ApoEε4基因结合sMRI对不同亚型轻度认知功能障碍的研究

马 隽 王朝辉 谷雪松 满凤媛

(1.北华大学附属医院放射科，吉林吉林 132011；2.首都医科大学附属北京友谊医院放射科，北京 100050；3.北华大学附属医院神经内科，吉林吉林 132011； 4.中国人民解放军火箭军总医院医学影像科， 北京 100088)

· 脑血管病、认知障碍的基础及临床研究 ·

ApoEε4基因结合sMRI对不同亚型轻度认知功能障碍的研究

马 隽1,2王朝辉3谷雪松1满凤媛4*

(1.北华大学附属医院放射科，吉林吉林 132011；2.首都医科大学附属北京友谊医院放射科，北京 100050；3.北华大学附属医院神经内科，吉林吉林 132011； 4.中国人民解放军火箭军总医院医学影像科， 北京 100088)

目的 评价4种不同轻度认知障碍亚型之间人口统计学、心理特点、结构性磁共振成像(structural magnetic resonance imaging，sMRI)及载脂蛋白Eε4(apolipoprotein Eε4， ApoEε4)的特点。方法对94例轻度认知障碍的老年人，与53例认知程度正常老年人作为对照组进行评价。4种轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)基于神经心理学表现分类,颞叶内侧面萎缩(medial temporal lobe atrophy，MTA)和脑白质高信号(white matter hyperintensity，WMH)通过sMRI评估。另外，研究简易精神状态检查表(Minimum Mental State Examination, MMSE)评分、MTA评分、WMH和MCI亚型间与ApoEε4关系。通过sMRI评估。结果在不同亚型的MCI及对照组之间其MMSE评分、MTA差异有统计学意义,遗忘型轻度认知障碍(amnestic MCI，aMCI)亚型与非遗忘型轻度认知障碍亚型(non-amnestic MCI，naMCI)相比，MTA评分明显增加。然而，WMH无明显差异。ApoEε4基因在aMCI及naMCI亚型中显著增加。结论MCI不同亚型可显示生物异质性，sMRI结合ApoEε4可以协同预测MCI向痴呆的发展。

轻度认知障碍；临床分型；结构磁共振成像；颞叶内侧面萎缩；载脂蛋白Eε4基因；脑白质高信号

轻度认知障碍(mild cognitive impairment, MCI)是一种临床综合征，其认知障碍没有对日常生活功能的影响，被认为是处于正常认知衰退和老年痴呆症之间极不稳定的过渡的认知状态,主要表现为注意力及执行能力下降、回忆延迟、言语不流畅、日常生活能力下降、情绪不稳定和表情淡漠等等[1]。结构性磁共振成像(structural magnetic resonance imaging, sMRI)是一种用于研究潜在的脑病理轻度认知障碍MCI亚型的常用工具,可显示脑萎缩和脑室扩大，能够测量大脑内侧结构如颞叶、海马及脑室等[2]。载脂蛋白Eε4(apolipoprotein Eε4，ApoEε4)等位基因在神经系统中能够调节中枢神经组织的修复和保护,是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)的发展的一个已知的危险因素，也可能影响 MCI病人颞叶内侧面萎缩(medial temporal lobe atrophy,MTA)增加的程度[3]。本研究采用ApoEε4等位基因结合sMRI对MTA以及MCI亚型之间的相互作用进行研究，有助于正确认识MCI异质性，为早期诊断与治疗提供量化依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2014年1月至2016年1月北华大学附属医院及首都医科大学附属北京友谊医院放射科被诊断为MCI的94名病人为研究对象，选择53例认知正常老年人作为对照组。2组在来源、年龄及教育程度上差异无统计学意义。纳入标准为：年龄在55岁或以上，根据《精神疾病诊断与统计手册》[4]诊断。该研究经医学伦理委员会批准。94名参与者被分为4组：单领域遗忘型(amnestic mild cognitive impairment with single domain，aMCI-SD)组(n=24)；多领域遗忘型(amnestic mild cognitive impairment with multiple domain，aMCI-MD)组(n=41)；单领域非遗忘型(non-amnestic mild cognitive impairment with single domain，naMCI-SD)组(n=12)和多领域非遗忘型(non-amnestic mild cognitive impairment with multiple domain，na MCI-MD)组(n=17)。所有受试者接受了全面的神经心理评估，磁共振成像扫描和血液的基因分型。

