β-淀粉样蛋白沉积与轻度认知障碍患者认知功能的相关性

王治国，战莹，张国旭，武晓丹，霍花

(北部战区总医院：1核医学科，2临床试验研究室， 沈阳 110840)

轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)是阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)的早期阶段，患者可出现涉及多个认知领域的认知功能损害。每年约有10%的MCI患者进展为AD，而正常老年人中这一比例仅为1%～2%[1]。β-淀粉样蛋白(β-amyloid protein，Aβ) 沉积是AD的主要病理学特征之一，Aβ级联假说认为，脑中Aβ过度沉积是导致MCI患者大脑神经元损伤和死亡以及患者记忆功能和认知水平下降的根本原因；而在部分MCI患者脑中也发现了典型的Aβ病理改变。目前，通过腰椎穿刺检测脑脊液中的Aβ含量能够比较准确地反映患者脑中Aβ沉积的情况，但由于其为有创性检查，并且检测成本较高，故无法将其用于大规模的筛查和长期随访评估。针对正电子发射断层显像/计算机体层摄影(positron emission tomography/computed tomography,PET/CT)显像技术开发的碳-11标记的匹兹堡化合物B(Pittsburgh compound B,11C-PIB)是新型的Aβ正电子显像剂，目前已被最广泛地应用于AD的检测。11C-PIB能够通过血脑屏障，与淀粉样沉积斑块具有较高的亲和力，因而能够特异地反映患者脑中是否有Aβ沉积及其沉积水平[2]；同时，因其具有无创性，故可用于进行定期监测患者的病情。本研究通过11C-PIB PET显像和认知功能评估，探讨Aβ沉积与MCI患者认知功能的相关性。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2014年6月至2017年6月期间在北部战区总医院核医学科门诊就诊及住院的MCI患者37例，均行11C-PIB PET/CT检查；根据全脑平均标准化摄取值比(standardized uptake value ratio,SUVR)(截断值为1.5分)分为Aβ沉积阳性组21例和Aβ沉积阴性组16例。纳入标准：(1)所有患者或其家属主诉过去一年较前出现认知功能下降及复杂工具性日常能力轻微损害，但具有一般日常生活能力[3]；(2)根据美国神经精神病学第4版精神病的诊断和统计手册(DSM-iv)痴呆诊断标准排除痴呆，简易智能精神状态检查量表(mini-mental state examination，MMSE)评分24～28分，临床痴呆评定量表(clinical dementia rating,CDR)评分为0.5分。排除标准：(1)有抑郁、躁狂、焦虑、酒精或药物依赖等神经疾病史；(2)有头部外伤史；(3)患有可能影响认知功能的其他疾病。本研究经医院伦理委员会批准，批准文号伦理K(2014)12号；所有受试者或其监护人均签署知情同意书。

1.2 11C-PIB PET/CT成像

11C-PIB采用美国GE公司MINItrace回旋加速器放射性药物制备系统自主合成，方法按照标准生产程序在本科室PET中心合成，放化纯度>99%，比活度约4.4 GBq/μmol。内毒素和细菌检测结果均为阴性，符合放射性药品的质量要求。显像采用美国 GE公司生产的 Discovery VCT PET/CT扫描仪,患者检查前禁食>6 h，血糖水平<11.1 mmol/L。检查时，患者平躺于扫描床上，头部置于头托内固定。肘静脉注射11C-PIB 3.7 MBq/kg后行动态PET/CT检查。PET数据采集为3D模式连续采集60 min，采集层数47层，采集层厚3.75 mm。图像重建采用128×128图像重建采集矩阵。PET数据经衰减校正、迭代法重建后与CT图像一同传送至Xeleris工作站进行同机图像融合。

1.3 图像处理

以颅脑CT为解剖指导，勾画出大脑和小脑皮质感兴趣区域(region of interests,ROIs)；以小脑皮质为参考区域，计算全脑平均SUVR[4]，采用半定量方法评价Aβ沉积水平。截断值设为1.5，SUVR<1.5为Aβ沉积阴性(图1A)，SUVR≥1.5为Aβ沉积阳性(图1B)[5]。

