《Scientific Reports》:Association of choroid plexus volume with brain atrophy and glucose metabolism in multiple system atrophy
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本研究针对多系统萎缩症(MSA)中脉络丛(CP)的作用尚不明确的问题,开展了一项回顾性横断面研究,探讨了CP体积(CPV)与MSA患者脑萎缩和脑葡萄糖代谢的关系。结果发现,与健康对照相比,MSA患者CPV显著减小,且较小的CPV与MSA易感区域(如脑干、小脑)更严重的脑萎缩和葡萄糖代谢降低显著相关。这表明CP萎缩可能反映了MSA的疾病负担,为理解MSA的病理生理机制提供了新的视角。
在大脑的深处,脑脊液如同清澈的河流,滋养着神经组织并带走代谢废物,而生产这条“生命之河”的核心结构就是脉络丛(Choroid Plexus, CP)。近年来,科学家们发现,这个以往不太起眼的结构,在阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中竟然会发生体积增大的变化,这被认为可能与疾病相关的代偿反应或病理蛋白清除障碍有关。然而,对于另一种同样由错误折叠的α-突触核蛋白堆积引起的、进展更为迅猛的疾病——多系统萎缩(Multiple System Atrophy, MSA),脉络丛扮演着怎样的角色,却完全是一个未知的领域。MSA以运动障碍、自主神经功能衰竭等为特征,病情凶险,但缺乏有效的生物标志物。理解其独特的病理机制,特别是与脑内液体平衡和废物清除(即Glymphatic系统功能)相关的改变,对于开发新的诊疗策略至关重要。
为了解决这一科学问题,由Park Chae Jung、Sun Yeeun等研究人员组成的团队在《Scientific Reports》上发表了一项开创性研究。他们首次将目光聚焦于MSA患者的脉络丛体积(Choroid Plexus Volume, CPV),旨在揭示CPV与MSA疾病严重程度、特征性的脑萎缩模式以及大脑葡萄糖代谢水平之间的内在联系。他们的发现出乎意料:与在其他神经退行性疾病中观察到的CP肥大相反,MSA患者竟然出现了显著的CP萎缩,并且这种萎缩与后颅窝关键结构(如小脑、脑干)的进行性退变密切相关。这一发现不仅挑战了既往认知,也提示MSA可能存在着独特的病理生理过程。
研究人员为开展此项研究,主要应用了几个关键技术方法。研究纳入了87名MSA患者和84名健康对照(Healthy Controls, HCs)的回顾性队列。所有参与者均接受了统一多系统萎缩评定量表(Unified MSA Rating Scale, UMSARS)评估、3.0T高分辨率T1加权磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)以及18F-氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(18F-Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography, 18F-FDG PET)。关键步骤包括利用基于深度学习的FastSurfer软件对MRI图像进行全自动分割,精确量化CPV、颅内各区域体积(如海马、侧脑室、小脑各小叶等);并对FDG-PET图像进行处理,以中央旁小叶为参考区域计算各脑区的标准摄取值比值(Standard Uptake Value Ratio, SUVR),从而评估局部脑葡萄糖代谢率(Cerebral Metabolic Rate for Glucose, CMRglu)。统计分析则采用多元线性回归模型,并进行了错误发现率(False Discovery Rate, FDR)校正。
研究结果
患者人口统计学和临床特征
本研究共纳入87名MSA患者和84名健康对照。MSA患者的平均年龄低于健康对照组。在MSA患者中,平均病程为2.29±1.46年,MSA小脑型(MSA-C)比MSA帕金森型(MSA-P)更为常见。两组在高血压、糖尿病等血管危险因素方面无显著差异。
