衰老过程中神经血管完整性与液体转运的多模态神经影像学研究：揭示脑健康的关键机制

本研究通过多模态MRI技术，探讨了老年人群神经血管单元(NVU)功能与脑内液体转运系统的关联性。研究人员发现血脑屏障水交换率(BBB kw )、脑血流量(CBF)、血管周围间隙扩大(ePVS)等指标与年龄显著相关，并首次揭示了CBF与BBB kw 的正向关联，为理解神经退行性疾病的早期生物标志物提供了新视角。

　　

随着全球老龄化加剧，理解大脑衰老机制成为神经科学领域的重要课题。神经血管单元(NVU)作为血脑物质交换的核心结构，其功能衰退与阿尔茨海默病等神经退行性疾病密切相关。然而，NVU各组分（如血脑屏障、血管周围间隙）如何协同工作，以及它们在衰老过程中的动态变化规律，始终是未解之谜。这限制了针对血管性认知障碍的早期干预策略开发。

为解决这一科学难题，来自澳大利亚莫纳什大学和阿尔弗雷德医院的研究团队开展了一项开创性研究。他们采用多模态磁共振成像(MRI)技术，对132名55-80岁健康老年人进行系统评估，首次全面揭示了NVU功能指标间的内在关联及其随年龄的变化规律。这项重要成果发表在《Fluids and Barriers of the CNS》期刊上。

研究团队运用了多项前沿技术：扩散准备伪连续动脉自旋标记(DP-pCASL)定量血脑屏障水交换率(BBB k_w
)；动脉自旋标记(ASL)测量脑血流量(CBF)；深度学习模型PINGU自动分割血管周围间隙(ePVS)；自由水(FW)分数通过神经突定向分散和密度成像(NODDI)计算；同时采用nnU-Net模型量化白质高信号(WMH)体积。所有参与者均来自社区为基础的BACH前瞻性队列。

神经血管单元元素间的相互关系
研究发现BBB k_w
与CBF存在显著正相关(β^=0.08)，提示血管搏动可能通过增加渗透压促进液体转运。自由水分数与ePVS体积分数呈强正相关(β^=0.44)，表明血管周围间隙扩大与细胞外液体积增加存在病理联系。WMH体积与自由水分数同样呈现正相关(β^=0.13)，验证了WMH是液体滞留伴随神经炎症的晚期表现。

年龄对神经血管功能的影响
BBB k_w
、CBF和ePVS随年龄增长显著下降，而FW和WMH则随年龄增加。值得注意的是，这些指标的相互关系在老年阶段保持稳定，暗示NVU系统功能耦合的保守性。但WMH与ePVS的关系呈现年龄依赖性改变，高龄个体中二者呈现负相关，可能与WMH区域ePVS检测受限有关。

萎缩相关脑年龄的发现
与传统认知不同，萎缩相关脑年龄指标(brainPAD)与所有NVU参数均无显著关联，提示宏观结构萎缩可能晚于微血管功能改变，这为早期干预提供了理论依据。

这项研究首次系统描绘了NVU各功能元素的相互关系图谱。BBB k_w
-CBF耦合现象的发现，为"血管搏动驱动脑脊液流动"的假说提供了直接证据。ePVS-FW-WMH的级联关联则揭示了液体转运障碍从血管周围间隙向脑实质扩散的病理过程。研究建立的健康老年人基线数据，为后续神经退行性疾病研究提供了重要参照。特别是发现NVU指标关系不受年龄影响的特性，可能成为鉴别生理性衰老与病理性衰退的关键特征。这些发现对开发针对血管性认知障碍的早期影像学生物标志物具有重要指导价值。