中老年人血液常見氨基酸水平與輕度腦白質疏松癥的相關性

邢怡文 巴曉紅

(錦州醫科大學附屬第一醫院神經內科,遼寧錦州 121000)

腦白質疏松癥(leukoaraiosis,LA)的概念在1987年由Hachinski等[1]提出,屬于腦小血管病的一種常見類型,又稱腦白質病變或腦白質高信號。該病變在計算機斷層掃描(computed tomography,CT)中表現為低密度區,而在頭顱磁共振中表現為水抑制成像序列(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)或T2加權像(T2 weighted image)高信號[2]。LA患者通常缺乏典型的臨床特征,該病起病隱匿,早期可無任何臨床癥狀,但發展到疾病的中晚期,患者可出現構音障礙、步態異常、精神心理異常等癥狀,影響患者的生活質量。同時,腦白質高信號也是發生癡呆、卒中、卒中后不良結局的重要危險因素[3]。因此,對LA的早期篩查、診斷和干預十分必要。氨基酸是人體內一類重要的有機物,參與生物體的生長發育,調節新陳代謝。目前已發現常見氨基酸20余種,根據人體是否能自身合成,可分為必需氨基酸和非必需氨基酸。氨基酸在生物體中參與多種代謝途徑,其在體內水平的改變影響某些疾病的發生和發展。目前關于氨基酸代謝的研究已在腦血管疾病[4-5]、認知功能障礙[6-7]、帕金森病[8-9]等神經系統疾病中取得部分進展。

LA的診斷目前主要依靠影像學檢查,但是由于影像學檢查價格較為昂貴,CT檢查具有輻射性等問題限制了對LA高危人群的早期發現。然而通過檢測體內代謝物水平的改變為腦小血管疾病的篩查及診斷提供可能[10]。本文初步探討早期輕度LA患者血液中常見氨基酸代謝物水平的變化,并篩選出對早期輕度LA具有潛在診斷價值的指標。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2020年8月至2021年11月于錦州醫科大學附屬第一醫院神經內科住院并在入院后完成頭顱磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)檢查的患者為研究對象。根據影像學檢查,頭顱MRI顯示顱內未見明顯缺血性改變且無腦白質疏松癥者納入非LA組,而顱內存在腦白質疏松癥(Fazekas評分[11]為1～2分)且腦內無急性腦血管病變和軟化灶者納入輕度LA組。納入標準:①年齡45～80歲;②無遺傳代謝病;③神經系統體格檢查未見明顯陽性體征;④近1個月未攝入高脂、高蛋白食物;⑤近1個月未使用影響氨基酸代謝的藥物。排除標準:①入院時存在急性腦血管疾病或頭顱MRI顯示存在軟化灶;②可能由其他原因(如中毒、感染等)引起的腦白質脫髓鞘性改變;神經變性病、脫髓鞘病等病史;③重癥感染、嚴重甲狀腺疾病和肝腎功能不全、晚期惡性腫瘤。所有患者均簽署知情同意書。本研究為回顧性研究,利用的研究信息不含有使受試者的身份被直接識別或者通過與其相關的識別物識別的信息,免除倫理審查。

1.2 實驗室檢查

入院后,所有入組患者在清晨空腹條件下收集指尖血,并將指尖血滴入串聯質譜儀(AB SCIEX 4000)檢測專用濾紙片3個孔板中,形成直徑大于8 mm、均勻分布的血斑,血斑晾干后,使用串聯質譜儀對收集的血液樣本進行分析。本研究共收集23種血液常見氨基酸指標。

1.3 影像學檢查

使用Fazekas評分[11]方法對LA患者頭顱MRI深部及腦室旁腦白質病變進行評分。(1)深部LA評分:0分:無任何病變;1分:呈小片狀或點狀病變;2分:病變具有融合傾向;3分:融合為大片狀病變。(2)腦室旁LA評分:0分:無任何病變;1分:表現為鉛筆或帽樣病變;2分:呈光滑的環形病變;3分:側腦室旁表現為不規則高信號,并延伸到深部白質。深部及側腦室旁LA兩部分得分相加為Fazekas評分。Fazekas評分得分1～2分者為輕度LA。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 非LA組與輕度LA組臨床特征比較

