磁共振參數(shù)及TNF-α、IL-1α 水平在阿爾茲海默病中的診斷價(jià)值研究

余梁俊，凌迎春

1.紹興市第七人民醫(yī)院放射科，浙江紹興 312000；2.紹興市第七人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，浙江紹興 312000

阿爾茲海默病(Alzheimer’s disease, AD)，是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，會(huì)導(dǎo)致患者認(rèn)知障礙、行為異常和日常生活能力受損等問(wèn)題[1-3]。中國(guó)作為全球AD 患者最多的國(guó)家，老年人AD 患病率高，患者群體基數(shù)大，人均花費(fèi)高，給國(guó)家、家庭和患者個(gè)人帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。因此，提高AD 的早期診斷效率有助于實(shí)施AD 的早期干預(yù)。多模態(tài)磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)是臨床上診斷早期AD 的重要手段。即使患者還未出現(xiàn)AD 的癥狀，磁共振成像技術(shù)也可通過(guò)磁共振信號(hào)檢測(cè)出大腦灰質(zhì)萎縮的位置和程度[4]。但是，正常人衰老過(guò)程中腦部均會(huì)出現(xiàn)不同程度的萎縮。因此，磁共振成像檢測(cè)出腦萎縮并不能成為確診阿爾茨海默病的唯一標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，阿爾茲海默病的發(fā)生與血清中腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白細(xì)胞介素1α（interleukin-1α，IL-1α）的水平密切相關(guān)，通過(guò)檢測(cè)血清TNF-α、IL-1α 含量可初步判斷阿爾茨海默病患者病理改變[5]。為探討多參數(shù)磁共振和TNF-α、IL-1α 水平檢測(cè)在阿爾海默茲病中的診斷價(jià)值，本文進(jìn)行了以下研究，現(xiàn)報(bào)道如下。

1.資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年7 月至2022 年7 月紹興市第七人民醫(yī)院收治的60 例阿爾茲海默病患者為觀察組，其中，男性26 例（43.33%），女性34 例（56.67%），年齡60～81 歲，平均年齡為（68.21±4.01）歲。另選取同時(shí)期60 例60 歲以上的體檢健康老年人為對(duì)照組，其中，男性28 例（46.67%），女性32 例（53.33%），年齡60～79 歲，平均年齡為（69.24±3.87）歲。對(duì)照組均自愿參加本研究；無(wú)藥物酒精依賴史；無(wú)頭部外傷、精神疾病和神經(jīng)疾病史；無(wú)磁共振掃描禁忌。本研究經(jīng)紹興市第七人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理審批號(hào)：2022-003-01），所有患者均簽署知情同意書(shū)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡>60 歲；②觀察組臨床確診為阿爾茲海默?。虎塾^察組存在AD 癥狀，如認(rèn)知功能異常、記憶力減退、情感淡漠等病程超過(guò)6 個(gè)月，嚴(yán)重程度不一；④觀察組均為首次發(fā)病，無(wú)AD 治療史；⑤觀察組簡(jiǎn)易精神狀況量表（MMSE）評(píng)分低于24 分或蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估（MoCA）評(píng)分低于26 分。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①3 個(gè)月內(nèi)服用過(guò)精神類藥物者；②裝有心臟支架、血管支架、心臟搭橋、帶有人工心瓣膜者；③伴惡性病變、自身免疫系統(tǒng)疾病等可引起血清TNF-α、IL-1α 升高的疾病者；④其他疾病導(dǎo)致的認(rèn)知障礙者；⑤合并嚴(yán)重的血液系統(tǒng)疾病、臟器功能衰竭者。

