多模態(tài)MRI在T2DM腦損傷評價的實驗及臨床研究.pdf

1、目的：
　　本研究旨在通過建立2型糖尿病(T2DM)家兔模型，觀察其不同T2DM病程腦組織Aβ1-42蛋白表達及凋亡細胞變化，并進行SWI、MRS和DTI檢查。分析腦組織病理改變與MRS數(shù)據(jù)相關(guān)性，評估多模態(tài)MRI檢查能否反映T2DM腦組織病理變化及T2DM病程對腦組織損傷的影響。通過對不同病程的T2DM患者進行SWI相位值、MRS和DTI檢查，并通過MoCA評分對患者進行認知功能檢查。分析MRI檢查數(shù)據(jù)與MoCA評分相關(guān)性，評估

2、多模態(tài)MRI檢查能否及早預(yù)測T2DM患者認知功能損傷。探討SWI相位值、MRS和DTI反映和評估T2DM腦組織病理改變、認知功能損傷及其在臨床早期診斷、病情評估和動態(tài)觀察等方面的臨床應(yīng)用價值。
　　材料與方法
　　1.健康雄性家兔18只，隨機分為2型糖尿病(type2 diabetes mellitus，T2DM)模型組、高脂高糖組、正常對照組(normal control，NC)，每組6只。T2DM模型組家兔高脂高糖飼料喂

3、食8周后，經(jīng)檢測出現(xiàn)胰島素抵抗則耳緣靜脈1次性注射四氧嘧啶(100 mg/kg)。比較各組家兔葡萄糖耐量試驗血糖、胰島素變化結(jié)果和0.5 h胰島素(insulin0.5 h，I0.5h)和0.5 h葡萄糖(glucose0.5 h，G0.5h)比值(I0.5h/G0.5h)、胰島素曲線下面積(area under the curve of insulin，AUCI)、血糖曲線下面積(area under the curve of glu

4、cose，AUCG)和ACUI/ACUG結(jié)果，判斷T2DM家兔模型組是否具備T2DM相應(yīng)的病理生理特點。
　　2.健康雄性家兔30只，隨機分為T2DM模型組24只、正常對照（normalcontrol，NC）組6只。T2DM組家兔按T2DM病程又分為T2DM12w組、T2DM16w組、T2DM20w組和T2DM24w組4個亞組，每組均為6只。各組隨機取3只家兔免疫組化法檢測雙側(cè)額葉、海馬CA3區(qū)、后扣帶回Aβ1-42蛋白表達及TU

5、NEL染色檢測雙側(cè)海馬CA3區(qū)凋亡細胞。各組家兔進行腦部SWI、MRS和DTI序列掃描，測量雙側(cè)額葉、海馬區(qū)、后扣帶回相位值并與Aβ1-42蛋白進行相關(guān)分析;測量雙側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr、Cho/Cr及ml/Cr值，分析NAA/Cr與海馬CA3區(qū)凋亡細胞指數(shù)（Apoptosis index，AI）相關(guān)性;測量雙側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)、前、后扣帶回和胼胝體膝部、壓部ADC值和FA值。
　　3.T2DM患者共39例，按T2DM病程分為2個亞組:T

6、2DMA組:T2DM病程＜10年，17例患者。T2DMB組:T2DM病程≥10年，22例患者。年齡范圍:55～70歲。收集年齡、性別、受教育程度、血壓與T2DM患者匹配的28名志愿者作為對照組(health control，HC)。所有受試者均進行T2-FLAIR、SWI、MRS、DTI序列掃描和MoCA評分。比較各組MRI數(shù)據(jù)和MoCA評分，分析T2DM組MRI數(shù)據(jù)和MoCA評分相關(guān)性。
　　結(jié)果
　　1.T2DM組家兔模

7、型制備結(jié)果
　　T2DM組家兔空腹血糖為12.38±1.25 mmol/L，符合糖尿病診斷標準，其糖耐量試驗各時間點血糖明顯高于NC組和高脂高糖組家兔（P＜0.05）;T2DM組家兔空腹胰島素為23.23±4.65mu/L，高于NC組和高脂高糖組家兔（P＜0.05），其糖耐量試驗胰島素高峰時間點晚于NC組和高脂高糖組家兔;T2DM組家兔I0.5h/G0.5h低于NC組和高脂高糖組家兔（P＜0.05）;T2DM組家兔ACUG高于NC

8、組和高脂高糖組家兔（P＜0.05），ACUI低于高脂高糖組家兔，高于NC組(P＜0.05);T2DM家兔組ACUI/ACUG值低于NC組和高脂高糖組家兔(P＜0.05)。
　　2.T2DM家兔病理和MRI檢查結(jié)果
　　2.1 T2DM各組家兔額葉、海馬CA3區(qū)Aβ1-42蛋白平均光密度值均高于NC組（P＜0.05）。T2DM12W組與T2DM16W組家兔額葉、海馬CA3區(qū)Aβ1-42蛋白平均光密度值無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05

