《Journal of Diabetes and its Complications》：Impact of diabetic peripheral neuropathy on skeletal muscle microvascular function: A blood oxygen level dependent magnetic resonance imaging study
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糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy, DPN）是糖尿病的常见并发症，以小纤维和大纤维神经损伤为特征。尽管微血管功能障碍被认为在DPN的发生发展中起关键作用，但DPN对骨骼肌微血管功能的影响仍知之甚少。本研究旨在
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糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy, DPN）是糖尿病的常见并发症，以小纤维和大纤维神经损伤为特征。尽管微血管功能障碍被认为在DPN的发生发展中起关键作用，但DPN对骨骼肌微血管功能的影响仍知之甚少。本研究旨在利用血氧水平依赖（blood oxygen level dependent, BOLD）磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI），比较1型糖尿病（type 1 diabetes mellitus, T1DM）患者（按有无DPN及神经病理性疼痛分层）与健康年龄匹配对照者下肢肌肉（胫骨前肌、比目鱼肌和腓肠肌内侧头）对缺血-再灌注的BOLD反应。研究人员将T1DM患者分为疼痛性DPN（T1DM+PDPN）、非疼痛性DPN（T1DM+DPN）和无DPN（T1DM-DPN）三组，并纳入健康对照组，各组按年龄和性别1:1:1:1匹配。基于大纤维神经病变分组，研究人员发现T1DM+PDPN组的峰值BOLD反应低于T1DM-DPN组和健康对照组，T1DM+DPN组的峰值BOLD反应低于健康对照组，但各组间达峰时间（time-to-peak, TTP）无显著差异。基于小纤维神经病变重组分析显示，确诊小纤维神经病变（+SFN）组的峰值BOLD反应低于健康对照组和无小纤维神经病变（?SFN）组，且TTP较健康对照组延迟。这些发现提供了新的证据，表明T1DM患者（尤其伴有DPN、神经病理性疼痛及确诊小纤维神经病变者）下肢骨骼肌微血管功能受损，这可能与下肢功能障碍相关。未来研究应探索针对微血管的干预策略。
论文解读文章
一、研究背景与目的
糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy, DPN）是糖尿病常见的慢性并发症，以小纤维和大纤维神经损伤为特征。既往研究已明确DPN与骨骼肌功能改变密切相关，包括运动单位丢失增加、肌肉萎缩加重和脂肪浸润增多，这些神经肌肉改变在远端肌肉尤为显著，并与步态异常、跌倒风险增加、平衡受损及整体功能能力下降相关。微循环功能障碍被认为在糖尿病并发症（包括DPN）的发生发展中起关键作用，皮肤微血管功能研究已证实微血管功能障碍在DPN和神经病理性疼痛存在时进一步加重。然而，微循环调节在不同组织类型间存在差异，皮肤来源的研究结果可能无法直接推广至骨骼肌。尽管骨骼肌微循环对葡萄糖代谢、氧气输送和运动耐量至关重要，DPN对骨骼肌微血管功能的影响仍缺乏充分研究。既往研究结果存在矛盾：Slade等人报道T1DM和2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus, T2DM）患者胫骨前肌微血管反应性较年龄匹配对照组保留，而Womack等人则发现伴有DPN的T2DM患者前臂屈肌运动时肌肉毛细血管血流受损，且这种微血管灌注损伤发生在肱动脉血流反应保留的情况下，提示常规大血管评估可能无法发现DPN患者的局部微血管功能障碍。