1.2 方法

1.2.1 血清TNF-α、IL-1α 水平檢測(cè) 入院抽晨起外周靜脈血5ml，于室溫下靜置30min 后，放入離心機(jī)中3000r/min 離心15min，留取上層血清裝入干凈EP 管，置于-80℃冰箱保存?zhèn)溆?。根?jù)廠商說(shuō)明書(shū)，使用ELISA 試劑盒檢測(cè)血清TNF-α、IL-1α 兩種促炎因子水平。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 DKI 參數(shù) 所有受試均進(jìn)行磁共振波譜檢查，使用GE 1.5T 磁共振成像儀對(duì)觀察組患者和正常組健康者的顱腦進(jìn)行DKI 序列掃描，診斷采用連續(xù)的3mm 軸向 T2權(quán)重圖像，得到顱腦圖像后，進(jìn)行DKI 參數(shù)分析，包括平均擴(kuò)散系數(shù)（mean diffusivity，MD）、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)、平均彌散峰度值(mean kurtosis, MK)、軸向峰度(axial kurtosis, AK)、徑向峰度(radial kurtosis, RK)[6]。

1.3.2 血清TNF-α、IL-1α 水平 從–80℃冰箱中取出血清，放于室溫下解凍，根據(jù)廠商說(shuō)明書(shū)，使用ELISA 試劑盒檢測(cè)上清液中TNF-α 和IL-1α 兩種促炎因子。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間差異比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)（百分率）[n（%）]表示。采用Pearson 相關(guān)分析評(píng)估磁共振參數(shù)與血清標(biāo)志物之間的線性關(guān)系。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組血清TNF-α、IL-1α 水平比較

觀察組TNF-α 水平顯著高于對(duì)照組，IL-1α 水平顯著低于對(duì)照組，組間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組血清TNF-α、IL-1α水平比較（±s，pg/mg）

表1 兩組血清TNF-α、IL-1α水平比較（±s，pg/mg）

組別 n TNF–α IL–1α觀察組 60 25.83±0.53 36.57±0.54對(duì)照組 60 15.32±0.80 70.48±1.31 t 24.094 –37.596 P <0.001 <0.001

2.2 兩組DKI 參數(shù)比較

2.2.1 觀察組、對(duì)照組組間MD 值比較 與對(duì)照組相比，觀察組顳葉、頂葉皮質(zhì)下白質(zhì)、丘腦、尾狀核頭、齒狀核、紅核的MD 值均顯著升高（P<0.05）。海馬、黑質(zhì)部位的MD 值有升高趨勢(shì)（圖1），但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表2。

圖1 阿爾茲海默病患者M(jìn)D 值圖

表2 兩組MD 值比較（±s，n=60）

表2 兩組MD 值比較（±s，n=60）

部位 對(duì)照組 觀察組 t P顳葉 0.921±0.561 1.106±0.318 –2.203 0.031頂葉 0.853±0.107 0.941±0.285 –2.291 0.022海馬 0.922±0.143 0.989±0.302 –1.433 0.142丘腦 0.825±0.135 0.878±0.171 –1.899 0.049尾狀核頭 0.872±0.120 0.936±0.189 –2.296 0.024紅核 0.775±0.063 0.841±0.130 –2.043 0.041齒狀核 0.911±0.089 0.983±0.121 –2.674 0.010黑質(zhì) 0.850±0.072 0.852±0.133 –0.161 0.864

2.2.2 兩組組間FA 值比較 與對(duì)照組相比，觀察組顳葉及頂葉皮質(zhì)下白質(zhì)、海馬、黑質(zhì)的FA 值減小，尾狀核頭、紅核、齒狀核的FA 值升高（圖2），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P<0.05)。丘腦FA 值有升高趨勢(shì)，但升高不明顯，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表3。

圖2 阿爾茲海默病患者FA 值圖

表3 兩組組間FA 值比較（±s，n=60）

表3 兩組組間FA 值比較（±s，n=60）

部位 對(duì)照組 觀察組 t P顳葉 0.453±0.028 0.422±0.076 2.155 0.032頂葉 0.442±0.023 0.421±0.055 4.076 <0.001海馬 0.408±0.049 0.319±0120 5.237 <0.001丘腦 0.319±0.036 0.335±0.059 –0.354 0.719尾狀核頭 0.230±0.038 0.256±0.091 –3.286 0.002紅核 0.482±0.041 0.539±0.051 –2.506 0.017齒狀核 0.319±0.051 0.341±0.063 –2.419 0.018黑質(zhì) 0.562±0.036 0.558±0.046 3.921 <0.001

