缺血性腦卒中腦皮層膽堿能通路受損的臨床及影像學相關因素分析

屈劍鋒 陳仰昆 林曉云 鐘伙花 羅根培 崔理立

1）廣東醫(yī)科大學，廣東 湛江 5240002）南方醫(yī)科大學附屬東莞醫(yī)院（東莞市人民醫(yī)院），廣東 東莞 523000 3）東莞市南城社區(qū)衛(wèi)生服務中心，廣東 東莞 523000

乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的神經(jīng)調節(jié)劑，起到興奮大腦皮質的作用，幾乎參與皮層功能的所有方面，其減少可能與卒中后認知功能障礙的發(fā)生密切相關［1］。ACh主要位于膽堿能神經(jīng)元的軸突，是由膽堿乙酰轉移酶（choline acetyltransferase，ChAT）將原料膽堿和乙酰輔酶a 合成［2-3］。ACh 依賴于突觸小泡中運輸和儲存的小泡乙酰膽堿轉運蛋白。在動作電位過程中，在Ca2+的介導下ACh囊泡與突觸前膜融合，囊泡破裂［4-5］。ACh受體有兩種類型：毒蕈堿型ACh受體和煙堿型ACh 受體，分別位于大腦突觸前膜和突觸后膜，在調節(jié)谷氨酸、γ-氨基丁酸、多巴胺、去甲腎上腺素等與認知功能有關［6-7］。ChAT 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)調節(jié)功能中發(fā)揮重要作用。動物實驗研究顯示，β-淀粉樣蛋白誘導小鼠神經(jīng)毒性，顯著降低了腦皮層和海馬組織內(nèi)ChAT的活性［8］。ChAT 是膽堿能神經(jīng)元最特異的標志。利用顱腦磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）疊加免疫組化技術，通過對ChAT 進行染色，發(fā)現(xiàn)了腦皮層膽堿能通路（cortical cholinergic pathways，CCP）［9］。

CCP是指從腦Meynert基底核、Broca對角帶和內(nèi)側隔核等組織內(nèi)的神經(jīng)元發(fā)出的投射纖維，連接雙側額葉、雙側顳葉、胼胝體膝部和壓部、頂枕區(qū)、扣帶束和杏仁核等結構，并共同組成的神經(jīng)通路。這些結構經(jīng)過相互協(xié)作，參與調控包括認知過程在內(nèi)的復雜腦部功能［9-10］。CCP在MRI上分為內(nèi)側通路（集中在扣帶回白質）及外側通路（集中在外囊和半卵圓中心）［9-10］。在對1名阿爾茨海默病患者的尸檢發(fā)現(xiàn)，基底神經(jīng)核膽堿能神經(jīng)元發(fā)生嚴重的纖維變性，皮層膽堿能投射纖維也發(fā)生嚴重的去神經(jīng)化，表明CCP 膽堿能神經(jīng)纖維的損傷和膽堿能神經(jīng)遞質的減少與認知障礙高度有關［11］。慢性腦血管病會損害CCP，其可能導致乙酰膽堿的消耗，從而導致癡呆的發(fā)生［12-13］。研究發(fā)現(xiàn)，急性缺血性腦卒中病灶會導致患者CCP受損，且其損害的嚴重程度與卒中后6 個月內(nèi)的不良預后有關［14］。LIM 等［15］發(fā)現(xiàn)CCP 的損害會導致急性缺血性腦卒中后新發(fā)癡呆。本研究團隊亦發(fā)現(xiàn)，CCP的損害嚴重程度與卒中后3個月新發(fā)的認知功能障礙亦高度相關［16］。另一項旨在探討不同程度的膽堿能通路損害對基底節(jié)區(qū)腦梗死患者語言功能影響的研究發(fā)現(xiàn)，在135 例初次發(fā)病并伴語言障礙的急性基底節(jié)區(qū)腦梗死患者當中，其語言損害的程度可能與其膽堿能通路的損害程度相關。這些研究提示CCP 受損程度與卒中的預后密切相關。然而，目前國內(nèi)外對缺血性腦卒中合并CCP損害程度的相關臨床及危險因素的研究極少。本研究旨在探討在缺血性腦卒中患者中與CCP損害可能相關的臨床及影像學因素。

