多巴酚丁胺诱导的急性应激期间神经血管耦合（NVC）动态改变及其血压相关预测因素

《Brain and Behavior》：Altered Neurovascular Coupling Dynamics During Dobutamine-Induced Acute Stress

　　

背景：神经血管耦合（NVC）对于调节脑代谢和能量供应至关重要，在急性应激条件下可能发生改变。该研究旨在探讨多巴酚丁胺诱导的急性应激如何影响NVC。

材料与方法：研究人员纳入38名健康受试者，分别于多巴酚丁胺诱导的应激试验前及试验期间接受静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）扫描和动脉自旋标记（ASL）MRI扫描。计算低频波动振幅（ALFF）、局部一致性（ReHo）和脑血流量（CBF）。通过跨体素CBF-ReHo和CBF-ALFF相关性分析评估全脑灰质（GM）范围内的NVC，并采用CBF/ReHo和CBF/ALFF比值评估脑区域性NVC。

结果：输注多巴酚丁胺后，收缩压（SBP）和舒张压（DBP）显著升高。应激状态下中央后回皮层和中扣带回皮层的CBF/ReHo比值分别显著高于和低于静息状态下相应脑区的CBF/ReHo比值。Logistic回归分析显示，静息状态DBP（比值比[OR] 0.817，95%置信区间[CI] 0.692–0.965，p = 0.017）和应激状态SBP（OR 1.218，95%CI 1.067–1.390，p = 0.004）与左侧中央后回CBF/ReHo比值增加显著相关。

结论：多巴酚丁胺诱导的急性应激调节了NVC动力学。静息状态下DBP较低而急性应激期间SBP较高的受试者更易出现应激诱导的NVC增强。

相关性陈述：多巴酚丁胺诱导的急性心血管应激改变了神经血管耦合动力学，静息舒张压较低且收缩压反应较大的个体表现出更强的应激相关NVC增强。

# 多巴酚丁胺诱导的急性应激改变神经血管耦合动态——基于CBF/ReHo与CBF/ALFF的脑-心轴影像学研究解读

## 一、研究背景与科学问题

急性应激已被证实是心脑血管事件的独立危险因素，即使在无已知心血管或神经系统疾病的个体中也是如此。尽管人们已较深入理解急性应激的内分泌学和病理生理学反应，但脑与心脏之间如何通过整合性网络相互影响，仍是一个亟待解析的问题。近年来提出的“脑-心轴”框架强调中枢与外周系统之间的双向通讯，而神经血管耦合（NVC）正是连接神经活动与区域脑血流量（CBF）的核心生理机制，被视为探索脑-心交互的重要窗口。传统NVC研究多聚焦于脑内局部神经激活与脑血管反应，但最新证据提示NVC还反映与心血管系统的系统性生理交互。然而，急性应激状态下NVC如何被调节，迄今缺乏直接证据。由于在健康人群中开展应激相关脑血管反应成像存在技术和伦理挑战，现有研究往往孤立地观察心血管或大脑改变，无法揭示急性应激通过NVC对脑-心整合网络的影响。为此，该研究采用多巴酚丁胺作为一种可控、安全的药理学应激模型，通过激活交感神经模拟“战斗或逃跑”反应，结合多模态神经影像技术，系统考察急性应激对NVC动态的影响。

## 二、研究对象与方法概述

该研究经广告招募健康志愿者，经心理和心脏学筛查后入组，最终38名参与者数据纳入分析。实验设计为自身对照，在静息状态完成MRI扫描后，以5–20 μg/kg/min剂量持续静脉输注多巴酚丁胺，待平均动脉压（MAP）稳定后于应激状态再次扫描。主要技术方法包括：采用3D伪连续动脉自旋标记（ASL）序列测定CBF；采用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）计算低频波动振幅（ALFF）和局部一致性（ReHo）；通过跨体素CBF-ReHo和CBF-ALFF相关分析评估全脑灰质（GM）内NVC；以CBF/ReHo和CBF/ALFF比值作为区域NVC的间接量化指标。统计采用高斯随机场（GRF）校正的体素配对t检验、Mann–Whitney U检验、Pearson相关分析及二元Logistic回归。

