慢性阻塞性肺疾病患者海馬氫質子磁共振波譜分析研究

王宇 譚西英

[摘要] 目的 研究慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者海馬氫質子磁共振波譜（1H-MRS）的特點。 方法 隨機選取2012年2月—2015年1月期間收治的32例COPD患者和30例健康志愿者分別納入研究組和對照組。采用1H-MRS檢測雙側海馬的N-乙酰基天門冬氨酸（NAA）、膽堿復合物（Cho）和肌酸復合物（Cr）。 結果 研究組左右側海馬NAA/Cr值（（1.12±0.37）和（1.16±0.41））均顯著低于對照組（（1.63±0.40）和（1.69±0.43）），差異具有統計學意義（t=4.963、P=0.007和t=4.856、P=0.023）；研究組左右側海馬Cho/Cr值（（1.67±0.36）和（1.62±0.40））均顯著高于對照組（（1.39±0.41）和（1.31±0.39）），差異具有統計學意義（t=3.469、P=0.013和t=3.019、P=0.047）。結論 慢性阻塞性肺疾病患者存在海馬神經元的代謝異常。

[關鍵詞] 慢性阻塞性肺疾病；氫質子磁共振波譜分析；海馬

[中圖分類號] R4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742（2016）02（a）-0191-03

Analysis and Research of Proton Magnetic Resonance Spectroscopy in Hippocampus in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary

WANG Yu， TAN Xi-ying

Second ward，Department of respiration， Xinxiang First People's Hospital， Xinxiang， Henan Province， 453000 China

[Abstract] Objective To research the characteristics of proton magnetic resonance spectroscopy in hippocampus （1H-MRS）in patients with chronic obstructive pulmonary（COPD）. Methods 32 cases of COPD patients treated from February 2012 to January 2015 were randomly selected as the research group and 30 cases of healthy volunteers treated at the same period were selected as the control group， the N- acetyl aspartate（NAA）， choline-containing compounds（Cho）. Results In the bilateral hippocampus， the NAA/Cr ratio in patients with COPD（（1.12±0.37 ）and（1.16±0.41）） lower than that in normal controls（（1.63±0.40 ）and （1.69±0.43））， the difference was statistically significant （t=4.963、P=0.007 and t=4.856/P=0.023）. the Cho/Cr ratio in patients with COPD（（1.67±0.36 ）and （1.62±0.40）） showed Higher than that in normal controls（（1.39±0.41） and （1.31±0.39））， the difference was statistically significant （t=3.469/P=0.013 and t=3.019/P=0.047）. Conclusion Patients with chronic obstructive pulmonary have metabolism of hippocampal neurons abnormities.

[Key words] Chronic obstructive pulmonary； Proton magnetic resonance spectroscopy； Hippocampus

慢性阻塞性肺疾病是呼吸內科的常見病和多發病，主要表現為不完全可逆的氣流受限，長期病情控制不佳可引起多種組織、器官的結構和功能改變。近年來，由COPD導致的慢性腦功能和結構損害成為研究熱點[1]。MRS作為一種無創的功能檢查方法， 可研究感興趣腦區的神經遞質濃度和代謝情況，為臨床上腦結構和功能的研究提供了一種新的手段。目前僅有相關的動物實驗，國內外均未見臨床病例研究報道。該研究隨機選取2012年2月—2015年1月期間在該院住院的32例慢性阻塞性肺疾病患者為研究對象，探討慢性阻塞性肺疾病患者海馬氫質子磁共振波譜（1H-MRS）特點，以期為慢性阻塞性肺疾病患者中樞系統損害的神經生物學研究提供參考，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

1.1.1 研究組 為2012年2月—2015年1月期間在本院住院的COPD患者。入組標準：參照美國胸科協會和歐洲呼吸病學會共同制定的COPD 診斷標準[2]；年齡50～80歲；病程>5年；未使用可能影響腦內神經遞質的藥物；無腦卒中等病史；無重要臟器結構或功能異常病史。入組32例，男16例，女16例；年齡50～80歲，平均（67.7±11.8）歲；受教育年限0～11年，平均（6.2±4.9）年。

1.1.2 對照組 為同時期內的本院職工及附近社區的健康居民。入組30名，男16名，女14名；年齡50～80歲，平均（66.3±12.6）歲；受教育年限0～11年，平均（5.9±5.0）年；研究組和對照組的年齡、性別構成比、受教育年限差異無統計學意義（P>0.05）。

1.2 研究方法

該研究采用病例-對照研究設計，進行橫斷面研究。由新鄉市第一人民醫院呼吸科的兩位經過正規培訓的主治醫師嚴格根據入組標準和排除標準確定入組對象。采用荷蘭Philips achieva 1.5 T超導型磁共振成像系統完成波譜分析檢查，采用多體素掃描，同時選取雙側海馬相同容積的感興趣區。信號由計算機自帶軟件處理后轉換為數據和波譜圖，數字以百萬分之一（10-6）表示，并自動計算NAA/Cr、Cho/Cr值。

對比分析慢性阻塞性肺疾病患者雙側海馬NAA/Cr、Cho/Cr值與正常對照組的差異，同時分析慢性阻塞性肺疾病患者雙側海馬NAA/Cr、Cho/Cr值與發病年數的是否存在相關性。

1.3 統計方法

采用SPSS16.0統計軟件包進行統計分析。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（x±s）表示，組內比較采用配對t檢驗，組間比較采用獨立樣本配對t檢驗；檢驗水準均設定為α=0.05，雙側檢驗。

