2型糖尿病患者后扣带回区~1H-MRS及rs-fMRI表现与认知损伤的相关性研究

《2型糖尿病患者后扣带回区~1H-MRS及rs-fMRI表现与认知损伤的相关性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

－．－去／；巧基ｒ户；＼立；一－＇勺．琴把琴．密级硕：ｔ学位论文＇—．．藻．．壞瑜，薦膠謗戀側１一：三—－■－？－心二？二一■．、、？－一？１２型糖尿病患者后扣帯回区Ｈ－ＭＲＳ及Ｊ－巧ｆＭＲＩ表现与认知损伤的相关性硏究作者妓名：汪洋指导教师：化建林教授学科专业：影像医学与核医学？二｜義議馨大连医科大学■一？．Ｖ－■？一：；．－；＇＇＇＇可，户－—＇；—－二－一：二―＇Ｖ；７Ｖ子：Ｊ？－－．＇１．，；一■？■？＞； 独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在指导教师指导下进行的研究工作及所取得的研究成果。除了文中特别加！＾标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得大连医科大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表不谢意。学位论文作者签名：记濤由／？签字日期：川年ｙ月日 关于学位论女使用授权的说明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使巧学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连医科大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在下相应方框内打＂Ｖ＂）：１．保密□，在＿年解密后适用本授权书。２．不保密口。作者签名：；王３幸曰期：年ｒ月１７曰导师签名：＾日期：於／｜＾年ｒ月Ｄ．曰 中图分类号密级12型糖尿病患者后扣带回区H-MRS及rs-fMRI表现与认知损伤的相关性研究AlteredBrainMetabolismandSpontaneousBrainActivityofPosteriorCingulateCortexinType2DiabeticPatients1withCognitiveDysfunction:aH-MRSandrs-fMRIstudy.汪洋计：学位论文：52页表格：21个插图：22幅指导教师：伍建林教授申请学位级别：硕士学位学科（专业）：影像医学与核医学培养单位：大连医科大学完成时间：二○一六年二月（大连大学附属中山医院）答辩委员会主席： 大连医科大学硕士学位论文目录一、摘要……………………………………………………………………1（一）中文摘要…………………………………………………………1（二）英文摘要…………………………………………………………3二、正文……………………………………………………………………6（一）前言……………………………………………………………….6（二）材料和方法………………………………………………………81.研究对象..................................................................................82.研究方法..................................................................................9（三）结果………………………………………………………………..131.受试者一般情况及临床资料比较……......................1312.受试者PCC区H-MRS代谢物指标比较................153.受试者PCC区自发神经元活动指标比较…...............1814.T2DM患者H-MRS代谢物指标相关性分析..............195.T2DM患者自发神经元活动指标相关性分析............22（四）讨论…………………………………………………………...241.T2DM患者重要临床指标改变的意义………….........242.T2DM患者PCC区影像学指标变化及其意义…….....253.本研究局限性..………………………………………….....30（五）结论……………………………………………………………..31（六）参考文献………………………………………………………..32三、综述…………………………………………………………………37 大连医科大学硕士学位论文（一）综述……………………………………………………………37（二）参考文献………………………………………………………..47四、致谢…………………………………………………………………52 大连医科大学硕士学位论文中英文缩略词表缩略词英文全称中文全称T2DMType2diabetesmellitus2型糖尿病ADAlzheimer’sdisease阿尔茨海默病MCIMildcognitiveimpairment轻度认知障碍MRSMagneticresonancespectroscopy磁共振波谱成像rs-fMRIresting-statefMRI静息态功能磁共振成像PCCposteriorcingulatecortex后扣带回DMNDefaultmodenetwork默认网络HCHealthycontrol健康对照CDCognitivedysfunction认知功能障碍MoCAMontrealCognitiveAssessment蒙特利尔认知评估测试DRDiabetesretinopathy糖尿病视网膜病变NAAN-acetylaspartateN-乙酰天门冬氨酸CrCreatine肌酸ChoCho-line胆碱mIMyo-inositol肌醇GluGlutamate谷氨酸GlnGlutamine谷氨酰胺PCrPhosphocreatine磷酸肌酸ReHoRegionalhomogeneity局部一致性ALFFAmplitudeoflowfrequencyfluctuation低频振幅ROIRegionofinterest感兴趣区 