1.2 神经心理学检查和MCI诊断标准

连续的神经心理测验进行评估的5个认知域包括记忆、语言、执行功能、注意力、视觉空间功能等等。采用中文版简易精神状态检查表(Minimum Mental State Examination ,MMSE)[5]用来评估全球认知功能，采用临床痴呆评定量表(Clinical Dementia Rating，CDR)[6]评估认知功能障碍的严重程度,日常生活活动能力量表(activities of daily living ，ADL)测试是用来测量日常生活活动能力，原始分数转换为年龄、教育等校正值。MCI分为4个亚型[7]：aMCI-SD、naMCI-SD、aMCI-MD、naMCI-MD。

1.3 结构性磁共振成像

于北华大学第一附属医院及首都医科大学附属北京友谊医院放射科进行磁共振成像。所有病人都接受了德国西门子NOVUS1.5T MRI扫描。磁共振扫描包括T1WI、T2WI和FLAIR序列。采用人工勾画感兴趣区(region of interest，ROI)的方法比较MCI及对照组的海马体积,用全脑容积作校正。分类记录MRI检查数据与成像的情况。图像评价MTA和脑白质高信号(white matter hyperintensity，WMH)在影像中心进行分析。

1.4 MTA标准化的视觉评估及WMH评分标准

MTA的视觉评估采用冠状位T1WI，视觉评分[8]提出的5分执行。分数范围从0分(无萎缩)、4分(重度萎缩)的基础上对海马结构的高度和周围的脑脊液空间评分，对两个颞角的宽度进行评分。MTA评分≥1.5被认为是不正常的。脑白质病变高信号评分≥5 mm，分别为4个区域的0级(无病变)到3级(整个白质区弥漫性受累)。WMH在磁共振轴位FLAIR相上判定。

1.5 基因分型

用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism,PCR-RFLP)基因分型方法测定ApoEε4基因型。通过PCR-RFLP方法从乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetie acid，EDTA)抗凝的血液提取基因组脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)测定，ApoEε4基因型扩增产物的限制性酶切[9]。

1.6 统计学方法

2 结果

样本特征和神经心理学量表的数据。表1显示了本研究中所有样本的人口统计学和神经心理学检测结果。4个MCI亚组与对照组之间的年龄和教育水平比较差异无统计学意义。在所有的MCI受试者中，MMSE评分均显著低于对照组。此外，aMCI-SD和naMCI-SD受试者的MMSE评分优于aMCI-MD和naMCI-MD。关于神经心理测试的评分，不同MCI分型对于各个认知域的影响差异有统计学意义，如对照组的认知表现最好，aMCI-SD者认知表现居中，而表现最差的是aMCI-MD。aMCI-SD者表现出记忆障碍，即较低的记忆得分，没有其他认知领域受损的表现。重要的是，在执行能力方面，aMCI-MD和naMCI-MD组的表现相较于MCI-SD的2个亚组及对照组都差。

表1 人口统计学、神经心理学和磁共振成像变量对比

Tab.1 Demographic, neuropsychological, and sMRI variables

3 讨论

MCI是一个异质性临床综合征的概念是在2006年由欧洲阿尔茨海默病协会工作小组提出的[10],其异质性根据病因学分型为aMCI和naMCI。MCI分为4个亚型[7]：aMCI-SD，只有记忆功能区损害而无其他认知功能区受损;aMCI-MD为单一的语言、计算等认知区域损害，记忆功能正常；naMCI-SD，除有记忆损害外，还有其他认知领域的损害；naMCI-MD不止一个认知区域受损。国外学者[11]根据这个异质性特点，提出MCI的诊断程序为确定MCI综合征、辨认MCI亚型及明确MCI亚型的病因。

