功能磁共振和ApoE及MTHFR基因在皮質下缺血性小血管病患者早期認知障礙中的相關性研究

鄒小冬+張震中+程有根+李中春+王海+胡智偉

[摘要] 目的 分析功能磁共振和ApoE、MTHFR基因在皮質下缺血性小血管病（subcortical ischemic small vessel disease，SSVD）患者早期認知障礙中的相關性，為臨床診斷提供參考依據。方法 收集我院收治的120例SSVD患者，根據有無認知功能損害分為認知正常組（normal cognitive-SSVD group，NC-SSVD，n=52）和非癡呆認知障礙組（vascular cognitive impairment no dementia-SSVD group，VCIND-SSVD，n=68），均行磁共振血流量掃描（magnetic resonance spectroscopy，MRS）和彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查，并行蒙特利爾認知評估量表（montreal cognitive assessment，MoCA）調查，通過PCR擴增-限制性片段長度多態性法（PCR-RFLP）測定ApoE及MTHFR基因多態性，分析MRS、DTI參數與MoCA評分的相關性。結果 VCIND-SSVD組回憶力、注意力與計算力、延遲回憶、視空間與執行功能力及MoCA總分均明顯低于NC-SSVD組（P<0.05）；VCIND-SSVD組胼胝體壓部及雙側海馬、額葉FA值低于NC-SSVD組，胼胝體壓部及雙側海馬MD值明顯高于NC-SSVD組（P<0.05）；VCIND-SSVD組ε3/4+ε4/4、TT基因型和ε4、T等位基因的頻率均明顯高于NC-SSVD組（P<0.05）；VCIND-SSVD組右側額葉NAA/Cr值明顯低于NC-SSVD組，左側顳葉mI/Cr值明顯高于NC-SSVD組（P<0.05）；雙側海馬、額葉及胼胝體壓部FA值、胼胝體壓部及雙側海馬MD值、右側額葉NAA/Cr值、左側顳葉mI/Cr值與MoCA評分呈顯著相關性（P<0.05）。結論 MRS、DTI及ApoE、MTHFR基因多態性與SSVD患者早期認知障礙有密切關系，在SSVD患者認知障礙診斷及評估中具有一定的臨床價值。

[關鍵詞] 認知功能障礙；皮質下缺血性小血管病；功能磁共振；ApoE；MTHFR基因多態性；相關性

[中圖分類號] R749.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）07-0019-05

[Abstract] Objective To investigate the correlation between functional magnetic resonance （MR） and ApoE and MTHFR genes in early cognitive impairment in the patients with subcortical ischemic small vessel disease（SSVD）， and to provide reference for clinical diagnosis. Methods A total of 120 patients with SSVD were collected and divided into the normal cognitive-SSVD group（NC-SSVD， n=52） and vascular cognitive impairment no dementia-SSVD group （VCIND-SSVD， n=68） according to whether there was cognitive impairment or not. Magnetic resonance spectroscopy（MRS） and diffusion tensor imaging（DTI） were performed in all patients. At the same time， Montreal cognitive assessment （MoCA） was performed. Polymorphisms of ApoE and MTHFR genes were determined by PCR-RFLP. The correlation between MRS， DTI parameters and MoCA score was analyzed. Results The ability of recall， attention and calculation， delayed recall， visual space and executive function and the total score of MoCA in VCIND-SSVD group were significantly lower than those in NC-SSVD group（P<0.05）； the FA values of splenium of corpus callosum and bilateral hippocampus and frontal lobe in VCIND-SSVD group were lower than those in NC-SSVD group. The MD value of splenium of corpus callosum and bilateral hippocampus were significantly higher than those in the NC-SSVD group （P<0.05）； the frequencies of ε3/4+ε4/4， TT genotype and ε4， T alleles in VCIND-SSVD group were significantly higher than those in NC-SSVD group（P<0.05）； the NAA/Cr value of the right frontal lobe in VCIND-SSVD group was significantly lower than that in NC-SSVD group， and the value of mI/Cr in the left temporal lobe was significantly higher than that in the NC-SSVD group（P<0.05）； there were significant correlations between the FA values of bilateral hippocampus， frontal lobe and splenium of corpus callosum， the MD values of splenium of corpus callosum and bilateral hippocampal， NAA/Cr value of the right frontal lobe， mI/Cr value of the left temporal lobe and MoCA scores（P<0.05）. Conclusion MRS， DTI and ApoE， MTHFR gene polymorphisms are closely related to early cognitive impairment in SSVD patients， which plays a certain clinical value in the patients with SSVD in the diagnosis and assessment of cognitive impairment.

