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氢质子磁共振波谱在轻度认知障碍中的研究进展

张仪，吕静，韩英妹，李一杰，张衡，乔英博，林楠，徐慧勇，王丰

1.黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江哈尔滨150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院CT磁共振科，黑龙江哈尔滨150040

MRS作为一种非侵入性技术，可估计人脑中各种化合物（代谢物）的浓度。为了可通过体内MRS进行检测，化合物必须是在低毫摩尔浓度范围内存在的分子，如来自许多不同原子核的信号，包括磷（31P）、碳（13C）和氟（19F）等。

表1MRS生物标志物主要峰值及其代表意义

1H-MRS作为一种分子成像手段，在MCI鉴别诊断和预后评估中具有一定价值，同时作为一种科研手段，需要大量实验来验证1H-MRS作为生物成像标志物与AD病理进程之间的联系。

2.2.2NAANAA的峰值最为明显，主要共振为2.02ppm，是神经元和轴突完整性标志。由天冬氨酸和乙酰辅酶A在神经元线粒体中合成，主要见于中枢神经系统内的神经元、轴突和树突；其发挥重要的作用，包括维持大脑中液体平衡、为少突胶质细胞中髓鞘的合成提供乙酸盐，以及为神经元线粒体中氨基酸的谷氨酸化提供能量。研究发现人体内NAA水平差异与健康志愿者或精神分裂症患者突触末端水平无关，而与神经代谢可能存在一定的联系；其水平下降是神经元丧失或损伤的征兆，且与许多类型的大脑损伤同时发生[16]。海马体作为大脑的一部分，承担着大部分学习和记忆功能，在解剖学和生理学上对AD病理的研究至关重要。有研究表明NAA/Cr水平降低和海马体积呈正相关，其水平下降后海马随之出现萎缩[17]。因此将NAA视为监测MCI患者进展为AD的生物标志物具有可靠依据。

2.2.3MIMI在3.6ppm下产生共振。MI的出现代表神经胶质细胞的增殖，是神经胶质标志物；其主要在神经胶质细胞中表达，是生物膜脂质主要成分，并在磷脂酰肌醇第二信使系统中发挥重要作用[18]。而星形胶质细胞或小胶质细胞在一定程度上可减少Aβ沉积，在胶质细胞增殖的同时导致MI水平的上升；该变化多见于神经炎症过程中，如AD、脑胶质瘤病、糖尿病、系统性红斑狼疮、多发性硬化症等疾病[19]。MI水平被证明可预测AD的进展，此外，MI浓度的增加先于AD中NAA的降低。

2.2.4ChoCho是脑髓鞘和流体细胞膜中以3.2ppm共振的几种可溶性成分的总称，代表含胆碱化合物的总和，如甘油磷酸胆碱、磷脂酰胆碱和磷胆碱[20-21]。因此，Cho代表细胞膜的成分，是膜更新的标志物，Cho信号与细胞膜磷脂代谢有关；其变化反应病理状态下膜的非稳态变化，如AD、肿瘤、炎症等。细胞膜有一定程度损伤时，Cho水平就会上升；此外，Cho与学习、回忆及其他认知领域关系密切，刘朝艳等[22]发现Cho峰值与细胞增殖功能有关，在浓度下降时可能伴随神经损伤。

2.2.5Glu和GlnGlu和Gln密切参与兴奋性和抑制性神经递质传递，共振位于2.1～2.4ppm。在大脑中，Glu和Gln处于动态平衡状态，它们可通过相互转化来维持和调节突触信息传递[24]。此外，Glu在线粒体代谢、锥体细胞的神经传递、大脑皮质功能和γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyricacid，GABA）循环中发挥至关重要的作用，是三羧酸循环和线粒体氧化还原活动的产物。其水平变化为中风、淋巴瘤、缺氧等许多脑部代谢性疾病的筛查提供了重要信息。在动物实验中发现AD模型小鼠的Glu/Cr降低，Aβ可诱导神经细胞的几种变化，包括神经元活力和突触活动的丧失，导致谷氨酸水平降低[25]。同时，Glu含量的降低可影响A-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异唑丙酸受体（A-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionicacidreceptors，AMPARs），其在突触功能和认知中发挥关键作用。此外，AMPARs的这种减少可能是AD突触丧失和认知功能下降的原因[26]。因此，Glu和Gln可能被视为AD认知能力恶化的迹象。

Glx受GABA的影响，在进行波谱分析时1H-MRS采集过程中会有个别区域信号缺失，导致大脑区域之间GABA水平参差不齐[27]；而且，在信号处理时不同研究中实际GABA所占比例不尽相同[28]。总之，获取体内准确的GABA水平并规范化使用是一重大挑战。

在对AD患者结构磁共振成像（structuralmagneticresonanceimaging，sMRI）扫描时发现，AD患者脑部萎缩主要累及内侧颞叶，边缘叶和颞顶皮质，在该区域相关神经均已发生变性[29]；王天舒等[30]对比分析血管性痴呆和AD磁共振成像影像结