9、);T2DM12W組、T2DM16W組家兔額葉、海馬CA3區(qū)Aβ1-42蛋白平均光密度值均低于T2DM20W組和T2DM24W組(P＜0.05);T2DM20W組家兔額葉、海馬CA3區(qū)Aβ1-42蛋白平均光密度值也低于T2DM24W組（P＜0.05）;NC組與T2DM12W組、T2DM16W組家兔后扣帶回Aβ1-42蛋白平均光密度值之間無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）;T2DM20W組、T2DM24W組家兔后扣帶回Aβ1-42蛋白平均光

10、密度值均高于NC組、T2DM12W組和T2DM16W組(P＜0.05);T2DM20W組家兔后扣帶回Aβ1-42蛋白平均光密度值低于T2DM24W組（P＜0.05）。
　　2.2 NC組家兔海馬CA3區(qū)AI低于T2DM各組(P＜0.05);T2DM12w組和T2DM16w組AI比較無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）;T2DM20w組AI高于T2DM12w組和T2DM16w組，但低于T2DM24w組（P＜0.05）;T2DM24w組AI高

11、于 T2DM12w組、T2DM16w組及T2DM20w組(P＜0.05)。
　　2.3 NC組家兔額葉、海馬區(qū)相位值高于T2DM各組家兔(P＜0.05);T2DM12w組家兔額葉、海馬區(qū)相位值與T2DM16w組比較無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）;T2DM20w組家兔額葉及海馬區(qū)相位值低于T2DM12w組、T2DM16w組，但高于T2DM24w組(P＜0.05);T2DM24w組額葉、海馬區(qū)相位值低于T2DM12w組、T2DM16w組

12、及T2DM20w組（P＜0.05）。NC組、T2DM12w組和T2DM16w組家兔后扣帶回相位值組間比較無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）;T2DM20w組家兔后扣帶回相位值低于NC組、T2DM12w組及T2DM16w組，而高于T2DM24w組(P＜0.05)。
　　2.4 NC組海馬區(qū)NAA/Cr為1.22±0.07，高于T2DM各組（P＜0.05）;T2DM12w組和T2DM16W組NAA/Cr比較無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05);T2

13、DM20w組NAA/Cr低于T2DM12w組、T2DM16w組，高于T2DM24w組（P＜0.05）;T2DM24w組NAA/Cr低于T2DM12w組、T2DM16w組及T2DM20w組(P＜0.05)。NC組海馬區(qū)Cho/Cr為0.50±0.01，低于除T2DM12w組以外T2DM各組（P＜0.05）;T2DM12w組和T2DM16W組Cho/Cr比較無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05);T2DM20w組Cho/Cr高于T2DM12w組、T2

14、DM16w組，但低于T2DM24w組(P＜0.05);T2DM24w組Cho/Cr高于T2DM12w組、T2DM16w組及T2DM20w組。NC組、T2DM12w組及T2DM16W組海馬區(qū)ml/Cr組間比較無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）;T2DM20w組ml/Cr高于NC組、T2DM12w組及T2DM16W組，但低于T2DM24w組（P＜0.05）。
　　2.5與NC組比較，T2DM12w組家兔額葉白質(zhì)、前、后扣帶回、胼胝體膝部、壓

15、部的ADC、FA值無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05);T2DM16w組家兔后扣帶回、胼胝體膝部、胼胝體壓部ADC增高，F(xiàn)A降低（P＜0.05）;T2DM20w及T2DM24w組家兔額葉白質(zhì)、前、后扣帶回、胼胝體膝部、壓部的ADC隨病程增加ADC逐漸增高，F(xiàn)A逐漸降低(P＜0.05)。
　　2.6 T2DM12w組、T2DM16w組、T2DM20w組及T2DM24w組額葉、海馬和后扣帶回Aβ1-42平均光密度值與相位值相關(guān)系數(shù)r均為負值(

16、P＜0.05)。
　　2.7 T2DM12w組、T2DM16w組、T2DM20w組及T2DM24w組家兔海馬區(qū)AI與NAA/Cr相關(guān)系數(shù)r均為負值（P＜0.05）。
　　3.T2DM患者MoCA評分及MRI檢查結(jié)果
　　3.1 HC組、T2DMA組及T2DMB組MoCA評分分別為29.39±0.83、28.29±1.86、25.54±2.15，各組間比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。
　　3.2 HC組雙側(cè)海馬區(qū)

