任香
阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一種進(jìn)行性發(fā)展的致死性神經(jīng)退行性疾病,臨床表現(xiàn)為認(rèn)知和記憶功能不斷惡化,日常生活能力進(jìn)行性減退,并有各種神經(jīng)精神癥狀和行為障礙。研究顯示,在歐美國(guó)家AD約占老年性癡呆患者的60%,中國(guó)AD約占老年性癡呆患者的50%。在≥60歲的人群中,年齡每增加5歲,AD病人的百分?jǐn)?shù)將上升2倍。其高發(fā)病率和較差的預(yù)后為老齡化社會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)。
目前AD的確診仍依靠腦組織活檢或尸檢,即在大腦皮質(zhì)、海馬及某些皮層下核團(tuán)中有大量的老年斑(senile plague,SP)、神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangle,NFT)和基底前腦膽堿能神經(jīng)元(basal forebrain cholinergic neurons)丟失。廣泛應(yīng)用的診斷標(biāo)準(zhǔn)參照美國(guó)國(guó)立神經(jīng)病語(yǔ)言障礙卒中研究所/AD及相關(guān)疾病協(xié)會(huì)(NINCDS/ADRDA)標(biāo)準(zhǔn)或診斷統(tǒng)計(jì)手冊(cè)第4 版修訂本(DSM-IV)標(biāo)準(zhǔn)[1-2],根據(jù)臨床資料、實(shí)驗(yàn)室檢查和影像學(xué)表現(xiàn),符合標(biāo)準(zhǔn)的患者診斷為可能AD或AD可能性較大。除一系列生化標(biāo)記外,神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)在AD的診斷應(yīng)用中越來(lái)越受到臨床醫(yī)生的關(guān)注。本文就近年來(lái)AD的神經(jīng)影像學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
AD是以進(jìn)行性癡呆為主要臨床表現(xiàn)的大腦變性疾病,是一個(gè)漸進(jìn)性的過(guò)程,包括正常老化、輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment,MCI)和老年性癡呆[3]。目前認(rèn)為,MCI是介于正常腦老化與癡呆之間的臨床狀態(tài),部分MCI逐漸發(fā)展成AD,故人們對(duì)預(yù)測(cè)MCI向AD轉(zhuǎn)化極為關(guān)注。應(yīng)用基于腦表面形態(tài)的影像學(xué)技術(shù)對(duì)海馬進(jìn)行分析,結(jié)果顯示AD病人的腦萎縮較MCI明顯。Frisoni等[4]利用縱向基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)方法跟蹤研究了MCI患者的灰質(zhì)變化情況,通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)化為AD患者和沒(méi)有轉(zhuǎn)化為AD患者的比較分析,考察AD的病理發(fā)展過(guò)程。結(jié)果表明,轉(zhuǎn)化為AD者較未轉(zhuǎn)化者灰質(zhì)丟失更為廣泛,其異常模式與AD病人類似;未轉(zhuǎn)化者的灰質(zhì)密度與正常者相似。Jack等[5]測(cè)量海馬、內(nèi)嗅皮層、全腦和腦室,以了解MCI或健康老年人的認(rèn)知損害程度向加重狀態(tài)轉(zhuǎn)化的時(shí)間是否和萎縮率有關(guān)。結(jié)果顯示,海馬測(cè)量結(jié)果結(jié)合腦室體積與全腦體積年度改變的比值,其中任何一個(gè)指標(biāo)都可以為MCI向AD轉(zhuǎn)化提供額外的診斷信息。Karas等[6]基于AD患者和正常人的結(jié)構(gòu)MRI數(shù)據(jù),利用優(yōu)化的基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)方法對(duì)AD患者的灰質(zhì)萎縮狀況作了深入的分析,結(jié)果表明,AD患者的灰質(zhì)在海馬、顳極、顳島、尾狀核和丘腦內(nèi)側(cè)等部位發(fā)生明顯的萎縮,而在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)、枕極和小腦等區(qū)域也有分散性的萎縮;從全局來(lái)看,AD患者的灰質(zhì)體積在左半球的顳葉萎縮更為明顯。