中老年人血液常见氨基酸水平与轻度脑白质疏松症的相关性

邢怡文 巴晓红

(锦州医科大学附属第一医院神经内科,辽宁锦州 121000)

脑白质疏松症(leukoaraiosis,LA)的概念在1987年由Hachinski等[1]提出,属于脑小血管病的一种常见类型,又称脑白质病变或脑白质高信号。该病变在计算机断层扫描(computed tomography,CT)中表现为低密度区,而在头颅磁共振中表现为水抑制成像序列(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)或T2加权像(T2 weighted image)高信号[2]。LA患者通常缺乏典型的临床特征,该病起病隐匿,早期可无任何临床症状,但发展到疾病的中晚期,患者可出现构音障碍、步态异常、精神心理异常等症状,影响患者的生活质量。同时,脑白质高信号也是发生痴呆、卒中、卒中后不良结局的重要危险因素[3]。因此,对LA的早期筛查、诊断和干预十分必要。氨基酸是人体内一类重要的有机物,参与生物体的生长发育,调节新陈代谢。目前已发现常见氨基酸20余种,根据人体是否能自身合成,可分为必需氨基酸和非必需氨基酸。氨基酸在生物体中参与多种代谢途径,其在体内水平的改变影响某些疾病的发生和发展。目前关于氨基酸代谢的研究已在脑血管疾病[4-5]、认知功能障碍[6-7]、帕金森病[8-9]等神经系统疾病中取得部分进展。

LA的诊断目前主要依靠影像学检查,但是由于影像学检查价格较为昂贵,CT检查具有辐射性等问题限制了对LA高危人群的早期发现。然而通过检测体内代谢物水平的改变为脑小血管疾病的筛查及诊断提供可能[10]。本文初步探讨早期轻度LA患者血液中常见氨基酸代谢物水平的变化,并筛选出对早期轻度LA具有潜在诊断价值的指标。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2020年8月至2021年11月于锦州医科大学附属第一医院神经内科住院并在入院后完成头颅磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检查的患者为研究对象。根据影像学检查,头颅MRI显示颅内未见明显缺血性改变且无脑白质疏松症者纳入非LA组,而颅内存在脑白质疏松症(Fazekas评分[11]为1～2分)且脑内无急性脑血管病变和软化灶者纳入轻度LA组。纳入标准:①年龄45～80岁;②无遗传代谢病;③神经系统体格检查未见明显阳性体征;④近1个月未摄入高脂、高蛋白食物;⑤近1个月未使用影响氨基酸代谢的药物。排除标准:①入院时存在急性脑血管疾病或头颅MRI显示存在软化灶;②可能由其他原因(如中毒、感染等)引起的脑白质脱髓鞘性改变;神经变性病、脱髓鞘病等病史;③重症感染、严重甲状腺疾病和肝肾功能不全、晚期恶性肿瘤。所有患者均签署知情同意书。本研究为回顾性研究,利用的研究信息不含有使受试者的身份被直接识别或者通过与其相关的识别物识别的信息,免除伦理审查。

1.2 实验室检查

入院后,所有入组患者在清晨空腹条件下收集指尖血,并将指尖血滴入串联质谱仪(AB SCIEX 4000)检测专用滤纸片3个孔板中,形成直径大于8 mm、均匀分布的血斑,血斑晾干后,使用串联质谱仪对收集的血液样本进行分析。本研究共收集23种血液常见氨基酸指标。

1.3 影像学检查

使用Fazekas评分[11]方法对LA患者头颅MRI深部及脑室旁脑白质病变进行评分。(1)深部LA评分:0分:无任何病变;1分:呈小片状或点状病变;2分:病变具有融合倾向;3分:融合为大片状病变。(2)脑室旁LA评分:0分:无任何病变;1分:表现为铅笔或帽样病变;2分:呈光滑的环形病变;3分:侧脑室旁表现为不规则高信号,并延伸到深部白质。深部及侧脑室旁LA两部分得分相加为Fazekas评分。Fazekas评分得分1～2分者为轻度LA。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 非LA组与轻度LA组临床特征比较