## 三、主要结果

### 3.1 不同状态下的生理特征

与静息状态相比，应激状态下心率（HR）、收缩压（SBP）和舒张压（DBP）均显著升高，表明多巴酚丁胺输注成功诱发了急性心血管应激反应。

### 3.2 CBF、ReHo、ALFF及NVC比值的空间分布

应激状态下，低CBF主要分布在颞上回和颞中回、中央后回、中扣带回、岛叶及内侧额叶皮层；低ReHo见于尾状核，高ALFF见于中央后回；高CBF/ReHo比值主要位于中央后回，低CBF/ReHo比值位于中扣带回；高CBF/ALFF比值则见于中央后回和额上回。

### 3.3 全脑灰质CBF-ReHo和CBF-ALFF耦合的变化

应激状态下，GM内跨体素CBF-ReHo耦合和CBF-ALFF耦合均显著高于静息状态（p < 0.001，p = 0.004），提示急性应激增强了全脑范围内血流灌注与自发性神经活动之间的整体匹配程度。

### 3.4 CBF、ALFF、ReHo、CBF/ReHo比值和CBF/ALFF比值的变化

与静息状态相比，应激状态CBF在前循环脑区显著降低，包括颞上回、颞中回、中央后回、中扣带回、岛叶和内侧额叶；后循环脑区CBF无显著差异。应激状态下尾状核ReHo降低，中央后回和颞叶ALFF升高。区域NVC方面，左中央后回CBF/ReHo比值显著升高，右中扣带回CBF/ReHo比值显著降低；CBF/ALFF比值在中央后回和内侧额上回显著升高。

### 3.5 区域NVC与SBP的相关性

左中央后回CBF/ReHo比值的百分比变化与SBP的百分比变化呈显著负相关（r = –0.364，p = 0.037），而CBF/ALFF比值与SBP无显著相关。

### 3.6 NVC增强的预测因素

二元Logistic回归分析显示，静息状态DBP（OR 0.817，95%CI 0.692–0.965，p = 0.017）和应激状态SBP（OR 1.218，95%CI 1.067–1.390，p = 0.004）是左中央后回CBF/ReHo比值增加的独立预测因子。

## 四、讨论与结论

研究讨论指出，NVC增强主要出现在由前循环供血的脑区，提示前循环区域可能对急性应激更为敏感，这与既往动物实验中伤害性刺激伴随血压升高时NVC增强的结果一致，但与部分小鼠双光子成像研究不完全一致，可能与应激性质和物种差异有关。区域水平上，中央后回CBF/ReHo升高可能与该区域CBF显著下降以及注射过程中被动触觉刺激有关；中扣带回作为边缘系统重要脑区，其CBF/ReHo降低可能与多巴酚丁胺作为β1-肾上腺素能受体激动剂参与应激相关记忆调节有关。此外，该研究首次比较了左右半球中央后回和中扣带回NVC的偏侧性，显示NVC改变存在偏侧化倾向，与应激诱导杏仁核代谢偏侧化的报道类似。在血压预测因素方面，静息DBP可能反映基础自主神经张力对脑血管张力和稳定性的影响，而应激状态下SBP升高可能通过超过特定脑区脑血流自动调节阈值而直接调节NVC，这一发现支持血压波动影响脑灌注和神经同步性的观点，并提示心血管参数可作为预测应激时脑血管反应的可行标记。

研究结论可翻译为：综上，多巴酚丁胺诱导的急性应激调节了NVC动力学，突出了脑血管调节对短暂交感激活的敏感性。研究结果进一步表明，基线血压和应激相关血压的个体差异与NVC反应幅度相关：静息舒张压（DBP）较低而急性应激期间收缩压（SBP）较高的参与者更可能表现出增强的NVC。这些发现提示外周心血管反应性可能在塑造中枢神经血管反应中发挥关键作用，为理解急性应激条件下脑与心脏之间的关联机制提供了新见解。值得注意的是，该工作强调了NVC作为个体脑血管适应性生理生物标志物的潜力，可为健康个体及应激相关脑血管事件易感人群的风险分层和靶向干预提供依据。