肥胖与老年人脑体积及认知功能的关系

岑颜 窦苗苗 隗倩 陆小伟

随着经济的发展，人口老龄化成为全世界面临的问题，其中，与衰老相关的疾病，尤其是认知障碍和痴呆，给人们带来巨大的社会和经济负担。因此，识别认知障碍的潜在危险因素，尤其是可逆因素，是预防认知障碍的有效方法。

超重和肥胖是一个日益严重的全球健康问题，流行病学研究表明其患病率逐步上升。根据2014年国际健康监控报告，中国老年人中超重和肥胖的比例已经占到41.6%和13.9%[1]。研究发现，中年人群中较高水平的BMI和腰臀比(WHR)是向心性肥胖的指标，与痴呆症的风险增加有关。对于老年人群，既往有许多研究关注肥胖和认知之间的关系，但是没有明确的定论。因此，本研究通过分析老年人BMI、WHR与脑体积、认知功能之间的关系，探讨BMI是否影响老年人脑体积变化及认知功能，为老年人认知疾病的防治提供证据。

1 对象和方法

1.1 研究对象 本研究为回顾性横断面研究，连续纳入2015～2018年就诊于南京医科大学第一附属医院老年神经科且行三维MRI检查的病人。排除标准：(1)既往中重度头外伤、脑积水、颅内手术、颅内肿瘤、帕金森病、卒中病史；(2)临床资料不全、未完成认知量表测定；(3)心力衰竭(NYHA心功能分级≥Ⅲ级)、尿毒症、肝功能失代偿、营养不良(BMI<18.5)、恶性肿瘤。

1.2 数据收集 记录病人人口学信息(年龄、性别、文化程度)、吸烟史、饮酒史、既往病史(高血压、糖尿病、冠心病、缺血性脑卒中)、入院血液生化检查结果(TG、TC、LDL-C、HDL-C、FPG)、BMI、MMSE评分。以MMSE评分为标准定义认知障碍：文盲≤17分，小学程度≤20分，中学程度(包括中专)≤22分，大学程度(包括大专)≤23分[2]。在≥65岁中国社区老年人中，该阈值被证实具有90%以上诊断痴呆的特异度和灵敏度。以BMI和WHR水平来定义肥胖：BMI 18.5～23.9 为正常，24.0～27.9为超重，≥28.0为肥胖；男性WHR≥0.9，女性WHR≥0.85为腹型肥胖[3]。

1.3 影像采集及数据处理 入组病人均完成序列包括3D-T1加权相(1 mm×1 mm×1 mm)、T2加权相、流体衰减反演恢复成像(FLAIR)、弥散加权相(DWI)。使用计算解剖学工具箱12(CAT12)对3D-T1加权相(1 mm×1 mm×1 mm)进行基于体素的整个大脑形态测量，在2013a Matlab平台上，用统计参数映射12(SPM12)软件按照标准程序运行。首先在自然空间分割3D T1体积，以获得脑灰质(GM)、白质(WM)和脑脊液(CSF)这3种组织类别，非线性调制GM和WM体积使用默认的DARTEL模板对齐，并在空间上标准化为蒙特利尔神经研究所空间(ICBM)。最后，图像通过最大宽度为8 mm的各向同性高斯核(FWHM)平滑[4-5]。所有数据均由作者在自动化程序之后进行检查。同时，对标准化影像进行颞叶内侧萎缩(MTA)视觉评分。MTA评分分为异常(65～75岁者≥2分或者75岁以上者≥3分)和正常。根据FLAIR图像，利用Fazekes评分对白质高密度病变(WMH)评分，分为WMH脑室旁(Fazekas=3分)和WMH深部(Fazekas≤2分)。

2 结果

2.1 人口学及临床信息 本研究共纳入177 例病人，年龄65～82岁，平均(71.42±3.05)岁。所有病人均完成MMSE量表评估、核磁影像检查、大脑体积分割及MTA评分判读,分为认知障碍组76例，无认知障碍组101例。2组在性别、文化程度、MMSE评分、BMI、WHR、腹型肥胖、大脑总体积、脑灰质体积、脑白质体积方面差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.2 BMI、WHR与大脑体积的相关性 将脑白质体积、脑灰质体积、脑白质病变体积分别除以颅内总体积后，即得到相对脑白质体积、相对脑灰质体积、相对脑白质病变体积。Pearson相关分析显示，BMI与脑白质体积(r=0.152，P=0.043)、相对脑白质体积(r=0.172，P=0.022)呈正相关，与相对脑白质病变体积(r=-0.159，P=0.035)呈负相关，与大脑总体积、脑灰质体积无明显相关性。WHR也与脑白质体积(r=0.235，P=0.002)、相对脑白质体积(r=0.182，P=0.015)呈正相关，但是与脑灰质体积、脑白质病变体积无明显相关性。