非LA组与轻度LA组两组比较,轻度LA组患者年龄高于非LA组[(64.548±5.620)岁vs(59.381±6.225)岁],同时存在冠状动脉粥样硬化性心脏病(以下简称冠心病)史患者的人数多于非LA组[7(22.58%)vs0(0.00%)],差异具有统计学意义(P<0.05)。而性别、有无高血压和糖尿病病史以及吸烟饮酒史两组间均无差异(P>0.05),详见表1。

表1 非LA组与轻度LA组临床特征

2.2 非LA组与轻度LA组常见氨基酸血液水平比较结果

与非LA组患者相比,轻度LA组患者血液缬氨酸水平[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,差异具有统计学意义(P<0.05),详见表2。而丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天门冬氨酸、瓜氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、同型半胱氨酸、组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、鸟氨酸、苯丙氨酸、胡椒酰胺、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸和色氨酸水平的变化无统计学意义(P>0.05),详见表2。

表2 非LA组与轻度LA组血液常见氨基酸结果比较

2.3 轻度LA危险因素分析

采用多因素二元Logistic回归分析对轻度LA的危险因素进行研究。以上述具有统计学差异的指标即年龄、冠心病史、缬氨酸和酪氨酸水平作为自变量,以是否为轻度LA作为因变量构建二元Logistic回归分析模型,分析结果显示年龄和缬氨酸水平差异具有统计学意义(P<0.05),提示年龄和缬氨酸水平的变化是影响轻度LA的独立危险因素,而酪氨酸水平和冠心病史两组间差异无统计学意义(P>0.05),详见表3。

表3 非LA组与轻度LA组Logistic回归分析模型

2.4 缬氨酸水平和年龄在诊断轻度LA中的价值

采用ROC曲线探索年龄和缬氨酸水平对轻度LA的诊断价值。研究结果发现,年龄筛查轻度LA的最佳临界值是58.5岁,灵敏度0.903,特异度0.476,ROC曲线下面积为0.710(95%CI:0.565～0.856,P<0.05);缬氨酸筛查轻度LA的最佳临界值96.305 μmol/L,灵敏度0.935,特异度0.524,ROC曲线下面积为0.674(95%CI:0.509～0.840,P<0.05),表明年龄和缬氨酸水平对筛查轻度LA具有一定应用价值,详见图1。

图1 年龄、缬氨酸筛查轻度LA的价值

3 讨论

本文研究对象为45～80岁的中老年人,探讨血液常见氨基酸水平与轻度LA的关系。所有入组患者主要以头晕或头痛为主诉,入院完善检查后发现上述症状是因轻度缺血性脑血管疾病所致,无直接证据表明与脑白质病变和年龄等因素相关。本文研究结果表明,与非LA组相比,轻度LA组患者年龄大,同时血液缬氨酸和酪氨酸水平均升高。进一步构建多因素Logistic 回归模型显示,随着年龄的增长和缬氨酸水平的升高,发生轻度LA的风险越高,ROC曲线分析显示年龄的最佳临界值为58.5岁,缬氨酸的最佳临界值为96.305 μmol/L。

缬氨酸是人体内的一种支链氨基酸,同时也属于必需氨基酸,其在人体内不能自身合成,需从食物中摄取获得。缬氨酸可参与人体蛋白质的合成,在营养代谢和信息传递等方面具有重要的生物学作用。目前虽然尚未有文献报道缬氨酸水平与脑白质病变间的关系,但是认为支链氨基酸水平的紊乱与高血压[12]、糖尿病[13]、冠状动脉疾病[14]等发生具有相关性,而这些因素正是影响脑血管疾病发生的危险因素。Xu等[15]通过对英国生物银行队列数据库的数据研究发现,循环的缬氨酸可增加脑出血和脑卒中的风险,循环的总支链氨基酸和缬氨酸可能与脑卒中风险存在因果关系。Xu等[16]研究认为支链氨基酸的分解代谢与血栓形成的风险相关,是影响血小板活化的重要调节因子,减少从食物中摄入的支链氨基酸可能是预防代谢综合征相关血栓形成的新方法。本文研究表明,与非LA组相比,轻度LA组患者血液缬氨酸水平升高,是影响轻度LA的独立危险因素,当缬氨酸水平为96.305 μmol/L时,是识别轻度LA的最佳截断值,为早期筛查脑白质病变提供一种可能。LA的发病机制目前虽然尚未完全阐明,但是认为其可能与脑血流相对灌注不足和慢性缺血等因素相关。笔者分析缬氨酸对LA的影响机制可能与缬氨酸具有升高血压的作用有关,当颅内血流减少或出现血压波动时可引发脑血流灌注不足,引起脑组织局部缺氧缺血,从而出现脑白质病变。此外,支链氨基酸还可参与体内炎症反应以及氧化应激。已有研究[17]表明体内支链氨基酸水平的升高可在内皮细胞中产生炎症反应和氧化应激,进一步促进炎症细胞黏附以及引起内皮功能障碍。支链氨基酸同样对神经元功能产生影响。在支链氨基酸驱动的新陈代谢向能量代谢持续转变的过程中,具有增强神经元分化以及抗氧化能力[18]。