图1 MCI患者脑11C-PIB显像

Figure 111C-PIB imaging in MCI patients

A:11C-PIB negative image; B:11C-PIB positive image

1.4 认知功能评估

认知功能的评估包括总体和单领域的认知功能测试。使用MMSE评价总体认知功能，内容包括时间定向、地点定向、语言即刻回忆、短期回忆、注意力、计算、语言复述和阅读等。答对得1分，答错或不答不得分，总分为30分。单领域认知功能测试包括情景记忆、执行、视空间和语言功能评估，情景记忆采用故事延迟回忆(delayed story recall,DSR)进行评估：要求患者在30 min后复述完整故事，回忆准确得2分，部分记忆模糊得1分，完全忘记得0分，满分56分[6]。执行能力采用连线测验A(trail making test A,TMT A) 进行评估：要求患者将无规律散乱分布的1～25之间的数字按顺序连接，如果患者在10 s内找不到下一个数字可进行提示，总时间为300 s，记录完成的时间[7]。视觉空间能力采用画钟测试(clock drawing test,CDT) 进行评估：要求患者在10 min内在白纸上独立画出一个钟表，并标出指定的时间。评分标准：画出闭锁的圆表盘，1分；表盘上12个数字全部正确画出(包括位置及顺序正确)，1分；将分针标在表盘的正确位置，1分；将时针标在表盘的正确位置，1分。语言能力采用波士顿命名测试 (Boston naming test,BNT)进行评估：要求患者对30幅图形进行命名，答对得1分，答错或无法命名不得分，总分为30分[8]。

1.5 血浆Aβ水平检测

取患者静脉血5 ml置于聚丙烯已二胺四乙酸二钠抗凝管中，4℃下以3 000转/min速度离心后立即取血清置于-80℃冰箱保存。采用双抗体夹心酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)法测定血浆Aβ42和Aβ40，试剂盒采用上海酶联公司人Aβ1-40和人Aβ1-42ELISA试剂盒，严格按照试剂盒要求进行检测。

1.6 统计学处理

表2 2组患者认知功能比较

2 结 果

2.1 2组患者基线资料比较

两组患者年龄、性别、教育程度、高血压、糖尿病、吸烟饮酒和血浆Aβ42、Aβ40水平比较，差异无统计学意义(P>0.05；表1)。

2.2 2组患者认知功能比较

Aβ-和Aβ+两组总体和各领域认知功能评分结果见表2，两组患者在MMSE总体认知功能方面具有显著差异(t=2.45,P<0.05)。在单领域认知功能方面Aβ+组记忆和执行能力表现较差，差异具有统计学意义(t=2.28,P<0.05；t=-2.33,P<0.05)，而视觉空间和语言功能不受Aβ的影响(t=-1.84,P>0.05；t=1.52,P>0.05；表2)。

2.3 11C-PIB SUVR与认知能力相关性分析

校正性别、年龄和教育程度后，11C-PIB PET显像SUVR值与MMSE和记忆功能呈负相关(r=-0.362,P<0.05;r=-0.403,P<0.05)，而与执行、视觉空间和语言功能无明显相关性(P>0.05；表3)。

表1 2组患者基线资料比较

SUVR: standardized uptake value ratio

2.4 11C-PIB SUVR与认知功能回归分析

由于相关性分析提示11C-PIB SUVR仅与总体认知水平MMSE和记忆功能具有相关性，因此仅分析了11C-PIB SUVR和MMSE与记忆功能间的关系。回归分析表明，总体认知水平MMSE和记忆功能受Aβ沉积水平影响，差异具有统计学意义(P<0.05；表4)。