[Key words] Cognitive impairment； Subcortical ischemic small vessel disease （SSVD）； Magnetic resonance （MR）； ApoE； Gene polymorphism； Correlation

近幾年，隨著我國人口老齡化的加速，血管性認知功能障礙（vascular cognitive impairment，VCI）患病率逐年上升，但VCI具有顯著的異質性，臨床中尚無統一標準，成為其研究的主要難點。有研究發現[1]，部分VCI為皮質下缺血性小血管病（SSVD）所致，SSVD為VCI發展的早期階段，且具有較好的均質性。因此，對SSVD進行早期診斷和早期干預被認為是延緩認知損害發展、阻止其進展成為血管性癡呆的關鍵所在。功能磁共振在診斷SSVD所致認知功能障礙方面已顯示了良好的應用前景，對機體白質纖維束損害有較高的敏感性。相關臨床研究指出，基因多態性與認知功能存在相關性，其中ApoE基因是目前公認的遲發性阿爾茨海默病的易感基因，也被認為是血管性癡呆的危險因素[2]；亞甲基四氫葉酸還原酶（methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）是血漿同型半胱氨酸的限速酶，是VCI發病的重要危險因素[3]。基于此，本研究分析了功能磁共振和ApoE、MTHFR基因在SSVD患者早期認知障礙中的相關性，旨在為臨床診斷提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2012年1月～2016年12月我院收治的120例SSVD患者，入選標準：（1）年齡45～65歲；（2）漢族，且均為右利手；（3）文化程度在小學及以上；（4）存在中重度腦白質病變（Fazekas量表≥3）伴多發腔隙性梗死（幕上≥2個，病灶直徑2～15 mm），無皮質或分水嶺部位梗死，無出血性腦血管病或腦微出血，無其他腦部病變如腫瘤、多發性硬化、腦積水等[4]；（5）小學學歷患者簡易智能狀態量表（mini-mental state examination，MMSE）≥20分，初中及以上患者≥24分；（6）能夠配合神經心理學檢查；（7）距最近1次卒中發病至少3個月。排除標準：（1）漢密爾頓抑郁量表評分≥18分，漢密爾頓焦慮量表>21分；（2）嚴重心、肝、腎等臟器疾病或未經藥物控制的精神疾病者；（3）非腦血管病原因導致的認知障礙者；（4）嚴重癱瘓者；（5）意識障礙或譫妄等影響認知檢查者。根據SSVD患者有無認知功能障礙分為認知正常組（NC-SSVD，n=52）和非癡呆認知障礙組（VCIND-SSVD，n=68），其中非癡呆認知障礙組入選標準：參照Wentzel提出的VCI診斷標準[5]：（1）有腦血管病史或危險因素；（2）蒙特利爾量表MoCA<26分（受教育年限小于12年加1分），臨床癡呆評定量表（CDR）=0.5；（3）排除非皮質下小血管病引起的認知功能損害；（4）未達到美國精神障礙診斷和統計手冊第四版（DSM-IV）的癡呆診斷標準[6]。認知正常組入選標準：（1）符合SSVD納入標準；（2）無認知障礙，MoCA≥26，CDR=0。NC-SSVD組男34例，女18例；年齡46～63歲，平均（55.71±3.62）歲；學歷分布：小學及初中13例，高中及以上39例。VCIND-SSVD組男47例，女21例；年齡46～64歲，平均（55.89±3.24）歲；學歷分布：小學及初中16例，高中及以上52例。兩組受試者年齡、性別、學歷分布比較差異無統計學意義（P>0.05）。兩組患者均無MRI檢查禁忌證，本研究經醫院倫理委員會研究同意，并與患者及家屬簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 量表調查 患者入院后行MoCA測評，主要包括定向力（地點、時間定向力）、抽象思維、延遲回憶、注意力與計算力（計算力、警覺性和順背倒背）、語言能力（語言流暢性、重復句子和命名）、視空間執行功能（畫鐘、復制立方體和交替連線測驗），滿分為30分，MoCA總分≥26分表示患者認知功能正常。

