《Frontiers in Neuroscience》：Retinal neurovascular coupling dysfunction and plasma metabolomic features as biomarkers of Alzheimer’s disease: an integrated diagnostic model
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目的：探讨诊断为阿尔茨海默病（AD）的个体中视网膜神经血管耦合受损的特征及其与血浆代谢组学改变的关系，并建立一个综合诊断模型以评估其在AD早期识别中的可能意义。方法：研究人员前瞻性纳入85名AD患者、82名轻度认知障碍（MCI）受试者和83名认知正常对照。使用
目的：探讨诊断为阿尔茨海默病（AD）的个体中视网膜神经血管耦合受损的特征及其与血浆代谢组学改变的关系，并建立一个综合诊断模型以评估其在AD早期识别中的可能意义。方法：研究人员前瞻性纳入85名AD患者、82名轻度认知障碍（MCI）受试者和83名认知正常对照。使用光学相干断层扫描血管成像（OCTA）量化视网膜血管密度、中心凹无血管区（FAZ）参数、脉络膜毛细血管血流缺损（CCFDs）、神经节细胞层厚度和神经血管耦合指数（NVCI）。通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱进行非靶向血浆代谢组学分析。鉴定差异代谢物和通路，随后进行相关性、回归和受试者工作特征（ROC）分析。结果：与对照组相比，AD组表现为浅层血管丛灌注密度降低（?7.1%，P < 0.001）、FAZ面积扩大（+16.1%，P < 0.001）、CCFDs增加（+28.3%，P < 0.001）、神经节细胞层厚度减少（?18.3%，P < 0.001）和NVCI降低（?12.7%，P < 0.001）。MCI组的数值介于中间。在代谢组学分析中，AD患者亮氨酸（?17.0%，P < 0.001）和磷脂酰胆碱PC(16:0/20:4)（?19.4%，P < 0.001）水平降低，但神经酰胺d18:1/24:1（+33.6%，P < 0.001）和神经酰胺/鞘磷脂比值（+22.2%，P < 0.001）升高。NVCI与亮氨酸呈正相关（r = 0.205，q = 0.0011），与神经酰胺d18:1/24:1呈负相关（r = ?0.139，q = 0.0280）。结合FAZ面积、CCFDs、NVCI、亮氨酸、神经酰胺d18:1/24:1和PC(16:0/20:4)的综合模型区分AD与对照的AUC为0.908（95% CI: 0.865–0.952），灵敏度83.5%，特异度88.0%。对于预测MCI向AD进展，AUC为0.744（95% CI: 0.669–0.819），灵敏度57.6%，特异度85.4%。结论：AD患者的视网膜神经血管耦合功能障碍与全身代谢紊乱（支链氨基酸缺乏和神经酰胺积累）显著相关。OCTA-代谢组学综合模型提供了出色的诊断性能，支持其在非侵入性早期AD检测和风险评估中的潜力。
阿尔茨海默病（AD）是最常见的神经退行性疾病，全球患者数量预计到2050年将翻倍，给医疗系统带来沉重负担。目前AD的明确诊断主要依赖脑脊液生物标志物分析或淀粉样蛋白/tau正电子发射断层扫描（PET），但这些方法具有侵入性、高成本和可及性有限等问题，不适合大规模早期筛查。视网膜作为中枢神经系统的延伸，与大脑共享胚胎起源、神经组织结构和血管特征，因此被视为监测脑病理变化的独特窗口。光学相干断层扫描血管成像（OCTA）能以微米级分辨率非侵入性观察视网膜微血管循环和神经组织结构。同时，代谢组学研究发现AD患者存在广泛的代谢异常，包括支链氨基酸和鞘脂代谢紊乱。然而，视网膜神经血管改变与全身代谢失调之间的内在关系尚不明确。因此，本研究旨在通过整合OCTA和血浆代谢组学分析，系统评估AD患者视网膜神经血管耦合功能障碍的特征，探讨其与血浆代谢生物标志物的关联，并建立综合诊断模型。
研究人员在常熟市第二人民医院前瞻性纳入250名参与者，包括AD患者85例、轻度认知障碍（MCI）患者82例和认知正常对照83例。所有受试者均进行OCTA检查和血浆代谢组学分析。视网膜参数包括浅层和深层血管丛灌注密度、中心凹无血管区（FAZ）面积、脉络膜毛细血管血流缺损（CCFDs）面积、神经节细胞层（GCL）厚度和神经血管耦合指数（NVCI）。血浆代谢组学采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱进行非靶向分析。通过相关性分析、多元逐步回归和受试者工作特征（ROC）曲线构建并验证综合诊断模型。研究还评估了模型对MCI向AD进展的预测价值。
