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  • BABRI研究组揭示糖尿病认知损伤的脑神经影像机制
     
        近日,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室BABRI研究组在北美糖尿病学会权威期刊《Diabetes》发表最新研究成果,揭示糖尿病认知损伤的脑神经影像机制。阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)防治一直是世界性难题,迄今为止没有适宜的治疗药物,而控制其危险因素就成为降低AD增速的重要措施。长期以来,2型糖尿病(Type 2 diabetes, T2D)一直被公认为AD发病的重要危险因素,甚至有专家将AD称为3型糖尿病。2017年,我国糖尿病患者已经突破1亿,其中多数是T2D患者,因此,研究糖尿病与认知损伤的关系对于AD的早期预警和揭示其发病机制都有着重要的意义。

        BABRI研究组针对糖尿病的认知能力及认知损伤的神经机制做了系列研究,早期发现T2D是轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment,MCI)的重要风险因素,T2D并发MCI在社区老年人中高达21% (Li et al. 2013)。记忆功能是AD早期受损的重要领域,研究表明T2D患者在完成记忆任务下额叶活动减退(Chen et al. 2014)及功能连接下降更为显著(Chen et al. 2016),而且T2D并发MCI患者的额叶、颞叶、海马、楔前叶等AD相关脑区的ALFF 低频振幅异常改变 (Zhou et al. 2014)。系列的工作中表明T2D对于大脑的影响可能是逐级发生的,但T2D患者从认知正常到认知损伤的脑结构改变的关键区域和通路至今不明。

        在本研究中,纳入了T2D伴有轻度认知障碍患者36名、2型糖尿病认知正常的患者和健康对照者各40名,进行了6大领域认知功能评估、生化指标检测、弥散张量数据和T1加权磁共振成像扫描。在认知表现上,2型糖尿病认知正常患者虽处于认知正常阶段,但在记忆领域较健康老年人差,而T2D伴有轻度认知障碍患者在所有认知领域的表现都要比健康老年人差,即2型糖尿病的认知损伤从记忆领域开始。那么,大脑结构的损伤可能也是逐级发生的,而关键的脑损伤区域在哪里呢?进一步的白质结构分析结果表明在认知尚处于正常阶段,T2D并没有出现显著的白质损伤,而伴有轻度认知障碍的T2D患者的长程纤维损伤较为突出,例如皮质脊髓束、下额枕束、下纵束等。更重要的是,白质纤维的损伤不仅影响认知功能的衰退,且与纤维束两端解剖相连灰质区域的萎缩密切相关(图1)。由此,T2D的认知损伤从记忆领域开始,对大脑的影响从长程连接的纤维束开始。这一结果为了解2型糖尿病发生认知障碍大脑的损伤过程,以及2型糖尿病如何增加AD/MCI风险提供了新的视角。

        本文第一作者为二年级博士生高淑丹和陈姚静老师,通讯作者为张占军教授。该研究得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点国际合作项目和国家自然科学重点基金等项目的资助。

     
    图1:T2D患者白质微结构完整性与认知行为和解剖连接灰质区域密度的关系。T2D相关的白质纤维右侧下额枕束(IFOF.R)和右侧下纵束(ILF.R)完整性损伤加速患者情景记忆和注意能力的损伤,且与解剖连接的灰质皮层萎缩显著相关。其中红色为白质纤维束,黄色和绿色为纤维束连接的灰质区域。
     
    论文链接:
    Shudan Gao, Yaojing Chen, Feng Sang, Yiru Yang, Jianan Xia, Xin Li, Junying Zhang, Kewei Chen, Zhanjun Zhang (2019) White Matter Microstructural Change Contributes to Worse Cognitive Function in Type 2 Diabetes Mellitus Patients, Diabetes.
    https://diabetes.diabetesjournals.org/content/early/2019/08/19/db19-0233

     
    相关文献:
    Yaojing Chen, Zhen Liu, Junying Zhang, Kai Xu, Sisi Zhang, Dongfeng Wei, Zhanjun Zhang (2014) Altered brain activation patterns under different working memory loads in patients with type 2 diabetes. Diabetes Care 37:3157-3163.
    Yaojing Chen, Zhen Liu, Ailin Wang, Junying Zhang, Sisi Zhang, Di Qi, Kewei Chen, Zhanjun Zhang (2016) Dysfunctional organization of default mode network before memory impairments in type 2 diabetes. Psychoneuroendocrinology 74:141-148.
    Xin Li, Chao Ma,  Junying Zhang,  Ying Liang, Yaojing Chen,  Kewei Chen,  Jun Wang(*), Zhanjun Zhang, Yongyan Wang (2013) Prevalence of and potential risk factors for mild cognitive impairment in community-dwelling residents of Beijing. Journal of the American Geriatrics Society 61: 2111–2119.
    Junying Zhang, Yunxia Wang, Jun Wang, Xiaoqing Zhou, Ni Shu, Yongyan Wang, Zhanjun Zhang (2014) White Matter Integrity Disruptions Associated With Cognitive Impairments in Type 2 Diabetic Patients, Diabetes 63(11): 3596-3605.
    Xiaoqing Zhou, Junying Zhang, Yaojing Chen, Tao Ma, Yunxia Wang, Jun Wang, and Zhanjun Zhang (2014) Aggravated Cognitive and Brain Functional Impairment in Mild Cognitive Impairment Patients with Type 2 Diabetes: A Resting-State Functional MRI Study. Journal of Alzheimer's disease 41(3):925.