研究目的:糖尿病(Ⅱ型糖尿病为主)是轻度认知功能障碍(Mild cognitive impairment,MCI)和痴呆的重要风险因素。其复杂的大脑损伤机制增加了MCI早期诊断与治疗的难度,加剧了认知功能的恶化。以往研究表明神经血管失偶联可能是糖尿病伴MCI患者大脑功能异常的神经病理机制,但目前尚缺乏糖尿病患者神经血管失偶联特异性临床指标。磁共振影像学技术可以通过探索大脑微血管血流灌注与神经活动性的不匹配程度反映糖尿病MCI患者大脑的神经血管偶联特性。本课题组前期观察到糖尿病伴MCI患者主要受损的认知维度为执行能力和记忆力。因此,我们拟综合心理行为学和临床生化等指标,利用多模态MRI技术探索糖尿病神经血管失偶联特异性影像学指标。该指标将有助于筛选糖尿病伴MCI患者,对及早预防、干预和延缓其向痴呆发展具有重要的理论和临床实践意义。研究方法:本研究纳入31例2型糖尿病患者和30例年龄、性别、体质指数和教育程度无差异的健康对照。采用GE Discovery MR 750(3.0T)磁共振扫描仪采集静息态血氧水平依赖信号(Blood oxygenation level dependent,BOLD),动脉自旋标记成像(Arterial spin-labeling,ASL)以及高分辨率T1图像数据。所有受试者进行简易智能精神状态检查(Mini-Mental State Examination,MMSE)、蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)、自评焦虑量表(Self-rating anxiety scale,SAS)、自评抑郁量表(Self-rating depression scale,SDS)、加利福尼亚词语学习测验(California verbal-learning test,CVLT)、斯特鲁普效应色测验(Stroop color word test,STROOP)。应用基于BOLD信号计算所得的低频振幅图像(Amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)、分数低频振幅图像(fractional Amplitude of low frequency fluctuation,fALFF)、正向度中心性图像(Positive degree centrality,DCP)、负向度中心性图像(Negative degree centrality,DCN)从4个不同方面来反映大脑神经元活动强度。应用基于ASL信号计算所得的脑血流图(Cerebral blood flow,CBF)来反映大脑血流灌注强度。分别在全脑水平与脑区水平计算大脑血流灌注强度图与4种大脑神经元活动强度图之间的皮尔逊相关系数,得到4种“神经血管偶联指标”,即ALFF-CBF,fALFF-CBF,DCP-CBF,DCN-CBF。使用独立样本t检验进行统计比较,寻找糖尿病组与健康对照组之间的差异指标。研究结果:1.对两组受试者基础信息的分析结果显示,除了疾病相关的指标(空腹血糖,餐后2h血糖,糖化血红蛋白,尿微量蛋白)有显著差异之外(依次分别为P=0.004,P<0.001,P<0.001,P=0.044),其余指标均无显著差异。2.对两组受试者脑功能评估结果显示,糖尿病患者较正常对照者CVLT量表多个亚项评分降低(试验4、试验5、试验1-5、短时间自由回忆、短时间线索回忆,P值依次分别为0.004、0.006、0.048、0.014、0.021),STROOP量表多个亚项降低评分降低(总正确数、总遗漏数、字色一致正确数、字色一致反应时间、字色不一致正确数、字色不一致反应时间、发音相关正确数、发音相关反应时间、发音无关正确数、发音无关反应时间,P值依次分别为0.001、0.006、0.037、0.026、0.011、0.006、0.026、0.002、0.001、0.002)。这说明糖尿病患者大脑记忆力、执行功能降低。3.在全脑水平,两组间4种“神经血管偶联指标”并无显著差异,但是在脑区水平,我们在12个脑区发现显著差异,分别是ALFF-CBF:左侧海马,左侧梭状回,右侧梭状回以及右侧壳核;fALFF-CBF:右侧额中回,左侧额中回眶部,左侧杏仁核,左侧颞上回以及右侧颞中回;DCP-CBF:右中扣带回和旁扣带回;DCN-CBF:右侧额中回眶部以及右侧豆状核苍白球。4.在脑功能、临床信息以及影像信息的相关分析中我们发现,餐后2h血糖与CVLT量表中的“试验5”、“试验1-5”成负相关(Spearman’sρ=-0.566,P=0.005;Spearman’sρ=-0.485,P=0.019)。糖化血红蛋白与STROOP量表中的“遗漏数”成正相关,与CVLT量表中的“试验5”成负相关(Spearman’sρ=0.455,P=0.01;Spearman’sρ=-0.385,P=0.033)。患病总时长和SDS评分成负相关(Spearman’sρ=-0.471,P=0.036),与STROOP量表中的“矛盾正确数”成负相关(Spearman’sρ=-0.53,P=0.016)。5.ALFF-CBF在左侧海马与STROOP量表的5个亚项成正相关,分别为“正确数”(Spearman’sρ=0.473,P=0.007),“不一致正确数”(Spearman’sρ=0.495,P=0.005),“不一致正确反应时间”(Spearman’sρ=0.440,P=0.013),“音义相关数”(Spearman’sρ=0.461,P=0.009),和“音义相关反应时间”(Spearman’sρ=0.427,P=0.017)。此外,ALFF-CBF在右侧梭状回与SDS得分呈正相关(Spearman’sρ=0.394,P=0.028)但与3个STROOP亚项呈负相关,即“不一致正确数”(Spearman’sρ=-0.382,P=0.034),“音义相关数”(Spearman’sρ=-0.386,P=0.032),和“音义相关反应时间”(Spearman’sρ=-0.370,P=0.041)。最后,在左侧杏仁核fALFF-CBF与3个STROOP亚项呈正相关,即“音义相关反应时间”(Spearman’sρ=0.357,P=0.049),“不一致正确数”(Spearman’sρ=0.429,P=0.016),和“不一致正确反应时间”(Spearman’sρ=0.395,P=0.028)。研究结论:2型糖尿病患者相比正常对照者大脑记忆力与执行能力下降。糖尿病患者记忆、运动、听觉、情绪相关的部分脑区出现神经血管图像“失偶联”。糖尿病患者脑功能与疾病严重程度成负相关,与大部分脑区神经血管图像偶联程度之间成正相关。该技术可能有助于诊断糖尿病引起的认知功能障碍,以及监测疗效。本实验还需进一步在基础研究中进行验证。