主要关键技术方法包括：使用PLEX Elite 9000扫频OCTA系统（Carl Zeiss Meditec，德国）进行视网膜成像，通过内置血管分析软件量化血管密度、FAZ参数、CCFDs和GCL厚度，并计算NVCI（定义为GCL厚度与浅层血管丛灌注密度之比）。血浆代谢组学采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱平台，在正负离子模式下采集数据，通过Progenesis QI软件进行峰检测、对齐和代谢物鉴定，识别差异代谢物及其通路。样本队列来源于常熟市第二人民医院神经内科、老年科和记忆门诊（2023年1月至2025年3月）。
研究结果如下：
**Comparison of general characteristics**：三组在年龄、性别和教育年限上无显著差异，但MMSE、MoCA和CDR评分存在显著差异，AD组和MCI组认知功能显著低于对照组。
**Comparison of retinal vascular parameters**：OCTA分析显示，与对照组相比，AD组浅层和深层血管丛灌注密度逐渐降低（F = 3.507, P = 0.031; F = 3.091, P = 0.047），FAZ面积和CCFDs面积逐步增加（F = 9.030, P < 0.001; F = 18.353, P < 0.001），MCI组介于中间。
**Comparison of retinal neural tissue structural parameters**：AD组和MCI组GCL厚度在中央区、上象限和下象限显著减少（F = 3.225, P = 0.041; F = 3.127, P = 0.046; F = 3.113, P = 0.046），整体NVCI和内环NVCI也显著降低（F = 17.149, P < 0.001; F = 3.110, P = 0.046）。
**Results of plasma metabolomic analysis**：非靶向代谢组学共鉴定156种差异代谢物。AD组亮氨酸、PC(16:0/20:4)和苹果酸显著降低，而同型半胱氨酸、神经酰胺d18:1/24:1、神经酰胺/鞘磷脂比值和GSSG/GSH比值显著升高。
**Correlation analysis between retinal parameters and plasma metabolites**：Spearman相关性分析显示，NVCI与亮氨酸呈正相关（r = 0.205, q = 0.0011），与神经酰胺d18:1/24:1呈负相关（r = ?0.139, q = 0.0280）；深部血管丛灌注密度与柠檬酸呈正相关；CCFDs面积与氧化应激标志物相关。
**Establishment and validation of the integrated diagnostic model**：多元逐步回归筛选出FAZ面积、CCFDs百分比、NVCI、亮氨酸、神经酰胺d18:1/24:1和PC(16:0/20:4)为独立预测因子。综合模型区分AD与对照的AUC为0.908（95% CI: 0.865–0.952），灵敏度83.5%，特异度88.0%，优于单一视网膜参数（AUC=0.831）或单一代谢物模型（AUC=0.828）。预测MCI向AD进展的AUC为0.715（95% CI: 0.605–0.825），高风险组转化率（63.83%）显著高于低风险组（22.86%）。
**Subgroup analysis**：按年龄、性别和疾病严重程度进行的亚组分析显示，NVCI、FAZ面积、CCFDs、亮氨酸、神经酰胺d18:1/24:1和PC(16:0/20:4)在各亚组间无显著差异。
讨论部分指出，AD患者视网膜血管密度降低、FAZ扩大、CCFDs增加、GCL变薄和NVCI降低，提示神经血管单元功能障碍可能在AD早期就已出现。血浆支链氨基酸（尤其是亮氨酸）缺乏与AD风险增加相关，且与NVCI正相关；神经酰胺积累则通过促进Aβ生成、诱导凋亡和加重神经炎症对神经血管单元产生毒性作用，与NVCI负相关。综合模型的多维信息整合优于单一模态，并显示出预测MCI向AD进展的潜力。研究结论翻译如下：本研究系统刻画了AD患者视网膜神经血管耦合损伤的特征，并阐明了其与血浆代谢失调的内在关联。研究结果揭示了神经血管单元功能障碍、支链氨基酸缺乏、神经酰胺积累以及能量代谢和氧化还原稳态紊乱与AD的显著关联。视网膜神经血管参数与血浆代谢生物标志物的整合可能为AD的早期诊断和风险评估提供有价值的方法，并显示出未来临床应用的潜力。
