血管紧张素转换酶的基因多态性对遗忘型轻度认知损害患者认知功能、脑结构和功能的影响

摘要

背景：
　　 阿尔茨海默病(alzheimer'sdisease，AD)是一种最常见的痴呆症，影响数以百万计的老年人，给社会家庭带来巨大的负担。轻度认知损害(mildcognitiveimpairment，MCI)是指介于正常老化和AD之间的一种过渡阶段的认知障碍，MCI可分为遗忘型(amnesticMCI，aMCI)和非遗忘型，aMCI以记忆损害为主，其他认知功能保持相对完整，为最常见的类型，发展为AD的比例高，每年达10％-15％。
　　 近年来，诸多研究发现，血管因素参与AD发病机制，导致认知功能减退，是AD非常重要的危险因素。调节机体的血压且在中枢神经系统广泛分布的血管紧张素转换酶(angiotensinconvertingenzyme，ACE)在AD和MCI病因中占重要位置。ACE的主要酶解产物-血管紧张素(Ⅱ)(angiotensin(Ⅱ)，Ang(Ⅱ))是一种强烈的促血管收缩物质，具有中枢升压效应，且能加速对有血管保护作用的缓激肽的灭活，使脑血管阻力增高，脑血流减少，使大脑处于长期慢性缺血、缺氧的低灌注状态，参与AD的血管源性病因，故认为体内ACE的高水平可能是MCI的危险因素。除ACE本身的血管特性外，脑内的肾素血管紧张素系统对记忆功能具有直接影响。Ang(Ⅱ)及其代谢产物(血管紧张素(Ⅳ)，Ang(Ⅳ))能兴奋海马和杏仁核内的神经元细胞从而增强记忆力。因此，ACE基因已成为AD和MCI的候选基因。
　　 ACE基因存在插入片段(insertion，I)和缺失片段(deletion，D)多态性，因此构成2种等位基因I和D，以及3种基因型:缺失纯合子型(DD)、杂合子型(DI)、插入纯合子型(II)。不同的基因型对ACE活力水平的影响程度不同，D等位基因携带者其ACE的水平明显增高(DD基因型与II基因型相比，ACE水平升高近50％)。
　　 尽管ACE在AD生物学作用己被众多研究证实，但其I/D基因多态性在AD中的作用仍有较大争议。一些研究认为I等位基因为AD的致病基因，但也有研究结果显示，在MCI患者中ACED等位基因的频率明显增加。Richard和Amouyel在老年人群中的研究发现，DD基因型携带者与ID/II基因型携带者相比，其认知功能测试评分最低。在双生子研究中，D等位基因携带者与I等位基因携带者相比，其认知功能受损明显。本实验组之前的研究结果也提示，aMCI组DD基因型及D等位基因频率高于对照组，并且DD及DI型携带者认知功能评分分值均低于II型携带者。
　　 随着基因影像组学(分子遗传学和神经影像学相结合)出现，越来越多的研究开始从生物学层面探讨认知和情感的发生机制。基因影像组学是指运用功能神经影像技术对遗传效应进行研究，阐明侯选基因对认知和行为的影响，更深入透彻地说明遗传易感性与某些神经精神类疾病的关系。该研究方法能通过较小的研究样本量来说明基因对脑功能的影响，甚至能在缺少显著差异的的神经认知功能测试的情况下说明基因对脑功能的影响。
　　 使用多模态核磁共振成像(magneticresonanceimaging，MRI)观察ACEI/D基因多态性对aMCI患者脑功能和脑结构影响的系统研究至今尚未见报道。因此，本研究采用基因影像组学策略，对ACEI/D基因多态性进行检测分析，采用多模态的核磁共振成像技术分析ACE不同基因型对aMCI患者的认知功能、脑灰质、白质结构和脑区激活的影响，以期发现基因型与表型之间的关系，为临床提供早期预防和干预治疗的理论依据。
　　 目的:通过对aMCI患者横断面研究，采用多模态的核磁共振成像技术分析ACEI/D基因多态性对aMCI患者的认知功能、脑灰质、白质结构和脑区激活的影响。初步探讨ACEI/D基因多态性在AD发病机制中的作用，为临床提供早期预防和干预治疗的理论依据。
　　 方法:采用病例对照研究，根据Petersen的aMCI的诊断标准，筛选符合aMCI诊断标准的患者及与之相匹配的对照组共84人(aMCI48人，正常对照组36人)，进行多维度神经心理量表测试评估受试者神经心理学特征。ACE的I/D基因多态性通过PCR的方法检测，利用紫外线分光光度法测量血清ACE的活力水平。使用GE1.5TMRI进行扫描，整个扫描过程中保持静息状态。后对脑内的图像信息进行多模态综合分析。一般数据运用SPSS13.0统计软件处理，影像资料采用MATLAB7.01-SPM2、SPM5软件包处理。