2.3 BMI与认知障碍的关系 将认知障碍作为因变量，BMI及腹型肥胖作为自变量，单因素二元Logistic回归结果显示，以BMI正常人群作为参考，超重(OR=0.384，95%CI：0.189～0.778，P=0.008)和肥胖(OR=0.316，95%CI：0.134～0.747，P=0.009)病人认知障碍的风险均下降。与非腹型肥胖者相比，腹型肥胖者认知障碍风险下降(OR=0.457，95%CI：0.217～0.961，P=0.039)。将表1中组间比较差异有统计学意义的指标以及认知障碍的危险因素纳入模型进行多因素Logistic回归分析，上述结论依然成立。见表2。

表1 2组临床特征及脑体积指标比较

表2 BMI与认知障碍关系的Logistic回归分析

2.4 BMI与MMSE评分的相关性 将相对白质体积、相对灰质体积、相对脑白质病变体积、腹型肥胖、BMI哑变量化(Z-BMI)、年龄、性别、文化程度、吸烟、MTA作为主效应纳入广义线性模型，结果提示，Z-BMI(B=0.044，95%CI：0.007～0.080，P=0.019)，文化程度(B=0.219，95%CI：0.16～0.278，P=0.009)与MMSE评分呈正相关，年龄(B=-0.014，95%CI：-0.026～0.002，P=0.018)则与MMSE评分呈负相关。见表3。

表3 广义线性模型BMI和MMSE评分的相关性

3 讨论

本研究观察了在老年人群中，肥胖、脑体积与认知功能之间的关系。研究发现，BMI独立于脑体积，与认知功能显著相关。该结果提示，在老年人群中，与正常体质量的人相比，超重、肥胖及腹型肥胖的人，他们的大脑白质体积更大，认知障碍的风险更小。

本研究发现在老年人群中，BMI独立于脑体积降低认知障碍的风险。既往研究认为，在中年人群中，较高的BMI 通常与心血管及代谢的危险因素相关，这些因素增加了认知障碍的风险[6-7]。有研究发现，从中年早期到晚期存在的长期肥胖与较低的MMSE分数以及较差的记忆力、执行力有关[8-9]。然而，最近对老年人群的研究表明，超重或肥胖对认知或有积极影响。对于>65岁的老年人群，超重与推理能力、视觉空间能力和处理速度呈正相关。另一项研究表明，矫正了性别、高血压和2型糖尿病后，老年肥胖人群的视觉空间能力和处理速度优于老年正常体质量个体[10-13]。有研究发现，脂肪组织分泌的瘦素可能起到认知增强剂的作用，通过调节海马突触和加工β-淀粉样蛋白，改善啮齿动物的学习和记忆能力[14-16]。这种机制可以用来解释超重对老年认知障碍的积极影响。

此外，本研究发现BMI与脑白质体积成正相关。既往研究表明，大脑的白质体积呈非线性轨迹，其峰值出现在中年，在晚年下降，可能会受到肥胖的影响。有研究发现，与体质量正常的人群相比，肥胖人群在中年时脑白质老化加速[17]。本研究则提示，在老年人群中，BMI可能通过延缓脑白质体积缩小的进程，降低认知障碍的风险；或BMI可能独立于脑体积变化，直接降低认知障碍的风险。本研究在广义线性模型中矫正脑体积及MTA后，结果提示BMI与认知功能独立相关。这提示了在老年人群中，BMI独立于脑体积的变化，直接影响认知功能。

本研究有以下不足：首先，这是一项横断面研究。由于研究设计，只能建立相关性而非因果关系。其次，这是一项单中心研究，所有参与者都来自同一家三级医院，因此可能无法将结果推广到其他人群。第三，本研究未探讨肥胖与不同类型认知障碍(如血管性认知障碍和AD)之间的关联。

总之，本研究的结果和近期报道的老年人体质量下降是认知障碍的风险因素一致，同时本研究还发现超重和肥胖与较大的脑白质体积相关，这可能部分解释了其具有较好认知能力的原因。本研究结果提示，在老年人群中，BMI对认知功能可能具有保护作用，值得进一步研究。