综述:视网膜作为脑神经退行性疾病的替代标志物:基于OCT的视网膜成像在阿尔茨海默病和帕金森病早期检测中的叙述性回顾

【字体: 时间:2026年03月07日 来源:Journal of Imaging 3.3

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  本文综述了阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)这两大神经退行性疾病在视网膜结构(如视网膜神经纤维层(RNFL)、神经节细胞-内丛状层(GCIPL)等)和微血管(如血管密度、无血管区)方面的成像特征。OCT(光学相干断层扫描)、OCTA(OCT血管成像)和SD-OCT(频域OCT)等无创成像技术,为早期发现、鉴别评估和纵向监测这些疾病提供了极具前景的窗口,有望转化为临床应用的生物标志物。

  
视网膜:窥探大脑健康的一扇窗
您是否想过,通过一次简单的眼部扫描,就能窥见大脑的早期病变?这并非科幻。由于在胚胎发育上同源,视网膜实际上是中枢神经系统(CNS)的直接延伸。这篇综述深入探讨了如何利用这一独特优势,通过先进的视网膜成像技术,为阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease, AD)和帕金森病(Parkinson’s Disease, PD)的早期检测与监测打开一扇新的大门。
1. 引言:早期诊断的挑战与视网膜的机遇
神经退行性疾病(Neurodegenerative Diseases, NDs)如AD和PD,是全球致残和致死的主要原因,其漫长的无症状期给早期诊断带来巨大挑战。传统的脑部检测方法(如PET、MRI)往往价格昂贵且有创。而眼睛,作为体内唯一可直接、无创观察神经元和血管的结构,提供了一个绝佳的研究窗口。视网膜与大脑共享胚胎起源、细胞类型和血-神经屏障等特性,使其成为反映大脑病理变化的理想“代理”。因此,利用视网膜成像技术探索AD和PD的生物标志物,具有非侵入性、高分辨率和成本效益高的巨大潜力。
2. 视网膜与中枢神经系统的关系
2.1. 视网膜作为CNS的组成部分
视网膜并非简单的“相机底片”,它在胚胎发育第三周就从前脑(间脑)向外凸出形成视泡,是大脑的直接延伸。功能上,视网膜通过视神经、外侧膝状体和视辐射与视觉皮层相连,构成了一条定义清晰的视觉通路。这种同源性意味着,发生在脑部的神经退行性病变,很可能在视网膜上留下对应的“印记”。
2.2. 神经退行性疾病对视网膜的影响机制
视网膜拥有复杂精细的细胞结构。当AD或PD的病理过程影响大脑时,也可能通过共享的轴突通路或类似的病理机制(如蛋白错误折叠、氧化应激、神经炎症)波及视网膜神经元。常见的表现包括视网膜神经节细胞凋亡,导致其轴突构成的视网膜神经纤维层(Retinal Nerve Fiber Layer, RNFL)变薄,以及神经节细胞层(Ganglion Cell Layer, GCL)和内丛状层(Inner Plexiform Layer, IPL)的损伤。此外,视网膜与大脑血管系统的相似性,也使得微血管改变(如血管弯曲度增加、血管密度降低)成为反映脑内血管病变的重要指标。
3. 用于诊断神经退行性疾病的视网膜成像技术
3.1. 光学相干断层扫描
OCT是一种非侵入性光学成像技术,能提供近乎组织学分辨率的视网膜横断面图像。它通过测量背向散射光来重建视网膜各层的结构,是评估RNFL厚度、神经节细胞复合体(Ganglion Cell Complex, GCC)等关键参数的“金标准”。
OCT在PD和AD中的发现:比较讨论
研究表明,AD和PD患者均表现出视网膜内层变薄,但模式存在差异。
  • 帕金森病:变薄主要发生在RNFL和与神经节细胞相关的层次(如GCL、GCIPL、GCC)。这种变薄与疾病病程、运动症状严重程度相关,甚至在疾病早期或非痴呆患者中即可观察到。外层视网膜(如感光细胞层)通常相对保留,但外核层(Outer Nuclear Layer, ONL)的选择性变薄也有报道。
  • 阿尔茨海默病:同样存在RNFL、GCC和GCIPL的变薄,且与认知障碍程度、海马及内嗅皮层萎缩等脑部变化显著相关。值得注意的是,在主观认知下降(Subjective Cognitive Decline, SCD)和轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment, MCI)等临床前阶段就可能检测到内层视网膜变薄,提示其作为极早期生物标志物的潜力。与PD不同,AD还可能涉及外层视网膜和视网膜色素上皮(Retinal Pigment Epithelium, RPE)的改变。
3.2. 光学相干断层扫描血管成像
OCTA是OCT技术的功能扩展,无需注射造影剂即可生成视网膜和脉络膜血管网络的三维图像。它能定量分析血管密度(Vessel Density, VD)、分形维数(Fractal Dimension, FD)和无血管区(Foveal Avascular Zone, FAZ)等微血管参数。
OCTA在PD和AD中的发现:比较讨论
OCTA揭示了两种疾病特异的微血管改变模式。
  • 帕金森病:微血管改变主要在黄斑区浅层毛细血管丛(Superficial Capillary Plexus, SCP),表现为旁中心凹、中心凹周围区域血管密度和灌注降低。FAZ可能变得更小、更不规则。这些变化与疾病严重程度相关。
  • 阿尔茨海默病/轻度认知障碍:微血管受累更广泛且均匀,浅层和深层毛细血管丛的血管密度均显著降低。FAZ在早期或临床前阶段就可能出现扩大、圆形度增加等重塑迹象。血管几何复杂度(分形维数、分支数量)也普遍下降。
3.3. 频域光学相干断层扫描
SD-OCT是OCT的进阶版本,具有更高的扫描速度和分辨率,能更精细地描绘视网膜微观结构,有助于检测更细微的病理改变。
SD-OCT在PD和AD中的发现:比较讨论
SD-OCT研究进一步确认并细化了两种疾病的视网膜改变特征。
  • 帕金森病:SD-OCT清晰显示GCC、RNFL和黄斑厚度变薄,且与运动障碍严重程度、病程高度相关。这些变化被认为主要反映了与多巴胺能功能障碍相关的外周神经退行。
  • 阿尔茨海默病:SD-OCT显示视网膜变性是进行性的,且与认知障碍和皮层萎缩紧密相连。从MCI到AD痴呆,GCIPL和RNFL变薄 consistently 存在。更重要的是,有大型纵向研究表明,基线时的GCIPL变薄可以预测未来(甚至长达十年后)发生AD的风险,且这种关联部分由视觉通路(包括皮层和皮层下灰质、白质)的退化所介导。
4. 结论与未来方向
综上所述,视网膜成像(OCT/OCTA/SD-OCT)作为一种无创、高通量的工具,在AD和PD的早期检测、鉴别诊断和病程监测中展现出巨大潜力。尽管两者都表现出内层视网膜(尤其是RNFL和GCIPL)变薄这一共同的神经退行性标志,但在受累的具体层次、时间进程和血管改变的空间模式上存在差异,这为疾病的鉴别提供了可能。
未来,需要大规模、标准化的纵向研究来验证这些生物标志物。结合人工智能(AI)的自动化分析工具,以及将视网膜成像与分子标志物(如β-淀粉样蛋白、Tau蛋白、α-突触核蛋白)和其他脑影像学结果相关联,将极大推动视网膜生物标志物向临床常规应用的转化,最终实现神经退行性疾病的更早干预和更好管理。
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