1 對象與方法

1.1 研究對象本研究在東莞市人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科一區(qū)施行，研究周期為2019-09—2020-09，根據(jù)納排標準，對首次/非首次急性缺血性腦卒中進行篩選，共473例患者納入研究。入組標準：（1）年齡＞18 歲；（2）診斷為急性缺血性腦卒中，起病7 d內(nèi)且經(jīng)MRI彌散加權成像（diffusion-weighted image，DWI）序列證實；（3）患者有完整的臨床及影像檢查資料，尤其需要有完整的磁共振檢查資料；（4）患者或家屬簽署知情同意書。排除標準：（1）診斷為腦出血或蛛網(wǎng)下腔出血的出血性腦卒中患者；（2）診斷為短暫性腦缺血發(fā)作患者，或MRI-DWI 序列未發(fā)現(xiàn)急性腦梗死病灶的患者；（3）無影像學資料或資料不完整的患者；（4）患者或家屬拒絕簽署同意書。

1.2 臨床資料登記患者的年齡、性別和高血壓、糖尿病、心房纖顫、吸煙及既往腦卒中史等腦血管病危險因素，同時記錄患者的神經(jīng)系統(tǒng)功能缺損嚴重程度，采用美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（National Institutes of Health stroke scale，NIHSS）評定；采用TOAST（Trial of ORG 10 172 in Acute Stroke Treatment）病因分型系統(tǒng)［17］對腦梗死亞型進行判定。

1.3 顱腦MRI 參數(shù)的測量所有患者均有頭顱MRI 檢查結果，采用荷蘭Philips Achieva 3.0T成像系統(tǒng)。

1.3.1 CCP 嚴重程度評定：在MRI-T2序列上采用膽堿能通路高信號量表（cholinergic pathways hyperintensities scale，CHIPS）進行評估，如圖1 所示，急性腦卒中患者合并CCP 損害。CHIPS 是建立在人腦膽堿能通路的免疫組化標記和MRI的重疊分析上［18］，單側半球最高得分50分，雙側最高得分100分。具體是以三腦室和側腦室層面作為解剖標志在4 個軸位像上，內(nèi)側通路和外側通路共被分為10 個區(qū)域，一側從上往下依次為低外囊層面、高外囊層面、放射冠層面和半卵圓中心層面，其中低外囊層面和半卵圓中心層面分為前區(qū)和后區(qū)各2個區(qū)；高外囊層面和放射冠層面分為前部、后部和扣帶回區(qū)各3 個區(qū)；一側共有10 個區(qū)域。對每個區(qū)域的白質損害程度進行評定，正常為0 分，累及區(qū)域的1/2 以下為1 分，累及區(qū)域的1/2 以上為2 分。左右側分別評分。CHIPS 總分與膽堿能通路內(nèi)的病變體積有很好的相關性（Spearman=0.87，P＜0.001）。CHIPS評分越高表明CCP損傷越嚴重［18］。

圖1 腦梗死患者合并CCP損害 A：CCP受損主要為急性腦梗死病灶所致；B：CCP受損為急性腦梗死病灶與白質病變共同所致Figure 1 Acute ischemic stroke combined lesions of CCP. A：Indicated for the lesions of CCP were mainly involved by acute infarct；B：Indicated for the lesions of CCP were involved both by acute infarct and white matter lesions

1.3.2 其他MRI參數(shù)的測量：（1）腦梗死部位：依據(jù)DWI 序列和表觀彌散系數(shù)圖（apparent diffusion coefficient map，ADC）分為皮層區(qū)、皮層下區(qū)、腦干及小腦［19］；（2）腦梗死體積；（3）內(nèi)側顳葉萎縮（medial temporal lobe atrophy，MTLA）：結合T1加權及液體衰減反轉回復（fluid attenuation inversion recovery，F(xiàn)LAIR）序列，采用Schelten量表［20］評估，該量表為5級評分，從沒有萎縮至嚴重萎縮，依次計0～4 分，左右側分別記錄，MTLA 程度為雙側得分之和；（4）腦白質病變（white matter lesions，WMLs）：根據(jù)Fazekas量表［21］，WMLs分為深部腦 白 質 高 信 號（deep white matter hyperintensities，DWMH）及腦室旁白質信號（periventricular hyperintensities，PVH），該量表為4 級評分量表，從無到嚴重的WML，依次計0～3，左右側分別記錄，以嚴重側代表該部位的WMLs損害程度。

