脑血管反应性和血管危险因素与帕金森病临床进展的相关性研究

杨俊,陆敏艳,张锦玲,何庆芳,周红,王圣龙

帕金森病(PD)是一种常见的神经退行性疾病,随着人口老龄化和人均寿命延长,其发病率逐年升高,给家庭和社会带来沉重的负担[1-2]。该病主要由多巴胺能神经元变性引起,表现为运动迟缓、静止性震颤、肌强直等运动症状[3]和一些非运动症状,如自主神经症状[4]。

目前PD被认为是由遗传和环境因素共同作用引起的,产生线粒体功能障碍、氧化应激、异常α-突触核蛋白质聚集、自噬受损和神经炎症,这些发病机制交互作用,导致多巴胺能神经元变性坏死而发病[5]。然而,对PD发病机制的了解仍然有限[6]。

越来越多的研究[7-9]表明,PD与神经血管单元(NVU)的破坏有关。NVU是由血管细胞(包括内皮细胞、周细胞和血管平滑肌细胞)、神经胶质细胞(星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞)和神经元组成,在维持血-脑屏障功能完整性和调节脑血流方面起着重要的作用[9]。PD晚期患者血管病理研究发现,在多个大脑区域发现毛细血管损伤和碎片化,特别是在黑质、额叶皮质和脑干核中[10],以及黑质中内皮细胞核的数量增加[11]。临床研究[12-14]报道了CSF中血管生成因子的水平升高,PD患者血-脑屏障通透性增加。另一方面,在PD早期可以观察到皮质区域脑血流减少[15-16]。

脑血流调节由脑小动脉直径的变化介导[17]。当血液CO2浓度(pCO2)增加,脑小动脉扩张,小动脉张力降低导致血流速度增加,而流经颅内大血管血流速度增加而血管内径无明显变化[18]。颅内小动脉对pCO2升高的血管舒张反应被称为脑血管反应性(CVR)[19],其可以将大脑中CO2“洗掉”,从而维持pH值和脑稳态。在用于评估CVR的各种血管舒张刺激中,屏气被认为是最合适的[20],因为这既实用又易于使用。屏气指数(BHI)首先由Ratnatunga和Adiseshiah描述[21],他们观察到正常吸气后暂停呼吸一段时间,大脑中动脉血流速度的变化除以屏气时间,可以计算脑血流的变化,从而评估CVR。Markus和Harrison[22]定义了屏气试验呼吸暂停持续时间(>15 s)。

CVR可以通过功能性磁共振成像(fMRI)直接估计或通过TCD测量大脑中动脉血流速度间接进行,然而应用不同技术手段对PD患者CVR的研究结果却并不一致[23-26]。最近,一项基于fMRI的研究[27]发现,PD患者[Hoehn-Yahr(H-Y)分级<2期]CVR改变。鉴于成熟的TCD技术具有更高的时间分辨率,本研究应用BHI评估不同H-Y分级PD患者CVR的变化,另外考虑到CVR是一种内皮依赖性机制[28],血管危险因素也被纳入研究。本研究旨在确定BHI、血管危险因素与PD患者疾病进展的相关性,为PD诊疗和监测提供新的见解。

1 对象与方法

1.1 对象 随机抽样选取2019年3月至2022年5月南京医科大学附属江苏盛泽医院收治的特发性PD患者78例,依据改良版H-Y量表将PD组分为早期组(1～2.5期)和中晚期组(3～5期),其中早期组患者41例,中晚期组37例。入选标准:(1)符合2016年中华医学会神经病学分会PD及运动障碍学组制定的PD的诊断标准[29];(2)签署知情同意书。排除标准:(1)颅脑手术、痴呆、慢性阻塞性肺疾病和心力衰竭病史;(2)颞窗不透声或显影欠佳;(3)无法屏住呼吸至少15 s;(4)颈动脉狭窄程度大于70%;(5)左利手。对照组为同期体检的健康者44例,其中男性25例,女性19例,年龄56～85岁,平均年龄(68.84±8.61)岁,性别、年龄与PD两组相匹配。人选标准:(1)有良好的超声通透窗口,能显示清晰的血流频谱;(2)签署知情同意书;(3)排除严重颈动脉狭窄(>70%)及左利手者。本研究为前瞻性研究,并经南京医科大学附属江苏盛泽医院伦理委员会批准(项目编号:JSSZYY-LLSC-201811)。

1.2 方法

1.2.1 临床资料采集 收集所有受试者的人口统计学特征、血管危险因素、体重指数(BMI)、受教育程度、基线血压、实验室检查(同型半胱氨酸、糖化血红蛋白、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇)及颈内动脉内膜中层厚度。另外收集PD患者病程、改良版H-Y分级、统一PD评定量表第Ⅲ部分(UPDRS-Ⅲ)评分、PD自主神经评定量表(SCOPA-AUT)评分及左旋多巴等效日剂量(LEDD)[30]。

