基于定量磁共振波譜探討重度抑郁癥患者海馬代謝與治療反應(yīng)的關(guān)系

任紅娜 朱翔 謝宇航 郭小燕

治療反應(yīng)是重度抑郁癥患者診療中最重要的臨床指標(biāo)，其不僅決定了治療方案的敏感性，也決定著重度抑郁癥患者的轉(zhuǎn)歸[1]。磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是一種用于檢測活體內(nèi)細(xì)胞水平局部腦組織代謝變化的無創(chuàng)分子成像方法，可以測定某些神經(jīng)遞質(zhì)的水平和代謝[2]。盡管MRS 已在抑郁疾病中廣泛應(yīng)用，并取得豐富的成果[3-4]，但關(guān)于其在治療反應(yīng)中的研究報道較少，尤其是定量波譜技術(shù)。因此，本研究采用定量MRS 對重度抑郁癥患者海馬代謝進(jìn)行隨訪研究，探討海馬代謝與治療反應(yīng)的關(guān)系，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 收集2018 年3 月至2020 年3 月江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科門診重度抑郁癥患者45 例和2020年8 月至2022 年8 月嘉興市第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科門診重度抑郁癥患者8 例共53 例（重度抑郁組），均符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊第4 版[5]中的抑郁癥診斷標(biāo)準(zhǔn)。收集2018 年3 月至2020 年3 月江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院的健康志愿者20 名和2020 年8 月至2022 年8 月嘉興市第一醫(yī)院健康志愿者7 名共27 名作為健康對照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）漢族；（2）18 周歲以上；（3）右利手。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）患過腦器質(zhì)性疾病精神疾?。唬?）患有嚴(yán)重的軀體疾??；（3）有嚴(yán)重的藥物過敏或者依賴；（4）其他影響腦代謝的疾??；（5）任何的MRI 檢查禁忌證等。本研究經(jīng)江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會（批準(zhǔn)文號：UJS-LAER-AP-2018022606）及嘉興市第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會（2023-LY-266）審查通過，所有受試者均簽署知情同意書。兩組對象一般資料比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表1。

表1 兩組對象一般資料的比較

1.2 方法 抑郁癥患者M(jìn)RS 檢查于門診當(dāng)天或第2 天（基線狀態(tài)）完成，并在MRS 檢查當(dāng)天采用17 項漢密爾頓抑郁量表（Hamilton depression rating scale-17，HDRS-17）評估抑郁患者的抑郁程度，且患者自述就診2 周前未服用過任何抗抑郁藥物。所有患者均遵醫(yī)囑口服抗抑郁藥物（氟西汀，國藥準(zhǔn)字：H19980114，規(guī)格：20 mg/支；帕羅西汀，國藥準(zhǔn)字：H20031106，規(guī)格：20 mg/支）進(jìn)行治療（治療劑量均為20 mg/d，1 次/d），并于治療8 周后再次行MRS 檢查，同時采用HDRS-17再次評估（由同1 位醫(yī)師對所有患者進(jìn)行評估）。其中，29 例重度抑郁癥患者由于治療8 周后HDRS-17 評分比基線時降低了50%而被診斷為難治性抑郁，另24例重度抑郁癥患者在治療8 周后符合非難治性抑郁癥診斷標(biāo)準(zhǔn)。健康對照組于入組當(dāng)天行MRS 檢查。

采用西門子3.0T MR掃描儀，使用8通道頭部線圈。在掃描期間，用軟墊固定頭部，同時采用軟耳塞降低掃描儀的噪聲干擾。要求所有受試者放松，閉上眼睛，保持清醒，盡量不要思考。初始圖像采集包括高分辨率的T1加權(quán)掃描，該掃描采用磁化準(zhǔn)備的快速梯度回波序列進(jìn)行采集，重復(fù)時間（repetition time，TR）=20 s，回波時間（echo time，TE）=5 ms，翻轉(zhuǎn)角=9°，層厚=10 mm，矩陣=512×512，視野（field of view，F(xiàn)OV）=256 mm×256 mm。基于矢狀位圖像重建軸向和冠狀位圖像，以實現(xiàn)感興趣區(qū)域（region of interest，ROI）的三維視圖，用于目標(biāo)體積（volume of interest，VOI）的定位和圖像分割。所有VOI放置于雙側(cè)海馬體中并且使用以下參數(shù)獲得具有化學(xué)位移成像（chemical shift imaging，CSI）定位的MRS：TR/TE = 3 800 ms/160 ms，在單個5.0 mm切面上進(jìn)行5 次采集，并進(jìn)行加權(quán)相位編碼，F(xiàn)OV=256 mm×256 mm，矩陣=256×256，VOI=100 mm×100 mm，采集框=10 mm×10 mm×15 mm，變化頻率=22.7 Hz，采集帶寬=1 200 Hz，采集持續(xù)時間=1 024 ms，激發(fā)數(shù)=128，執(zhí)行自動和手動勻場程序。進(jìn)行MRS掃描后，獲得位于MRS 體素中另一個T1加權(quán)切面，以評估對象在MRS 掃描期間是否移動。所有對象MRI檢查均為陰性。如果存在任何不確定性，則執(zhí)行其他序列（例如T2-FLAIR）以確保所有對象MRI 檢查陰性。MRS 掃描采集時間為16 min，包括T1WI 在內(nèi)的總掃描時間為23 min。