而且,AD患者的整體灰質(zhì)體積與正常人相比下降了12.3%。Schuff等[7]觀察了輕度和中度AD患者相對(duì)于正常老年人在皮層模式、不對(duì)稱性、灰質(zhì)分布和平均灰質(zhì)萎縮率的變化特征。結(jié)果顯示,顳頂皮層的灰質(zhì)萎縮最明顯(20% ~30%)。Chen等[8]在縱向的結(jié)構(gòu) MRI上測(cè)量整腦萎縮率,結(jié)果發(fā)現(xiàn),AD患者的腦萎縮率遠(yuǎn)高于正常老年人腦萎縮率。Scahill等[9]觀察了AD患者在不同時(shí)期局部灰質(zhì)萎縮的發(fā)展變化特征,初級(jí)階段海馬的萎縮最顯著,隨著病情的加重,顳葉下外側(cè)區(qū)域的灰質(zhì)萎縮變得很顯著,最后階段額葉灰質(zhì)開(kāi)始萎縮。
與解剖結(jié)構(gòu)成像相對(duì),功能影像主要反映成像組織器官的生理或生化特性,如功能、血流、代謝水平等。這種影像更接近人體的生命本質(zhì)而準(zhǔn)確地診斷疾病,包括單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(single photon emission computed tomography,SPECT)和正電子發(fā)射斷層攝影(positron emission tomography,PET)、功能性MRI(fMRI)以及磁共振波譜(MRS)等。
2.1 SPECT SPECT能夠估計(jì)腦的血流灌注,使用的是親脂性的示蹤劑如99MTC-六甲基丙烯氨(HMPAO)或N-異丙基-P-碘苯丙氨,這兩種示蹤劑均能通過(guò)血腦屏障,其降解產(chǎn)物的分布能反映腦血流的情況。
SPECT研究顯示,最終演變?yōu)锳D的MCI患者后扣帶回皮質(zhì)低灌注,該部位的低灌注預(yù)示著進(jìn)展為AD的危險(xiǎn)性很大[10]。和正常組織相比,AD患者顳頂葉的灌注減低,基底節(jié)、丘腦、腦干和小腦基本不受影響,這是AD的特征性表現(xiàn)。另有研究顯示[11],不同的灌注模式與不同的癡呆類型相關(guān)。雙側(cè)顳頂葉的灌注異常與AD相關(guān),前額葉的灌注減低與額顳葉癡呆相關(guān),雙枕葉的低灌注可能與Lewy體癡呆有關(guān),而散在的灌注異常則可能是血管性癡呆。這些有助于臨床的鑒別診斷。SPECT使用的放射性示蹤劑較便宜,檢查方法簡(jiǎn)便易行,但由于SPECT空間分辨力較差,使其特異性及準(zhǔn)確性下降,其鑒別診斷價(jià)值還待進(jìn)一步研究。
2.2 PET 通過(guò)靜脈注射放射性核素如18F-脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)評(píng)估大腦的葡萄糖代謝和腦血流灌注。根據(jù)探測(cè)的γ射線形成腦的PET影像。
多數(shù)PET研究是用18F-FDG來(lái)測(cè)量葡萄糖代謝,絕大多數(shù)研究顯示[12],AD患者的全腦代謝和血流降低,在顳頂葉的聯(lián)絡(luò)皮質(zhì)中最明顯;與年齡匹配的對(duì)照組比較,代謝降低程度為30% ~70%;僅少數(shù)研究報(bào)道這種降低為單側(cè)性。
用認(rèn)知激活試驗(yàn)研究PET代謝改變,分析代謝與認(rèn)知功能的關(guān)系,可有助于發(fā)現(xiàn)AD患者局部腦組織代謝降低與行為、語(yǔ)言、視覺(jué)空間功能障礙的相關(guān)性[13]。視覺(jué)辨認(rèn)測(cè)驗(yàn)研究顯示,AD的全腦代謝增加低于正常對(duì)照組;詞匯測(cè)驗(yàn)激活時(shí),AD的右半球糖代謝增加,而對(duì)照組則左半球增加;記憶測(cè)驗(yàn)激活時(shí),可見(jiàn)AD的代謝重新分配。
和 SPECT 相比[14-16],PET 反映的代謝缺陷更準(zhǔn)確,能敏感地發(fā)現(xiàn)更早期的AD患者。在患者沒(méi)有明顯認(rèn)知障礙、行為改變前,只是主訴記憶力下降時(shí),PET檢查就能發(fā)現(xiàn)這些患者的顳頂葉及扣帶回區(qū)域葡萄糖代謝降低,以扣帶回最為顯著。
但目前使用PET來(lái)診斷早期AD仍然存在一些問(wèn)題,如:顳頂葉代謝缺陷并非AD獨(dú)有,也見(jiàn)于其他神經(jīng)、精神疾病,如血管性癡呆、伴或不伴有癡呆的帕金森病、Lewy體癡呆等。PET的診斷能力、影響分析技術(shù)、對(duì)照組的變異等可能影響研究結(jié)果,故大部分研究沒(méi)有分析特異性和敏感性。