3 讨 论

MCI是介于正常衰老和AD之间的一种状态，处于此阶段的患者认知功能会出现轻微障碍，但尚未达到AD的程度，仍然保留有日常生活能力。评估MCI患者认知功能状态以及其与生物标志物之间的关系已变得越来越重要。认知功能涉及多个领域，包括记忆、执行、语言和视空间等，通过各种神经心理学检查可以评估MCI患者的综合认知功能和特定领域的认知状态。Aβ为AD的神经病理学标志之一， 在AD相关的认知功能衰退中起重要作用。11C-PIB PET显像提示的Aβ沉积情况可为判定AD的病理改变提供直接证据[9]。Aβ沉积能够损害记忆功能，Aβ阳性者总体认知功能衰退更快，但其与其他各项领域认知功能间的相关性尚有争议。Petersen等[10]针对基线认知功能正常的普通人群进行的研究显示，Aβ水平升高与认知功能减退及神经退行性变相关。Aβ阳性患者总体认知和记忆功能水平较低，尤其是记忆功能，而且执行能力和视觉空间得分较低，但差异无统计学意义。本文通过横断面研究发现不同Aβ摄取状态的MCI受试者Aβ沉积与否对于其认知能力具有显著影响：PIB阳性患者在总体认知水平、记忆和执行能力方面表现较差，而视觉空间和语言功能不受Aβ的影响。究其原因，可能是由于记忆功能损害，尤其是情景记忆功能损害是MCI发生的突出领域，而语言功能、执行能力和视觉空间功能在尚未发生PIB明显沉积的早期MCI阶段可能不受累，只是当病程进展到一定临床阶段才会出现其它认知领域和总体认知功能的下降。

表3 11C-PIB SUVR与认知功能相关性分析

SUVR: standardized uptake value ratio; MMSE: mini-mental state examination

表4 11C-PIB SUVR与认知功能相关性回归分析

SUVR: standardized uptake value ratio; MMSE: mini-mental state examination

进一步分析Aβ沉积水平对认知功能可能的影响后发现，在控制了各组性别、年龄和教育程度后，11C-PIB PET显像SUVR值与总体认知水平MMSE和记忆功能呈负相关，而与执行、视觉空间和语言功能未见明显相关性。回归分析表明Aβ沉积对认知功能的影响主要体现在总体认知水平和记忆功能方面。Baker等[11]通过一项荟萃分析发现，PIB沉积与患者的总体认知水平、情景记忆、注意/执行、语言和视觉空间处理功能呈负相关，尤其在情景记忆功能方面，Aβ阳性患者的表现水平较差[12]，这与本文结果一致；在执行功能、视觉空间功能和语言功能未见明显相关性的原因可能是：(1)MCI患者认知功能衰退由多种因素共同导致；本研究表明Aβ沉积与其有一定关联，但并不是唯一的影响因素。遗传因素、生活方式和血管风险等可能独立或与Aβ沉积协同促进认知功能的下降[13]。(2)患者脑中Aβ沉积随时间推移逐渐趋于稳定，因此并不与认知损害的严重程度相关。(3)Aβ很可能是认知功能缺陷的间接原因，异常的Aβ沉积可能通过触发下游神经退行性过程对认知功能产生影响。(4)PIB阴性的MCI可能是由多种神经病理学因素共同导致。认知功能减退与后扣带代谢降低和海马萎缩有关[14]；Bejanin等发现认知功能损害与脑内tau蛋白区域性异常相关，而这些tau蛋白异常区域未见Aβ明显沉积[15]。近年来正电子探针不断开发，PET用于AD的早期诊断、鉴别诊断和病情评估等方面的研究越来越多。随着多模态分子影像技术的进展，一体化PET/MR的出现能够同时获得分子影像和结构改变，满足不同临床需求，进而提高疾病诊断和预测的准确性[16]。

本研究的局限性在于纳入样本量较小，可能无法观察到某些领域的显著性改变。另外，认知功能的衰退是一个动态过程，我们采用的横断面研究仅能反映有限的信息，还需要开展前瞻性队列研究以进一步探讨Aβ对MCI患者认知衰退水平的影响。