慢性阻塞性肺疾病患者海马氢质子磁共振波谱分析研究

王宇 谭西英

[摘要] 目的 研究慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者海马氢质子磁共振波谱（1H-MRS）的特点。 方法 随机选取2012年2月—2015年1月期间收治的32例COPD患者和30例健康志愿者分别纳入研究组和对照组。采用1H-MRS检测双侧海马的N-乙酰基天门冬氨酸（NAA）、胆碱复合物（Cho）和肌酸复合物（Cr）。 结果 研究组左右侧海马NAA/Cr值（（1.12±0.37）和（1.16±0.41））均显著低于对照组（（1.63±0.40）和（1.69±0.43）），差异具有统计学意义（t=4.963、P=0.007和t=4.856、P=0.023）；研究组左右侧海马Cho/Cr值（（1.67±0.36）和（1.62±0.40））均显著高于对照组（（1.39±0.41）和（1.31±0.39）），差异具有统计学意义（t=3.469、P=0.013和t=3.019、P=0.047）。结论 慢性阻塞性肺疾病患者存在海马神经元的代谢异常。

[关键词] 慢性阻塞性肺疾病；氢质子磁共振波谱分析；海马

[中图分类号] R4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2016）02（a）-0191-03

Analysis and Research of Proton Magnetic Resonance Spectroscopy in Hippocampus in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary

WANG Yu， TAN Xi-ying

Second ward，Department of respiration， Xinxiang First People's Hospital， Xinxiang， Henan Province， 453000 China

[Abstract] Objective To research the characteristics of proton magnetic resonance spectroscopy in hippocampus （1H-MRS）in patients with chronic obstructive pulmonary（COPD）. Methods 32 cases of COPD patients treated from February 2012 to January 2015 were randomly selected as the research group and 30 cases of healthy volunteers treated at the same period were selected as the control group， the N- acetyl aspartate（NAA）， choline-containing compounds（Cho）. Results In the bilateral hippocampus， the NAA/Cr ratio in patients with COPD（（1.12±0.37 ）and（1.16±0.41）） lower than that in normal controls（（1.63±0.40 ）and （1.69±0.43））， the difference was statistically significant （t=4.963、P=0.007 and t=4.856/P=0.023）. the Cho/Cr ratio in patients with COPD（（1.67±0.36 ）and （1.62±0.40）） showed Higher than that in normal controls（（1.39±0.41） and （1.31±0.39））， the difference was statistically significant （t=3.469/P=0.013 and t=3.019/P=0.047）. Conclusion Patients with chronic obstructive pulmonary have metabolism of hippocampal neurons abnormities.

[Key words] Chronic obstructive pulmonary； Proton magnetic resonance spectroscopy； Hippocampus

慢性阻塞性肺疾病是呼吸内科的常见病和多发病，主要表现为不完全可逆的气流受限，长期病情控制不佳可引起多种组织、器官的结构和功能改变。近年来，由COPD导致的慢性脑功能和结构损害成为研究热点[1]。MRS作为一种无创的功能检查方法， 可研究感兴趣脑区的神经递质浓度和代谢情况，为临床上脑结构和功能的研究提供了一种新的手段。目前仅有相关的动物实验，国内外均未见临床病例研究报道。该研究随机选取2012年2月—2015年1月期间在该院住院的32例慢性阻塞性肺疾病患者为研究对象，探讨慢性阻塞性肺疾病患者海马氢质子磁共振波谱（1H-MRS）特点，以期为慢性阻塞性肺疾病患者中枢系统损害的神经生物学研究提供参考，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 研究组 为2012年2月—2015年1月期间在本院住院的COPD患者。入组标准：参照美国胸科协会和欧洲呼吸病学会共同制定的COPD 诊断标准[2]；年龄50～80岁；病程>5年；未使用可能影响脑内神经递质的药物；无脑卒中等病史；无重要脏器结构或功能异常病史。入组32例，男16例，女16例；年龄50～80岁，平均（67.7±11.8）岁；受教育年限0～11年，平均（6.2±4.9）年。

1.1.2 对照组 为同时期内的本院职工及附近社区的健康居民。入组30名，男16名，女14名；年龄50～80岁，平均（66.3±12.6）岁；受教育年限0～11年，平均（5.9±5.0）年；研究组和对照组的年龄、性别构成比、受教育年限差异无统计学意义（P>0.05）。

1.2 研究方法

该研究采用病例-对照研究设计，进行横断面研究。由新乡市第一人民医院呼吸科的两位经过正规培训的主治医师严格根据入组标准和排除标准确定入组对象。采用荷兰Philips achieva 1.5 T超导型磁共振成像系统完成波谱分析检查，采用多体素扫描，同时选取双侧海马相同容积的感兴趣区。信号由计算机自带软件处理后转换为数据和波谱图，数字以百万分之一（10-6）表示，并自动计算NAA/Cr、Cho/Cr值。

对比分析慢性阻塞性肺疾病患者双侧海马NAA/Cr、Cho/Cr值与正常对照组的差异，同时分析慢性阻塞性肺疾病患者双侧海马NAA/Cr、Cho/Cr值与发病年数的是否存在相关性。

1.3 统计方法

采用SPSS16.0统计软件包进行统计分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组内比较采用配对t检验，组间比较采用独立样本配对t检验；检验水准均设定为α=0.05，双侧检验。

