脑磷脂代谢物作为阿尔茨海默病的影像生物标志物：一项31P磁共振波谱研究

《NeuroImage: Clinical》：Cerebral phosphorus metabolite as imaging biomarkers in Alzheimer’s disease: a 31P magnetic resonance spectroscopy study

阿尔茨海默病患者海马体能量代谢（PCr/Pi）显著降低，前额叶灰质及海马体膜磷脂代谢（PME/PDE）比值呈病期进展性升高，并与认知评分（MMSE、MoCA）显著负相关，提示31P-MRSI可非侵入性检测AD早期代谢异常。

　　这项研究利用了磷-31磁共振波谱成像（31P-MRSI）技术，旨在分析阿尔茨海默病（AD）患者大脑海马体和额叶区域的代谢变化，并评估这些变化与认知功能下降之间的关系。研究对象包括30名AD患者、26名具有记忆性轻度认知障碍（aMCI）的患者以及25名健康对照者（HC），所有参与者均接受了3.0特斯拉磁共振成像（MRI）扫描，使用的是双频段的1H/31P头部线圈，以获取高质量的波谱数据。通过31P-MRSI技术，研究团队能够对海马体、额叶灰质和额叶白质区域的代谢物进行分析，从而揭示这些区域在AD发展过程中的代谢特征变化。

研究发现，与健康对照组相比，AD患者在海马体区域表现出显著降低的磷酸肌酸与无机磷酸盐的比值（PCr/Pi），这表明AD患者的脑细胞能量状态受到了严重影响。此外，研究还发现，从健康人到aMCI再到AD，海马体和额叶灰质中的磷单酯与磷二酯（PME/PDE）比值呈现出逐步上升的趋势，且这种变化在统计学上具有显著性。然而，在额叶灰质中，aMCI与HC组之间的差异并未达到统计学意义，这可能意味着在从aMCI向AD转化的过程中，额叶区域的代谢变化才逐渐显现。这一发现表明，随着疾病的发展，PME/PDE比值的增加可能反映了膜磷脂代谢的失衡，进而对认知功能产生影响。

在研究过程中，研究团队特别关注了这些代谢物的变化与认知功能之间的关系。结果显示，海马体和额叶灰质中的PME/PDE比值与认知评估指标如简易精神状态检查（MMSE）和蒙特利尔认知评估（MoCA）得分之间存在显著的负相关性。这表明，PME/PDE比值的升高可能与认知能力的下降密切相关。此外，研究还发现，虽然PME/PDE比值在AD患者中明显升高，但其他如PCr/Pi比值的变化并未在额叶白质区域中观察到显著差异，这可能意味着额叶白质在AD早期阶段对代谢变化的敏感性较低，或者其代谢异常在疾病进展到更晚期时才显现。

这项研究通过比较不同诊断组之间的代谢物比值，揭示了AD患者在特定脑区中能量代谢和膜磷脂代谢的异常。研究结果表明，PCr/Pi比值的降低和PME/PDE比值的升高可能共同参与了AD的病理发展过程，并且这些变化与认知功能的下降密切相关。然而，研究也指出，由于样本量相对较小，尤其是在aMCI这一异质性较大的亚组中，可能无法充分捕捉到细微的代谢变化。此外，研究未包含其他重要脑区如后扣带回和楔前叶，因此未来的研究需要进一步扩大样本规模，并对更多的脑区进行评估，以全面了解AD的代谢特征。

在方法上，研究团队采用了先进的31P-MRSI技术，结合了化学移位成像（2D-MRSI）和图像选择体内波谱（ISIS）技术，以实现对不同脑区代谢物的高分辨率检测。研究还使用了pyAMARES和CSIgui工具进行数据处理和量化分析，确保了结果的准确性和可靠性。此外，为了排除可能的混杂因素，研究团队在统计分析中考虑了脑组织分数、性别和教育年限等变量，以提高研究结果的临床相关性。

总的来说，这项研究为AD的早期诊断和疾病监测提供了新的视角。通过非侵入性的31P-MRSI技术，研究团队不仅能够检测到AD患者脑组织中的代谢变化，还能够评估这些变化与认知功能下降之间的关系。这些发现有助于更深入地理解AD的病理机制，并为未来的临床研究和治疗策略提供重要的参考依据。然而，研究仍存在一些局限性，如样本量较小、缺乏完整的AD相关生物标志物数据等，未来的研究需要进一步完善这些方面，以验证研究结果的普遍性和临床应用价值。