1.4 統(tǒng)計學分析正態(tài)分布的變量以均數(shù)±標準差（±s）表示，非正態(tài)分布變量以中位數(shù)（四分位間距）表示，計數(shù)資料以頻率［n（%）］表示，采用單因素相分析各變量與CHIPS評分的相關性（雙計量資料采用Pearson相關，其他采用Spearman相關）。建立線性回歸方程，計算顯著相關變量（P＜0.05）間的共線性，相關系數(shù)（r）＞0.4者認為存在共線性，僅將r較大者納入線性回歸方程。顯著性定義為α=0.05（雙側檢驗）。

2 結果

共納入473 例患者，男334 例（70.6%），女139 例（29.4%），年齡（60.31±14.19）歲，CHIPS評分0～84（17.31±17.72）分。人口學、臨床資料及影像學參數(shù)分析結果見表1。

表1 人口學、臨床資料及影像學變量分析結果Table 1 Analysis of demographic，clinical and neuroimaging data

2.1 CHIPS 評分與各變量間的相關性分析CHIPS 評分與年齡（P＜0.001）、男性（P=0.004）、高血壓史（P＜0.001）、心房纖顫史（P=0.018）、既往卒中史（P＜0.001）、入院時NIHSS評分（P=0.001）以及腦梗死的不同病因相關（P=0.045）。在MRI 變量方面，CHIPS 評分與皮層下區(qū)域的腦梗死（左側：P=0.014，右側：P=0.033）、腦干梗死（P=0.012）、腦梗死體積（P=0.004）、側腦室旁白質病變（P＜0.001）、深部腦白質病變（P＜0.001）和內(nèi)側顳葉萎縮（P＜0.001）相關。見表2。

表2 CHIPS評分與人口學參數(shù)、臨床資料和影像學變量之間的相關性分析Table 2 Correlation of CHIPS and demographic，clinical and neuroimaging variables

2.2 CHIPS 評分相關因素的線性回歸分析計算上述顯著相關變量之間的共線性，結果顯示入院時NIHSS 評分與腦梗死體積相關（r=0.54，P＜0.001），DWMH 分別與MTLA 及PVH相關（r 分別為0.49 和0.569，P＜0.001），年齡與MTLA顯著相關（r=0.498，P＜0.001）。最終性別、高血壓、心房纖顫、既往卒中史、入院時NIHSS 評分、左側皮層下區(qū)域腦梗死、右側皮層下區(qū)域腦梗死以及DWMH納入線性回歸方程。表3 結果顯示，CHIPS 評分與更嚴重的腦梗死、腦干梗死以及深部腦白質病變顯著相關，方程的校正決定系數(shù)（adjusted R2）為0.513（圖2）。

圖2 基于CHIPS評分的線性回歸分析點狀圖Figure 2 Scatter diagram of linear regression analysis results based on CHIPS score

表3 CHIPS評分的線性回歸分析結果Table 3 Multiple linear regression of CHIPS

3 討論

本研究采用CHIPS評估CCP的損害程度，提示急性缺血性腦卒中患者常合并CCP 損害。CCP 損害的嚴重程度可能與入院時NIHSS 評分、深部腦白質病變有關；腦干受損患者更不容易出現(xiàn)較高的CHIPS 評分。本研究顯示，CHIPS評分的高低與入院時腦卒中的嚴重程度相關，表明入院時NIHSS 評分越高，越可能出現(xiàn)較嚴重的CCP 損害。NIHSS 評分廣泛用于評估卒中的嚴重程度，主要反映近端肢體的運動能力，其與大腦中動脈供血區(qū)域，包括基底節(jié)區(qū)、放射冠區(qū)、額葉、顳葉等結構的損害程度相關［22］；其不包括腦神經(jīng)的詳細評估，并在腦干或小腦的致殘性腦梗死患者中可以觀察到相對較低的分數(shù)［23］。一項關于急性小卒中患者早期神經(jīng)功能惡化的研究發(fā)現(xiàn)，運動損傷越嚴重越容易出現(xiàn)NIHSS 評分在急性期的升高，且更常出現(xiàn)在基底節(jié)區(qū)、放射冠區(qū)等區(qū)域的急性腦卒中患者［24］。在MRI上，CCP的內(nèi)側通路多集中在扣帶回白質，而外側通路則多集中在外囊和半卵圓中心［6］，這些部位受損越嚴重，CCP越可能出現(xiàn)較嚴重的損害。

