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为探究血液供应、Aβ 沉积和认知障碍间复杂关系,江苏大学附属医院的研究人员开展海马体血液供应与 Aβ 沉积及 MCI 关系的研究。结果发现海马体 VP 和 CBF 协同影响 Aβ 沉积并预测 MCI,为相关研究提供新思路,值得一读。
在大脑的神秘世界里,认知障碍一直是困扰科学界的难题。大家都知道,大脑的血液供应就像城市的交通网络,为各个区域输送着关键的 “物资”,维持大脑的正常运转。而认知障碍的发生,和一种叫 Aβ(β - 淀粉样蛋白)的物质密切相关。传统理论认为,大脑血液供应中的脑血流量(CBF)主要负责清除 Aβ,充足的血液供应能减少 Aβ 的沉积,就像勤快的清洁工能让街道保持整洁一样。
然而,随着研究的深入,科学家们发现事情并没有那么简单。一些健康人的大脑中,居然同时存在良好的 CBF 和显著的 Aβ 沉积,这可就奇怪了,难道 CBF 这个 “清洁工” 不干活了吗?更让人惊讶的是,在像海马体(大脑中负责认知功能的核心区域)这样的地方,Aβ 沉积量竟然和 CBF 呈正相关。这一系列发现让科学家们意识到,血液供应、Aβ 沉积和认知障碍之间的关系比想象中复杂得多,就像一团乱麻,急需有人来解开。
为了弄清楚这团乱麻,江苏大学附属医院的研究人员展开了一场科研大冒险。他们的研究成果发表在了《Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism》期刊上,论文题目是《Hippocampal blood supply regulates tolerable amount of Aβ deposition and predicts the occurrence of mild cognitive impairment: a longitudinal cohort study》。通过这次研究,他们发现了一个重要的秘密:基线时海马体的血液供应(包括海马体血管化模式 VP 和 CBF)能够调节海马体中 Aβ 的沉积量,而且可以作为轻度认知障碍(MCI)发生的有效预测指标。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏明灯,为我们理解大脑的奥秘提供了新的方向。
研究人员为了开展这项研究,用到了好几个厉害的技术方法。他们用三维时间飞跃血管造影(3D TOF)来观察海马体的血管化模式 VP,就像给海马体的血管拍了一张高清照片,看看血液是从哪些 “道路” 进入海马体的。用伪连续动脉自旋标记(pCASL)来测量海马体的脑血流量 CBF,准确地知道血液流动的速度和量。还通过 11C - 匹兹堡化合物 B(PiB) - PET/CT 这种技术,来检测海马体对 PiB 的摄取情况,以此反映海马体中 Aβ 的沉积量,仿佛给 Aβ 沉积量做了一个精确的 “体检”。
下面来看看研究人员都有哪些有趣的发现吧。
- 人口统计学数据:研究人员收集了四个数据集,分别标记为 Set 1 到 Set 4。这些数据集里的参与者有的认知正常,有的患有 MCI。研究发现,从认知正常转变为 MCI、从患有脑小血管病(CSVD)且认知正常转变为患有 CSVD 且 MCI,以及从 MCI 转变为阿尔茨海默病(AD)的比例,和之前其他研究的结果差不多,这说明这次研究的样本还是很有代表性的。
- 基线海马体 VP 和 CBF 对 MCI 发生的协同作用:在 Set 1 中,研究人员发现 MCI 组的基线海马体 VP 和 CBF 比非 MCI 组要低。而且,他们还发现了一个很有意思的现象:当海马体 VP 和 CBF 都比较高的时候,MCI 的发生率是最低的。这就好比一辆车,只有两个轮子(VP 和 CBF)都状态良好,才能跑得又稳又快,不容易 “抛锚”(患上 MCI)。进一步分析发现,基线海马体 VP 和 CBF 都是 MCI 发生的独立保护因素,它们俩一起的预测效果更好。