血氧水平依赖（blood oxygen level dependent, BOLD）磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）通过量化短暂收缩后充血期或缺血-再灌注期间组织氧合变化，提供骨骼肌微血管功能的体内评估。BOLD信号源于脱氧血红蛋白浓度变化，反映血流和毛细血管床氧合的联合影响。该技术的高时间分辨率可量化峰值BOLD反应和达峰时间（time-to-peak, TTP）等关键动态参数，前者反映反应性充血期间组织再氧合幅度，后者反映袖带释放后充血反应的动力学。既往研究已显示，临床疾病患者和无诊断心血管疾病者均表现出对缺血-再灌注的BOLD反应减弱和延迟，且BOLD反应受体力活动水平和运动训练调节。本研究旨在比较T1DM患者（按有无DPN和神经病理性疼痛分层）与健康年龄匹配对照者下肢肌肉（胫骨前肌TA、比目鱼肌SO和腓肠肌内侧头GM）对缺血-再灌注范式的BOLD反应。研究人员假设：1）伴有DPN的个体（无论疼痛状态）峰值BOLD反应低于无DPN者和健康对照；2）伴有DPN的个体（无论疼痛状态）BOLD反应TTP较无DPN者和健康对照延迟。
二、研究设计与方法
研究对象均来自先前描述的糖尿病神经病变早期检测和分级方法（Methods of Early Detection and grading Of diabetic Neuropathy, MEDON）研究。研究人员将T1DM患者分为疼痛性DPN组（T1DM+PDPN，n=20）、非疼痛性DPN组（T1DM+DPN，n=20）和无DPN组（T1DM-DPN，n=20），并纳入健康对照组（n=20），四组按年龄（±2岁）和性别进行1:1:1:1个体匹配。纳入时所有参与者接受临床神经学评估以排除局灶性神经病变，仅纳入经典长度依赖性多发性神经病变表型患者。初始分组基于多伦多共识标准的"可能神经病变"标准，后经神经传导检查确认为"确诊神经病变"。疼痛性DPN定义为Douleur Neuropathique 4问卷评分≥4。研究人员还基于小纤维测量进行预设重组，形成确诊小纤维神经病变（+SFN）、可能小纤维神经病变（pSFN）和无小纤维神经病变（?SFN）三组。MRI采集在3T扫描仪上进行，参与者仰卧位，30通道AIR线圈包裹优势侧小腿，大腿袖带手动充气至240 mmHg，闭塞5分钟后释放以诱发缺血-再灌注范式。单次激发梯度回波图像在30秒静息、5分钟袖带闭塞和3分钟恢复期间连续采集，单层图像位于小腿长度50%处。研究人员使用自定义MATLAB程序分析BOLD图像时间序列，手动分割TA、SO、GM（排除骨骼和已分辨血管），计算各肌肉平均信号强度时间曲线，采用五点移动平均滤波降噪，从时间序列中获取峰值幅度（基线百分比）和TTP（袖带释放后秒数）。统计分析采用混合效应模型，以组别和肌肉为固定效应、受试者为随机效应，事后两两比较采用Fisher's LSD检验，TTP数据经对数转换后分析但以原始值呈现。
三、研究结果
3.1 峰值BOLD反应
基于大纤维神经病变分组，峰值BOLD反应存在显著的组别主效应（p=0.015）和肌肉主效应（p<0.001），无显著的肌肉×组别交互作用（p=0.31）。事后分析显示，T1DM+PDPN组峰值低于T1DM-DPN组（p=0.025）和对照组（p=0.005），T1DM+DPN组峰值低于对照组（p=0.032）。肌肉间比较显示，TA峰值低于GM（p<0.001）和SO（p<0.001），GM峰值低于SO（p<0.001）。基于小纤维神经病变重组分析，峰值BOLD反应存在显著的组别主效应（p=0.02）和肌肉主效应（p<0.001），无肌肉×组别交互作用（p=0.82）。事后分析显示，+SFN组峰值低于对照组（p=0.005）和?SFN组（p=0.038）。肌肉间比较显示，TA峰值低于SO（p<0.001）和GM（p<0.001），GM峰值低于SO（p<0.001）。
3.2 达峰时间BOLD