大连医科大学硕士学位论文12型糖尿病患者后扣带回区H-MRS及rs-fMRI表现与认知损伤的相关性研究硕士研究生：汪洋指导教师：伍建林教授专业名称：影像医学与核医学摘要1目的：联合运用H-MRS及rs-fMRI技术研究2型糖尿病（type2diabetesmellitus，T2DM）患者后扣带回（posteriorcingulatecortex,PCC）区代谢物及自发神经元活动指标随病情进展的变化规律及与多项认知功能及实验室指标变化的相关性，旨在探讨T2DM脑损伤可能的发病机制及病理基础。材料与方法：收集2015年3月-2016年1月期间在大连大学附属中山医院治疗的T2DM+CD（congitivedysfunction,CD）组患者11例、T2DM组患者14例及HC组志愿者17例。三组受试者均为右利手且受教育史≥6年，排除具有烟酒、药物依赖史、脑内梗死、肿瘤、重度脑白质病变(ARWMC评分>1分)、神经及精神疾病、无法配合检查、具有磁共振检查禁忌症受试者，排除具有胰岛素受体增敏剂治疗史的T2DM+CD、T2DM组患者，排除具有低血糖发作史的T2DM组患者，排除具有糖代谢异常及具有认知功能受损的HC组志愿者。常规采集受试者一般情况，T2DM病史、治疗史，进行MoCA等多项认知功能测试，采集受试者空腹血糖等多项实验室指标。所有受试者均行1PCC区H-MRS检查、全脑rs-fMRI检查。读取PCC区代谢物N-乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate,NAA）、肌酸（creatine,Cr）、胆碱（cho-line,Cho）、肌醇（myo-inositol,mI）、谷氨酸复合物（glutamate+glutamine,Glu+Gln）及磷酸肌酸（phosphocreatine,PCr）的含量。rs-fMRI数据经预处理后计算受试者PCC区ReHo及ALFF均值。PCC区各代谢物指标及自发神经元活动指标三组间差异性比较采用单因素方差分析，运用LSD-t检验进行两组间多重比较；各代谢物指标、自发神经元活动指标与认知评分、实验室指标相关性分析采用pearson及spearman相关分析法，p＜0.05表示差异具有统计学意义。结果：11.T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区H-MRS代谢物指标差异性比较：Cr、1 大连医科大学硕士学位论文Cho、mI、PCr、Glx含量及Cr+PCr、mI/Cr、Glx/Cr三组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。两组间多重比较：Glx、mI/Cr、Glx/Cr组间差异均具有统计学意义（p＜0.05）；Cr、Cho、mI、Cr+PCr仅T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间差异具有统计学意义（p＜0.05）；PCr仅T2DM+CD组与HC组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。12.T2DM患者PCC区H-MRS代谢物指标与认知评分及实验室指标相关性分析：Cr与MoCA及AVLT5min呈显著正相关（r值分别为0.448、0.545，p值分别为0.025、0.044），mI/Cr与MoCA呈显著负相关（r=-0.613，p=0.001），PCr与C-肽、Glx与C-肽、Cr+PCr与C-肽呈显著正相关（r值分别为0.567、0.613、0.579，p值分别为0.028、0.015、0.024）。3.T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区自发神经元活动指标差异性比较：PCC区ReHo三组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。多重比较：ReHo仅T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。14.T2DM患者PCC区自发神经元活动指标与认知评分、实验室指标及H-MRS代谢物指标相关性分析：ReHo值与MoCA、C-肽呈显著正相关（r值分别为0.614、0.586，p值分别为0.001、0.022），ReHo值与mI/Cr呈显著负相关（r=-0.466，p=0.019）。结论：1.PCC区mI/Cr的升高对T2DM脑损伤较敏感且能较好反应T2DM脑损伤的进展程度，需扩大样本量验证其对T2DM脑损伤的诊断效能及早期预警作用。余代谢物指标的变化对T2DM脑损伤有一定的提示作用，但对T2DM脑损伤的早期预警证据不充分，需扩大样本量深入研究。2.PCC区ReHo及mI/Cr指标的改变从两种不同模态反映了T2DM脑DMN早期损伤的影像学表现，为研究T2DM脑DMN早期损伤的机制及其可能存在的代偿机制提供了重要的生物学标志。