非LA組與輕度LA組兩組比較,輕度LA組患者年齡高于非LA組[(64.548±5.620)歲vs(59.381±6.225)歲],同時存在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(以下簡稱冠心病)史患者的人數多于非LA組[7(22.58%)vs0(0.00%)],差異具有統計學意義(P<0.05)。而性別、有無高血壓和糖尿病病史以及吸煙飲酒史兩組間均無差異(P>0.05),詳見表1。

表1 非LA組與輕度LA組臨床特征

2.2 非LA組與輕度LA組常見氨基酸血液水平比較結果

與非LA組患者相比,輕度LA組患者血液纈氨酸水平[96.300(87.215,125.550)μmol/Lvs111.310(103.130,125.870)μmol/L]和酪氨酸水平[38.720(33.110,42.820) μmol/Lvs41.600(38.910,50.070) μmol/L]均升高,差異具有統計學意義(P<0.05),詳見表2。而丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天門冬氨酸、瓜氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、同型半胱氨酸、組氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、鳥氨酸、苯丙氨酸、胡椒酰胺、脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸和色氨酸水平的變化無統計學意義(P>0.05),詳見表2。

表2 非LA組與輕度LA組血液常見氨基酸結果比較

2.3 輕度LA危險因素分析

采用多因素二元Logistic回歸分析對輕度LA的危險因素進行研究。以上述具有統計學差異的指標即年齡、冠心病史、纈氨酸和酪氨酸水平作為自變量,以是否為輕度LA作為因變量構建二元Logistic回歸分析模型,分析結果顯示年齡和纈氨酸水平差異具有統計學意義(P<0.05),提示年齡和纈氨酸水平的變化是影響輕度LA的獨立危險因素,而酪氨酸水平和冠心病史兩組間差異無統計學意義(P>0.05),詳見表3。

表3 非LA組與輕度LA組Logistic回歸分析模型

2.4 纈氨酸水平和年齡在診斷輕度LA中的價值

采用ROC曲線探索年齡和纈氨酸水平對輕度LA的診斷價值。研究結果發現,年齡篩查輕度LA的最佳臨界值是58.5歲,靈敏度0.903,特異度0.476,ROC曲線下面積為0.710(95%CI:0.565～0.856,P<0.05);纈氨酸篩查輕度LA的最佳臨界值96.305 μmol/L,靈敏度0.935,特異度0.524,ROC曲線下面積為0.674(95%CI:0.509～0.840,P<0.05),表明年齡和纈氨酸水平對篩查輕度LA具有一定應用價值,詳見圖1。

圖1 年齡、纈氨酸篩查輕度LA的價值

3 討論

本文研究對象為45～80歲的中老年人,探討血液常見氨基酸水平與輕度LA的關系。所有入組患者主要以頭暈或頭痛為主訴,入院完善檢查后發現上述癥狀是因輕度缺血性腦血管疾病所致,無直接證據表明與腦白質病變和年齡等因素相關。本文研究結果表明,與非LA組相比,輕度LA組患者年齡大,同時血液纈氨酸和酪氨酸水平均升高。進一步構建多因素Logistic 回歸模型顯示,隨著年齡的增長和纈氨酸水平的升高,發生輕度LA的風險越高,ROC曲線分析顯示年齡的最佳臨界值為58.5歲,纈氨酸的最佳臨界值為96.305 μmol/L。

纈氨酸是人體內的一種支鏈氨基酸,同時也屬于必需氨基酸,其在人體內不能自身合成,需從食物中攝取獲得。纈氨酸可參與人體蛋白質的合成,在營養代謝和信息傳遞等方面具有重要的生物學作用。目前雖然尚未有文獻報道纈氨酸水平與腦白質病變間的關系,但是認為支鏈氨基酸水平的紊亂與高血壓[12]、糖尿病[13]、冠狀動脈疾病[14]等發生具有相關性,而這些因素正是影響腦血管疾病發生的危險因素。Xu等[15]通過對英國生物銀行隊列數據庫的數據研究發現,循環的纈氨酸可增加腦出血和腦卒中的風險,循環的總支鏈氨基酸和纈氨酸可能與腦卒中風險存在因果關系。Xu等[16]研究認為支鏈氨基酸的分解代謝與血栓形成的風險相關,是影響血小板活化的重要調節因子,減少從食物中攝入的支鏈氨基酸可能是預防代謝綜合征相關血栓形成的新方法。本文研究表明,與非LA組相比,輕度LA組患者血液纈氨酸水平升高,是影響輕度LA的獨立危險因素,當纈氨酸水平為96.305 μmol/L時,是識別輕度LA的最佳截斷值,為早期篩查腦白質病變提供一種可能。LA的發病機制目前雖然尚未完全闡明,但是認為其可能與腦血流相對灌注不足和慢性缺血等因素相關。筆者分析纈氨酸對LA的影響機制可能與纈氨酸具有升高血壓的作用有關,當顱內血流減少或出現血壓波動時可引發腦血流灌注不足,引起腦組織局部缺氧缺血,從而出現腦白質病變。此外,支鏈氨基酸還可參與體內炎癥反應以及氧化應激。已有研究[17]表明體內支鏈氨基酸水平的升高可在內皮細胞中產生炎癥反應和氧化應激,進一步促進炎癥細胞黏附以及引起內皮功能障礙。支鏈氨基酸同樣對神經元功能產生影響。在支鏈氨基酸驅動的新陳代謝向能量代謝持續轉變的過程中,具有增強神經元分化以及抗氧化能力[18]。

