胡国良 江凌玲 杨营营 王婷婷 田雨 韩尚容 陈昀 邱宝山 周梦圆 胡琨 冯硕

 

编者按：告别2021，迎接2022，在过去的一年中我们与广大脑血管病领域的专家学者共同学习进步，收获满满。总结是为了更好的出发，因此，本刊特邀首都医科大学附属北京天坛医院王伊龙教授团队针对脑小血管病（CSVD）的研究进展进行全面解读，敬请关注系列报道。

 

CSVD危险因素与生物标记物研究进展

 

1. 泰州脑影像队列

 

中国是世界上痴呆症患者最多的国家。鉴于中国人和其他民族/种族在遗传、人口、社会文化、生活方式和健康状况等方面的差异，有必要建立中国人群的长期队列研究，调查和验证痴呆症的危险因素和生物学标志物，以推进中国认知老化与痴呆症研究。为此，复旦大学人类表型组研究院陈兴栋团队基于“泰州队列”系统设计了子队列——“泰州脑影像队列（Taizhou Imaging Study， TIS）”。自2013年起，团队在“泰州队列”自然人群中选择3个农村社区共904名全部55~65岁的健康志愿者构建TIS队列，进行认知衰老和早期脑动脉硬化性疾病研究（图1-1）。

 

图1-1 TIS队列研究对象筛选流程图

 

TIS队列基于表型组学方法，从流行病学和临床干预角度进行设计，收集研究对象的基线流行病学资料、多种类型生物样本及多组学数据，进行详细的体格、认知功能、步态、嗅觉评估、高解析多模态脑核磁共振成像、颈动脉超声、动脉硬化和骨密度等方面的临床检查并定期进行追踪随访，为脑血管病与认知障碍的危险因素、生物学标志物、发病机制、干预和治疗措施等研究提供珍贵的资源及系统的研究框架（图1-2）。

 

图1-2 TIS队列研究设计与理念示意图

 

TIS队列中，研究对象的平均年龄为59.7±3.0岁，其中55.3%是女性。研究每5年采集一次基线信息，每1~2年进行一次认知随访。第一轮认知随访于2018~2019年进行，随访率为86.9%。其中有185人（24.0%）在随访时被诊断为轻度认知障碍，54人（7.0%）被诊断为痴呆。TIS队列为监测自然人群脑动脉硬化与认知衰老进程、评估生活方式、多组学特征改变等与疾病进展的关联、探索血管病变在认知障碍中的机制、开展临床干预实验等提供了宝贵资源。

 

2. 血浆可溶性TREM2与WMH有关，与淀粉样蛋白和tau病理无关

 

在探索炎症生物标志物和神经影像标志物之间关系的研究中，人们越来越认识到炎症与脑血管病变的相关性。然而，炎症与CSVD介导的大脑改变之间的机理联系在很大程度上仍未被阐明。2021年9月发表于《Brain》的一篇研究表明，免疫介质的激活，包括可溶性形式的触发髓样细胞上表达的受体2（TREM2），可能是关键调节因子。

 

研究纳入了10例阿尔茨海默病（AD）患者和66例自发性脑出血合并脑淀粉样血管病或高血压小血管病患者，旨在阐明血浆中sTREM2的升高与CSVD病理之间的关系。研究发现，与AD患者相比，几乎没有CSVD患者存在ApoE4等位基因突变，并且这类患者具有更好的认知水平。与AD患者相比，CSVD患者具有典型的CSVD影像学特点，且存在较少的淀粉样蛋白沉积。然而，CSVD患者与AD患者的sTREM2水平无显著差异（图2-1）。

 

图2-1 阿尔茨海默病、CSVD-CAA和CSVD-HTN患者血浆sTREM2的水平

 

关于sTREM2与CSVD影像学标志物的关联，回归分析发现，sTREM2与白质高信号（white matter hyperintensity，WMH）具有相关性，但与微血管数量及淀粉样沉积无关（图2-2）。

 

图2-2 血浆sTREM2与神经影像标志物的相关性

 

