終末期腎病患者后扣帶區1H?MRS代謝物與認知功能損害的相關性研究

顧正章 盧海濤 周 華 張京剛 邢 偉

終末期腎病（end stage renal disease，ESRD）是指慢性腎臟疾病的終末階段，腎小球估算濾過率小于15 mL·min-1·（1.73㎡）-1［1］。近年來ESRD影響中樞神經系統并導致認知功能損害受到廣泛關注［2］。研究［3-4］發現后扣帶皮質（posterior cingulate cortex，PCC）及后扣帶旁白質（posterior cingulate white matter，PCWM）可能是ESRD認知功能障礙發生的關鍵腦區，我們前期的實驗［5］也發現PCC與ESRD患者認知功能障礙相關。同時有報道ESRD患者存在多個腦區的代謝異常［6］，但不同腦區由于存在解剖及代謝差異，非ESRD認知功能損害靶點腦區代謝變化并不能很好反映其與認知功能的關系。此外，既往研究［7-9］多未排除ESRD的常見致病因素糖尿病，且已證實糖尿病也可引起認知功能損害及腦內代謝異常。故本次研究排除ESRD合并糖尿病患者的混雜因素影響，利用多體素氫質子磁共振波譜（1H?MRS）技術測量，選取已報道與ESRD患者認知功能損害相關的PCC及PCWM作為感興趣區，分析其代謝物變化，尋找可能與ESRD認知功能損害相關的腦代謝物指標。

方 法

1.研究對象

收集我院2017年4月—2019年6月ESRD患者31例作為ESRD組，其中慢性IgA腎病5例、腎小球腎炎8例、腎病綜合征3例、多囊性腎臟3例、高血壓腎病5例和病因不明7例。排除標準：①已知神經或精神相關疾病史，如腦腫瘤、腦外傷、腦卒中、癲癇等；②長期藥物或酒精攝入史；③糖尿病史；④頭部運動偽影明顯，影響研究數據采集或測量；⑤MR檢查禁忌證?；谝陨吓懦龢藴?，6例ESRD患者被排除，其中腦出血史、腦外傷史、糖尿病史各1例，運動偽影影響數據測量者3例。故最終ESRD組有效數據為25例：男10例，女15例，年齡35～55歲，平均（46.40±5.67）歲；進行血液透析者20例，腹膜透析者5例。

同期收集性別、年齡及受教育程度相匹配的健康志愿者29名作為健康對照組，提供其近3個月內體檢報告，實驗室指標、心電圖及B超檢查無明顯異常。健康對照組排除標準同ESRD組，1名因運動偽影影響數據測量被排除。故最終HC組有效數據為28例，其中男15名，女13名，年齡38～55歲，平均（46.75±4.84）歲。

本研究經蘇州大學附屬第三醫院倫理委員會批準（2017科010號），受試者均簽署知情同意書。

2.檢查方法

2.1 神經心理學測試

所有受試者均于MR檢查前1 h內完成神經心理學量表測試，包括簡易精神狀態檢查量表（mini?mental state examination，MMSE）、蒙特利爾認知評估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）、數字符號試驗（digit symbol test，DST）、數字連接試驗?A（number connection test?A，NCT?A）。

2.2 血清學指標檢查

所有ESRD患者均在MR檢查前24～72 h內完成血肌酐、尿素、胱抑素C、甲狀旁腺素、血紅蛋白、鈣、磷等指標檢查。對照組受試者不進行實驗室檢查。

2.3 MR檢查方法

所有MR檢查使用Philips Achieva 3.0 T磁共振成像系統、16通道相控陣頭線圈。先行常規成像序列，包括橫斷面T1、矢狀面T1加權和冠狀面T2液體衰減反轉恢復序列排除無臨床癥狀的顱腦病變。采用2D CSIPRESS ECHO序列，其主要參數：重復時間（TR）=2 000 ms，回波時間（TE）=144 ms，視野（FOV）=18 cm×16 cm，體素（Voxel）=10 mm×10 mm，層厚=15 mm，反轉角=90°，掃描時間為254 s。

2.4 MRS數據后處理

請2名具有主治醫師以上職稱的影像科醫生利用Philips Achieva后處理工作站進行波譜分析，于雙側PCC及PCWM對稱放置感興趣區（ROI）進行測量，分別測量每一側PCC及PCWM的N?乙酰天冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）代謝物譜峰下面積，并計算NAA/Cr及NAA/Cho的比值（圖1）。

圖1 MRS數據后處理界面

3.統計學分析

采用SPSS16.0和GraphPad Prism 8.0軟件進行統計學分析。先對研究數據進行Kolmogorov?Smirnov檢驗，符合正態分布的計量資料采用±s表示。以配對樣本t檢驗分別比較2組左右側PCC及PCWM代謝物比值的差異，對雙側差異無統計學意義者取平均值，然后采用兩樣本t檢驗比較；雙側差異有統計學意義者則單側分別采用兩樣本t檢驗比較。非正態分布的計量資料采用M（P25，P75）表示，采用Mann?WhitneyU檢驗比較。計數資料的比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關分析法對ESRD組神經心理學量表評分、PCC及PCWM代謝物比值進行相關性分析。以P<0.05表示差異有統計學意義。