酪氨酸屬于芳香族氨基酸,是人體內的生糖生酮氨基酸,經過苯丙氨酸羥化酶的催化作用,苯丙氨酸可氧化生成酪氨酸。酪氨酸等芳香族氨基酸代謝水平的紊亂可為腦血管疾病的診斷提供可能[19]。Ormstad等[20]發現急性缺血性腦卒中(acute ischemic stroke,AIS)急性期患者血清中苯丙氨酸/酪氨酸比值顯著升高,且該比值與白細胞介素-1β和白介素-6呈正相關,提示苯丙氨酸/酪氨酸紊亂與炎癥反應具有相關性。Qi等[19]對22例AIS患者和22例健康對照組的血液樣本進行檢測發現AIS組患者血液酪氨酸、苯丙氨酸等代謝途徑發生紊亂,可為AIS患者提供可行的診斷前景。本文研究發現,與非LA組患者相比,輕度LA組患者血液酪氨酸水平升高,但通過Logistic回歸分析顯示酪氨酸并不是影響早期輕度LA的獨立危險因素。在今后的研究中可增加樣本量,或建立動物模型,以進一步探討酪氨酸對腦白質病變的影響。

既往研究[21-23]發現年齡與LA的發生具有相關性。年齡與腦白質病變獨立相關[22],是腦白質高信號的最佳預測因素[21]。2021年我國一項流行病學研究[24]表明,在60～70歲人群中出現腦室周圍白質以及腦皮質下的血管源性白質病變的比例分別約為68%和87%,而超高齡80～90歲老年人中,這一比例可高達95%和100%。此外,心血管疾病的存在同樣對腦白質病變產生影響。Sudre等[25]對南亞人和歐洲人共469名受試者的頭顱MRI結果分析發現,南亞人中較高的年齡以及較高的心血管風險與腦白質高信號的發病率具有相關性。本文研究發現,與非LA組相比,輕度LA組患者年齡較大,且存在冠心病史的患者較多,進一步分析發現年齡增長是影響輕度LA的獨立危險因素,本文研究結果與既往研究[25]結果基本一致。

本文研究存在一些不足之處:首先,研究樣本數量較小,且均來自同一家醫院的住院患者,可能對結果造成一定程度的偏倚;此外,本文研究采用Fazekas評分法對LA的嚴重程度進行評估,然而此法可能受到評估者主觀因素影響;最后,腦白質病變是一類病因相對復雜的疾病,包括正常衰老、高血壓、糖尿病等,本文研究未完全排除上述可能影響腦白質病變的因素。因此,基于上述不足,在今后的研究中可采用多中心研究方法并進一步增加樣本量,嚴格納入和排除受試者標準,增加更多的如認知功能等基線數據資料,規范評估方法,并對受試者的血液氨基酸水平以及頭顱MRI進行定期隨訪監測,以期篩選更具潛在診斷價值的代謝物指標。

綜上所述,中老年人血液中氨基酸水平的改變與輕度LA具有相關性,年齡的增長和纈氨酸水平升高是影響輕度LA的獨立危險因素,兩者對篩查早期輕度LA具有一定的臨床應用價值,為尋找早期腦白質病變的潛在生物標志物提供新的思路及可能。今后可進一步增加樣本量,并對患者進行隨訪,以探討體內氨基酸水平變化與腦白質病變的相關性。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明邢怡文:提出研究思路,設計研究方案,收集和分析數據,撰寫論文;巴曉紅:總體把關,論文審定。