本研究中，所有病人都进行了详细的神经心理学测试，这使笔者能够识别不同的基于MCI的认知特征。确定的aMCI-SD和aMCI-MD与对照组相比个体表现出更严重的MTA。然而，在naMCI与对照组之间MTA差异无统计学意义。本研究结果显示MTA和记忆障碍的严重程度之间的直接联系是aMCI-SD和aMCI-MD亚型鉴定，对于naMCI-SD 和 naMCI-MD亚型没有影响，表明海马和颞叶的解剖结构的病变与aMCI-SD和aMCI-MD型轻度认知障碍密切相关，分类的MCI病人与有无记忆损害可能导致MCI异质性的重要因素。MTA结合ApoEε4基因表现出对aMCI-SD和aMCI MD亚型影响很大。本课题组sMRI研究结果表明各亚型之间WMH没有明显差异。因此，笔者认为MTA在ApoEε4基因型组合可能代表一个预测aMCI到AD过程的有前途的危险因素。

本研究中采用定量MRI研究sMRI方法中容积测量海马、内嗅皮层等脑区有助于预测MCI的进展[12]。sMRI图像建立,反映着的不同轻度认知功能障碍MTA脑萎缩模式及WMH高信号的变化，通过对比个体化病人的sMRI图像与模式图像可为不同分型的MCI鉴别诊断提供信息[13]。

此外，本研究表明，ApoEε4基因在aMCI与naMCI相比中表达有显著增加。MTA评分和记忆功能受损与aMCI个体ApoEε4基因型密切相关，在naMCI个体无显著关联。ApoEε4基因存在对aMCI-SD和aMCI-MD组记忆损害程度有的重要影响，对naMCI没有影响。因此，ApoEε4基因可能代表aMCI病人的危险因素，引起轻度认知障碍的作用机制可能与血脂代谢紊乱,作用于脂蛋白的结构蛋白参与动脉粥样硬化的形成，抗氧化能力弱，对缺血性神经元损伤的保护性作用较差，基因携带者神经细胞缺血性损伤的程度较重，阻止神经细胞损伤后神经功能的恢复，导致认知功能下降的机制可能是阻止神经元损伤后功能的修复，从而影响了认知功能等[14]。

总之，本研究表明中国人群不同亚型的MCI，基于神经心理学特征可能表现出生物学异质性，尤其在不同个体aMCI和naMCI。本研究结果提示MTA在ApoEε4基因型结合可以简单的提供从MCI向AD在未来发展预测的初步证据。进一步的纵向分析需要确定不同阶段的ApoEε4基因型与sMRI测量MCI亚型的临床进展之间的关系，并随后进行早期干预治疗。

[1] Petersen R C, Smith G E, Waring S C, et al. Mild cognitive impairment: clinical characterization and outcome[J]. Arch Neurol， 1999，56(3):303-308.

[2] Vlooswijk M C, Jansen J F,de Krom M C, et al. Functional MRI in chronic epilepsy: associations with cognitive impairment [J]. Lancet Neurol, 2010, 9(10):7018-7022.

[3] Corder E H, Saunders A M, Strittmatter W J,et al . Gene dose of apolipoprotein E type 4 allele and the risk of Alzheimer’s disease in late onset families[J].Science，1993， 261(5123): 921-923.

[4] Amercian Psychiatric Association. The diagnosic and statisitical manual of menual of mental disorders(DSM-4)[M].Arlington:APA,2008:47.

[5] Folstein M F,Folstein S E,Mchugh P R.“Mini-mental state”:a practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician[J].J Psychiatr Res,1975,12(3):189-198

[6] Lawton M P,Brody M P.Assesment of older people:self-maintaining and instrumental activities of daily living[J].Gerontologist,1969,9(3):179-186.

[7] Jack C R Jr, Shiung M M, Weigand S D, et al. Brain atrophy rates predict subsequent clinical conversion in normal elderly and amnestic MCI[J]. Neurology， 2005，65(8):1227-1231.

[8] Mariani E, Monastero R, Ercolani S, et al. Vascular risk factors in mild cognitive impairment subtypes. Findings from the ReGAl project[J]. Dement Geriatr Cogn Disord， 2007，24(6):448-456.