1.2.2 功能磁共振檢查 （1）彌散張量成像（DTI）采用Siemens Verio 3.0T磁共振成像儀進行顱腦掃描，由同一名經驗豐富的放射科醫師操作；采用單次激發自旋回波EPI脈沖序列，行軸位掃描，TR 10000 ms，TE 90 ms，矩陣128×128，FOV 256 mm×256 mm，層厚2 mm，層距0，擴散加權系數b1=0，b2=1000 s/mm2，擴散敏感梯度方向30個，掃描結束后使用SIEMENS公司提供的軟件包進行DTI圖像及數據資料處理，重建FA和MD圖像，分別于雙側枕葉、額葉、顳葉、頂葉的形似正常白質，雙側丘腦、扣帶回及胼胝體壓部置感興趣區（ROI），測量各向異性分數（fractional anisotropy，FA）和平均擴散系數（mean diffusivity，MD）。每個ROI均定位于解剖結構的最大顯示層面，除胼胝體壓部以外，雙側大腦半球同一解剖結構盡量采用鏡面對稱方式進行選取，連續測量3個相鄰層面、取平均值后進行統計。所有感興趣區均避開病灶、腦脊液區域。（2）磁共振血流量掃描（MRS）采用單體素1H-MRS掃描進行數據采集，TR=2000 ms，TE=135 ms，選取右側額葉、左側顳葉，測定膽堿化合物（choline，Cho）、肌酸復合物（creatin，Cr）、肌醇（myo-inositol，mI）以及N-乙酰基天門冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）峰值，然后分別計算NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr的比值。

1.2.3 ApoE及MTHFR基因多態性檢測 于入院當天抽取受試者的外周靜脈血3 mL，存儲在枸櫞酸鈉抗凝管中，-80℃冰箱中保存；基因組DNA試劑盒提取外周血白細胞DNA；ApoE、MTHFR基因（C677T）PCR擴增；PCR產物酶切；酶切片段電泳鑒定基因型。

1.3 統計學處理

所有數據均采用SPSS 19.0軟件包進行統計分析，計量資料應用均數±標準差（x±s）表示，計量資料組間比較采用獨立樣本t檢驗，組間基因型及等位基因的比較采用χ2檢驗，采用Pearson相關分析進行相關性檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者MoCA評分比較

VCIND-SSVD組回憶力、注意力與計算力、延遲回憶、視空間與執行功能力及MoCA總分均明顯低于NC-SSVD組（P<0.05）；兩組患者抽象能力、語言能力、定向力評分比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表1。

2.2 兩組患者不同部位MD、FA值比較

VCIND-SSVD組胼胝體壓部及雙側海馬、額葉FA值低于NC-SSVD組，胼胝體壓部及雙側海馬MD值明顯高于NC-SSVD組（P<0.05）；兩組患者雙側顳葉、頂葉、枕葉、扣帶回后部FA、MD值無明顯差異（P>0.05），見表2。

