伴有或不伴有轻度认知障碍的代谢综合征患者中的白质异常：一项扩散张量成像研究

《Behavioural Brain Research》：White Matter Abnormalities in Metabolic Syndrome Patients With and Without Mild Cognitive Impairment: A Diffusion Tensor Imaging Study

白质微观结构异常与代谢综合征患者认知功能的关系研究。采用DTI结合TBSS和ROI分析，比较MetS-MCI组、MetS-NC组与健康对照组的白质FA、MD等指标差异，发现MetS-MCI组白质损伤更严重，MD及λ1、λ23显著升高，FA显著降低，并与执行功能、记忆能力下降相关。

　　

文绍|天天竹|小红熊|英熊|张强

华中科技大学同济医学院同济医院神经内科，中国湖北武汉430030

摘要

背景

代谢综合征（MetS）的存在是认知功能障碍和痴呆发展的重要风险因素。MetS可能导致白质（WM）的完整性和微观结构受损。轻度认知障碍（MCI）的MetS患者与认知功能正常的MetS患者之间可能存在白质的某些差异。通过使用扩散张量成像（DTI），我们旨在研究伴有和不伴有MCI的MetS患者的白质变化。

方法

本研究纳入了36名伴有MCI的MetS患者（MetS-MCI组）、30名在年龄、性别和教育水平上匹配的认知正常的MetS患者（MetS-NC组）以及36名健康对照组（HC）。通过基于纤维的空间统计分析（TBSS）和感兴趣区域（ROI）定量分析，研究了这些组之间的各向异性分数（FA）、平均扩散率（MD）、轴向扩散率（λ₁）和径向扩散率（λ₂₃）的差异。对白质纤维束的分析显示，与认知功能相关的区域出现FA降低或MD升高。还探讨了这些区域的DTI指标与神经心理学评估之间的关系。

结果

在全脑TBSS分析中，与HC组相比，MetS-MCI组的MD、λ₁和λ₂₃显著增加。MetS-NC组与HC组相比，MD和λ₁也显著增加。此外，与MetS-NC组相比，MetS-MCI组的MD和λ₂₃进一步升高。在ROI定量分析中，右侧后丘脑辐射（PTR.R）、左侧外囊（EC.L）、右侧下额枕束（IFO.R）、左侧下额枕束（IFO.L）和右侧钩束（UF.R）的MD值升高，而EC.L、右侧外囊（EC.R）和左侧上放射冠（SCR.L）的FA值降低，这些变化与整体认知能力下降相关。EC.L和IFO.L的MD值升高以及EC.L的FA值降低与执行功能较差有关。同样，EC.L、IFO.L和UF.R的MD值升高，结合EC.L的FA值降低，也与记忆表现较差相关。

结论

我们的研究表明，伴有MCI的MetS患者比没有认知障碍的MetS患者具有更严重的白质损伤，髓鞘完整性的丧失可能加剧了MetS患者的认知衰退。此外，我们的研究明确了不同认知功能与MetS患者特定白质纤维束之间的关联。

引言

代谢综合征（MetS）是一种复杂的疾病，其特征包括腹部肥胖、高血糖、高血压和血脂异常[1]。MetS的存在与认知表现受损之间存在正相关[2]、[3]、[4]。MetS与轻度认知障碍（MCI）的发生率增加及向痴呆的进展有关[5]。多项研究表明，MetS患者在多个认知领域（包括记忆、执行功能、注意力和整体认知）存在损伤[6]、[7]、[8]、[9]、[10]。

MetS通过多种病理生理机制对大脑产生负面影响，如氧化应激、炎症、内皮功能障碍和胰岛素抵抗，最终导致白质（WM）的完整性和微观结构受损[11]。先前的多项研究发现了MetS患者不同脑区的白质微观结构异常，包括胼胝体、右侧外囊、右侧额叶、角回、左侧后中央回和背侧扣带回束[12]、[13]、[14]、[15]。值得注意的是，左侧后中央回和右侧角回的白质变化与认知表现密切相关。MetS患者发生认知障碍的风险显著增加。然而，MetS破坏神经传导通路并导致神经损伤的具体机制尚不清楚，需要进一步研究。此外，识别MetS患者中与MCI相关的神经损伤的早期生物标志物对于及时干预至关重要。