关键词：2型糖尿病后扣带回磁共振波谱静息态2 大连医科大学硕士学位论文AlteredBrainMetabolismandSpontaneousBrainActivityofPosteriorCingulateCortexinType2DiabeticPatients1withCognitiveDysfunction:aH-MRSandrs-fMRIstudy.Postgraduate:WangYangSupervisor:Prof.WuJianlinMajor:MedicalimagingandnuclearmedicineAbstractObjective：Usingprotonmagneticresonancespectroscopyandresting-statefunctionalMRItoexploreabnormalitiesofbrainmetabolismandspontaneousbrainactivityofposteriorcingulatecortexinType2DiabeticPatientsalongwiththediseaseprogressionandthecorrelationofalteredcognitivetestsandlaboratoryindexes.TodiscusspossiblepathologicalmechanismofbraindamagebyT2DM.MaterialsandMethods:11T2DMpatientswithcognitivedysfunctionand14T2DMpatientstreatedinAffiliatedZhongshanHospitalofDalianUniversityand17healthcontrolswereincludedinthisstudyfromMarch2015toJanuary2016.Allparticipantswereright-handedandnonehavelessthan6yearseducation.Exclusioncriteriaofallparticipantsincludedahistoryofalcoholordrugabuse,braininfarctionortumor,severecerebralwhitematterlesions(ARWMCscoregreaterthan1),neurologicalandpsychiatricdisease,unabletocooperatewithexam,participantswhohadcontraindicationsofMRscan.T2DM+CDandT2DMpatientstreatedwithinsulinsensitizingdrugssuchasthiazolidinedioneswereexcluded.T2DMpatientswhohadahistoryofhypoglycemicepisodewerealsoexcluded.Healthycontrolswereexcludediftheyhadabnormalglucosemetabolismorcognitivedysfunction.Generalinfomationmedicalhistoryandmedicationwererecorded.AllparticipantswereacceptedcognitivetestssuchasMoCA,collectedtheirlaboratorialindexessuchasfastingplasmaglucose.1AllparticipantswereacceptedH-MRSofPCCandrs-fMRIscan.ReadthecontentofmetabolitesincludedNAA,Cr,Cho,mI,Glu+Gln,PCr.CalculatedtheReHoandALFFvalueof3 大连医科大学硕士学位论文PCCafterpreprocessingofthedata.Singlefactoranalysisofvariancewereusedtocomparedifferencesofbrainmetabolismandspontaneousbrainactivitybetweenthreegroups,LSD-ttestwereusedformultiplecomparisons.PearsonandSpearmancorrelationanalysiswereusedforthecorrelationbetweenbrainmetabolism,spontaneousbrainactivityindexes,cognitivetestsscoresandlaboratorytestsvalues.Pvalueslessthan0.05wereconsideredtobestatisticallysignificant.Results：1.ThereweresignificantdifferencesofCr,Cho,mI,PCr,Glx,Cr+PCr,mI/Cr,Glx/CronPCCinT2DM+CDpatients,T2DMpatientsandhealthycontrols.multiplecomparisonsshowedthereweresignificantdifferencesofGlx,mI/Cr,Glx/Crineachthreegroups.ThedifferencesofCr,Cho,mI,Cr+PCrwereonlybetweenT2DM+CDgroupandT2DMgroup,T2DM+CDgroupandHCgroup.ThedifferenceofPCrwasonlybetweenT2DM+CDgroupandHCgroup.2.TheCrwassignificantpositivecorrelatedwiththescoreofMoCAandAVLT5minutesdelayrecall.ThemI/CrwassignificantnegativecorrelatedwiththescoreofMoCA.ThePCr,GlxandCr+PCrweresignificantpositivecorrelatedwiththeC-peptide.3.ThereweresignificantdifferencesofReHovalueonPCCinT2DM+CDpatients,T2DMpatientsandhealthycontrols.multiplecomparisonsshowedthereweresignificantdifferencesonlybetweenT2DM+CDgroupandT2DMgroup,T2DM+CDgroupandHCgroup.4.TheReHovaluewassignificantpositivecorrelatedwiththescoreofMoCAandtheC-peptide.TheReHovaluewassignificantnegativecorrelatedwithmI/Cr.Conclusion：1.HighermI/CrvalueonPCCissensitiveforbraindamagebyT2DM,itcanresponsetheprogressionofbraindamagebyT2DMwell.ThisindexneedtoverifyitseffectivenesstothediagnosisofT2DMbraindamageanditsearlywarningvaluebyexpandthesamplesize.ChangesofotherbrainmetabolicscanhinttheoccurranceofbraindamageofT2DM,buttheyhaveinsufficientevidencesofearlywarningvalueandneedfurtherresearchbyexpandthesamplesize.4 大连医科大学硕士学位论文2.ChangesofReHoandmI/CrvalueresponseradiologicalmanifestationsoftheearlydamageofdefaultmodenetworkbyT2DMfromtwodifferentmodels.Itprovidesvitalbiologicalmarkerforresearchofdamageofdefaultmodenetworkonearlystageandpossiblecompensatorymechanism.1Keywords:type2diabetesmellitusposteriorcingulatecortexH-MRSresting-state5 大连医科大学硕士学位论文12型糖尿病患者后扣带回区H-MRS及rs-fMRI表现与认知损伤的相关性研究硕士研究生：汪洋指导教师：伍建林教授专业名称：影像医学与核医学前言糖尿病（diabetesmellitus,DM）系因组织葡萄糖代谢障碍引起的以高血糖为主要症状的全身综合代谢性疾病。临床按其病因为胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗将其分为1型DM(type1diabetesmellitus,T1DM)、2型DM(type2diabetesmellitus,T2DM)。2010年美国糖尿病学会（AmericanDiabetesAssociation,ADA）颁布新近的DM诊断指南，建议在1999年WHO颁布的DM诊断标准基础上附加糖化血红蛋白≥6.5%。与此同时，[1]我国开展对18岁以上成人DM流行病学调查，若按此标准，我国DM发病率高达11.6%，其中T2DM患者占比90%以上，且呈逐年递增趋势，防控形势不容乐观。T2DM作用于全身血管、组织细胞将导致全身多器官、系统功能紊乱，称为T2DM并发症；其中中枢神经系统并发症因其严重影响患者生活质量受到临床医生及研究学者的广泛[2][3]关注，成为T2DM研究的热点。1965年，Nielsen等对16例死于DM血管病的患者脑组织行神经病理学研究显示，其脑内存在严重的齿状核钙化及萎缩、神经纤维脱髓鞘改变、软脑膜纤维化及脑血管病，这种广泛的神经系统退行性改变可能系组织缺血与糖尿病性脑损伤双重病理机制所致，从而提出糖尿病脑病（diabeticencephalopathy,DE）的概念。T2DM脑损伤起病隐匿，早期可无任何临床症状，常规的影像学检查方法对病情的评估及诊断价值极为有限。如今，众多功能磁共振（functionalmagneticresonance[4-6]imaging,fMRI）新技术运用在T2DM脑损伤研究中，研究发现，在患者尚未出现临床症状之前许多脑区的结构及功能已有异常的改变，一些fMRI的影像学指标可对患者病情的评估及判断预后提供重要的生物学信息与有价值的线索,使T2DM脑损伤的早期诊断并及早的进行临床干预成为可能。T2DM可导致多个脑区结构或功能的异常，其中后扣带回（posteriorcingulatecortex,[7]PCC）是其损伤较早并重要的靶点之一，动物实验发现，T2DM家兔模型PCC区SWI6 大连医科大学硕士学位论文相位值较正常家兔显著减低，取PCC区组织标本并行免疫组化研究显示PCC区Aβ1-42蛋白平均光密度值较正常家兔显著上升，并与PCC区SWI相位值减低呈显著负相关，因此PCC区Aβ蛋白的含量与铁沉积具有一致性，二者均是造成认知损伤的重要原因并最终都与胰岛素抵抗有关。