2 结果

2.1 研究组与对照组NAA/Cr和Cho/Cr的比较

研究组双侧海马NAA/Cr均显著低于对照组，差异有统计学意义（P﹤0.05）；研究组双侧海马Cho/Cr均显著高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

表1 研究组和对照组各研究指标比较（x±s）

注：两组间比较采用独立样本t检验。

2.2 研究组各研究指标与发病年限的相关性分析

研究组双侧海马NAA/Cr与病程呈显著性负相关（P﹤0.05），研究组双侧海马Cho/Cr与发病年数呈显著性正相关（P﹤0.05）。见表2。

表2 研究组海马1H-MRS研究指标与发病年数的相关性分析（r）

注：Pearson相关分析，1P<0.05。

3 讨论

20世纪90年代以来1H-MRS作为无创性的功能检查方法广泛用于脑科学的研究。目前，仅有COPD大鼠模型的1H-MRS研究相关报道[3]，尚未见相似的临床研究报道。

NAA位于神经元内，浓度降低提示神经元的结构破坏、功能异常等。Liu等[4]认为NAA减少可能与神经元结构破坏有关，而轻度的NAA减少可能与神经元功能异常有关。该研究结果显示，COPD患者NAA/Cr较正常对照组显著降低，且随着病程延长，NAA/Cr值下降的幅度越大，提示 COPD患者双侧海马均存在神经元的结构损害、功能异常及大量神经元凋亡，推测海马代谢异常可能是COPD并发慢性脑功能损害的早期病理改变之一。目前有关COPD患者NAA浓度降低的机理目前尚不清楚。NAA在神经元的线粒体合成，线粒体的功能状态对NAA含量有着重要的影响[5]，因此推测NAA降低可能与COPD患者线粒体代谢异常有关；COPD患者多伴有不同程度的动脉硬化改变，海马区脑供血不足可能亦与NAA浓度降低有关；亦不能排除COPD患者在某些物质代谢过程中存在消耗增多的可能。凌学锋等[3]通过COPD大鼠模型的海马MRS研究，证实了COPD大鼠存在海马神经元的代谢异常，与该研究结果一致。目前尚未见以COPD患者为研究对象的相同研究报道，尚需要进一步扩大样本量，进行多中心大样该研究证实。

Cho反映总胆碱含量，亦反映了细胞膜脂质的转换。Bernardi 等[6]认为Cho与维持神经细胞髓鞘的完整性相关。Cho值的升高具有病理学意义。Najm等[7]认为Cho升高与大脑神经退行性变、反应性胶质细胞增生和星状细胞增多有关。Algin[8]认为其增高可能与局部代谢率变化有关。该研究证实，COPD患者双侧海马Cho/Cr均较对照组病理学增高。有关COPD患者Cho增高的机制亦不清楚，张磊等[9]认为组织缺氧性病变可能导致氧自由基的大量堆积，进而导致细胞膜的破坏增加。凌学锋等[3]认为Cho的增高亦可能与血红蛋白过多糖基化有关。该研究结果证实COPD患者双侧海马可能存在神经元细胞膜的损伤、能量代谢异常和胶质细胞的增生等，凌学锋等[3]的研究与该研究结果不一致，其原因可能与MRS检查方法不一、磁共振场强不同、大鼠与人在神经代谢方面的差异等因素有关。目前，国内外亦未见与该研究相似的临床研究报道，其发生的机制尚需进一步深入研究。

该研究尚有很多不足之处，如样本量偏少、脑区选择单一等，尚需要进一步优化实验设计、扩大样本量、建立更科学的对照进行综合研究。

[参考文献]

[1] Tiffany L， Tsai BA， Sands LP， et al. An update on postoperative cognitive dysfunction[J].Adv Anesth，2010，28（1）：269-284.

[2] 朱蕾，冯玉麟.客观评价慢性阻塞性肺疾病的肺功能诊断标准[J].中国呼吸与危重监护杂志，2009，7（4）：315-317.

[3] 凌学锋，林勇，孙思庆，等.COPD大鼠模型海马组织代谢研究[J].东南大学学报：医学版，2011，63（7）：732-736.

[4] Liu HS， Chou MC， Chung HW， etal. a proton MR spectroscopy and diffusion-tensor imaging study[J].Radiology， 2011，260（2）：531-540.

[5] 郑华. 抑郁症首次发病患者丘脑磁共振质子波谱成像的研究[J]. 神经疾病与精神卫生，2008，8（6）：414-416..

[6] Bernardi S， Anagnostou E， Shen J， et al. In vivo 1H-magnetic resonance spectroscopy study of the attentional networks in autism[J]. Brain Res， 2011，22（3）：198-205.

[7] Najm IM， Wang Y， Hong SC， et al. Temporal changes in proton MRS metabolites after kainic acid induced seizure in rat brain[J]. Epilepsy， 1997， 38（1）： 87-94.

[8] Algin O， Taskapilioglu O， Hakyemez B， et al. Structural and neurochemical evaluation of the brain and pons in patients with Wilson's disease[J]. Jpn J Radiol，2010，28（9）：663-671.

[9] 张磊，刘家传，杨艳艳，等.缺氧预处理对颅脑损伤大鼠脑组织HIF-1α及其HO-1表达的影响[J].中国微侵袭神经外科杂志， 2014， 24（2）：566-569.

（收稿日期：2015-11-09）