2 結果

2.1 研究組與對照組NAA/Cr和Cho/Cr的比較

研究組雙側海馬NAA/Cr均顯著低于對照組，差異有統計學意義（P﹤0.05）；研究組雙側海馬Cho/Cr均顯著高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。

表1 研究組和對照組各研究指標比較（x±s）

注：兩組間比較采用獨立樣本t檢驗。

2.2 研究組各研究指標與發病年限的相關性分析

研究組雙側海馬NAA/Cr與病程呈顯著性負相關（P﹤0.05），研究組雙側海馬Cho/Cr與發病年數呈顯著性正相關（P﹤0.05）。見表2。

表2 研究組海馬1H-MRS研究指標與發病年數的相關性分析（r）

注：Pearson相關分析，1P<0.05。

3 討論

20世紀90年代以來1H-MRS作為無創性的功能檢查方法廣泛用于腦科學的研究。目前，僅有COPD大鼠模型的1H-MRS研究相關報道[3]，尚未見相似的臨床研究報道。

NAA位于神經元內，濃度降低提示神經元的結構破壞、功能異常等。Liu等[4]認為NAA減少可能與神經元結構破壞有關，而輕度的NAA減少可能與神經元功能異常有關。該研究結果顯示，COPD患者NAA/Cr較正常對照組顯著降低，且隨著病程延長，NAA/Cr值下降的幅度越大，提示 COPD患者雙側海馬均存在神經元的結構損害、功能異常及大量神經元凋亡，推測海馬代謝異常可能是COPD并發慢性腦功能損害的早期病理改變之一。目前有關COPD患者NAA濃度降低的機理目前尚不清楚。NAA在神經元的線粒體合成，線粒體的功能狀態對NAA含量有著重要的影響[5]，因此推測NAA降低可能與COPD患者線粒體代謝異常有關；COPD患者多伴有不同程度的動脈硬化改變，海馬區腦供血不足可能亦與NAA濃度降低有關；亦不能排除COPD患者在某些物質代謝過程中存在消耗增多的可能。凌學鋒等[3]通過COPD大鼠模型的海馬MRS研究，證實了COPD大鼠存在海馬神經元的代謝異常，與該研究結果一致。目前尚未見以COPD患者為研究對象的相同研究報道，尚需要進一步擴大樣本量，進行多中心大樣該研究證實。

Cho反映總膽堿含量，亦反映了細胞膜脂質的轉換。Bernardi 等[6]認為Cho與維持神經細胞髓鞘的完整性相關。Cho值的升高具有病理學意義。Najm等[7]認為Cho升高與大腦神經退行性變、反應性膠質細胞增生和星狀細胞增多有關。Algin[8]認為其增高可能與局部代謝率變化有關。該研究證實，COPD患者雙側海馬Cho/Cr均較對照組病理學增高。有關COPD患者Cho增高的機制亦不清楚，張磊等[9]認為組織缺氧性病變可能導致氧自由基的大量堆積，進而導致細胞膜的破壞增加。凌學鋒等[3]認為Cho的增高亦可能與血紅蛋白過多糖基化有關。該研究結果證實COPD患者雙側海馬可能存在神經元細胞膜的損傷、能量代謝異常和膠質細胞的增生等，凌學鋒等[3]的研究與該研究結果不一致，其原因可能與MRS檢查方法不一、磁共振場強不同、大鼠與人在神經代謝方面的差異等因素有關。目前，國內外亦未見與該研究相似的臨床研究報道，其發生的機制尚需進一步深入研究。

該研究尚有很多不足之處，如樣本量偏少、腦區選擇單一等，尚需要進一步優化實驗設計、擴大樣本量、建立更科學的對照進行綜合研究。

[參考文獻]

[1] Tiffany L， Tsai BA， Sands LP， et al. An update on postoperative cognitive dysfunction[J].Adv Anesth，2010，28（1）：269-284.

[2] 朱蕾，馮玉麟.客觀評價慢性阻塞性肺疾病的肺功能診斷標準[J].中國呼吸與危重監護雜志，2009，7（4）：315-317.

[3] 凌學鋒，林勇，孫思慶，等.COPD大鼠模型海馬組織代謝研究[J].東南大學學報：醫學版，2011，63（7）：732-736.

[4] Liu HS， Chou MC， Chung HW， etal. a proton MR spectroscopy and diffusion-tensor imaging study[J].Radiology， 2011，260（2）：531-540.

[5] 鄭華. 抑郁癥首次發病患者丘腦磁共振質子波譜成像的研究[J]. 神經疾病與精神衛生，2008，8（6）：414-416..

[6] Bernardi S， Anagnostou E， Shen J， et al. In vivo 1H-magnetic resonance spectroscopy study of the attentional networks in autism[J]. Brain Res， 2011，22（3）：198-205.

[7] Najm IM， Wang Y， Hong SC， et al. Temporal changes in proton MRS metabolites after kainic acid induced seizure in rat brain[J]. Epilepsy， 1997， 38（1）： 87-94.

[8] Algin O， Taskapilioglu O， Hakyemez B， et al. Structural and neurochemical evaluation of the brain and pons in patients with Wilson's disease[J]. Jpn J Radiol，2010，28（9）：663-671.

[9] 張磊，劉家傳，楊艷艷，等.缺氧預處理對顱腦損傷大鼠腦組織HIF-1α及其HO-1表達的影響[J].中國微侵襲神經外科雜志， 2014， 24（2）：566-569.

（收稿日期：2015-11-09）