基于大纤维神经病变分组，TTP存在显著的肌肉主效应（p<0.001），但无组别主效应（p=0.09）或肌肉×组别交互作用（p=0.80）。TA的TTP快于GM（p<0.001）和SO（p=0.04），SO的TTP快于GM（p<0.001）。基于小纤维神经病变重组分析，TTP存在显著的组别主效应（p=0.027）和肌肉主效应（p<0.001），无肌肉×组别交互作用（p=0.13）。事后分析显示，+SFN组TTP较对照组延迟（p=0.003）。肌肉间比较显示，GM的TTP慢于TA和SO（均p<0.001）。
3.3 相关性分析
糖尿病病程与TA的TTP呈正相关（ρ=0.26, p=0.028），与GM的峰值BOLD呈负相关（ρ=?0.28, p=0.02）。年龄与TA峰值BOLD（ρ=?0.32, p=0.006）和GM峰值BOLD（ρ=?0.27, p=0.024）呈负相关。BOLD参数与HbA1c或神经传导速度之间无显著相关性。
四、讨论与结论
本研究基于大纤维神经病变分组发现，T1DM+PDPN组对缺血-再灌注的峰值BOLD反应低于T1DM-DPN组和健康对照组，T1DM+DPN组峰值BOLD反应低于健康对照组，而各组间TTP无显著差异。基于小纤维神经病变重组分析显示，+SFN组峰值BOLD反应低于健康对照组和?SFN组，且TTP较健康对照组延迟。这些发现为T1DM患者（尤其伴有DPN、神经病理性疼痛和确诊小纤维神经病变者）下肢骨骼肌微血管功能受损提供了新证据。研究人员讨论认为，峰值BOLD反应减弱可能反映内皮功能障碍，一氧化氮（nitric oxide, NO）等血管舒张介质可用性降低，氧化应激通过活性氧清除NO进一步限制血管舒张能力。Womack等人的研究结果与本研究一致，该研究显示伴有微血管并发症的T2DM患者毛细血管募集减少约50%、毛细血管血流减少约70%，而无并发症的T2DM患者与对照组相当。胰岛素抵抗也可能参与其中，既往研究显示胰岛素可增加健康对照者骨骼肌微血管血流，而T1DM患者缺乏此微血管反应。此外，峰值BOLD反应减弱也可能反映肌肉组织毛细血管密度降低，体力活动水平或训练状态可影响BOLD反应幅度。对于小纤维神经病变重组分析中观察到的BOLD反应减弱和延迟，研究人员讨论了交感神经系统在血管张力调节中的作用，以及内皮素-1（endothelin-1）等代偿性血管收缩通路可能的上调。值得注意的是，+SFN组多数参与者同时符合大纤维神经病变标准，代表混合性小纤维和大纤维神经病变，可能反映更大的总体神经病变负担而非小纤维神经病变的特异性效应。肌肉特异性分析显示，峰值BOLD反应在TA最低、GM居中、SO最高，TTP在TA最短、SO居中、GM最长，反映不同肌肉间微血管灌注动力学的区域差异，可能与肌纤维类型组成、毛细血管密度和功能需求差异有关。相关性分析显示年龄与TA和GM峰值BOLD反应呈负相关，糖尿病病程与GM峰值BOLD反应呈负相关、与TA的TTP呈正相关，但所有相关性均较弱且未在肌肉间呈现一致模式。临床意义方面，骨骼肌微血管功能受损可能减少组织灌注及氧气、营养物质和胰岛素向代谢活跃组织的输送，影响骨骼肌功能和运动耐量，微血管功能障碍可能代表血管损伤的早期表现，有助于改善未来血管和代谢并发症的风险分层。研究局限性包括未评估体力活动、心肺适能、胰岛素抵抗和氧化应激生物标志物，未获取肌肉体积和力量指标，事后比较采用Fisher's LSD可能增加I型错误风险，横断面设计无法推断因果关系。
研究结论：本研究揭示了T1DM及相关神经病变状态对骨骼肌微血管功能的新见解。研究发现，伴有DPN（无论有无神经病理性疼痛）的T1DM患者对缺血-再灌注的峰值BOLD反应减弱，提示下肢肌肉灌注能力降低。此外，确诊小纤维神经病变者表现出BOLD反应减弱和延迟，这可能提示更显著的微血管损伤。鉴于研究队列中小纤维和大纤维神经病变存在实质性重叠，这些发现可能反映更大的总体神经病变负担而非小纤维神经病变的特异性效应。尽管相关机制尚不明确，未来研究应探索T1DM患者（伴或不伴神经病变状态）血管收缩调节的潜在改变，并评估运动训练在恢复下肢肌肉微血管功能方面的治疗潜力。