1.2.2 颈内动脉检测 采用德国西门子公司S2000彩色多普勒超声诊断仪行颈动脉检查,测量颈内动脉内膜中层厚度。

1.2.3 量表测评 改良版H-Y分级量表量化PD患者疾病阶段[31]。采用UPDRS-Ⅲ、SCOPA-AUT分别对PD患者的运动症状和自主神经功能进行评价。量表评测由神经内科专科医师完成。

1.2.4 经颅多普勒屏气试验

1.2.4.1 经颅多普勒超声检测 采用深圳理邦公司CBS-ⅡX2PC经颅多普勒血流分析仪及2 MHz脉冲波探头。检查前3 d内禁止吸烟、饮酒、喝咖啡,禁用血管舒张和收缩药物。该检查由同一位资深TCD技师完成。

1.2.4.2 屏气试验 患者取仰卧位,平静呼吸4～5 min后,使用2 MHz探头,通过颞窗,取得理想的右侧大脑中动脉(RMCA)信号,在受试者平静呼吸时记录RMCA多普勒频谱。固定探头于该处位置,嘱患者正常呼吸后暂停呼吸(屏气时间需大于15 s),记录屏气末的RMCA多普勒频谱及屏气时间。每位纳入对象分别行两次屏气试验,间隔时间大于10 min,结果取平均值。测量RMCA的血流参数:收缩期峰值血流速度(Vs)、舒张期血流速度(Vd)及搏动指数。

1.2.4.3 评价指标 搏动指数(PI)用以评价动脉顺应性和弹性,与动脉血压和脑血管阻力有关,PI指数增高反映血管内血流灌注压力高或远端血管的阻力大。BHI是平均血流速度增加率与屏气时间的比值,用以评价脑灌注的情况。平均血流速度(Vm)=(Vs+2Vd)/3。BHI根据以下公式计算:BHI=[(Vbh-Vr)/Vr×100]/T,其中Vbh是屏气末最大平均流速,Vr是平静呼吸时的平均流速,T为屏气时间(单位为s)。

2 结 果

2.1 三组临床资料比较 见表1。三组受试者既往脑卒中的比例、同型半胱氨酸、PI、BHI、收缩压、舒张压比较,差异有统计学意义(均P<0.05)。PD早期组及中晚期组既往脑卒中的比例、同型半胱氨酸水平均高于对照组;PD中晚期组PI高于对照组;PD两组BHI均低于对照组,PD中晚期组BHI低于早期组;PD中晚期组收缩压、舒张压均低于对照组,PD中晚期组收缩压低于早期组(均P<0.05)。

表1 三组临床资料比较[例(%),x±s]变量对照组(n=44)PD早期组(n=41)PD中晚期组(n=37) χ2/F值P值男性25(56.82)23(56.10)23(62.16)0.3480.840年龄(岁)68.84±8.6172.05±8.7872.70±7.962.4880.088高血压27(61.36)22(53.66)17(45.95)1.9290.381高脂血症7(15.91)4(9.76)2(5.41)2.3820.304糖尿病5(11.36)9(21.95)5(13.51)1.9810.371缺血性心脏病0(0)1(2.44)2(5.41)2.4480.294心房颤动0(0)0(0)2(5.41)4.6710.097既往脑卒中0(0)7(17.07)a6(16.22)a8.2230.016吸烟7(15.91)3(7.32)2(5.41)2.9420.230饮酒3(6.82)2(4.88)0(0)2.4730.290BMI23.55±3.1823.10±2.8223.74±2.870.4890.614受教育程度>6年4(9.09)11(26.83)8(21.62)4.6310.099收缩压130.27±14.36128.90±12.78121.97±18.57ab3.3040.040

2.2 PD两组临床资料比较 见表2。PD中晚期组病程、LEDD、UPDRS-Ⅲ和SCOPA-AUT评分均大于早期组,差异有统计学意义(均P<0.05)。

表2 两组临床资料比较[x±s,M(Q25,Q75)]变量PD早期组(n=41)PD中晚期组(n=37)Z/t值P值病程(月)24(10,60)60(24,84)-2.592 0.010UPDRS-Ⅲ(分)31.61±12.3053.81±13.27-7.667<0.001SCOPA-AUT(分)7.07±3.7814.19±6.17-6.066<0.001LEDD(mg/d)300(0,450)450(350,637)-4.112<0.001

2.3 Logistic回归分析 见表3。将上述P<0.1的变量纳入多因素Logistic回归分析,结果显示BHI降低、UPDRS-Ⅲ与SCOPA-AUT评分升高,是PD患者发生H-Y>2.5期的危险因素(均P<0.05)。

表3 多因素Logistic回归分析变量BS.E.Wald χ2P值OR值95%CIBHI-4.9762.2874.7330.0300.0070.001～0.611UPDRS-Ⅲ评分0.1730.05211.2840.0011.1891.075～1.316SCOPA-AUT评分0.2270.0906.3130.0121.2551.051～1.498常数项-12.9944.3918.7570.003<0.001 -