为进一步研究存在Aβ或tau病理状态下的小血管病变和sTREM2水平的关系，作者进一步对存在Aβ异常的患者进行tau PET扫描，并分群。结果显示，PET阳性的患者sTREM2水平升高（图2-3）。

 

图2-3 Tau PET（-）和tau PET（+）扫描患者血浆sTREM2的水平

 

关于sTREM2与认知功能的关联，在整个研究人群中，认知状态与sTREM2的相关性并不显著。进一步分析发现，认知状态与sTREM2的相关性仅在tau PET阳性时存在。当通过WMH对SVD进行分型后，sTREM2与SVD认知状态依然没有相关性（图2-4）。

 

图2-4血浆sTREM2与认知功能的相关性

 

综上所述，血浆可溶性TREM2与WMH有关，与淀粉样蛋白和tau病理无关。这些发现强调了血浆可溶性TREM2作为小血管疾病相关脑白质损伤的一个强有力的预测标记物的潜在效用，并对治疗该疾病时以先天免疫反应为靶点具有临床意义。

 

3. 晚年脑小血管疾病的早期预测因素

 

CSVD是卒中和痴呆的主要原因，其发展可能受到早期生活因素的影响。但目前尚不清楚这些关系是否独立于包括成人社会经济地位或血管危险因素的暴露在内的其他因素。研究基于四项前瞻性队列研究，分析了出生因素（体重指数、出生体重）、童年因素（智商、教育程度、社会经济地位）、成人小血管病和脑体积之间的关系。

 

研究发现，出生体重越高，腔隙越少，梗死越少，中重度的血管周围间隙越少。儿童智商越高，脑白质高信号负荷越低，梗死越少，腔隙越少，小血管疾病总负担越低。文化程度低者其微出血较多，总脑体积较小。童年的社会经济地位低与腔隙较少相关。

 

综上所述，早期生活因素与晚年较严重的小血管疾病相关，且独立于血管危险因素和成人的社会经济状况。小血管疾病的风险可能起源于早期生命，并在早期生命因素与卒中和痴呆风险之间提供了一种关联。关注儿童早期发展的政策可能会改善终身大脑健康，并有助于预防老年痴呆症和卒中。

 

4. CSVD亚型的种族和民族差异与ICH复发风险的关系

 

脑出血（ICH）占所有卒中相关发病率和死亡率的40%，复发风险很高。与白种人相比，黑人和西班牙裔的复发风险更高。需要确定少数族裔人群中复发性脑出血的其它危险因素，以指导未来临床研究。

 

本研究基于2项大型脑出血队列研究：颅内出血的种族/种族差异（ERICH）研究和马萨诸塞州总医院（MGH）脑出血研究，旨在调查：①脑出血患者中CSVD亚型或严重程度是否因为种族或民族而不同；②CSVD亚型的种族和民族差异以及该差异是否与ICH更高的复发率有关。发现，少数族裔患者的整体CSVD评分和HTNA-CSVD评分明显较高，这表明其潜在微血管疾病的严重程度更高。在单个MRI标志物中，非脑叶腔隙、非脑叶CMBs和BG EPVS在少数族裔中更为普遍，反映HTNA的严重程度更高（P<0.05）。关于脑出血个体病因亚型中CAA和HTNA的种族/民族差异，与混合性病因脑出血（中位数=1，IQR：0~2）和HTNA相关脑出血（中位数=1，IQR：0~1）相比，CAA相关脑出血具有最高的CAA MRI评分（中位数=2，IQR：1~3）。少数民族个体在出现CAA-ICH时，CAA程度较低，而混合病因和HTNA相关ICH患者的CAA程度在种族/民族间不存在差异。MRI上HTNA程度逐渐减少，从高血压性脑出血（中位数=2，IQR：1~3）到混合性脑出血（中位数=2，IQR：1~2），再到CAA相关的脑出血（中位数=0，IQR：0~1）。少数族裔高血压和混合性脑出血患者的HTNA程度高于白人患者，而CAA-ICH后高血压小血管疾病的严重程度不存在种族/民族差异（图4-1）。

 

图4-1 不同种族/民族间CAA和HTNA小血管疾病的严重程度

 