結 果

1.2組受試者人口統計學資料比較

2組受試者在性別、年齡、受教育年限方面的差異均無統計學意義（P>0.05，表1）。

表1 2組受試者人口統計學資料和臨床資料

2.2組受試者神經心理學測試評分比較

結果（表2）顯示：與健康對照組比較，ESRD組MoCA、DST評分降低，差異有統計學意義（P<0.05）；2組間MMSE評分、NCT?A耗時比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。

表2 2組受試者神經心理學測試評分

3.2組受試者PCC及PCWM區NAA/Cr、Cho/Cr比值比較

左右側PCC及PCWM區NAA/Cr、Cho/Cr比值差異均無統計學意義（P>0.05），因此取雙側平均值進行比較。結果（表3）顯示：健康對照組比較，ESRD組PCC區NAA/Cr比值降低、Cho/Cr比值升高，差異均有統計學意義（P<0.05）；而PCWM區NAA/Cr比值、Cho/Cr比值在2組間差異均無統計學意義（P>0.05）。圖2為健康志愿者和ESRD患者特定腦區MRS表現。

圖2 PCC區MRS表現

表3 2組受試者PCC及PCWM區經1H?MRS檢測的代謝物比值

4.ESRD組神經心理學測試評分與PCC及PCWM代謝物比值相關性分析

結果（圖3）顯示：ESRD組DST評分與PCC區NAA/Cr比值呈顯著正相關（r=0.483，P=0.014），而MoCA評分、MMSE評分、NCT?A耗時與各代謝物指標間無明顯相關性（P>0.05）。

圖3 ESRD組DST評分與PCC區NAA/Cr比值相關性

討 論

本次研究結果顯示，與健康對照組相比，ESRD組PCC區NAA/Cr比值降低、Cho/Cr比值升高，MoCA、DST評分降低，差異均有統計學意義，并且ESRD組DST評分與PCC區NAA/Cr比值呈顯著正相關，表明ESRD患者PCC代謝能力受損，可能影響了其正常的認知功能。這些發現可為探索ESRD患者認知功能損害的病理機制提供新的思路。

研究證實ESRD存在默認網絡（default mode network，DMN）的異常，靜息態功能磁共振發現ESRD患者存在與認知功能損害相關的DMN腦區腦活動顯著減弱及功能連接異常［3，10］。DMN主要與自我意識、情景記憶、認知及情緒的加工等有關，而PCC是DMN的核心腦區，且是腦內代謝最高的腦區之一［11］。同時，研究［12-13］也表明腦內神經毒性代謝物積累可能是ESRD患者認知功能損害的致病因素之一，因此，檢測PCC區腦內代謝物的變化可以較好反映其與ESRD患者認知功能之間的聯系。

在腦1H?MRS代謝物中，NAA降低提示大腦神經元結構和功能發生改變，Cr是能量代謝的標志物，含量比較穩定，常作為代謝物比值的參照物。代謝物比值能更直觀反映代謝物變化，不易受不同磁共振儀器的影響。本次研究顯示ESRD患者PCC區NAA/Cr比值減低，提示ESRD患者PCC區神經元受損，腦內神經元代謝物水平減低，同時發現PCC區NAA/Cr比值與DST評分呈顯著正相關。而DST評分主要檢測認知功能中的注意力、視覺記憶及精細運動速度［10］，該結果表明隨著ESRD患者PCC的代謝功能受損，NAA/Cr比值減低，其注意力、視覺記憶及精細運動速度也逐漸下降。以上研究結果提示PCC區NAA/Cr比值的變化可能是影響ESRD患者認知功能障礙的危險因素。

Cho可提供髓鞘和細胞膜磷脂代謝的相關信息，其反映細胞更新增殖速度。Chiu等［6］報道ESRD患者前額葉皮質、白質、顳葉白質及基底節區的Cho/Cr比值升高，Zhang等［14］發現ESRD血透患者額葉的Cho/Cr、mI/Cr和Glx/Cr比值升高，且與神經心理量表評分和血清學指標相關。本次研究發現ESRD患者PCC區Cho/Cr比值升高，筆者認為其可能原因為ESRD患者腦缺血后為代償正常需求而加快細胞膜代謝。

本次研究發現2組間PCWM區NAA/Cr比值、Cho/Cr比值均無明顯差異。其可能原因：①ESRD對PCWM區代謝影響較輕，也可能ESRD僅對PCC區代謝產生影響，這也許是ESRD患者PCC區代謝變化的相對特征性表現。②樣本量偏小，或本次研究所選擇病例PCWM區代謝變化較輕，導致2組間無明顯差異。然而，ESRD對PCC及PCWM區代謝的影響是否存在差異還需要進一步開展隨訪研究及大樣本量的研究加以證實。

總之，本次研究通過對ESRD患者特定腦區代謝物進行檢測，發現ESRD患者PCC代謝異常，并與其認知功能損害相關，表明ESRD患者PCC代謝能力受損，可能影響了其正常的認知功能活動。這些發現可為研究ESRD患者認知功能損害的病理生理機制提供新的方向。但本次研究也存在一些不足：一是樣本量較少，可能影響統計效力；二是未對ESRD患者進行縱向研究，對受試者的長期隨訪將納入今后研究重點；三是本次研究為了獲得更穩定代謝物濃度，采用長回波多體素MRS，采集的穩定代謝物種類有限。未來需要通過大樣本的縱向研究來探討ESRD的腦內代謝變化，從而進一步揭示其發病機制；腦內代謝物變化與腦功能活動及功能連接之間的關系也將是以后我們研究工作的重點。