北京BABRI协作组揭示灯盏生脉胶囊治疗血管性认知障碍及其改善大脑连通性的神经影像机制
随着全球老龄化加剧，痴呆及脑血管病的发病率迅速攀升，已成为重大公共卫生挑战。血管性认知障碍（vascular cognitive impairment，VCI）是指由所有脑血管危险因素及脑血管病引起的从轻度认知障碍到痴呆的一大类综合征，VCI与脑血管病及痴呆的发生有密切的关系，卒中后约2/3患者会出现认知功能障碍，约1/3发展为血管性痴呆（Vascular dementia，VaD）。VaD目前已成为痴呆的第二大类型，其发病率约为20%-25%，仅次于阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)。VCI作为VaD的前驱阶段，也是AD等其它类型痴呆的重要风险阶段，专家一致认为在VCI阶段诊断并有效干预，控制VCI向痴呆转化，对防治痴呆疾病具有重大的临床价值。但目前针对VCI缺乏较为有效的治疗方案，因此寻找有效的VCI防治药物并揭示其作用机制非常重要。
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全国协作组在《Pharmacological Research》发文揭示复方中药灯盏生脉胶囊改善血管性认知障碍患者认知能力及大脑连通性的脑影像机制。该研究以VCI患者为研究对象，利用多模态磁共振MRI技术，结合成套的神经心理测查方法，全面评估了复方中药灯盏生脉胶囊干预VCI患者的疗效，并通过图论和机器学习方法揭示了药物干预后患者认知改善、提高大脑连通性的神经影像机制。
随着脑科学的快速发展，痴呆被认为是一种大脑“失连接”疾病，即痴呆患者在脑区间具有结构和功能的连接异常，疾病的发生发展是一种脑内有效连接紊乱的病理生理过程。基于图论的复杂网络研究发现，VCI患者的关键脑区内部模块间连接受损，不仅是脑局部的病理改变或功能失调，也是靶向性、整体性网络失连接所导致脑连接整体效率下降所致。本项随机、双盲、安慰剂对照临床试验共纳入82例VCI患者，干预期6个月，研究者在两个时间点（基线、干预6个月后）分别测量患者临床神经心理、认知能力及脑影像变化。研究发现，相对于安慰剂组，灯盏生脉胶囊组的阿尔茨海默病评估量表-认知亚量表评分成绩显著降低（干预6个月后药物组的ADAS-cog得分降低4.65分，安慰剂组升高2.7分，p<0.001），且患者的一般认知能力（MMSE）、情景记忆（AVLT）、视空间能力（CDT）均有显著提高（p<0.05）。通过磁共振DTI白质结构连接的FN（fiber number）二值网络分析发现，安慰剂组试验过程中出现下降的结构连接更多，而干预后药物组丘脑与海马之间的结构连接相比干预前出现了增强。分析发现，随着时间的变化，药物组的小世界属性增强，而安慰剂组小世界属性呈下降趋势，提示了药物组脑网络在信息传递和处理过程中效率的改善。部分节点效率时间与药物交互作用显著，进一步相关分析发现药物组右侧嗅皮质节点效率的改变与MMSE成绩的提高显著相关。本研究还结合了机器学习算法对大脑连接网络数据信息进行深入发掘，结果发现支持向量机SVM分类器模型在判别药物组两个时间点之间结构网络连接矩阵时准确率比安慰剂组更高，提示了灯盏生脉胶囊对白质结构网络的调控作用（见下图）。灯盏生脉胶囊由灯盏细辛、人参、麦门冬、五味子组成，主治中风病、痴呆、健忘、缺血性心脑血管疾病等，其主要成分含有灯盏花乙素、野黄芩苷、人参皂苷、五味子甲素、麦冬皂苷D等有效成分。现代药理学研究表明，灯盏花乙素和野黄芩苷具有改善学习记忆能力、抑制血小板聚集、抗血栓形成、清除自由基、抗氧化等药理作用；人参皂苷具有保护神经元及突触、改善机体免疫功能、抗衰老等药理作用；五味子甲素和麦冬皂苷D抑制微血栓形成、抗炎、降低血脂等药理作用。目前，针对该药的作用机制研究还在进一步探索中。
本研究由卫生部中日友好医院、中国中医科学院中医临床基础医学研究所、南方医科大学共同参与，并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。第一作者为博士生陆惠，通讯作者为张占军、程卫东教授。
