帕金森病认知障碍的磁共振波谱分析与α-突触核蛋白（SNCA）基因的初步研究

发布时间：2020-04-23 07:17

【摘要】： 帕金森病(Parkinson disease, PD)是一种在中老年人群中较为常见的神经系统变性病,发病率仅次于阿尔茨海默病。典型的病理改变是黑质部位的多巴胺能神经元脱失与残存神经元内Lewy小体的形成。临床症状主要表现为经典的“四主症”：静止性震颤、肌强直、运动迟缓及姿势平衡障碍。除“四主症”外,PD还常伴发一系列非运动症状,如认知障碍、痴呆、睡眠障碍、情绪障碍、自主神经功能紊乱等,其中以认知障碍和痴呆相对多见,这不但严重影响患者生活质量,加重家庭和社会负担,也是远期导致患者死亡的重要因素。 PD发生认知障碍及痴呆的神经病理与生化基础目前仍不清楚,早期诊断主要依靠临床表现,尚缺乏客观的诊断依据。病理研究是揭示疾病本质的有效方法,但对中枢神经系统疾病,活体病理研究还存在相当的困难,特别是在疾病早期。因而寻求一种能够在活体进行“病理”研究的技术将十分有助于疾病研究和早期诊断。磁共振波谱分析(Magnetic Resonance Spectroscopy,MRS)技术能够有效的研究活体组织的生化、代谢改变并能够对化合物进行定量分析,实现了医学影像从传统的形态学检查向在体生化研究的巨大飞跃,被称为“无创活检”。MRS分析为病因研究和疾病诊断提供了新的技术方法。帕金森病痴呆(Parkinson disease dementia, PDD)患者可有明显的大脑皮层结构和代谢的改变,提示大脑皮层的病理生理改变会影响PD的认知功能。目前仅有2篇文献(Bowen 1995;Summerfield 2002)对PDD进行了枕叶的MRS分析,发现Lac/NAA比值增加或NAA值降低。但是,这两个研究样本量均太小,分别只纳入了4例和14例PDD；而且Bowen的研究结果尚未达到统计学意义。由于PD认知障碍是PDD的过渡阶段,这两个研究提示PD早期认知损害时枕叶可能会出现病理生理的改变。扣带回是边缘系统的重要部分,功能上可能参与了人脑记忆和认知功能。目前仅Camiciol等对PD伴认知障碍患者进行了扣带回区的MRS分析,结果显示非痴呆但伴有轻、中度认知障碍的PD患者后扣带回区代谢会发生改变,并且NAA/Cr比值变化与记忆力下降存在显著相关性。但Camiciol的研究仅纳入了12例PD病例和10例对照,样本量较小,且未设立PD认知正常组作为比较。黑质-纹状体通路变性是PD的主要病理基础,并可能与PD认知功能相关。Sawamoto等研究发现早期PD患者出现执行功能障碍与黑质-纹状体多巴胺能通路功能受损导致的皮质-基底节环路异常有关。Nieoullon等采用[123I]β-CIT SPECT对PD患者纹状体区进行分析,认为纹状体是参与调节前额叶认知功能的神经元网络中的一部分。综上所述,PD认知障碍与枕叶、扣带回、黑质-纹状体通路脑生化代谢改变可能有关。Bowen、Summerfield及Camiciol等的研究纳入的样本量均较小,研究中都采用1.5T MR扫描仪进行MRS分析。目前尚无对PD早期认知损害进行枕叶MRS的研究报道。本课题组前期对PD的非运动症状及MRS研究中,发现PD患者常存在认知及情绪方面的改变；采用多体素1H-MRS技术对PD患者双侧黑质及纹状体进行分析,发现PD症状对侧黑质NAA/Cr比值与对照组相比有显著下降,Cho/Cr比值有显著升高；PD患者双侧黑质NAA/Cr、Cho/Cr比值有显著性差异。PD症状对侧纹状体NAA/Cr比值与正常对照组有显著下降。我们拟在既往工作的基础上,以PD伴认知障碍患者为研究对象,扩大样本量,对枕叶、后扣带回区、黑质和纹状体区进行MRS分析,并采用更为先进的3.0T MR扫描仪进行MRS分析,探讨MRS分析在PD认知障碍中的应用价值。 PD的发病机制目前仍未明确。多数学者认为PD是环境与遗传因素共同作用的结果。近年来,家族性致病基因的相继发现对PD发病机制的研究起到了重要推动作用,遗传因素在PD发病中的作用越来越受到人们关注。α-突触核蛋白(α-synuclein, SNCA)基因是第一个被确认的PD致病基因,其蛋白所聚集形成的Lewy小体构成了PD的特征性病理改变。SNCA基因的点突变或多倍重复突变均会引起家族性PD。散发性PD占据PD患者的绝大多数,研究发现散发性PD发病与SNCA基因也密切相关。SNCA基因可能主要是通过表达水平的增高而影响散发性PD的发病。研究也证实了散发性PD患者脑组织或外周血中SNCA基因的mRNA和蛋白表达水平增高,而基因多态性可能是调控SNCA基因表达水平的重要因素。 SNCA蛋白不仅与PD发病,而且也与PD认知损害存在关联。