酪氨酸属于芳香族氨基酸,是人体内的生糖生酮氨基酸,经过苯丙氨酸羟化酶的催化作用,苯丙氨酸可氧化生成酪氨酸。酪氨酸等芳香族氨基酸代谢水平的紊乱可为脑血管疾病的诊断提供可能[19]。Ormstad等[20]发现急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke,AIS)急性期患者血清中苯丙氨酸/酪氨酸比值显著升高,且该比值与白细胞介素-1β和白介素-6呈正相关,提示苯丙氨酸/酪氨酸紊乱与炎症反应具有相关性。Qi等[19]对22例AIS患者和22例健康对照组的血液样本进行检测发现AIS组患者血液酪氨酸、苯丙氨酸等代谢途径发生紊乱,可为AIS患者提供可行的诊断前景。本文研究发现,与非LA组患者相比,轻度LA组患者血液酪氨酸水平升高,但通过Logistic回归分析显示酪氨酸并不是影响早期轻度LA的独立危险因素。在今后的研究中可增加样本量,或建立动物模型,以进一步探讨酪氨酸对脑白质病变的影响。

既往研究[21-23]发现年龄与LA的发生具有相关性。年龄与脑白质病变独立相关[22],是脑白质高信号的最佳预测因素[21]。2021年我国一项流行病学研究[24]表明,在60～70岁人群中出现脑室周围白质以及脑皮质下的血管源性白质病变的比例分别约为68%和87%,而超高龄80～90岁老年人中,这一比例可高达95%和100%。此外,心血管疾病的存在同样对脑白质病变产生影响。Sudre等[25]对南亚人和欧洲人共469名受试者的头颅MRI结果分析发现,南亚人中较高的年龄以及较高的心血管风险与脑白质高信号的发病率具有相关性。本文研究发现,与非LA组相比,轻度LA组患者年龄较大,且存在冠心病史的患者较多,进一步分析发现年龄增长是影响轻度LA的独立危险因素,本文研究结果与既往研究[25]结果基本一致。

本文研究存在一些不足之处:首先,研究样本数量较小,且均来自同一家医院的住院患者,可能对结果造成一定程度的偏倚;此外,本文研究采用Fazekas评分法对LA的严重程度进行评估,然而此法可能受到评估者主观因素影响;最后,脑白质病变是一类病因相对复杂的疾病,包括正常衰老、高血压、糖尿病等,本文研究未完全排除上述可能影响脑白质病变的因素。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进一步增加样本量,严格纳入和排除受试者标准,增加更多的如认知功能等基线数据资料,规范评估方法,并对受试者的血液氨基酸水平以及头颅MRI进行定期随访监测,以期筛选更具潜在诊断价值的代谢物指标。

综上所述,中老年人血液中氨基酸水平的改变与轻度LA具有相关性,年龄的增长和缬氨酸水平升高是影响轻度LA的独立危险因素,两者对筛查早期轻度LA具有一定的临床应用价值,为寻找早期脑白质病变的潜在生物标志物提供新的思路及可能。今后可进一步增加样本量,并对患者进行随访,以探讨体内氨基酸水平变化与脑白质病变的相关性。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明邢怡文:提出研究思路,设计研究方案,收集和分析数据,撰写论文;巴晓红:总体把关,论文审定。