　　 结果:
　　 (1)aMCI与正常对照组人口学资料、认知功能与ACE活力水平比较:两组在年龄、性别、受教育年限均无显著性差异(p＞0.05)，aMCI组神经认知功能测试成绩明显低于正常对照组p＜0.05)，两者之间ACE活力水平无明显差异(p=0.161)。
　　 (2)aMCI与正常对照组ACE基因型亚组间认知功能与ACE活力水平比较:aMCI组的ACE的D基因携带者较其I纯合子携带者只在反映情节记忆的听觉词语记忆测试的延迟回忆功能受损(p=0.035)，而在对照组中2个基因型之间所有的认知功能无明显差异(p＞0.05);aMCI组的D基因携带者较I纯合子携带者的ACE浓度明显增高(p=0.037)，在对照组中2个基因型之间的ACE浓度无明显差异(p＞0.05)。
　　 (3)aMCI和正常对照组ACE基因型亚组间灰质体积的比较(优化的VBM分析方法):在aMCI中，D基因携带者与I纯合子携带者相比，灰质体积明显减少的脑区有右侧额中回、右侧楔叶、右侧中央前回、右侧额上回、左侧额内侧回、左侧额中回和左侧中央后回，而在正常对照组ACE基因型亚组间灰质体积的比较未发现存在显著差异的脑区。听觉词语记忆测试(延迟回忆)评分与aMCI组脑灰质体积作SPM回归分析，发现与双侧舌回、右侧额上回、右侧中央前回和右侧楔前叶的灰质体积相关(p＜0.05，FDR校正，体素值＞100)。
　　 (4)aMCI和正常对照组ACE基因型亚组间FA值的比较(VBA分析方法):在aMCI中，D基因携带者与l纯合子携带者相比，白质纤维FA值显著降低的脑区有左侧额中回、左侧前扣带回、右侧海马旁回、右侧项下小叶和双侧中央前回，而在正常对照组ACE基因型亚组间白质纤维FA值比较未发现存在显著差异的脑区(p＜0.001，未校正，体素值＞100)。
　　 (5)aMCI和对照组ACE基因型亚组间ReHo值的比较:在aMCI组，与I纯合子携带者相比，D基因携带者中ReHo值降低的脑区有:双侧后扣带回、左侧枕中回、右侧项下小叶和右侧角回;ReHo值增高的脑区有:左侧额内侧回、右侧旁中央回和右侧前扣带回。而在对照组中2个基因型之间脑区的ReHo值无明显差异(p＜0.05，MonteCarlo校正，体素值＞10)。提取具有显著差异脑区的平均Reho值，并将其与神经心理学测量结果作Pearson相关分析，发现在aMCI组的D基因携带者中右侧楔前叶的ReHo值与AVLT-delayedrecall呈正相关(r=0.371，p=0.020);右侧前扣带回的ReHo值与符号数字转换测试、画钟测试相关(分别为r=0.449，p=0.004;r=-0.390，p=0.014);左侧额内侧回的ReHo值与连线测试B呈负相关(r=-0.683，p=0.042)。
　　 结论:ACEI/D基因多态性对aMCI患者的血清ACE活力水平及认知功能(情节记忆)有显著影响，并且通过多模态基因影像组学的研究方法发现，ACEI/D基因多态性对aMCI患者的大脑结构和功能有一定影响。提示ACE的D等位基因通过调高机体ACE活力水平，参与AD的病理演变过程，可能是MCI进展为AD的一个遗传危险因素。

目录

声明

摘要

主要缩略语(Abbreviation)

前言

文献综述

第一章 研究对象与方法

第一节 aMCI临床入组及神经心理学量表评估

一、研究对象

二、研究方法

第二节 ACE基因I／D多态性检测及血清活力水平测定

一、ACE基因I／D多态性检测

二、血清ACE活力水平测定

第三节 多模态核磁共振扫描序列及主要参数

第四节 数据处理与分析

第二章 结果

第一节 aMCI组与正常对照组

第二节 ACE基因型亚组间比较

第三节 aMCI和正常对照组及各ACE基因型亚组间灰质体积比较

第四节 aMCI和对照组及各ACE基因型亚组间白质纤维完整性比较

第五节 aMCI和对照组及各ACE基因型亚组间静息状态脑功能比较

第三章 讨论

第四章 小结和展望

参考文献

附录

致谢