2.2.3 兩組組間RK 值比較 與對(duì)照組相比，觀察組顳葉及頂葉皮質(zhì)下白質(zhì)、海馬、丘腦的RK 值顯著降低（P<0.05），黑質(zhì)部位的RK 值顯著升高（P<0.05），尾狀核頭、紅核、齒狀核的RK 值有降低的趨勢(shì)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表4。

表4 兩組組間RK 值比較（±s，n=60）

表4 兩組組間RK 值比較（±s，n=60）

部位 對(duì)照組 觀察組 t P顳葉 1.089±0.313 0.811±0.315 4.339 <0.001頂葉 0.934±0.419 0.672±0.321 3.138 0.002海馬 0.921±0.339 0.654±0.310 3.441 0.001丘腦 0.872±0.227 0.689±0.229 2.448 0.013尾狀核頭 0.495±0.193 0.449±0.175 1.263 0.221紅核 1.836±0.623 1.408±0.662 1.638 0.107齒狀核 1.243±0.236 1.205±0.332 1.141 0.225黑質(zhì) 1.110±0.629 1.435±0.513 –2.226 0.025

2.2.4 兩組組間AK 值比較 與對(duì)照組相比，觀察組顳葉及頂葉皮質(zhì)下白質(zhì)、丘腦、齒狀核部位的AK 值顯著降低（P<0.05），黑質(zhì)部位的AK 值顯著升高（P<0.05），海馬部位的AK 值有降低趨勢(shì)，尾狀核頭、紅核部位的AK 值有升高趨勢(shì)，但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表5。

表5 兩組組間AK 值比較（±s，n=60）

表5 兩組組間AK 值比較（±s，n=60）

部位 對(duì)照組 觀察組 t P顳葉 0.718±0.131 0.672±0.166 2.113 0.032頂葉 0.811±0.132 0.743±0.152 2.022 0.045海馬 0.811±0.164 0.743±0.162 1.662 0.103丘腦 0.892±0.102 0.769±0.147 5.334 <0.001尾狀核頭 0.680±0.152 0.713±0.112 –1.003 0.317紅核 1.069±0.126 1.121±0.210 –0.655 0.518齒狀核 1.133±0.128 1.037±0.122 2.546 0.013黑質(zhì) 0.979±0.152 1.152±0.261 –3.061 0.004

2.2.5 兩組組間MK 值比較 與對(duì)照組相比，觀察組顳葉及頂葉皮質(zhì)下白質(zhì)、海馬、丘腦部位的MK值顯著降低（P<0.05），尾狀核頭、黑質(zhì)部位的MK值顯著升高（P<0.05）。紅核部位的MK 值降低，齒狀核的MK 值顯著升高，但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表6。

表6 兩組組間MK 值比較（±s，n=60）

表6 兩組組間MK 值比較（±s，n=60）

部位 對(duì)照組 觀察組 t P顳葉 0.838±0.137 0.774±0.205 4.471 <0.001頂葉 0.851±0.376 0.680±0.189 2.991 0.003海馬 0.822±0.121 0.718±0.210 3.219 0.002丘腦 0.813±0.161 0.710±0.152 4.610 <0.001尾狀核頭 0.538±0.102 0.631±0.121 –2.553 0.012紅核 1.371±0.241 1.337±0.419 0.238 0.810齒狀核 1.126±0.287 1.142±0.201 –0.230 0.819黑質(zhì) 1.139±0.191 1.401±0.422 –3.220 0.002

2.3 磁共振參數(shù)與TNF-α、IL-1α 的相關(guān)性分析

Pearson 分析結(jié)果顯示，TNF-α 與MD 呈正相關(guān)關(guān)系，與FA、RK、MK 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與AK 無(wú)相關(guān)關(guān)系（P>0.05），IL-1α 與FA、RK、MK 呈正相關(guān)關(guān)系，與MD、AK 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05），見(jiàn)表7。