- 基线海马体血液供应(VP 和 CBF)与海马体 PiB 摄取的关系:在 Set 1 的 MCI 患者中,海马体 PiB 摄取存在很大的个体差异。那些 PiB 摄取高的患者,基线时海马体 VP 和 CBF 往往也高;而 PiB 摄取低的患者,VP 和 CBF 则偏低。这表明海马体 VP 和 CBF 可能决定了海马体 PiB 摄取,也就是 Aβ 的沉积量。研究人员还通过数学方法构建了一个方程,可以根据海马体 VP 和 CBF 来预测海马体 PiB 摄取,就像找到了一把能预测 Aβ 沉积量的 “钥匙”。
- 基于海马体血液供应的海马体 PiB 摄取预测值可预测 MCI 的发生:研究人员用 Set 1 中 98 名受试者的基线海马体 VP 和 CBF 计算出预测值,发现 MCI 组的预测值比非 MCI 组低很多,而且这个预测值对 MCI 的发生有很好的预测效果。在患有 CSVD 的人群(Set 2)中,虽然预测值在 CSVD - MCI 组和 CSVD - 非 MCI 组之间也有差异,但预测效果比 Set 1 要差一些。不过,当把 CSVD 评分作为一个因素考虑进去后,基线海马体 VP 和 CBF 又能很好地预测 MCI 的发生了,而且预测效果和 Set 1 差不多。
- 海马体 PiB 摄取预测值对预测 MCI 向 AD 转化无用:在 Set 3 中,研究人员发现根据基线海马体 VP 和 CBF 计算出的预测值,在 AD 组和非痴呆组之间没有明显差异,也没办法预测 MCI 向 AD 的转化。这说明在 MCI 向 AD 转化的这个阶段,海马体 VP 和 CBF 可能就不像之前那么 “给力” 了,疾病的发展可能受到了其他因素的影响。
- 验证:在独立验证集(Set 4)中,研究人员发现预测值在预测 MCI 发生方面表现得很不错,灵敏度、特异性和准确性都很高,和实际结果的一致性也很好。不过,也有一些预测结果和实际情况不相符的情况,比如有假阳性和假阴性。研究人员发现,这些情况大多出现在双侧海马体由三根主要血管供血的人身上,这说明这些人的血管储备可能变化比较大,在临床诊断的时候要特别注意。
从这次研究的结论和讨论部分可以看出,研究人员通过多组样本的纵向随访研究,发现了海马体 VP 和 CBF 会影响 MCI 的发生,而且是通过影响海马体对 Aβ 的耐受量来实现的。他们构建的预测模型能有效地预测 MCI 的发生,这在 CSVD 患者和独立验证集中都得到了证实。
这项研究意义重大。以前的研究大多没有把海马体 VP 和 CBF 一起考虑,而这次研究不仅发现它们是影响 MCI 发生的独立因素,还揭示了它们的联合作用,让我们对大脑血液供应和认知障碍之间的关系有了更深入的理解。同时,研究还发现不同个体对 Aβ 的耐受量存在差异,海马体血液供应和这个耐受量密切相关。这就好比每个人的 “身体小宇宙” 对 Aβ 这个 “小怪兽” 的抵抗能力不一样,而海马体血液供应就像是给 “身体小宇宙” 提供能量的关键因素。
在研究过程中,研究人员还考虑到了很多细节。比如在选择成像技术的时候,他们选择了既经济方便又能准确获取数据的方法,像 3D - pCASL 技术来评估海马体 CBF。而且,他们的研究是前瞻性队列研究,能避免很多选择偏差,还能获得大量关于混杂因素的前瞻性数据。
不过,研究也有一些小遗憾。虽然他们尽量考虑了各种因素,但还是可能有一些没考虑到的混杂因素。而且研究没有考虑 ApoE 基因对 MCI 和 AD 的影响,也没有对 MCI 进行亚型区分,样本量相对来说也有点小。另外,研究只在一个时间点测量了海马体 CBF 和 PiB 摄取,没有观察它们在疾病发展过程中的变化。
总的来说,这次研究为我们打开了一扇了解大脑血液供应、Aβ 沉积和认知障碍关系的新大门,虽然还有一些需要完善的地方,但已经为后续的研究指明了方向,说不定在未来,科学家们就能根据这些发现找到预防和治疗 MCI 的新方法,让我们的大脑更加健康呢!