一项基于多模态MRI的早期帕金森病跨发病年龄组研究

《Magnetic Resonance Imaging》：A multimodal MRI-based study of early-stage Parkinson's disease across age-at-onset groups

　　

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  早期 EOPD 的改变相对局限于黑质致密部，主要涉及神经突微观结构变化。
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  与老年健康对照组（OHC）相比，早期 LOPD 显示黑质致密部和其他皮质下核团铁沉积增加和神经微观结构改变。
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  基于黑质致密部指标的多参数模型显示了区分 EOPD 和 LOPD 患者与其相应健康对照组的潜力。

引言

帕金森病（PD）是一种慢性神经退行性疾病，其特征是黑质（SN），特别是黑质致密部多巴胺能神经元的耗竭 [1]，导致纹状体多巴胺缺乏 [2]。临床表现包括运动迟缓，伴随静止性震颤和/或强直，以及各种非运动症状 [3]。发病年龄影响 PD 的临床表型和进展 [4]。早发型 PD（EOPD）定义为在 21 至 50 岁之间出现运动症状的 PD，而 50 岁后发病则归类为晚发型 PD（LOPD）[5]。这两种形式在临床表现、遗传特征和对药物治疗的反应方面有所不同 [6]。先前的研究表明，与 EOPD 相比，LOPD 在早期的运动和非运动症状方面进展更快 [7]。EOPD 患者通常对左旋多巴表现出更好的临床反应和更慢的疾病进展 [8]。这种表型异质性可能反映了 EOPD 和 LOPD 之间不同的病理生理基础 [9]。PD 诊断主要依赖临床症状。与 LOPD 患者相比，EOPD 患者从症状发作到诊断的潜伏期显著更长。对于在较年轻年龄出现症状的个体，神经科医生更倾向于诊断 PD 以外的疾病 [10]，这对早期诊断提出了挑战。多参数神经影像学研究日益有助于理解神经退行性疾病。定量 MRI 技术为 PD 患者的早期病理变化提供了新的见解 [11]。定量磁敏感成像（QSM）和神经突方向弥散与密度成像（NODDI）已被证明能反映脑磁敏感水平及微观结构的改变 [12]、[13]。

QSM 是一种能够精确量化组织磁敏感值的技术，该值与组织铁积累 strongly 相关 [14]。研究表明，PD 患者 SN 中铁的过度沉积可催化细胞膜脂质过氧化，导致神经元损伤和死亡，这可能是 PD 发病机制的关键因素 [15]。Guan 等 [16] 证明 SN 的磁敏感性可为 PD 诊断提供有用信息。此外，一些研究报告了 PD 患者基底节中铁的异常沉积，但由于分析是在不同的患者队列中进行的，结果并不完全一致 [17]。作为 PD 患者脑内铁沉积定量评估的成像技术，QSM 在测量组织铁浓度方面更精确、可靠 [18]。

NODDI 是一种先进的扩散 MRI 技术，通过对脑组织的三个隔室（细胞内、细胞外和脑脊液隔室）建模来探测神经突微观结构 [19]。NODDI 模型量化代表神经突微观结构的扩散参数，包括神经突密度指数（NDI）、细胞外各向同性（自由水）体积分数（Viso）和神经突方向弥散指数（ODI）[20]。NODDI 已被应用于帕金森病和其他神经退行性疾病。Kamagata 等 [21] 使用 NODDI 发现，与临床症状表现侧半球相比，PD 患者对侧半球的 SNc 和壳核 NDI 值较低。NDI 可作为黑质 - 纹状体微观结构改变的间接测量指标，这表明 SN 中的 NODDI 可辅助早期 PD 诊断。如果这些标志物与 PD 相关异常有关，将它们整合到 PD 诊断方法中可能是可行的。迄今为止，尚无前研究探讨这两种技术在早期 EOPD 和 LOPD 患者中的联合应用。

因此，本研究的目的是使用 QSM 和 NODDI 调查早期 EOPD 和 LOPD 患者 SN 和其他深部灰质核团中的差异，并评估这些定量指标区分每组患者与其相应健康对照组的能力。

章节摘要

受试者

本研究获得哈尔滨医科大学附属第一医院伦理委员会批准，所有参与者在研究开始前均提供了书面知情同意书。前瞻性招募早期 PD 患者（霍恩 - 雅尔分期≤2，病程≤3 年），并确定为 EOPD（发病年龄 21–50 岁）或 LOPD（发病年龄 > 50 岁）。由经验丰富的神经科医生根据帕金森病协会标准进行 PD 诊断

研究人群的人口统计学和临床特征

表 1 总结了所有受试者的人口统计学特征，结果显示 PD 亚组与其相应 HC 组之间年龄或性别分布无显著差异（所有 p > 0.05）。EOPD 组和 LOPD 组之间的症状起始侧无显著差异（P = 0.805）。EOPD 患者和 LOPD 患者之间的病程（p = 0.209）或霍恩 - 雅尔分期（p = 0.171）无显著差异，而差异

讨论

铁在脑内众多基本生物学过程中起着至关重要的作用，包括氧气运输、DNA 合成、线粒体呼吸以及神经递质的合成和代谢。铁稳态的维持对正常的脑生理功能至关重要，其破坏可通过多种机制导致神经毒性，最终均诱导细胞凋亡 [27]。大多数铁以 Fe³⁺ 的形式与...结合储存于中枢神经系统中

结论

在本研究中，采用多模态 MRI 评估早期 EOPD 和 LOPD 患者深部灰质核团中的铁沉积和神经微观结构改变。结果表明，在早期 EOPD 中，改变相对局限于 SN，主要表现为神经微观结构变化，而 LOPD 患者与 OHC 的比较显示，在某些皮质下核团中...

CRediT 作者贡献声明

Guanchen Liu：撰写 – 初稿。Yuan Tian：撰写 – 审阅与编辑。Dong Nan：可视化。Ying Shi：正式分析。Peng Sun：验证。Hongxia Zhang：数据整理。Yingzhe Cui：数据整理。Pengfei Liu：资金获取。

伦理批准

本研究经哈尔滨医科大学附属第一医院伦理委员会审查和批准。所有研究程序均符合《赫尔辛基宣言》的伦理标准。所有参与者均提供了书面知情同意书。

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了 中国国家自然科学基金（82272053）和 黑龙江省卫生健康委员会（20230909010239）的支持。

Guanchen Liu|Yuan Tian|Dong Nan|Ying Shi|Peng Sun|Hongxia Zhang|Yingzhe Cui|Pengfei Liu