2.3 兩組患者體素部位NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr比較

VCIND-SSVD組右側額葉NAA/Cr值明顯低于NC-SSVD組，左側顳葉mI/Cr值明顯高于NC-SSVD組（P<0.05），見表3。

2.4 兩組患者ApoE及MTHFR基因多態性檢測結果比較

VCIND-SSVD組ε3/4+ε4/4、TT基因型和ε4、T等位基因的頻率均明顯高于NC-SSVD組，C等位基因的頻率明顯低于NC-SSVD組（P<0.05）；兩組患者ε2/2+ε2/3、ε3/3、CT、CC基因型和ε2、ε3等位基因的頻率比較無明顯差異（P>0.05），見表4。

2.5 MD、FA、NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr值與MoCA評分相關性分析

雙側海馬、額葉及胼胝體壓部FA值與MoCA評分均呈明顯負相關性（r=-0.419、-0.623、-0.582，P<0.05），雙側頂葉、顳葉、枕葉及扣帶回與MoCA評分無明顯相關性（r=-0.104、-0.097、-0.187、-0.116，P>0.05）；胼胝體壓部及雙側海馬MD值與MoCA評分均呈明顯正相關性（r=0.613、0.447，P<0.05），雙側頂葉、顳葉、額葉、枕葉及扣帶回MD值與MoCA評分無明顯相關性（r=0.069、0.212、0.175、0.096、0.168，P>0.05）；右側額葉NAA/Cr值與MoCA評分呈明顯負相關性（r=-0.527，P<0.05），左側顳葉mI/Cr值與MoCA評分呈明顯正相關性（r=0.619，P<0.05）；右側額葉Cho/Cr、mI/Cr值及左側顳葉NAA/Cr、Cho/Cr值與MoCA評分呈無明顯相關性（r=0.207、0.153、-0.238、0.149，P>0.05）。

3 討論

SSVD是一組以多發腔隙性梗死和白質病變為主要腦部損害的缺血性腦血管病，因其隱匿性起病及臨床表現不明顯的特點導致疾病早期容易被忽視，隨病情進展，可能出現血管性癡呆，發生不可逆性損害。

神經影像學作為一種無創性的檢查手段，是輔助SSVD診斷和鑒別診斷的重要工具之一，主要包括DTI和MRS，其中DTI兩個主要指標為FA與MD，FA反映了機體組織各向異性彌散程度的變化情況，FA值越大則說明機體神經纖維的排列越加緊密，且微細結構更好，纖維較完整，反之則提示神經纖維可能存在功能或者結構異常[7]；MD反映了水分子彌散運動快慢情況，包括髓鞘脫失、神經退變或者神經元丟失等病變均可造成水分子的運動空間明顯增加，彌散加快[8]。

本研究中，VCIND-SSVD組FA值均不同程度降低，提示在長期疾病狀態下VCIND-SSVD患者存在明顯皮層下神經纖維束受損；而胼胝體壓部及雙側海馬、額葉FA值低于NC-SSVD組，提示VCIND-SSVD患者神經纖維束損害主要集中在胼胝體壓部及雙側海馬、額葉部。同時，VCIND-SSVD組患者的MD值在胼胝體壓部及雙側海馬明顯升高，提示部分患者認知障礙可能是由老年、血管等因素所引起的。Xu Q等[9]應用DTI柱狀圖定量研究發現SIVD患者全腦組織結構異常的數目和程度與臨床認知功能下降的嚴重性存在密切的相關。Seo SW等[10]研究顯示，通過結構影像學的數據發現前額葉皮層的變薄與輕度VCI患者執行功能的下降有關。李朋等[11]的研究顯示，終末期腎病患者視覺空間與執行能力、語言、延遲記憶能力受損，提示患者額葉、枕葉連接纖維可能存在結構及功能異常。本研究中，VCIND-SSVD組回憶力、注意力與計算力、延遲回憶、視空間與執行功能力及MoCA總分均明顯低于NC-SSVD組，提示SSVD患者認知障礙主要集中在回憶力功能、注意力和執行功能，這與患者影像學檢查結果基本一致，提示VCIND-SSVD患者雙側海馬、額葉神經纖維束受損更加明顯。總之，VCIND-SSVD患者腦白質廣泛微結構異常，在一定程度上提供了其認知損傷的影像學診斷標記。