2.3 fMRI 應(yīng)用MR成像技術(shù)檢測(cè)大腦在接受刺激和任務(wù)時(shí),腦功能區(qū)的活動(dòng)引起的腦灌注變化,用于皮質(zhì)活動(dòng)的功能定位,對(duì)局部區(qū)域腦的活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。Fleisher等[17]利用成對(duì)成語(yǔ)對(duì) AD高危人群進(jìn)行fMRI檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高危人群出現(xiàn)與AD病理相關(guān)的多腦區(qū)激活,認(rèn)為在AD發(fā)病前多年就出現(xiàn)了記憶系統(tǒng)功能上調(diào)。Johnson等[18]對(duì) AD患者進(jìn)行單詞語(yǔ)義識(shí)別試驗(yàn),亦發(fā)現(xiàn)左額下回區(qū)域萎縮越明顯,受激活區(qū)域越大,信號(hào)越強(qiáng)。對(duì)此現(xiàn)象的解釋是所謂的代償性補(bǔ)充假說(shuō)(compensatory-recruitment hypothesis),即對(duì)于有記憶問(wèn)題的患者而言,完成同樣的任務(wù)需要做出更多的努力,而部分尚存的健康神經(jīng)組織可以替代已有病變組織,從而出現(xiàn)被激活腦區(qū)的強(qiáng)度增加,范圍擴(kuò)大。對(duì)于有明確病變的區(qū)域,激活程度是下降的,但其前提是所接受的任務(wù)足夠難,超過(guò)了代償性補(bǔ)充的范疇。代償假設(shè)雖然得到較多支持,但是尚沒(méi)有直接的證據(jù),需要對(duì)AD前驅(qū)階段不同激活模式和AD病理之間的關(guān)系進(jìn)行縱向研究來(lái)加以解決。
在AD靜息態(tài)功能連接網(wǎng)絡(luò)研究中,Greicius等[19]使用獨(dú)立成分分析法從AD病人的運(yùn)動(dòng)任務(wù)數(shù)據(jù)中分離出靜息態(tài)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò),與對(duì)照組相比,AD病人的靜息態(tài)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的后扣帶回和頂下葉活動(dòng)下降。有研究發(fā)現(xiàn),輕度AD患者默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)中大部分腦區(qū)都出現(xiàn)了激活程度的減低。
2.4 MRS MRS是通過(guò)定量檢測(cè)腦組織內(nèi)特定化合物濃度而反映局部代謝狀況和生化指標(biāo),常用1H-MRS進(jìn)行檢測(cè)。用于測(cè)定的代謝產(chǎn)物有N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、磷酸肌酸(PCr)、膽堿(Cho)、乳酸(Lac)、脂質(zhì)(Lip)、肌醇(ml)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)和γ-氨基丁酸(GABA)等。
有研究表明,1H-MRS有助于區(qū)分AD和MCI,觀察疾病的進(jìn)展以及檢測(cè)藥物的療效。Jessen等[20]研究了 98例AD、32例非AD癡呆病人和136例MCI病人的左內(nèi)側(cè)顳葉,結(jié)果顯示AD組與正常對(duì)照組和MCI組相比,NAA顯著減低。Wang等[21]對(duì) AD 病人、MCI病人和正常對(duì)照組各16例研究發(fā)現(xiàn),3個(gè)受試組海馬區(qū) NAA/Cr、ml/Cr和 ml/NAA有顯著差別,后扣帶回區(qū)ml/NAA AD組和MCI組、對(duì)照組有顯著差別。AD組和MCI組的ml/NAA和MMSE評(píng)分顯著相關(guān)。研究者認(rèn)為海馬和后扣帶回的ml/NAA可以用來(lái)鑒別AD和MCI,而且ml/NAA和認(rèn)知能力的下降密切相關(guān)。
Aβ是淀粉樣前體蛋白(amyloid precursor protein,APP)經(jīng) β、γ 分泌酶異常剪切產(chǎn)生的Aβ肽(相對(duì)分子質(zhì)量4000、含39~43個(gè)氨基酸),其具有自身聚集的特性,在細(xì)胞外過(guò)量聚集即形成淀粉樣斑塊,產(chǎn)生細(xì)胞毒性。目前認(rèn)為,Aβ的過(guò)量聚集是AD發(fā)病的中心環(huán)節(jié)[22]??沟矸蹣影邏K的新藥物(如分泌酶抑制劑)也在研究中。所以,無(wú)論是對(duì)AD的早期診斷,還是對(duì)抗淀粉樣斑塊治療的客觀監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià),能夠反映腦內(nèi)Aβ負(fù)荷狀態(tài)的分子影像學(xué)技術(shù)無(wú)疑具有誘人的前景。