多因素分析结果显示，CSVD亚型和严重程度不能完全解释脑出血复发的种族/民族差异；黑人和西班牙裔仍然与出血性卒中高复发风险相关。在高CSVD负担组（亚危险比=1.73，95% CI：1.16~2.58， P=0.011）和低CSVD负担组（亚危险比=1.48，95% CI：1.05~2.09， P=0.031）中，少数族裔患者的ICH复发风险均高于白人患者（图4-2）。CSVD亚型也影响种族/民族与脑出血复发风险之间的相关性。与白人ICH患者相比，少数族裔ICH患者在高血压性脑出血（HR=1.77， 95%CI：1.13~2.78， P=0.021）和混合性脑出血（HR=1.63， 95%CI：1.08~2.46， P=0.026）后其脑出血的复发风险均增加。而非白种人/种族与CAA相关ICH后出血性卒中复发之间的相关性并不显著（HR=1.33， 95%CI：0.97~1.82， P=0.091）。

 

图4-2 基于不同小血管病严重程度和种族/民族的ICH复发风险

 

本研究的重要意义在于，在白人和少数族裔ICH幸存者中，原发性ICH在CSVD亚型和严重程度上均存在显著差异，这对ICH复发风险的已知差异有直接影响。未来对ICH结果的种族/民族差异的研究将受益于对CSVD亚型和严重程度的详细MRI评估。

 

5. CSVD的心血管危险因素和MRI标志物：孟德尔随机研究

 

心血管危险因素与CSVD的病因有关，然而这种联系是否具有因果关系仍不清楚。该研究使用孟德尔随机化（MR）来确定哪些心血管危险因素可能与CSVD的病因有关。

 

本研究使用来自欧洲血统的大规模全基因组关联研究（GWAS）的数据来确定血压、血脂、体重指数（BMI）、II型糖尿病、开始吸烟、每天吸烟和饮酒的遗传代用指标。利用UK Biobank的基因汇总数据（N=31 855），进行MR评估它们与CSVD中三种神经影像学特征（脑白质高信号（WMH）、分数各向异性（FA）和平均扩散性（MD））的关系。

 

MR分析显示，在所有方法中，更高的基因代偿收缩压和舒张压与WMH、FA和MD，以及更高的基因代偿BMI与WMH之间存在一致相关性（图5-1）。总胆固醇、低密度脂蛋白、吸烟、脉压和II型糖尿病易感性与至少一个CSVD征象之间联系的证据较弱，这些关联不能在所有使用的验证方法中重现。对血压性状的多变量MR分析发现，这种影响主要是通过遗传代理所有CSVD性状的舒张压来实现。

 

图5-1 CSVD特征与已知心血管危险因素相关性的因果估计

 

综上所述，血压和CSVD特征（WMH、FA和MD）之间存在潜在因果关系，其中DBP似乎是一个关键因素；同时也有新的证据支持BMI和WMH之间的因果联系。此外，还发现了血脂、吸烟和II型糖尿病之间联系的提示性证据，这些证据值得进一步研究。本研究结果表明，对于心血管危险因素，特别是血压和BMI进行优化管理，可减轻CSVD导致的卒中和痴呆症负担。

 

6. 脑微出血的患病率和危险因素

 

脑微出血（CMBs）被认为是与CSVD相关的一系列影像学特征之一。既往研究已探究了CMBs的相关危险因素，包括年龄、高血压、肥胖、糖尿病和使用氯吡格雷或抗凝剂等药物。然而，目前尚不清楚这些危险因素对不同位置的CMBs是否同样重要，无法确定其与脑叶、深部和幕下CMBs之间的关系是否存在差异。

 

本研究纳入英国生物库（UK Biobank）的8159名健康中老年人，旨在了解健康社区人群不同部位CMBs的患病率及其危险因素。研究对象接受扫描时的平均年龄为62.1±7.4岁，有572名（7.0%）参与者检测到一个或多个明确的CMB。在CMBs患者中，439例（76.7%）为脑叶CMBs，103例（18.0%）为深部CMBs，83例（14.5%）为幕下CMBs。

 