不過DTI反映的是超微組織結構的損害，代謝功能改變并不清楚，為了進一步獲得有價值的病理生理學信息，本研究對SSVD患者的顳葉及額葉進行了MRS檢查，從而盡可能地為患者結構損害提供生物化學證據。NAA主要在神經元線粒體內合成代謝，可作為神經元的標記物，主要反映神經元的密度及完整性，因此，NAA濃度降低可能是由于神經元破壞或線粒體功能失調所致，可作為判斷神經元丟失和損傷的可靠指標[12]。既往研究指出[13]，Cho在神經元和射精角質細胞內均大量存在，不過星形膠質細胞和少突角質細胞內的Cho濃度明顯高于神經元，因此Cho濃度升高表示與神經膠質細胞增生有關。mI是神經角質細胞的一個主要標志物，與神經元纖維和淀粉樣斑塊呈明顯正相關性，mI升高表示神經角質增生[14]。

Nitkunan A等[15]對SIVD患者行MRS和DTI檢查，探討DTI參數異常的生物化學基礎，結果發現半卵圓中心NAA與MD呈顯著負相關，與FA呈顯著正相關，且代謝異常與軸索喪失及認知障礙有關。本研究中，VCIND-SSVD組右側額葉NAA/Cr值明顯低于NC-SSVD組，提示存在認知障礙的SSVD患者出現了代謝功能異常變化，可能與白質纖維束受損有關；同時，VCIND-SSVD組左側顳葉mI/Cr值明顯高于NC-SSVD組，可能與老年因素、血管因素在認知障礙發展過程中的交互作用有關。因此，VCIND-SSVD患者的右側額葉、左側顳葉等神經元代謝功能已經出現異常。同時，進一步分線發現，雙側海馬、額葉及胼胝體壓部FA值、胼胝體壓部及雙側海馬MD值、右側額葉NAA/Cr值、左側顳葉mI/Cr值與MoCA評分呈顯著相關性，提示雙側海馬、額葉及胼胝體壓部神經纖維束受損越嚴重，代謝功能越差，患者的認知障礙越嚴重。

在臨床研究中，ApoEε4等位基因被認為是遲發型阿爾茨海默病、血管性癡呆的一個重要相關危險因素。早期相關項研究指出[16]，ApoEε4 等位基因同樣是MCI 的危險因素。Barabash A等[17]分析ApoE基因型對認知功能障礙或認知功能障礙向阿爾茨海默病轉化危險度的影響，結果顯示ApoE ε4等位基因可增加MCI的危險度，其OR值達到了6.04。何璐等[18]的研究亦指出，ε4等位基因與輕度認知功能障礙存在顯著正相關性。Yoo JH等[19]的研究發現MTHFR基因的C667T基因多態性和血管性癡呆有一定關系，Kim J等[20]認為C667T基因多態性與輕度認知障礙相關。本研究中，VCIND-SSVD組ApoE及MTHFR基因的等位基因分布以ε4、T為主，且明顯高于NC-SSVD組。結合本研究及相關研究結果可以推測，ApoE及MTHFR基因多態性可能為SSVD患者出現認知障礙的潛在的遺傳性危險因素，不過其具體作用機制仍然需要進一步研究證實。

綜上所述，MRS、DTI及ApoE、MTHFR基因多態性與SSVD患者早期認知障礙有密切關系，在SSVD患者認知障礙診斷及評估中具有一定臨床價值。

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（收稿日期：2016-12-02）