Apaydin等对13例PDD和12例非痴呆PD进行病理研究,发现PDD组患者大脑皮层和边缘系统的Lewy小体数量高出非痴呆PD组近10倍。Braak等对88例经尸检证实的临床PD患者进行研究,发现79例伴有轻、中度的认知损害,且MMSE得分与Lewy小体病理存在关联。在已发现的SNCA基因3个点突变PD家系中,患者临床上往往会表现为PDD。有研究对携带有E46K突变的PD患者进行尸检,结果显示皮层及皮层下结构有大量Lewy小体存在；Ross等对多倍重复突变家系进行了研究,认为升高的SNCA蛋白与帕金森症、痴呆及自主神经功能障碍等相关。一系列研究已经发现了位于SNCA基因不同区域的多个SNCA多态位点与PD发病相关。国外研究报道了分别位于SNCA基因启动子、第4内含子与3’端非翻译区(untranslated Region, UTR)的几个多态位点(rs1372525, rs356200, rs356165, rs3822086, rs356203)可能与PD发病相关,但研究结果不一致。基因多态性受地域和种族的影响最大。目前尚缺乏对中国汉族人群进行SNCA基因上述多态位点分析的研究报道。我们拟探讨这些位点的基因多态性是否与中国汉族人群PD及PD认知障碍相关。本文包括以下主要内容：1.帕金森病认知障碍的磁共振波谱分析；2.帕金森病SNCA基因的多态性分析。第一章帕金森病认知障碍的磁共振波谱分析目的：探讨1H-MRS在PD和PD认知障碍发病机制研究与诊断中的应用价值。方法：以72例PD患者和24例对照为研究对象。对PD组进行统一帕金森病评定量表(UPDRS-Ⅲ)、Hoehn-Yahr分级、简易智能状态检查量表(MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)、汉密尔顿焦虑(HAMA)和汉密尔顿抑郁量表(HAMD)等评分。应用单体素1H-MRS技术对PD和对照组枕叶、扣带回、纹状体及黑质区进行分析；对各组枕叶、扣带回、纹状体及黑质区NAA/Cr、Cho/Cr比值进行分析比较；分析可能影响PD认知障碍及上述脑区1H-MRS结果的临床因素。两组比较用t检验；多重比较用单因素方差分析(One-way ANOVA);多因素分析用逐步Logistic回归和偏相关分析；P0.05时有统计学意义。结果： 1.一般情况共入组PD患者72例,男42例,女30例；年龄24～86岁,平均(61.2±12.6)岁；根据MoCA等评分将PD分为PD伴认知障碍组(PD-CI)和PD认知正常组(PD-CN)。PD-CI组42例,男21例,女21例,年龄(64.5±10.6)岁,教育年限(10.4±2.5)年；PD-CN组30例,男20例,女10例,年龄(59.4±13.2)岁,教育年限(8.8±3.5)年；对照组24例,男12例,女12例,年龄34～80岁,平均(57.7±14.1)岁。PD组与对照组间年龄、性别比较差异无统计学意义(P0.05)。PD-CI、PD-CN和对照组三组间的年龄、性别、文化程度比较差异无统计学意义(P0.05)。 2.PD组与对照组1H-MRS结果比较与对照组相比,PD组枕叶与纹状体区NAA/Cr比值有下降,差异有统计学意义(P0.05),提示枕叶和纹状体代谢改变；两组黑质与扣带回区NAA/Cr比值比较差异无统计学意义(P0.05)；两组枕叶、扣带回、纹状体及黑质区Cho/Cr比值比较差异无统计学意义(P0.05)。 3.PD伴认知障碍组、PD认知正常组、对照组间双侧枕叶、扣带回、黑质及症状对侧纹状体1H-MRS结果比较 3.1三组间枕叶、扣带回、纹状体区NAA/Cr比值整体比较差异有统计学意义(P0.05),进一步做多重比较,结果显示： (1) PD-CI组与PC-CN组比较,两组间枕叶、扣带回及纹状体区NAA/Cr比值差异均无统计学意义(P0.05),但PD-CI组扣带回区NAA/Cr比值有下降趋势(P=0.054),提示扣带回生化代谢改变与PD认知障碍可能相关。 (2)与对照组相比,PD-CI组枕叶、扣带回及纹状体区NAA/Cr比值有下降,差异有统计学意义(P0.05)提示上述脑区生化代谢发生改变。 (3)与对照组比较,PD-CN组纹状体区NAA/Cr比值有下降,差异有统计学意义,说明纹状体区生化代谢改变与PD发病相关；两组间枕叶与扣带回区NAA/Cr比值比较差异无统计学意义(P0.05)。 3.2三组间黑质区NAA/Cr比值整体比较差异无统计学意义(P0.05)。 3.3三组间枕叶、扣带回、纹状体、黑质区Cho/Cr比值整体比较差异无统计学意义(P0.05)。 3.4 Logistic回归分析显示PD认知障碍与年龄、H-Y分级相关,提示年龄越大、病情越重,PD患者越容易发生认知障碍；偏相关分析示显示纹状体NAA/Cr比值变化与H-Y相关性有统计学意义(P0.05),提示纹状体区病理生理变化与病情严重度相关,并间接提示与PD认知障碍可能相关。