表7 磁共振參數(shù)與TNF-α、IL-1α的相關(guān)性分析

3 討論

近年來(lái)，阿爾茲海默病患病率逐年升高，尋找生物學(xué)標(biāo)志物對(duì)AD 進(jìn)行早期的生物學(xué)診斷是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。人腦中是具有數(shù)億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成的復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)，當(dāng)這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)發(fā)生非衰老的病理性改變的時(shí)候，主要特征為認(rèn)知功能障礙和認(rèn)知行為損害的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退行性疾病，使得理解、自我控制和記憶等能力發(fā)生退化和智能損害，進(jìn)而出現(xiàn)場(chǎng)景性記憶和功能性記憶明顯衰退，認(rèn)知困難等臨床癥狀，嚴(yán)重影響日常的生活和社交能力。臨床上AD 的診斷主要依靠臨床癥狀、體液標(biāo)志物和影像學(xué)檢查，其中，腰椎穿刺查腦脊液Aβ 為有創(chuàng)性，AD 的影像學(xué)上PIB-PET、AV1451- PET 可為癡呆的早期識(shí)別和診斷提高幫助，但PET 價(jià)格昂貴，不適合人群篩查。尋找體液中診斷AD 的有效生物學(xué)標(biāo)志物和多功能核磁的運(yùn)用均是早期識(shí)別診斷阿爾茲海默病未來(lái)研究的重點(diǎn)[5]。

磁共振成像在AD 的臨床識(shí)別中發(fā)揮了重要作用，采用磁共振技術(shù)可以觀察到阿爾茲海默病患者的顳葉萎縮。彌散張量成像也是磁共振技術(shù)的一種，它利用水分子的位移來(lái)測(cè)量腦白質(zhì)纖維束的完整性，彌散張量成像的主要指標(biāo)包括MD 和FA。擴(kuò)散峰度成像是在彌散張量成像的技術(shù)上進(jìn)一步優(yōu)化的磁共振新技術(shù)，其不但能夠提供MD、FA 參數(shù)，還有MK、KA、RK、AK 等，這些參數(shù)能提供更多的微觀結(jié)構(gòu)信息[6]。目前，擴(kuò)散峰度成像已經(jīng)廣泛應(yīng)用于認(rèn)知功能障礙患者海馬區(qū)及全腦灰白質(zhì)的研究[7]。本研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，觀察組多個(gè)擴(kuò)散峰度成像參數(shù)均發(fā)生變化，表明阿爾茲海默病患者的許多腦解剖區(qū)域存在顯著改變。Raj 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，AK 診斷阿爾茲海默病的特異性最高，可以提示腦白質(zhì)軸突丟失或脫髓鞘等微觀結(jié)構(gòu)改變，甚至AK 有助于輕度認(rèn)知障礙的早期診斷。另一項(xiàng)研究采用FA、MD、和MK 分析白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)變化，探討DKI 參數(shù)的診斷效能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，阿爾茲海默病患者FA 降低，MD 明顯升高，提示阿爾茲海默病患者存在腦結(jié)構(gòu)異常[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茲海默病患者RK、AK、MK 值比對(duì)照組高，其中尾狀核頭的MK 值升高最明顯，其他黑質(zhì)的彌散峰度值差異雖然無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但也有升高趨勢(shì)，這說(shuō)明阿爾茲海默病患者腦部黑質(zhì)部分結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，水分子彌散程度下降。此外，研究結(jié)果也顯示，阿爾茲海默病患者尾狀核頭的FA 值顯著升高，說(shuō)明各向異性增加。此前有研究表明，老年斑、神經(jīng)元纖維纏結(jié)增加可導(dǎo)致FA 值升高，F(xiàn)A 值可在一定程度上反應(yīng)腦病的進(jìn)展和病變過(guò)程。本研究結(jié)果與以往研究結(jié)果一致，說(shuō)明DKI 參數(shù)可以為阿爾茲海默病的診斷提供依據(jù)。