3.1 Aβ的MR檢測(cè) 應(yīng)用MR檢測(cè)出Aβ為診斷亞臨床AD提供了可能。已有研究證實(shí),高場(chǎng)強(qiáng)MR下,不借助對(duì)比劑就可以檢測(cè)到AD轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)的Aβ斑,表現(xiàn)為低信號(hào)。Kandimalla等[23]研究發(fā)現(xiàn),19F標(biāo)記的一種親淀粉狀蛋白剛果紅染色復(fù)合物,能夠穿過(guò)AD轉(zhuǎn)基因小鼠的血腦屏障。在MR上檢測(cè)出Aβ為早期診斷AD提供有效的信息。研究者認(rèn)為直接檢測(cè)Aβ斑而不使用對(duì)比劑的方法反映了斑塊中的鐵濃度,成熟的Aβ中含鐵比較多,分布也比較集中;而早期的斑塊中含鐵量相對(duì)少一些,分布比較稀疏。使用特異MR對(duì)比劑可以更早檢測(cè)出AD中Aβ斑,并且可以對(duì)Aβ斑精確定量分析,區(qū)分早期AD和正常老化中斑塊的差異,對(duì)AD的早期診斷及干預(yù)治療具有重要意義。Sigurdsson等[24]選用了大量的APP/PS1、PS1轉(zhuǎn)基因鼠進(jìn)行了比較深入的研究,發(fā)現(xiàn)丘腦內(nèi)Aβ斑較大腦中其他部位更容易被MR檢測(cè)到。研究者認(rèn)為丘腦Aβ斑能夠被MR檢測(cè)出與斑塊內(nèi)非常密集的鐵積聚有關(guān),可能還與鈣在斑塊中心沉積密切相關(guān)。到目前為止,有關(guān)Aβ斑的研究還只是在AD模型鼠上進(jìn)行,雖然可以早期診斷AD,但何時(shí)能夠應(yīng)用到臨床實(shí)踐中,以及是否需要使用對(duì)比劑和對(duì)比劑用量問(wèn)題,都還需要進(jìn)一步研究。
3.2 Aβ 的PET顯像 最近,Small等[25]報(bào)道了應(yīng)用一種Aβ靶向正電子顯像劑2-(1-{6-[(2-18F-乙基)(甲基)氨]-2-萘}-乙叉)-丙而腈(18F-FDDNP)區(qū)分AD、MCI及正常對(duì)照組,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照組和MCI比較,AD患者腦皮質(zhì)(尤其是病理改變嚴(yán)重的顳葉、額葉、頂葉、海馬等)放射性攝取量增加和滯留時(shí)間延長(zhǎng),提示18F-FDDNP顯像用于AD的診斷與鑒別診斷具有潛在價(jià)值。Kadir等[26]報(bào)道了另一種 Aβ靶向顯像劑[N-甲基-11C]2-[4'-(甲氨基)苯基]-6-羥基苯并噻唑(11C-6-OH-BTA-1),該化合物又稱“匹茲堡化合物B”(Pittsburgh Compound-B,11C-PIB),由 Mathis 等[27]于2001年首次合成。研究者發(fā)現(xiàn)在輕度AD和MCI患者中可見(jiàn)11C-PIB的高攝取,而在健康者、帕金森病(PD)、額葉癡呆患者中其攝取不高,顯示其用于早期探測(cè)和鑒別AD的可能性,但研究病例數(shù)尚不多。
Aβ斑塊顯像的研究尚存在著許多問(wèn)題,如:目前的研究結(jié)果并不一致,Aβ顯像是否確實(shí)對(duì)輕度AD乃至MCI的診斷更有效?現(xiàn)已觀察到,腦內(nèi)Aβ顯像劑的攝取增加并非AD所特有(如可見(jiàn)于Lewy體癡呆);動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在癡呆出現(xiàn)前即有Aβ聚集;用11C-PIB PET顯像發(fā)現(xiàn)25%的老年健康對(duì)照者腦皮質(zhì)有輕度的放射性攝取增加。這些問(wèn)題有待進(jìn)一步深入的研究。
隨著影像技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,其在AD診斷中的作用日益重要。但是AD的研究無(wú)論是基礎(chǔ)、臨床還是影像都是比較復(fù)雜的。往往需要多種影像檢查技術(shù),結(jié)合神經(jīng)心理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室檢查,對(duì)AD進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
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