1.3 圖像處理 經(jīng)MRI 工作站及商用的計算機(jī)軟件分析獲得的MRS 光譜。代謝物信號的時域量化是使用AMARES 算法進(jìn)行。在納入分析之前，所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過質(zhì)量控制。所有光譜均滿足以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：信噪比（signal to noise ratio，SNR）必須≥15，半峰全寬（full width at half maximum，F(xiàn)WHM）必須≤0.08 ppm，并且只有Cramér-Rao 下限（所有患者的平均CRLBs是可靠的）≤20%時被納入統(tǒng)計分析。在每個單獨(dú)的ROI 中，代謝物的絕對定量值是由組織中未抑制的水信號作為內(nèi)部參考，對受光譜質(zhì)量控制的雙側(cè)海馬體素中代謝物水平的平均值進(jìn)行定量分析。由具有至少5 年工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和MRS 模型分析，MRS 分析窗口定義為0～4.0 ppm，見圖1。

圖1 頭顱MRI 定位圖與MRS 譜線圖[A：MRI 定位圖，圓點(diǎn)部分代表個體的雙側(cè)海馬；B：從個體水平上的體素獲得的MRS光譜和光譜擬合的疊加圖]

圖3 治療后代謝物水平差值與HDRS-17評分差值的散點(diǎn)圖（A：dNAA與dHDRS-17的散點(diǎn)圖；B：dGlx與dHDRS-17的散點(diǎn)圖）

1.4 觀察指標(biāo) 通過觀察HDRS-17 治療前后的變化評估有無治療反應(yīng)，治療后HDRS-17 較治療前有所降低，即其差值（dHDRS-17）為負(fù)值，代表治療有效，視為有治療反應(yīng)，反之視為無治療反應(yīng)。治療前觀察重度抑郁癥患者海馬中NAA、Cho、Cr、Glx 水平及HDRS-17 評分，并與健康對照組進(jìn)行比較；治療后，觀察難治性抑郁組與非難治性抑郁組治療前后NAA、Cho、Cr、Glx 水平及HDRS-17 評分的變化與差值，并對治療前后組內(nèi)代謝物水平變化的差值（dNAA、dCho、dCr、dGlx）與dHDRS-17 作相關(guān)分析，評估代謝物水平變化與治療反應(yīng)之間的關(guān)系。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 24.0 統(tǒng)計軟件。正態(tài)分布的計量資料以表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗，治療前后組內(nèi)比較采用配對t檢驗。計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson 相關(guān)分析治療前后代謝物水平變化與dHDRS-17 之間的相關(guān)性。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 重度抑郁癥組與健康對照組治療前代謝物水平及HDRS-17 評分的比較 重度抑郁癥患者海馬中Cho、NAA 及Glx 水平均明顯低于健康對照組（均P＜0.05），而Cr 水平與健康對照組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），重度抑郁癥患者HDRS-17 明顯高于健康對照組（P＜0.05），見表2。

表2 重度抑郁癥組與健康對照組治療前代謝物水平及HDRS-17評分的比較

2.2 難治性與非難治性抑郁患者治療前后各代謝物水平及HDRS-17 評分的變化與比較 治療后難治性抑郁患者HDRS-17 評分高于非難治性患者，NAA 和Glx 水平均明顯低于非難治性抑郁組（P＜0.05），而Cho、Cr 水平的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。此外，非難治性抑郁組NAA、Cho 及Glx 水平治療后出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)，均較治療前有所升高（均P＜0.05），而難治性抑郁組中，除Cho 水平較治療前升高以外，NAA、Glx 及Cr 與治療前比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表3。

表3 難治性與非難治性抑郁癥患者治療前后各代謝物水平及HDRS-17評分的變化與比較

2.3 治療反應(yīng)評估 因難治性抑郁組和非難治性抑郁組治療后Cho 均升高，而Cr 治療前后組間、組內(nèi)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，故不用于評估治療反應(yīng)。治療前后NAA 水平變化（dNAA）與dHDRS-17 呈負(fù)相關(guān)（r=-0.632，P＜0.05），見圖2A，而治療前后Glx水平變化（dGlx）與dHDRS-17 無明顯相關(guān)（r=0.295，P＞0.05），見圖2B，預(yù)示dNAA 可能是評估重度抑郁患者治療反應(yīng)的有效指標(biāo)。