参与者的影像学特征
volumetric MRI分析揭示了一个核心发现:与健康对照相比,MSA组的CPV显著减小(1.00±0.27 vs. 1.30±0.26, P<0.001)。此外,MSA患者的海马体积也显著减小,白质高信号体积(White Matter Hyperintensity Volume, WMHV)更大。在调整了年龄和性别后,无论是MSA-P还是MSA-C亚型,其CPV均显著低于健康对照。在MSA患者组内进行的偏相关分析显示,CPV与侧脑室体积(Lateral Ventricle Volume, LVV)呈显著正相关(r=0.600, P<0.001)。
CPV与区域性脑萎缩的关系
在控制了年龄、性别、病程和LVV后,多元线性回归分析显示,在整体MSA队列中,CPV与多个小脑区域体积呈显著正相关,包括左右小脑半球的白质、I-IV小叶、V小叶等,以及小脑蚓部的VI、VII、VIII、IX和X小叶。这些关联在经过FDR校正后仍然显著。相反,CPV与脑干结构(脑桥、延髓)体积无显著关联。亚组分析表明,这些正相关关系主要在MSA-C患者中尤为突出。此外,CPV还与双侧腹侧间脑体积正相关。
CPV与区域性脑葡萄糖代谢的关系
多元线性回归分析表明,较高的CPV与多个脑区较高的葡萄糖代谢水平显著相关。在整体MSA队列中,CPV与脑干、小脑白质以及双侧丘脑和腹侧间脑的CMRglu呈正相关,且这些关联经FDR校正后仍显著。在亚组分析中,MSA-P亚组中CPV与脑干和小脑皮层的CMRglu正相关,而MSA-C亚组中CPV与脑干、小脑白质、左丘脑和右腹侧间脑的CMRglu正相关,但这些亚组内的关联在经过FDR校正后未保持显著性。在60名拥有FDG-PET数据的健康对照中,虽然在脑干和小脑观察到了名义上的负相关,但未通过FDR校正,提示MSA患者中发现的关联具有疾病特异性。
CPV与运动症状的关系
无论是在整体队列还是各亚组内,多元线性回归分析均未发现CPV与UMSARS评分(包括各部分评分及总分)之间存在显著关联。
结论与讨论
本研究的主要结论是:首先,MSA患者的CPV显著小于健康对照,且这种减小在MSA-P和MSA-C亚型中均存在,但两亚型间无差异。其次,CPV与MSA易损的皮层下结构(特别是小脑)的萎缩程度呈正相关。第三,CPV与MSA相关皮层下结构(如脑干、小脑)的葡萄糖代谢水平呈正相关。总而言之,这些发现表明,CP萎缩是MSA的一个特征,并且较小的CPV与更严重的脑结构损伤和代谢功能障碍相关,提示CPV可能作为反映MSA疾病负担的一个潜在影像学生物标志物。
本研究最重要的发现在于揭示了MSA中独特的CP萎缩模式,这与在阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中普遍观察到的CP肥大现象形成了鲜明对比。这种差异可能反映了MSA与其他疾病在潜在病理机制和进展速度上的根本不同。在阿尔茨海默病等疾病中,CP增大可能是一种针对蛋白质堆积的代偿性反应,而在进展迅猛的MSA中,CP可能更早地出现了耗竭或变性。CP作为脑脊液的主要来源,是Glymphatic清除通路的关键组成部分。CP体积减小可能会通过限制脑脊液的生产和流动,加剧MSA中已有的Glymphatic功能不全,进而阻碍毒性蛋白的清除,加速神经退行性变。反之,MSA中慢性的Glymphatic障碍也可能导致神经毒性蛋白和炎症介质的滞留,从而随着时间的推移造成CP的结构损伤和萎缩。这可能形成一个恶性循环。尽管CPV与即时的运动症状严重程度(UMSARS评分)无关,但其与神经影像学生物标志物(小脑萎缩、后颅窝低代谢)的强关联表明,CP萎缩更可能反映了潜在的、持续的疾病病理负担,而非瞬时的临床表现。未来的纵向研究将有助于明确CPV变化是否对临床进展具有预测价值。
这项研究首次报道了MSA中的CP萎缩,并将CP的结构完整性与MSA的特异性神经退行性变联系起来,为理解该疾病的病理生理机制开辟了新途径。确认CPV作为MSA潜在的影像学生物标志物,并阐明其在疾病发生发展中的具体作用机制,将是未来研究的重要方向。