中图分类号 R741 文献标志码 A 文章编号 2096-5516 (2020) 04-0328-03
阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种进行性神经退行性疾病,最常见痴呆类型,给社会和家庭带来沉重经济负担。治愈AD的药物研发均以失败而告终,尚无治愈AD的疗法[1]。早期诊断、早期治疗以延缓AD进展和改善患者症状成为研究的焦点。如何识别与AD相关内嗅皮层(entorhinal cortex, ERC)磁共振成像脑结构或/和脑功能变化,引起广泛关注[2, 3]。
AD患者通常经历与健康成人脑老化类似的无症状期、轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)和痴呆阶段。已知AD相关病理改变(淀粉样前体蛋白、Tau蛋白沉积)在发病数年前就已经出现在脑组织之中,而ERC被认为是最早受累的脑区之一。本文就AD早期ERC结构及功能磁共振改变的研究现状进行综述。
1.1 内嗅皮层的形态学测量参数(皮层厚度、表面积、体积等) 结构磁共振成像(structure magnetic resonance imaging,sMRI)测量是评估可疑AD患者的重要手段[4]。在临床上,内侧颞叶萎缩(medial temporal-lobe atrophy, MTA)评分是一种简单、有效且应用广泛的方法,其主要关注海马结构[5]。但是,有研究发现AD病理改变很早即累及ERC,甚至早于海马。2018年Widmann提出ERC萎缩的视觉评分(entorhinal cortex atrophy,ERICA)体系[6],0分:ERC和海马旁回体积均在正常范围内;1分:ERC轻度萎缩,表现为侧副沟增宽;2分:ERC中度萎缩,表现为ERC与小脑幕之间的间隙增宽;3分:ERC重度萎缩,除ERC与小脑幕的间隙增宽之外,海马旁回也萎缩。ERICA的诊断敏感度、特异度、准确率分别为83%、98%和91%。并认为ERICA大于或等于2分者向AD转归的可能性较大[6]。
应用sMRI可测量ERC的皮层厚度、表面积和体积[7, 8],既往研究仅测量ERC体积,AD在早期阶段ERC体积测量值就减小。鉴于正常脑老化ERC体积也会减小,并未将ERC萎缩作为AD早期诊断指标。伴随技术进步,目前可以测量ERC皮层厚度和表面积,而皮层厚度与表面积的乘积就是体积[8-10]。研究发现,与年轻人比较,老年人ERC表面积显著缩小,而其皮层厚度变化不大;与之相反,与健康老年人比较,AD患者ERC皮层厚度却显著减薄,而表面积变化不大[8]。故认为ERC皮层厚度减薄可能是早期诊断AD的更佳影像学指标。
有学者认为AD患者的ERC皮层厚度减薄,不仅提示神经元细胞数目减少,还代表神经元的树突、轴突等精细结构减少[11]。也许AD最初累及神经元的精细结构,引起神经元退变,然后随疾病进展,ERC神经元细胞数目才会减少,减少最多(约占神经元丢失60%)的是ERC的第Ⅱ层细胞,最终导致ERC皮层厚度减薄[12]。
ERC可分为前外侧和ERC后内侧两个亚区,二者在不同年龄段的变化趋势不同。临床上,神经心理学测试对MCI和AD的诊断具有重要意义,部分老年人虽然没有主观认知障碍的主诉,但神经心理学测试可发现记忆功能轻微下降。蒙特利尔认知量表(Motreal cognitive assessment,MoCA)评分在识别MCI、预测是否发展为AD等方面具有较高特异度和敏感度。有研究根据MoCA评分把“正常老年人”分为2组,其中MoCA评分值大于26分为对照组,小于或等于26分为高危组。研究发现,与对照组比较,高危组ERC的前外侧体积显著减小,后内侧体积变化不大[13],提示ERC前外侧体积减小可能是MCI/AD的早期诊断的指标。
有学者根据脑脊液Tau和Ab蛋白含量,将MCI人群分为MCI(阳性)和MCI(阴性)两组,MCI(阳性)组的Ab蛋白<550 pg/ml,Tau蛋白>375pg/ml或者和Tau蛋白与Ab蛋白之比>0.8[14]。与MCI(阴性)组比较,MCI(阳性)组空间导航能力差,而且空间导航能力与ERC后内侧体积呈正相关,即空间导航能力越差,ERC后内侧体积越小[3]。