3 討論

抑郁癥因其機(jī)制未明，一直是學(xué)界關(guān)注的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。臨床中，常規(guī)MRI 檢查對抑郁癥患者的診斷缺乏特異性。本研究通過定量MRS 技術(shù)對53 例重度抑郁癥患者和27 例健康受試者進(jìn)行對比分析，觀察重度抑郁癥患者8 周抗抑郁治療后其神經(jīng)學(xué)代謝指標(biāo)的變化特點(diǎn)，并分析其與臨床治療反應(yīng)的相關(guān)性，為臨床治療效果提供有力的評估手段。

筆者首先發(fā)現(xiàn)，重度抑郁癥患者的NAA、Cho及Glx水平均較健康對照組明顯降低，這一結(jié)果不僅與已有文獻(xiàn)一致[6]，且在病理機(jī)制上亦獲得理論支撐[7]。NAA是神經(jīng)元活性的代表性指標(biāo)，其顯著減低充分提示神經(jīng)元的凋亡增加、活性降低及功能損害[8]；Cho（磷酸膽堿和甘油磷酸膽堿的總和）作為病理膜更新和炎癥的標(biāo)記，其減低與細(xì)胞膜磷脂新陳代謝抑制密切相關(guān)；而Glx水平降低則反應(yīng)了腦實質(zhì)的缺血缺氧損傷[9-10]。

在隨后的治療隨訪結(jié)果中，根據(jù)HDRS-17 變化差異將重度抑郁患者分化為難治性患者和非難治性患者，且其MRS 代謝也對應(yīng)發(fā)生了差異性的變化。而NAA、Glx 水平增高僅出現(xiàn)在非難治性患者中，提示抗抑郁治療有效的改善了神經(jīng)元活性和腦組織缺血缺氧，而前者的變化與dHDRS-17 評分又有相關(guān)性。這一結(jié)果為臨床評估抑郁療效提供了評分之外可靠的體內(nèi)指標(biāo)。值得注意的是，Cho 在難治性抑郁組中也呈現(xiàn)了增高，側(cè)面提示抑郁治療中并無存在完全的藥物抵抗，其相關(guān)改善機(jī)制或許可為難治性抑郁的診療提供參考思路。

近年來，MRS 技術(shù)從半定量層面正逐漸發(fā)展至絕對定量。作為光譜研究的重要部分，準(zhǔn)確可靠的定量分析是MRS 從推廣到臨床應(yīng)用的先決條件。半定量研究認(rèn)為Cr 的代謝水平相對恒定，故一直以Cr 水平的比值作為內(nèi)標(biāo)。事實上，Cr 是一種通過儲存ATP 和二磷酸腺苷來維持腦細(xì)胞能量依賴系統(tǒng)的緩沖液體，在重度抑郁癥中Cr 水平可因線粒體ATP 產(chǎn)量和線粒體減少而發(fā)生減低[11]，這一結(jié)果在本文中亦得到印證。因此，以組織中未被抑制的水為內(nèi)部參考的絕對定量法可以獲得更為準(zhǔn)確的代謝物水平。綜上，本研究通過MRS 縱向分析了重度抑郁患者海馬中代謝物絕對水平，并對其與治療反應(yīng)的關(guān)系做了探索，其結(jié)果具有較高的可信度及穩(wěn)定性。

雖然已有的海量神經(jīng)影像學(xué)研究以結(jié)構(gòu)和功能磁共振為手段對抑郁疾病的腦功能、臨床指標(biāo)相關(guān)性以及可能機(jī)制進(jìn)行了探索，然鮮有報道聚焦于治療反應(yīng)。本課題組一直致力于抑郁疾病的臨床和基礎(chǔ)，在前期成果的基礎(chǔ)上[12-14]，首次應(yīng)用定量MRS 技術(shù)對重度抑郁患者的治療反應(yīng)進(jìn)行了初步探索，取得了肯定性結(jié)果。由此可見，定量MRS 技術(shù)在輔助評估抑郁癥治療反應(yīng)中發(fā)揮極大的優(yōu)勢和顯著作用。

本研究仍存在一些局限，如樣本量相對不足，抑郁癥患者對治療藥物的態(tài)度及依從性差異對結(jié)果的影響[15]、海馬的側(cè)別代謝差異未被考慮，治療反應(yīng)與物質(zhì)代謝的深層次關(guān)系等，相關(guān)研究仍需跟進(jìn)。

綜上所述，MRS 技術(shù)對觀察重度抑郁癥患者治療前后海馬代謝水平變化有重要的價值。治療前，重度抑郁組海馬中的Cho、NAA 及Glx 水平明顯低于健康對照組；治療后，非難治性抑郁患者海馬中NAA、Cho 及Glx 水平均出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)，而難治性抑郁患者中僅Cho 水平較治療前升高。另外發(fā)現(xiàn)dNAA 與dHDRS-17 呈負(fù)相關(guān)，預(yù)示著dNAA 可能是觀察治療反應(yīng)的主要神經(jīng)影像學(xué)指標(biāo)，為重度抑郁患者治療后海馬神經(jīng)修復(fù)效應(yīng)提供了在體證據(jù)。