研究进一步发现，年龄是所有区域CMBs的独立危险因素（图6-1）。APOE4和男性与脑叶CMBs呈正相关，而较高的体重指数与脑叶CMBs呈负相关。高血压、吸烟和饮酒与深部CMBs相关，但与脑叶CMBs无关。只有年龄与幕下CMBs相关。调整WMH体积后，上述关联没有变化。

 

图6-1危险因素与CMBs和特定部位CMBs关系的多因素分析

 

7. 生活方式促进大脑健康（LIBRA）指数与结构性大脑变化和认知的关联

 

观察性研究表明，全世界所有的痴呆症患者中，有相当一部分是由可改变的危险因素引起。痴呆症风险评分可能有助于识别高危人群和监测治疗的依从性。本研究旨在调查痴呆症风险评分，即LIBRA指数，是否与普通人群的MRI标志物和认知功能/损害有关。

 

本研究基于Maastricht研究，计算了LIBRA的加权复合得分（包括12个痴呆症危险因素和保护因素），得分越高表明痴呆症风险越高。研究对象（n = 4164；平均年龄59岁；49.7%为男性）的LIBRA分数较高（平均1.19，范围-2.7~9.2），表示痴呆风险较高；研究对象的脑白质高信号的体积较高（β=0.051），信息处理速度得分较低（β=-0.067），执行功能和注意力得分较低（β=-0.065）。只有男性发现LIBRA评分与灰质体积（β=-0.093， P<0.001）和CSF（β=0.104， P<0.001）以及记忆（β=-0.054， P=0.026）之间存在关联（图7-1）。

 

图7-1 LIBRA得分与MRI和认知：性别差异

 

综上所述，基于健康和生活方式的较高痴呆风险与一般脑萎缩、脑血管病变和较差认知的标志物有关，表明LIBRA有意义地概括了个人生活方式相关的大脑健康。在个人层面上改善LIBRA因素可能会改善人群的大脑健康。生活方式相关的病理和认知的性别差异需要进一步探讨。

 

8. 血浆神经丝轻链与非痴呆老年人小血管疾病负担的关联

 

神经丝轻链（NfL）是活动性轴突损伤和神经元变性疾病有前景的预测生物标志物，可作为磁共振成像扫描的补充，并可能反映CSVD负担的严重性。此外，较高的血浆NfL水平预示着CSVD风险增加。

 

本研究纳入来自阿尔茨海默氏病神经影像学数据库的496名非痴呆参与者，旨在评估血浆中NfL水平升高是否可对非痴呆的老年人CSVD进展起到监测作用。

 

研究发现，基线时，中重度CSVD负荷患者（45.2±16.0 pg/ml）血浆NfL水平高于无CSVD负荷参与者（34.3±15.1 pg/ml；OR=1.71，95%CI：1.24~2.35）。NfL与脑微出血（OR=1.29，95%CI：1.01~1.64）、腔隙性梗死（OR=1.43，95%CI：1.06~1.93）和中重度脑白质高信号（OR=1.67，95%CI：1.24~2.25）呈正相关（图8-1）。纵向上，较高的NfL变化率可以预测CSVD负荷（OR=1.38，95%CI：1.08~1.76）、脑白质高信号（OR=1.41，95%CI：1.10~1.79）和腔隙性梗死（OR=1.99，95%CI：1.42~2.77）的进展。

 

图8-1 NfL与CSVD负荷之间的横断面分析

 

由此可见，血浆NfL水平是一种有价值的无创生物学标志物，可作为磁共振成像扫描的补充，并可能反映CSVD负担的严重性。此外，较高的血浆NfL水平预示着CSVD风险增加，而NfL水平的动态增加可能预示CSVD进展程度更大。

 

9. 脑淀粉样血管病的葡萄糖代谢

 

脑淀粉样血管病（CAA）的活体诊断目前基于波士顿标准，该标准在很大程度上依赖于脑磁共振成像的出血特征。在这些标准中加入18F-氟-脱氧-D-葡萄糖（FDG）正电子发射断层扫描可能会提高其诊断的准确性。

 