3 讨 论

本研究应用TCD和屏气作为血管舒张刺激评估PD患者CVR,比较与健康对照的差异,同时分析BHI与疾病阶段的相关性。结果表明,PD患者BHI较健康对照低,其中PD中晚期组具有更低的BHI和较高的PI,提示PD患者CVR受损,并且随着疾病进展,CVR损害加剧。此外,本研究发现脑血管反应性受损、运动及自主神经功能障碍与PD患者疾病进展相关。

PD是第二位常见的神经退行性疾病,以运动障碍为特征,涉及多种非运动症状。PD与NVU的破坏有关,但其在神经退行性机制中的作用尚不清楚。有证据[32]显示,NVU的动态改变,从早期周细胞活化和血-脑屏障渗漏到代偿性血管生成和最终血管消退。随着研究的深入,人们越来越认识到血管改变可能导致PD发生并加重神经退行性过程,因为在PD动物模型中,神经元丢失或行为缺陷发作之前血管改变已经发生[33-34]。PD患者血管病理学包括毛细血管碎片化和多个脑区域毛细血管网络的损伤,特别是在黑质、额叶皮质和脑干核中[10]。脑血流可随着动脉二氧化碳浓度的升高而增加,这种作用是由脑小动脉直径的变化介导的,被称为CVR[19]。当小动脉破坏,CVR受损,脑血流相对减少,大脑的氧气和营养物质供应不足,神经毒性物质清除率下降,如脑实质中的α-突触核蛋白和β-淀粉样蛋白,这有助于神经退行性疾病的发病机制[9,35]。因此,更好地了解PD患者CVR有助于确定新的治疗靶点[36],并可能导致定义新的生物标记物用于疾病的诊断和监测。

Ratnatunga和Adiseshiah首先提出使用BHI对CVR进行量化[21]。Markus和Harrison[22]证实了屏气试验与其他标准化测试等效。在本研究中,PD患者BHI值低于健康对照,与Camargo等[37]的发现一致,提示PD患者CVR改变。此外,本研究观察到PD中晚期组BHI低于早期组,其PI高于对照组,提示CVR改变与H-Y量表量化的疾病阶段有关。Brisson等[38]比较了有和无血管危险因素的PD患者组,发现前者BHI值低,证明CVR改变与血管危险因素有关。本研究没有评估PD人群中是否存在直立性低血压,但相关文献报道有和没有直立性低血压的PD患者组之间CVR无显著差异[37]。另外,根据Ojeda等[26]的描述,左旋多巴给药对CVR没有影响。相比之下,既往使用fMRI评估CVR的研究在PD患者和对照组之间没有显示出显著差异[23,39]。但近期的一项研究[27]发现,PD患者纹状体中的CVR与运动症状的严重程度之间呈负相关,证明PD患者CVR改变,与使用TCD进行的研究较一致。由此推测可能是因为应用fMRI技术的研究招募样本量小、数据采集时间点少,导致了不同的结果,期待后续进一步调查。

脑血管疾病和血管危险因素与PD的后续诊断相关[40],可改变PD的表型和进展[41]。一项国外的回顾性队列研究[40]显示,既往卒中是后续发生PD的相对风险最高的因素之一。另一项针对中国患者的五年随访研究[42]表明,高血压和高同型半胱氨酸血症与更快的H-Y量表恶化有关。本研究中,PD两组既往脑卒中率、同型半胱氨酸水平高于对照组,PD中晚期组收缩压、舒张压低于对照组,PD中晚期组收缩压低于早期组,提示既往脑卒中率、同型半胱氨酸水平与PD相关,而血压尤其是收缩压,与PD患者H-Y量表评分有关。目前支持血管危险因素与PD发病机制之间复杂关联的直接证据有限,需要进一步的前瞻性研究来确定血管危险因素的控制是否可以减缓PD的进展。

当前,临床量表仍是评估PD严重程度的“金标准”,但PD患者症状多样,难以通过单一量表进行全面评估[43]。本研究采用UPDRS-Ⅲ、SCOPA-AUT分别对PD患者的运动症状和自主神经功能进行评价,发现PD早期组评分较低,提示UPDRS-Ⅲ、SCOPA-AUT量表评分与H-Y量表量化的疾病阶段一致性较好。研究还发现,PD中晚期组患者病程更久、LEDD更大,提示患者病程时间、LEDD与患者H-Y分级相关。BHI与H-Y阶段之间的关联以前没有报道过,本研究首次证明了BHI降低、UPDRS-Ⅲ与SCOPA-AUT评分升高是PD患者发生H-Y>2.5期的危险因素,提示了脑血管反应性受损、运动及自主神经功能障碍与PD患者疾病进展相关。量表评分基于评估者对现象的观察和对患者的问询,受主观因素影响较大,给临床应用造成不便,鉴于TCD联合屏气试验的易用性,可以快速测量PD患者BHI,客观评价PD患者临床严重程度。

本研究存在一定局限性。首先,研究对象为在神经内科住院的PD患者,不可避免地存在选择偏倚。其次,未能动态观察研究对象的BHI。最后,由于本研究的样本量偏小,结论仍需要进一步大样本和长期随访研究进一步证实。