扩散张量成像（DTI）是一种强大的磁共振成像（MRI）技术，可用于研究多种神经系统疾病中的白质结构变化。各向异性分数（FA）、平均扩散率（MD）、轴向扩散率（λ₁）和径向扩散率（λ₂₃）是从DTI中提取的主要指标，用于检测白质的变化。FA和MD可用于评估神经元损伤[16]。λ₁可用于评估轴突的完整性，而λ₂₃则提供了关于髓鞘质量的信息[11]、[13]。计算这些指标后，可以应用基于纤维的空间统计分析（TBSS）和感兴趣区域（ROI）定量分析进行统计分析。TBSS采用体素级方法构建纤维束骨架，提供白质的全面评估[17]。ROI基于对特定脑区的人工划分或自动分割，可提供特定脑区内白质微观变化的详细信息。通过DTI，我们的目标为：1）探讨伴有MCI的MetS患者、认知正常的MetS患者和健康个体之间的全脑白质差异；2）识别伴有MCI的MetS患者与认知正常的MetS患者之间的白质纤维束差异；3）描述特定纤维束与MetS患者认知功能之间的关系。

章节片段

受试者

本研究获得了同济医院伦理委员会的批准，所有参与者均签署了知情同意书。2024年2月至11月期间，从同济医院招募了36名伴有MCI的MetS患者（MetS-MCI组）和30名在年龄、性别和教育水平上匹配的认知正常的MetS患者（MetS-NC组）。教育水平分为四个等级：未受教育、小学教育（受教育年限>0年且≤6年）、初中教育（受教育年限>6年且≤9年）

人口统计学和临床测量

共有104名参与者纳入分析：36名伴有MCI的MetS患者（17名男性；平均年龄62.53 ± 7.98岁）和30名认知正常的MetS患者（16名男性；平均年龄62.10 ± 8.15岁），以及38名健康对照组（15名男性；平均年龄62.16 ± 6.88岁）。三组在年龄、性别分布、教育水平以及吸烟和饮酒方面没有显著差异。MetS-MCI组和MetS-NC组之间的MetS评分也没有显著差异。

讨论

本研究调查了MetS患者的白质微观结构异常，并发现了一些新的发现。首先，MetS-MCI组的白质损伤比MetS-NC组更严重。结果表明，MetS患者的MD显著升高，这主要归因于λ₁和λ₂₃的升高。在MetS-NC组中，MD的升高主要是由于λ₁的升高。

结论

通过DTI，我们的研究揭示了伴有MCI的MetS患者、没有认知障碍的MetS患者和健康对照组之间的白质差异。我们发现，伴有MCI的MetS患者的白质损伤更严重，髓鞘完整性的丧失可能加剧了MetS患者的认知衰退。此外，我们的研究明确了不同认知功能与MetS患者特定白质纤维束之间的关联。

伦理批准

本研究获得了华中科技大学同济医学院伦理委员会的批准，并遵守所有相关伦理规定。

资助声明

本研究由中国国家自然科学基金（项目编号：82371944）和湖北省自然科学基金（项目编号：2023AFB780）资助。

作者贡献

Q.Z和Y.X设计了研究。W.S撰写了主要手稿文本。W.S制作了图1、图2、图3、图4、图5、图6和表1。W.S、TTZ和X.X.X收集了数据。所有作者均对手稿进行了审阅。

作者贡献声明

英熊：写作 – 审稿与编辑，撰写 – 原始草稿，概念构思。文绍：写作 – 审稿与编辑，撰写 – 原始草稿，方法学，数据分析。天天竹：写作 – 审稿与编辑，数据管理。小红熊：写作 – 原始草稿，数据管理。张强：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原始草稿，概念构思。

利益冲突

所有作者均声明没有利益冲突。

利益冲突声明

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