[9]Cherbuin N, Leach L S, Christensen H, et al. Neuroimaging and ApoE genotype: a systematic qualitative review [J]. Dement Geriatr Cogn Disord， 2007， 24(5): 348-362.

[10]Portet F,Ousset P J，Visser P J，et al.Mild cognitive impairment (MCI) in medical practice: acritical review of the concept and new diagnostic procedure.Report of the MCI working Group of the European Consortium on Alzheimeris DiSEASE [J].J Neurol Neurosurg Psychiatry，2006,77(6):714-718.

[11]Dubois B,Feldman H H,Jacova C,et al.Research criteria for the diagnosis of Alzheimer’s disease:revising the NINCDS-ADRDA criteria [J].Lancet Neurol，2007，6(8):734-746.

[12]Rémy F, Mirrashed F, Campbell B, et al. Verbal episodic memory impairment in Alzheimer's disease: a combined structural and functional MRI study. Neuroimage， 2005,25(1): 253-266 .

[13]Granziera C,Hadjikhani N,Arzy S,et al.In-vivo magnetic resonance imaging of the structuctural core of the Papez circuit in humans [J].Neuroreport，2011,22(5):227-231.

[14]Pereira J B, Cavallin L. Spulber G. et al. Influence of age, disease onset and ApoE4 on visual medial temporal lobe atrophy cut-offs [J].Intern Medi. 2014, 275(3); 317-330 .

编辑 孙超渊

Study ofApoEε4 gene combined with sMRI in mild cognitive impairment

Ma Jun1,2, Wang Zhaohui3，Gu Xuesong1, Man Fengyuan4*

(1.DepartmentofRadiology,HospitalofBeihuaUniversity,Jilin132011,JilinProvince,China; 2.DepartmentofRadiology,BeijingFriendshipHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100050,China; 3.DepartmentofNeurology,HospitalofBeihuaUniversity,Jilin132011,JilinProvince，China；4.DepartmentofRadiology，TheGeneralHospitalofthePLARocketForce，Beijing100088,China)

Objective To evaluate demographics, neuropsychological performance, structural magnetic resonance imaging (sMRI) measures, and apolipoprotein E genotype among four mild cognitive impairment (MCI) subtypes. Methods A total of 94 subjects with MCI and 53 cognitively normal older participants (controls) were evaluated. Classification of subjects with MCI into four subtypes based on neuropsychological performance, were investigated about sMRI research andApoEε4 genotype. Medial temporal lobe atrophy (MTA) and prevalence of white matter hyperintensity (WMH) were assessed by sMRI. In addition, to study the relationship between Minimum Mental State Examination (MMSE) score, MTA score andApoEε4 score, WMH and MCI subtypes. Results Severity of MMSE and MTA differed among MCI subtypes and control group. We found that 2 amnestic forms of MCI patients had significantly higher MTA scores than the 2 nonamnestic forms of MCI patients. However, there are not significant differences in WMH among the MCI subtypes. Apolipoprotein E genotype prevalence was significantly higher in the amnestic compared with nonamnestic subtypes of MCI. In addition, in amnestic MCI-single domain (aMCI-SD) and amnestic MCI-multiple domain (aMCI-MD) subjects, presence ofApoEε4 allele had a significant impact on the severity of MTA and memory deficits. Conclusion The different subtypes of MCI, may display biological heterogeneity, suggesting that sMRI in combination with theApoEε4 genotype might be more helpful to predict progression from MCI to dementia.

mild cognitive impairment; clinical subtypes;structural magnetic resonance imaging; medial temporal lobe atrophy; apolipoproteinEε4 genotype; white matter hyperintensity

吉林省教育厅基金资助 [2011]144 号。This study was supported by Jilin Provincial Department of Education Funding [2011] 144.

时间：2017-01-17 23∶54

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3662.R.20170117.2354.050.html

10.3969/j.issn.1006-7795.2017.01.012]

R 741

2016-11-28)

*Corresponding author， E-mail：13159543160@163.com