结论： 1.PD患者纹状体NAA/Cr比值有显著下降,提示该部位神经元丢失明显。PD纹状体区的病理生理改变与PD病情严重度相关,并与PD认知障碍可能相关。 2.PD患者发生认知障碍时扣带回区NAA/Cr比值有下降趋势,但在认知下降的早期阶段并不显著。扣带回区域代谢变化对PD患者认知功能可能有影响。PD认知损害早期枕叶代谢改变可能不显著。 3.在应用单体素MRS技术对中脑黑质进行分析时,采样容积较大可能会影响检测结果的准确性,进而导致假阴性结果。第二章帕金森病SNCA基因的多态性分析目的：对中国汉族人群进行SNCA基因的多态性分析,探讨SNCA基因多态性与PD患病及PD认知障碍的相关性。方法：以90例PD患者和96例正常对照为研究对象。对PD组进行认知、情绪等评估,按照MoCA等评分将PD分为PD-CI组与PD-CN组；用PCR-RFLP结合DNA直接测序对PD和对照人群SNCA基因的5个SNP位点(rs1372525,rs356203,rs356200,rs3822086,rs356165)进行基因型分析。比较各组基因型和等位基因的总体分布频率。率的比较用χ2检验,P0.05时有统计学意义。结果：经检验,PD组和对照组各位点基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡。PD组与对照组比较： 1.两组rs356200位点基因型(A/A、A/G、G/G)的总体分布频率及等位基因(A、G)总体分布频率差异均有统计学意义(P0.05),提示rs356200位点基因多态性可能与PD患病相关； 2.两组rs3822086位点基因型(C/C、C/T、T/T)的总体分布频率及等位基因(C、T)总体分布频率差异均有统计学意义(P0.05),提示rs3822086位点基因多态性可能与PD患病相关； 3.两组rs356203位点基因型(A/A、A/G、G/G)的总体分布频率差异有统计学意义(P0.05),两组等位基因(A、G)总体分布频率差异无统计学意义(P0.05),提示rs356203位点基因型频率分别可能与PD患病相关； 4.两组rs356165位点基因型(A/A、A/G、G/G)的总体分布频率差异有统计学意义(P0.05)；两组等位基因(A、G)总体分布频率差异无统计学意义(P0.05),提示rs356165位点基因型频率分别可能与PD患病相关； 5.两组rs1372525位点基因型(A/A、A/G、G/G)及等位基因(A、G)总体分布频率差异无统计学意义(P0.05)。 6.将PD组分PD-CI组和PD-CN组,对PD-CI、PD-CN及对照组进行上述位点的等位基因频率比较,结果显示三组间rs3822086位点等位基因(C、T)总体分布频率差异有统计学意义(χ2=7.454,P=0.024),提示rs3822086位点基因多态性与PD认知障碍可能相关；三组间rs1372525,rs356203,rs356200及rs356165位点等位基因频率分布差异无统计学意义(P0.05)。结论： 1.位于SNCA基因第4内含子的rs356200、rs3822086及rs3656203位点基因多态性与中国汉族人群的PD患病可能相关； 2.rs3822086位点基因多态性与PD认知障碍可能相关。 3.位于3'UTR的rs356165位点基因多态性与中国汉族人群PD患病可能相关。
【图文】：

枕叶,对照组,偏相关系数,磁共振波谱分析

第一章帕金森病认知障碍的磁共振波谱分析表卜9各脑区NAA/C:比值’jll介;)汗、资料间偏丰11关分析结果项日枕时扣带回纹状体黑质偏相关系数尸偏相关系数尸偏相关系数P偏相关系数年龄H一YUPDRSHAMAHAN】D一0.1410.107一0.077一0.4020.0030.259一0.2820.2900.4240.56407550.9830.1210.091一0.1090.109一0.09800460.1030.078一O_0430.4010.40004500.8370.4260.6360797一0.2700.498一0.1440.0550.4010.349一05120.2250.018*05240.6700.0640.0720061一0.3550.347一02680.141一0.1750.055一O_0830050.050.140450.340.82074程化病文注:*P<0.()5相关性有统计学意义附图:

扣带回,偏相关系数,磁共振波谱分析,认知障碍

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