17、、額葉和后扣帶回相位值高于T2DMA組和T2DMB組(P＜0.05);T2DMA組雙側(cè)海馬區(qū)、額葉和后扣帶回相位值高于T2DMB組(P＜0.05)。
　　3.3 HC組左側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr高于T2DMA組和T2DMB組（P＜0.05）;T2DMA組左側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr高于T2DMB組（P＜0.05）。HC組左側(cè)海馬區(qū)Cho/Cr和Ins/Cr低于T2DMA組和T2DMB組（P＜0.05）;T2DMA組左側(cè)海馬區(qū)Cho/Cr和I

18、ns/Cr低于T2DMB組（P＜0.05）。
　　3.4 HC組雙側(cè)額葉、雙側(cè)前、后扣帶回、胼胝體膝部和胼胝體壓部ADC值低于T2DMA組和T2DMB組（P＜0.05）;T2DMA組雙側(cè)額葉、雙側(cè)前、后扣帶回、胼胝體膝部和胼胝體壓部ADC值低于T2DMB組(P＜0.05)。
　　3.5 HC組雙側(cè)額葉、雙側(cè)前、后扣帶回、胼胝體膝部和胼胝體壓部FA值高于T2DMA組和T2DMB組(P＜0.05);T2DMA組雙側(cè)額葉、雙側(cè)前、

19、后扣帶回、胼胝體膝部和胼胝體壓部FA值高于T2DMB組(P＜0.05)。
　　3.6 T2DMA組和T2DMB組MoCA評分與雙側(cè)海馬區(qū)、雙側(cè)額葉、雙側(cè)后扣帶回相位值相關(guān)系數(shù)r均為正值，具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）;T2DMA組和T2DMB組MoCA評分與左側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr相關(guān)系數(shù)r為正值（P＜0.05），T2DMA組和T2DMB組MoCA評分與Cho/Cr、Ins/Cr相關(guān)系數(shù)均為負值(P＜0.05);T2DMA組和T2D

20、MB組MoCA評分與所測部位ADC值相關(guān)系數(shù)均為負值(P＜0.05)，T2DMA組和T2DMB組MoCA評分與所測部位FA值相關(guān)系數(shù)均為正值(P＜0.05)。
　　結(jié)論
　　1.本實驗方法制備的T2DM家兔模型符合糖尿病動物模型診斷標準;該模型家兔存在胰島素抵抗和胰島β細胞功能損傷，具備T2DM病理特征。
　　2.T2DM家兔額葉、海馬CA3區(qū)和后扣帶回存在Aβ1-42蛋白沉積，海馬CA3區(qū)檢測到凋亡細胞。T2DM病程

21、越長，Aβ1-42蛋白沉積越多，凋亡細胞指數(shù)越高。T2DM家兔額葉、海馬CA3區(qū)Aβ1-42蛋白沉積要早于后扣帶回。
　　3.T2DM家兔額葉、海馬區(qū)和后扣帶回相位值降低，隨T2DM病程增加，相位值逐漸降低，后扣帶回相位值降低要晚于額葉和海馬區(qū);T2DM家兔海馬區(qū)NAA/Cr降低，Cho/Cr和ml/Cr升高，NAA/Cr發(fā)生變化早于Cho/Cr和mI/Cr，ml/Cr最晚發(fā)生變化;T2DM家兔額葉白質(zhì)、前、后扣帶回、胼胝體膝部、

22、壓部的ADC值逐漸增高，F(xiàn)A值逐漸降低，后扣帶回、胼胝體膝部、胼胝體壓部發(fā)生變化早于前扣帶回和額葉白質(zhì)。
　　4.T2DM家兔額葉、海馬和后扣帶回Aβ1-42平均光密度值與相位值呈負相關(guān)，海馬區(qū)AI與NAA/Cr亦呈負相關(guān)，表明SWI和MRS可以反映腦組織病理改變。
　　5.T2DM家兔額葉、海馬及后扣帶回檢測到Aβ1-42蛋白，提示T2DM腦損傷可能與AD存在共同的病理改變。
　　6.隨著臨床上T2DM病程延長，患者

23、的認知功能逐漸降低;雙側(cè)海馬區(qū)、額葉和后扣帶回相位值逐漸降低;左側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr逐漸降低，Cho/Cr和Ins/Cr逐漸升高;雙側(cè)額葉、雙側(cè)前、后扣帶回、胼胝體膝部和胼胝體壓部ADC值逐漸增加，F(xiàn)A值逐漸降低。
　　7.T2DM患者相位值與MoCA評分呈正相關(guān);NAA/Cr與MoCA評分呈正相關(guān)，Cho/Cr、Ins/Cr與MoCA評分呈負相關(guān);ADC值與MoCA評分呈負相關(guān)，F(xiàn)A值與MoCA評分呈正相關(guān)。說明應(yīng)用多模態(tài)MRI