本研究旨在调查CAA患者样本中FDG摄取的区域分布。研究假设为：FDG摄取在后部（即颞顶叶至枕叶）皮质区域显著减少，特别是在初级枕叶皮质，其病理学上受血管aβ沉积的影响最大。

 

本研究为一项单中心的回顾性研究，共计纳入14例可能的CAA患者和38例健康对照。可能的CAA患者平均年龄为72.2±8.3岁，57%为男性，MMSE得分为26（25~27）。研究发现，除前扣带回和前额内侧感兴趣区外，所有皮质感兴趣区均受到明显的低代谢影响，但仅在后部感兴趣区显著，其影响大小顺序为：顶下、顶上、初级视觉、枕侧、颞侧、楔前和后扣带（图9-1）。除前额叶外侧皮层、感觉运动皮层和中颞叶内侧未达统计学意义外，各组间的比较结果与皮层分析结果高度一致（图9-2）。

 

基于上述结果，进一步计算了前/后代谢比率作为探索性分析，计算7个持续显著的后回ROI（即后扣带回、楔前叶、顶上下、枕外侧、初级视觉和颞外侧）与3个前部ROI（即前额外侧、前额内侧和前扣带回）的加权平均值。结果发现，CAA组的中位数（IQR）明显低于健康对照组：0.978（0.921~1.030）和1.035（1.023~1.056）（P=0.002）（图9-3）。

 

9-1                                                                                                  9-2

 

图9-3 病例组与对照组的前/后18F-FDG摄取比值

 

本研究首次揭示了可能存在CAA的后脑皮层（包括视区）的低代谢，这与已知死后血管淀粉样蛋白负荷的分布一致。因此，FDG-PET可能对CAA有诊断价值。由于本研究受到小样本和回顾性设计的限制，研究结论还需要在更大的前瞻性研究中得到证实。

 

10. MRI评估的CSVD和认知障碍相关的高血压暴露标志物

 

在晚年时保持大脑健康是现代医学的巨大挑战之一。高血压被认为是通过使大脑微循环暴露在压力/脉动性增加而诱发血管性脑损伤。心血管MRI提供了（亚临床）高血压暴露的标志物，如脉搏波速度（PWV）测量的主动脉僵硬、左心室质量指数（LVMi）和质量/体积比（mass-to-volume ratio）的向心度。本研究旨在调查心血管MRI评估的高血压暴露程度与CSVD和认知损害的关系，以了解高血压在脑健康恶化的早期阶段的作用。

 

本研究共计纳入559例研究对象（431例心血管病患者和128例对照组患者），平均年龄为67.8±8.8岁。研究发现，主动脉PWV（OR=1.17；95%CI：1.05~1.30）、LVMi（颈动脉闭塞性疾病患者：OR=5.69；95%CI：1.63~19.87；其他组：OR=1.30；95%CI：1.05~1.62）以及左室质量/容积比（OR=1.81；95%CI：1.46~2.24）与CSVD有关。主动脉PWV（OR=1.07；95%CI：1.02~1.13）和左室质量/容积比（OR=1.27；95%CI：1.07~1.51）也与认知功能障碍有关（图10-1）。上述关联独立于社会人口学信息和心脏指数，并且在校正了收缩压或高血压病史后上述大部分关联也依旧存在。

 

图10-1 高血压暴露标志物与脑小血管病变及认知功能障碍的关系

 

因果中介分析显示CSVD在高血压暴露标记物和认知损害之间的关系中有显著中介作用（图10-2）。在主动脉PWV与认知功能障碍之间的关系中，44.6%的总效应可归因于CSVD（P=0.004）。在LVMI和LV质量体积比与认知功能损害的关系中，LVMI和LV质量体积比的中介效应分别为89.5%（P=0.022）和59.0%（P<0.001）。当考虑到高血压暴露标志物和CSVD之间可能的相互作用时，上述结论没有改变。

 

图10-2 心血管MRI高血压暴露标志物与脑小血管疾病和认知功能障碍的关系

 

综上所述，高血压暴露的程度与CSVD和认知损害有关，其作用独立于临床血压和既往病史。中介分析结果提示高血压可能通过CSVD的发生而导致认知功能损害。