本研究顯示，CCP 損害的程度與DWMH顯著相關，OR 值達13.513，提示合并嚴重深部腦白質病變的急性腦梗死患者更容易出現(xiàn)嚴重的CCP損害。腦白質主要由神經(jīng)纖維構成，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的髓鞘成分為少突膠質細胞，任何原因導致的髓鞘損害均可能引發(fā)臨床癥狀［25］。腦白質高信號（white matter hyperintensities，WMH）是腦小血管病以及年齡相關的腦白質退行性變性常見的表現(xiàn)形式，在MRI 上多表現(xiàn)為PVH 和DWMH［25］；白質病變的嚴重程度會增加血管性癡呆［26］、步態(tài)異常、偏頭痛［27］等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生風險。DWMH 主要分布在包括放射冠區(qū)、皮層下白質等深部白質結構，由于腦室周圍深部白質主要是由穿支動脈供血，決定了該區(qū)白質易受到缺血的影響［28］。CCP 的聯(lián)系纖維則是從腦Meynert基底核、Broca對角帶和內(nèi)側隔核等組織內(nèi)的神經(jīng)元發(fā)出，連接雙側額葉、雙側顳葉、胼胝體膝部和壓部、頂枕區(qū)、扣帶束和杏仁核等結構，共同組成的復雜神經(jīng)網(wǎng)絡通路。這些結構經(jīng)過相互協(xié)作，參與調控包括認知過程在內(nèi)的復雜腦部功能［29］。這些纖維主要走行在胼胝體、側腦室旁腦白質、放射冠區(qū)等結構內(nèi)，與DWMH的分布范圍有一定程度的關聯(lián)。

本研究采用的CHIPS 評分系統(tǒng)所依據(jù)的解剖標志在三腦室和側腦室層面，將一側CCP的內(nèi)側通路和外側通路共劃分為10個區(qū)域［18］。主要在MRI-T2序列上進行測量，從上往下依次為低外囊層面、高外囊層面、放射冠層面和半卵圓中心層面，低外囊層面分為前區(qū)和后區(qū)［18］，這些區(qū)域主要分布在腦白質，包括側腦室旁和深部腦白質。結果發(fā)現(xiàn)，CCP 損害的程度與DWMH 而非PVH 顯著相關，提示合并深部腦白質受損的急性腦梗死的患者更容易出現(xiàn)嚴重的CCP 損害，而且除缺血性損害外，陳舊性腦梗死及腦白質病變可能亦參與作用過程［14］。因此，在研究CCP 與缺血性腦血管病的關系時，除要考慮慢性缺血性病變外，尚需要考慮急性缺血性損害。

本研究亦發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在腦干區(qū)域的腦梗死患者不易出現(xiàn)較高的CHIPS 評分。人腦的膽堿能神經(jīng)纖維投射來自基底前腦的4 個重疊的CH1～CH4 細胞群。內(nèi)側隔核和對角帶垂直肢核的膽堿能神經(jīng)元提供海馬的主要膽堿能輸入。診斷帶水平肢核的膽堿能神經(jīng)元提供嗅球的主要膽堿能輸入，Meynert 基底核的膽堿能神經(jīng)元提供剩余的大腦皮質和杏仁核的主要膽堿能輸入而組成CCP［30］。CHIPS 評分系統(tǒng)的解剖標志主要在4個層面，包括低外囊區(qū)、高外囊區(qū)、放射冠區(qū)和半卵圓中心區(qū)［12］，并未包括腦干層面。因此，腦干區(qū)域的梗死對CCP的影響較少，提示在評估CCP損害程度時需更關注大腦半球區(qū)域的腦梗死。

本研究有以下優(yōu)點：（1）所有患者均為急性腦梗死患者，保證樣本的同源性；（2）MRI參數(shù)較豐富，包括CHIPS、急性腦梗死的部位及體積、腦白質病變等。但同時存在一定的局限性：（1）缺乏對認知功能、社會心理因素等方面的評價，這些內(nèi)容可能與CCP損害有一定的關聯(lián)；（2）本研究為橫斷面研究，并未對腦梗死患者進行隨訪評估；（3）CHIPS 評分系統(tǒng)為視覺評估，評估過程中與個人的經(jīng)驗相關，可能造成一定的偏倚，需在今后的研究中開發(fā)更加智能的評估方法。

缺血性腦卒中患者常合并CCP損害，較嚴重的CCP 損害可能與更嚴重的腦梗死及深部腦白質病變相關，而非腦干區(qū)域的腦梗死。由于急性缺血性腦卒中CCP 受損的程度與卒中的不良預后有關，提示需更關注急性缺血性腦卒中患者合并CCP損害的情況。