/L]及對(duì)照組[男0.33（0.28～0.36）g/L，女0.31（0.23～0.37）g/L]（男：Z=-3.67、-6.05，P＜0.01；女：Z=-2.69、-2.11，P＜0.05）。對(duì)照組男、女性轉(zhuǎn)鐵蛋白水平[男（2.63±0.58）g/L，女（2.71±0.50）g/L]均高于HSN組[男（2.11±0.30）g/L，女（2.44±0.42）g/L]和NSN組[男（2.01±0.44）g/L，女（2.26±0.43）g/L]（Z=4.012、4.164、2.23、3.18，P均＜0.05）。而3組不同性別的鐵蛋白和血清鐵水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)圖3。

圖3 3組間不同性別研究對(duì)象鐵代謝相關(guān)參數(shù)比較。圖A～D分別為3組間不同性別研究對(duì)象鐵蛋白、血清鐵、銅藍(lán)蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白比較，aP＜0.05

2.4 HSN與NSN組鐵代謝參數(shù)分布水平比較 所有鐵代謝參數(shù)在人體內(nèi)均有正常范圍，其中HSN組銅藍(lán)蛋白水平低于正常下限者占51%（29/57），高于NSN組的26%（13/50，P=0.014）。兩組其他異常指標(biāo)的分布比例差異無(wú)統(tǒng)計(jì)意義（P＞0.05），見(jiàn)表3。

表3 HSN組和NSN組中銅藍(lán)蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、血清鐵水平分布[例（%）]

2.5 鐵代謝參數(shù)與HSN面積的相關(guān)性 Spearman相關(guān)分析顯示，HSN面積與轉(zhuǎn)鐵蛋白水平呈負(fù)相關(guān)（r= -0.454，P＜0.001，圖4），其他2個(gè)參數(shù)無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）。

圖4 轉(zhuǎn)鐵蛋白與HSN面積的相關(guān)性

3 討論

人體內(nèi)鐵的穩(wěn)態(tài)由一系列相關(guān)蛋白調(diào)節(jié)，主要包括銅藍(lán)蛋白、鐵蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白等。銅藍(lán)蛋白將亞鐵氧化為Fe3+，然后Fe3+與運(yùn)鐵蛋白結(jié)合，這是鐵運(yùn)輸?shù)囊环N重要形式。鐵蛋白是鐵在細(xì)胞質(zhì)中的主要儲(chǔ)存形式[14]，而鐵沉積過(guò)多會(huì)引起細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)[15]。研究表明，PD患者在TCS上顯示HSN，盡管其病理機(jī)制尚不確定多巴胺神經(jīng)元這類(lèi)需要鐵參與多巴胺代謝的細(xì)胞更容易出現(xiàn)鐵沉積引起毒性反應(yīng)[16]。MRI也發(fā)現(xiàn)了PD患者SN中鐵的蓄積和多巴胺能神經(jīng)元丟失[17]。本研究在TCS研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索TCS表現(xiàn)與鐵代謝之間的相關(guān)性，為PD的早期臨床診斷和治療提供更多的信息。

目前臨床早期診斷PD較為困難，當(dāng)PD患者出現(xiàn)典型的運(yùn)動(dòng)障礙時(shí)，黑質(zhì)中多巴胺能神經(jīng)元已丟失50%以上，失去最佳的早期治療機(jī)會(huì)[18]。TCS作為一種安全、高性?xún)r(jià)比的神經(jīng)影像技術(shù)，為PD的早期輔助診斷和鑒別診斷提供了較為有效的佐證[19]。

3.1 PD鐵蛋白及血清鐵水平 本研究未發(fā)現(xiàn)HSN和NSN組間鐵蛋白水平存在顯著差異，與Li等[20]的研究結(jié)果不一致。本研究發(fā)現(xiàn)不同性別受檢者的鐵蛋白正常范圍相差較大，因此對(duì)鐵蛋白分性別比較。鐵蛋白是主要的鐵存儲(chǔ)蛋白，由于PD患者顱內(nèi)鐵蛋白減少而更容易釋放出血清鐵離子[21]。既往研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，PD患者腦脊液中鐵蛋白水平顯著升高[22]。此外，具有不同表型PD的患者鐵蛋白水平也存在差異[23]。

本研究顯示，大多數(shù)PD患者的血清鐵水平在正常范圍內(nèi)，因此認(rèn)為PD不會(huì)引起全身性的血清鐵水平異常，而是局部特定部位（包括腦脊液、中腦黑質(zhì)等）的改變。Yu等[18]研究發(fā)現(xiàn)，伴黑質(zhì)強(qiáng)回聲的PD患者較黑質(zhì)回聲正常的PD患者腦脊液中血清鐵水平升高。

3.2 PD銅藍(lán)蛋白水平 本研究發(fā)現(xiàn)，HSN組銅藍(lán)蛋白水平低于NSN組和對(duì)照組，且HSN組中銅藍(lán)蛋白水平異?；颊叩谋壤哂贜SN組。不同性別比較，HSN組男、女性患者銅藍(lán)蛋白水平均呈下降趨勢(shì)，表明HSN可能與外周銅藍(lán)蛋白水平降低有關(guān)。既往研究報(bào)道，銅藍(lán)蛋白作為鐵氧化酶，可將亞鐵離子氧化為Fe3+，可通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)出鐵離子調(diào)節(jié)顱內(nèi)鐵水平。銅藍(lán)蛋白活性降低甚至均可能導(dǎo)致鐵沉積[24]。銅藍(lán)蛋白可以保護(hù)組織免受氧化損傷，外周注射銅藍(lán)蛋白可以減輕神經(jīng)變性[25]。因此，本研究認(rèn)為銅藍(lán)蛋白水平下降及HSN表現(xiàn)對(duì)PD患者早期鐵沉積有提示作用。

3.3 PD轉(zhuǎn)鐵蛋白水平 本研究HSN組和NSN組間未觀察到轉(zhuǎn)鐵蛋白水平的明顯差異，但對(duì)照組轉(zhuǎn)鐵蛋白水平高于PD患者。此外，HSN面積與轉(zhuǎn)鐵蛋白水平呈負(fù)相關(guān)。鐵可以通過(guò)與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合而穿過(guò)血-腦屏障，轉(zhuǎn)鐵蛋白及其受體是細(xì)胞攝取鐵的主要途徑。在一項(xiàng)多變量分析中，家族病史、左側(cè)HSN和男性均對(duì)HSN的面積有影響，HSN也可能代表了鐵代謝遺傳改變的跡象[26]。目前對(duì)于HSN面積的影響因素尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論。

本研究為回顧性研究，樣本量有限，且難以獲得最新的臨床評(píng)估量表和完整信息。

總之，PD患者HSN組銅藍(lán)蛋白水平較低，HSN面積與轉(zhuǎn)鐵蛋白水平呈負(fù)相關(guān)，表明PD患者TCS中黑質(zhì)回聲強(qiáng)度與鐵代謝水平存在相關(guān)性。TCS作為一種實(shí)用高效的影像學(xué)技術(shù)結(jié)合血清鐵代謝參數(shù)，有助于未來(lái)進(jìn)一步研究對(duì)PD患者多巴胺神經(jīng)元退變的病理基礎(chǔ)。