1H-MR波谱分析急性期抗N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)脑炎额叶代谢物变化

冯雪丹，于莎莎，张玉婧，高 煜，陈剑华，马红梅，徐建民

(1.北京丰台右安门医院神经内科，2.医学影像科，北京 100069)

抗N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate-receptor， NMDAR)脑炎指由NMDAR的NR1亚基产生的特异性IgG抗体介导的自身免疫性脑炎(autoimmune encephalitis, AE)[1]，临床表现为精神行为异常、语言障碍、癫痫发作和认知功能障碍等[2]。抗NMDAR脑炎为中枢神经系统功能损伤而非组织破坏，其中头部MRI可见异常者仅约占11%～83%[3-4]，且MRI表现与病情严重程度无明显相关[5]。1H-MR波谱(MR spectroscopy, MRS)是利用MRI和化学位移作用进行特定原子核和化合物分析的无创性影像学技术。既往研究[3-5]报道，抗NMDAR脑炎好发于额叶及颞叶，额叶与学习、记忆等高级认知功能密切相关。本研究以双侧额叶为ROI，采用1H-MRS观察急性期抗NMDAR脑炎双侧额叶皮层代谢物变化及其与认知障碍的关系，评估其对本病的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2017年4月—2018年12月20例于北京丰台右安门医院临床诊断的急性期抗NMDAR脑炎(脑炎组)患者。纳入标准：①符合《中国自身免疫性脑炎诊治专家共识》[6]抗NMDAR脑炎诊断标准；②发病≤1个月，处于精神障碍期且未接受免疫治疗；③生命体征平稳；④头部MRI未见明确异常；⑤脑脊液抗NMDAR抗体检测结果为阳性。排除标准：①既往有严重脑器质性疾病、躯体疾病、颅脑损伤、精神类疾病史；②酒精和药物滥用史；③存在神经系统结构异常。招募同期20名年龄、性别与受教育程度匹配的健康成年志愿者为正常对照(对照组)。受试者均为右利手。本研究经院伦理学委员会批准(批准号：2019第2号)，检查前受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE 1.5T signa HDxt超导MR仪，采集常规T1WI、T2WI、三维正交方位液体衰减反转恢复序列图像后行1H-MRS扫描。于轴位T1WI上分别于左、右侧额叶相同部位选定ROI，避开脑脊液、脂肪、颅骨及气腔等结构，采用点解析频谱法(point resolve spectroscopy， PRESS)序列采集单体素波谱数据，设备自动进行匀场及水抑制，体素20 mm×20 mm×20 mm，TR 1 500 ms，TE 35 ms，FOV 240 mm×240 mm，平均采集次数8次，扫描时间2 min 12 s。

采用GE AW4.7工作站对原始数据进行处理，获得相应MRS及各代谢物N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl asparte, NAA)、胆碱(choline, Cho)、肌醇(myo-inositol, mI)、谷氨酸盐复合物(glutamine+glumate, Glx)和肌酐(creatine, Cr)的峰下面积；并以Cr为参照物自动计算左右侧额叶NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr。

由1名具有5年工作经验的神经内科主治医师于MR检查当日采用盲法对受试者进行神经心理测评，包括简易精神状态检查(mini-mental state examination, MMSE)量表(总分30分)和蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment, MoCA)量表评分(总分30分)，如受试者教育年限<12年，MoCA评分加1分，正常值≥26分。

记录脑炎组患者脑脊液抗NMDAR抗体检测结果。

1.3 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。对计量资料采用Shapiro-Wilk检验进行正态性分析，符合正态分布时以±s表示，采用t检验进行比较。采用χ2检验比较计数资料。以Pearson相关分析观察脑炎组1H-MRS参数与MMSE评分、MoCA总分之间的关系，Spearman相关分析观察1H-MRS参数与抗NMDAR抗体滴度倒数之间的关系。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

脑炎组(n=20)男11例，女9例，年龄19～66岁，平均(32.5±14.2)岁；教育年限6～16年，平均(8.50±3.53)年；MMSE评分4～29分，平均(18.23±8.62)分，MoCA评分17.53～7.81分，平均(17.53±7.81)分；脑脊液抗NMDAR抗体滴度2例为1∶10、10例为1∶32、5例为1∶100、3例为1∶320。对照组(n=20)男10名，女10名，年龄21～58岁，平均(33.6±15.0)岁；教育年限5～17年，平均(8.90±2.80)年；MMSE评分26～30分，平均(28.08±0.82)分，MoCA评分27～30分，平均(29.02±1.12)分。脑炎组MMSE评分(t=-0.39，P=0.01)及MoCA评分(t=-0.56，P<0.01)均低于对照组，年龄(t=0.26，P=0.76)、性别(χ2=0.46，P=0.35)及受教育年限(t=-0.32，P=0.68)组间差异无统计学意义。

2.1 组间1H-MRS参数比较 脑炎组双侧额叶NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr、Glx/Cr差异均无统计学意义(t=1.03、2.29、-0.73、0.15，P均>0.05)。与对照组相比，脑炎组双侧额叶NAA/Cr下降、Glx/Cr升高(P均<0.05)，而左、右侧额叶Cho/Cr、mI/Cr差异均无统计学意义(P均>0.05)，见图1及表1。

图1 脑炎组及对照组MRS A.脑炎组右侧额叶NAA/Cr为1.32，Glx/Cr为0.89； B.对照组右侧额叶NAA/Cr为1.69，Glx/Cr为0.58； C.脑炎组左侧额叶NAA/Cr为1.07，Glx/Cr为0.75； D.对照组左侧额叶NAA/Cr为1.58，Glx/Cr为0.63

表1 脑炎组与对照组双侧额叶1H-MRS参数比较(±s)