1.2 内嗅皮层形态学参数的偏侧化 众所周知,脑结构和功能呈偏侧化(左右不对称),而脑老化和疾病状态下,大脑的偏侧化状态发生变化[1,15]。虽然ERC结构偏侧化的研究较少,但是有研究报道,健康人(无论青年还是老年),ERC皮层厚度呈右偏侧化(即右侧皮层厚度大于左侧),而最终发展为AD的MCI和AD患者的ERC皮层厚度偏侧化均消失,换言之右侧ERC厚度减薄更为显著,导致两侧皮层厚度对称。健康年轻人的ERC表面积呈左偏侧化(左侧大于右侧),而健康老年人、MCI和AD患者的ERC表面积偏侧化均不明显[1,16]。因此,ERC皮层厚度偏侧化消失可能成为MCI向AD转化的指标。
2.1 内嗅皮层静息态磁共振成像研究 有静息态功能磁共振成像(resting state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)研究报道,以ERC为种子点作全脑连接,结果发现ERC主要与内侧颞叶的其他结构(如海马、杏仁核、颞极)、外侧颞叶结构(如颞中回、颞下回)、角回、后扣带回及额中回存在功能连接[2]。
ERC两个亚区与其他脑结构的功能连接亦有差异。以ERC前外侧区为种子点,其主要与内颞叶和颞下回等颞叶前部结构有功能连接,其次与角回也有功能连接。以ERC后内侧区为种子点时,则主要与海马旁回、后扣带回、楔前叶、眶额回内侧等脑区有功能连接。有研究表明,ERC前外侧区率先出现Tau蛋白沉积[14,17],之后才累及ERC后内侧区,ERC前外侧区的Tau蛋白沉积多于后内侧区,与其功能连接强的脑区Tau蛋白沉积也多于功能连接弱的脑区[2,18]。故AD相关病理改变首先累及ERC前外侧区,以及与其功能连接增强的脑区。
2.2 内嗅皮层任务态功能磁共振成像研究 ERC主要与记忆力有关,ERC的不同亚区分别执行不同的记忆功能。在内侧颞叶内部,存在ERC前外侧-嗅周皮层和ERC后内侧区-海马旁皮层两条不同的通路,分别负责客体记忆和空间记忆功能[19-21]。客体记忆主要指物体的细节信息(如形态、颜色等),而空间记忆则主要涉及物体的位置信息[20-22]。
与健康年轻人比较,老年人的客体记忆力下降,而空间记忆力与年轻人没有明显差异[23]。在执行客体记忆任务过程中,老年人ERC前外侧区的神经元激活减弱,而海马CA3区神经元激活增强,即两个脑区的神经元激活紊乱,导致两个脑区处理信息的效率减低[20]。
伴随病程进展,一些AD患者出现走失和迷路现象,这与ERC后内侧区执行的导航能力下降密切相关[24,25]。在啮齿类动物实验中,ERC内侧区主要与空间定位有关,此区95%的神经元细胞为负责空间记忆的网格细胞[26]。啮齿类动物ERC内侧区与人类ERC后内侧区同源,而在体细胞学研究发现,ERC后内侧区还存在方向辨识细胞、空间辨识细胞等神经元[27,28]。
越来越多的证据表明,ERC-海马网络对于暂时记忆发挥重要作用。最近,Maria等在年轻被试(18~29岁)观看电视剧片段过程中采集fMRI数据,期间被试需要指出指定画面的精确时间[29]。结果表明,前外侧ERC主要参与精确时间记忆信息的处理[29]。但是,在时间信息处理任务中,健康老年人、MCI/AD患者的ERC前内侧和后外侧亚区功能活动变化情况尚不清楚。
综上,在AD疾病进展过程中,ERC不同的形态学测量参数及不同亚区的变化存在差异,它们分别发挥不同作用。现有研究报道存在样本量不足、样本性别差异较大、亚区勾画方案各异等因素,导致ERC的研究结果不一致。未来研究应严格控制被试的相关因素(如年龄、性别、受教育程度),将sMRI不同测量指标与不同ERC亚区的rs-fMRI、任务态fMRI相结合,有希望发现MCI/AD早期诊断的联合指标。
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[收稿:2020-09-10 修回:2020-09-20]