隨著生物學(xué)對(duì)AD 發(fā)病機(jī)制的不斷研究，生物學(xué)標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)對(duì)AD 的診斷提供了充足證據(jù)。神經(jīng)炎癥在AD 的發(fā)病機(jī)制中起著重要的作用。慢性神經(jīng)炎癥會(huì)損害血-腦脊液屏障,引起活化的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放促炎因子，比如TNF-α、IL-1、IL-6 等[10]。慢性神經(jīng)炎癥的發(fā)生，調(diào)節(jié)血-腦脊液屏障和腦血管通透性，改變效應(yīng)區(qū)域腦血流量[11]。這些細(xì)胞因子可能作為血清中的生物學(xué)標(biāo)志物對(duì)阿爾茲海默病的診斷具有一定的價(jià)值。Shen 等[12]通過(guò)一項(xiàng)Meta 分析炎癥在AD 中的作用發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，AD 患者外周血和腦脊液中的炎癥標(biāo)志物，比如IL-6、IL-8 等的水平有顯著變化。該研究結(jié)果表明，AD 伴全身性和中樞神經(jīng)系統(tǒng)衍生的炎癥過(guò)程。Wang 等[13]在研究牙周感染時(shí)發(fā)現(xiàn)，TNF-α 的全身性上調(diào)促進(jìn)了大腦中的促炎環(huán)境，從而促進(jìn)了AD 樣病理和認(rèn)知功能障礙的發(fā)展。另一項(xiàng)研究則通過(guò)AD 患者IL-1α、TNF-α濃度的改變部分證實(shí)了AD 與神經(jīng)炎癥反應(yīng)的相關(guān)性[14]。本研究結(jié)果也表明，與對(duì)照組相比，AD 患者血清中的IL-1α 水平降低，TNF-α 水平升高，這在一定程度上證明AD 患者炎癥相關(guān)因子表達(dá)失調(diào)，與既往研究結(jié)果一致。神經(jīng)炎癥過(guò)程是AD 的關(guān)鍵特征，大量研究表明促炎因子水平增加導(dǎo)致AD 病變，外周血特定細(xì)胞因子水平的改變反映了AD 免疫系統(tǒng)的紊亂情況[15]。在AD 中，β 淀粉樣蛋白積聚在大腦中，形成斑塊，被認(rèn)為促進(jìn)疾病的發(fā)展和進(jìn)展。此外，tau 蛋白有病理性積累，形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)，也與AD 病理有關(guān)[16]。?akir 等[17]在記憶衰退大鼠中同時(shí)觀察到β 淀粉樣蛋白積累增加，tau 磷酸化伴隨著TNF-α 和IL-1β 水平的升高。這些結(jié)果表明，TNF-α和IL-1 與其他已知生物學(xué)標(biāo)志物（如β-淀粉樣蛋白、tau 蛋白等）之間具有關(guān)聯(lián)性，可能在AD 診斷中具有價(jià)值。但是TNF-α 和IL-1 水平在阿爾茲海默病診斷中仍然有局限性，比如它們是否僅在某些特定病程階段中具有診斷價(jià)值還需要進(jìn)一步的研究。此外，本研究表明，AD 患者磁共振參數(shù)與血清TNF-α、IL-1α 之間存在一定程度的相關(guān)性，這為進(jìn)一步探討磁共振參數(shù)與血清標(biāo)志物在AD 診斷中的潛在價(jià)值提供了新的方向。

綜上所述，DKI 參數(shù)系數(shù)MD、FA、MK、AK、RK 與阿爾茲海默病的相關(guān)性良好；同時(shí)，TNF-α、IL-1α 與AD 之間具有相關(guān)性，即AD 患者血清TNF-α 水平升高，IL-1α 水平降低。利用磁共振DKI參數(shù)對(duì)患者進(jìn)行診斷，不僅可以減少創(chuàng)傷，而且能夠準(zhǔn)確獲取患者腦部微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)將DKI 參數(shù)與血清TNF-α、IL-1α 水平變化聯(lián)合使用，可有效提高阿爾茲海默病的診斷正確率，具有進(jìn)一步研究和推廣價(jià)值。