表1 脑炎组与对照组双侧额叶1H-MRS参数比较(±s)

组别NAA/Cr右侧额叶左侧额叶Cho/Cr右侧额叶左侧额叶mI/Cr右侧额叶左侧额叶Glx/Cr右侧额叶左侧额叶脑炎组(n=20)1.16±0.201.18±0.271.10±0.120.97±0.120.89±0.200.87±0.100.75±0.120.72±0.16对照组(n=20)1.36±0.201.32±0.171.00±0.120.90±0.150.70±0.100.85±0.180.50±0.170.56±0.13t值-2.39-2.210.780.690.160.282.282.35P值0.040.030.150.380.080.130.020.02

2.2 抗NMDAR脑炎1H-MRS参数与MMSE评分、MoCA评分及脑脊液抗体滴度倒数的相关性 脑炎组左、右侧额叶MRS参数差异均无统计学意义，故取其均值进行分析，结果显示额叶NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr与MMSE评分、MoCA总分脑脊液抗NMDAR抗体滴度倒数间均无明显相关性(P均>0.05)，见表2。

表2 急性期抗NMDAR脑炎额叶1H-MRS参数与MMSE、MoCA评分及抗体相关性分析结果

3 讨论

1H-MRS为非侵袭性脑功能成像技术，可检测脑代谢物含量以反映神经元及细胞膜的功能状态，现已广泛用于研究癫痫[7]、痴呆[8]及神经系统肿瘤等疾病。抗NMDAR脑炎是一种弥漫性脑炎，自身产生的抗NMDAR抗体与突触部位NMDAR结合，影响突触神经递质传递，导致患者神经功能失常而出现认知功能障碍。

NAA是反映神经元和轴突完整性的标志。大脑Cr在不同代谢条件下均较稳定，常作为其他代谢物的内参照。YAMAMOTO等[9]发现抗NMDAR脑炎发病初期NAA峰降低，随后转为正常。KATAOKA等[10]发现抗NMDAR脑炎早期头部MRI和脑电图改变不明显时，基底节和丘脑NAA水平已出现降低，疾病后期NAA水平恢复正常。也有研究[11-12]表明抗NMDAR脑炎病灶处NAA峰、NAA/Cr降低。本研究中，相比对照组，脑炎组双侧额叶NAA/Cr减低，与上述报道大致一致，提示急性期抗NMDAR脑炎额叶神经元代谢障碍，或伴部分神经元变性坏死、数量减少，而NAA水平减低可能是导致抗NMDAR脑炎患者认知功能障碍的生化基础，故1H-MRS可用于检测抗NMDAR脑炎急性期神经元功能改变。

Cho代表脑内胆碱总量，反映细胞膜功能状态。本研究脑炎组双侧额叶Cho/Cr与对照组差异无统计学意义，与既往报道[11-12]相似，考虑与抗NMDAR脑炎额叶细胞膜功能轻度异常，存在轻度炎症反应、髓鞘细胞破坏或增殖有关。

谷氨酸(glutamate, Glu)是脑内主要兴奋性氨基酸，影响神经元存活、突触形成及可塑性等，与大脑学习、记忆等认知功能关系密切。谷氨酰胺(glutamine, Gln)是谷氨酸的储存形式，低场强1H-MRS很难分离二者，故常以Glx反映Glu和Gln的浓度。ENDRES等[13]报道1例抗NMDAR脑炎MRS左大脑半球前额叶皮质Glx、Glx/Cr较对侧明显减低，PET显示左大脑半球葡萄糖代谢减低，推测二者存在相关性。本研究发现抗NMDAR脑炎组双额叶Glx/Cr升高，与其发病机制相符，即肿瘤或感染等刺激产生抗NMDAR抗体，与大脑中的NMDAR交叉反应并诱导其内化，可逆性降低受体表面密度、减少突触位点，增加Glu释放，致神经元受损而发生认知障碍、行为异常等[13]。本研究结果与ENDRES等[13]不一致，考虑与研究对象不同有关：后者观察对象为恢复期患者，而本组为急性期患者，推测抗NMDAR脑炎初期皮层过度兴奋，与高Glu状态有关，而后低Glu状态导致皮质过度抑制，提示通过1H-MRS检测Glu浓度可监测抗NMDAR脑炎病情。

mI增高可作为神经胶质细胞增生的标志物。目前少见关于抗NMDAR脑炎mI代谢变化的报道。尸检报告[14]显示1例难治性抗NMDAR脑炎存在大脑T细胞炎症和明显小胶质细胞受累。本研究中抗NMDAR脑炎左、右侧额叶mI/Cr与对照组差异均无统计学意义，考虑与纳入病例为早期非重症患者有关。

既往研究[8]认为1H-MRS检出的脑神经递质改变与认知功能密切相关。本研究发现抗NMDAR脑炎急性期额叶皮层各代谢物比值与MMSE、MoCA评分均无明显相关，提示抗NMDAR脑炎认知功能障碍机制复杂，单一神经递质代谢物改变并不能完全反映认知功能变化，尚不能以NAA和/或Glx作为临床评价患者认知障碍的指标。抗NMDAR脑炎患者脑脊液抗NMDAR抗体滴度不能反映病情严重程度，与抗体的亲和力有关[15]；本组脑代谢物含量亦与抗体滴度无明显相关性。

综上所述，1H-MRS有助于诊断急性期抗NMDAR脑炎及监测病情。抗NMDAR脑炎急性期双侧额叶NAA/Cr降低、Glx/Cr升高，但与认知障碍无明显相关性。本研究存在的局限性：①样本量小，且仅为单中心、横断面研究；②未观察不同脑区、不同病程阶段脑代谢物含量变化，有待扩大样本量进一步完善。