扣带回（cingulategyrus,CG）位于大脑半球内侧面、胼[8]胝体的上方。Palomero-GallagherN等依据表面受体构筑的不同将CG划分为前扣带回（anteriorcingulatecortex,ACC）、中间扣带回（midcingulatecortex,MCC）、PCC和压后皮质（retrosplenialcortex,RSC）四部分；但目前的研究并未提出各部分间存在明确的解剖学界限。PCC包含Broadmann23及31区，以胼胝体沟为下界、扣带沟为上界、顶枕沟为后界、Broadmann24区为前界；其微结构兼有典型6层堆叠同形皮质及与[9][10]边缘系统远古旧皮质的特点。PCC在多项脑功能中扮演重要角色，PapezJW认为PCC具有自己独立的功能，作为边缘系统的重要组成部分，PCC专门负责情绪加工任务；同时PCC是默认网络（defaultmodenetwork,DMN）的中央节点，众多脑区与PCC[11-14]间存在神经纤维联系，例如PCC通过钩束、扣带束与内侧颞叶、内侧前额叶相连，与情景记忆功能密切相关。1氢质子磁共振波谱（protonmagneticresonancespectroscopy,H-MRS）是目前唯一能够在活体以无创的方式检测体内代谢物水平的技术手段。能够敏锐检出感兴趣区的N-乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate,NAA）、胆碱（choline,Cho）、肌醇（myo-inositol,mI）、肌酸（creatine,Cr）、磷酸肌酸（phosphocreatine,PCr）、谷氨酸（glutamate,Glu）、谷氨酰胺（glutamine,Gln）、γ-氨基丁酸（gammaaminobutyricacid,GABA）等脑代谢物变化，从而在感兴趣区脑结构未有明显改变时即可反映出其功能的变化。众多研究显[15]示,T2DM患者额叶、顶叶、海马等多个脑区代谢物有明显异常。但关于T2DM患者PCC区脑代谢物变化的研究报道较少。rs-fMRI是基于血氧水平依赖（bloodoxygenationleveldependent,BOLD）成像原理评估脑内自发神经元活动及神经网络连接的强有力工具。近年来利用rs-fMRI对T2DM[16]患者PCC区损伤的神经网络改变取得较多成果。MusenG等比较T2DM患者与正常人间PCC区与全脑功能连接的差异，结果显示PCC区与双侧颞中回、右侧额下回、左[17]侧额中回及左侧丘脑功能连接减低，并与胰岛素抵抗指数呈显著负相关。ChenYC等指出T2DM患者PCC区与右侧颞中回、左侧舌回、左侧枕中回、左侧中央前回功能连接较正常人减低，同时PCC区反而与左侧小脑后叶、右侧额上回、右侧额叶内侧回功7 大连医科大学硕士学位论文能连接增强，提示神经网络受损情况下存在一定程度的自身功能代偿，PCC区与右侧[18]颞中回功能连接减低与胰岛素抵抗指数及多项认知评分减低具有相关性。CuiY等采用独立成分分析方法发现DMN后部脑区间功能连接减低，PCC区与楔前叶结果尤其显著，并与胰岛素抵抗水平及多项认知评分相关。这些成果表明T2DM患者处于认知损伤的亚临床阶段时，与PCC区相连的脑内神经网络已出现显著损伤表现；但目前研究T2DM患者PCC区自发神经元活动变化的成果较少。1本研究联合运用H-MRS及rs-fMRI技术研究T2DM患者PCC区代谢物及自发神经元活动随T2DM病情进展的变化规律及与多项认知功能及实验室指标变化的相关性，旨在探讨T2DM脑损伤可能的发病机制及病理基础。材料与方法1．研究对象收集2015年3月-2016年1月期间在大连大学附属中山医院治疗的T2DM患者及健康志愿者（healthycontrol,HC）共42例。其中T2DM患者共25例，HC组志愿者共17例。受试者年龄范围40-65岁。所有受试者均为右利手且受教育史≥6年。本研究经伦理委员会审核通过，所有受试者均签署知情同意书。1.1入组标准经2010年美国糖尿病协会(AmericanDiabetesAssociation,ADA)颁布的指南建议新近T2DM诊断标准判定，将所有受试者分为T2DM患者及健康志愿者；在此基础上，对所有受试者运用蒙特利尔认知评估量表（MontrealCognitiveAssessment,MoCA）进行认知功能总体评估。若T2DM患者MoCA评分<26分则划为T2DM+CD（congitivedysfunction,CD）组，共11例,若T2DM患者MoCA评分≥26分则划为T2DM组，共14例。HC组志愿者性别、年龄及受教育史与T2DM+CD组及T2DM组受试者相匹配。1.2排除标准三组共同排除标准：（1）具有烟酒、药物依赖史者；（2）颅脑外伤者；脑内病变如脑梗塞、肿瘤者；（3）腔隙性脑梗塞及脑白质病变评分ARWMC>1分者；（4）神8 大连医科大学硕士学位论文经、精神疾病与T2DM无关者；（5）具有视觉、听觉、言语交流障碍等不能配合检查者；（6）具有磁共振检查禁忌症者。T2DM+CD及T2DM组共同附加排除标准：运用胰岛素受体增敏剂（噻唑烷二酮类药物）治疗者。T2DM组附加排除标准：具有低血糖发作史者。HC组附加排除标准：（1）糖代谢异常包括空腹血糖调节受损（GLU6.1-7.0mmol/L）者；（2）MoCA评分<26分者。2.研究方法2.1基本信息及一般临床资料采集常规采集所有受试者的姓名、性别、年龄、身高、体重、职业、受教育史、吸烟及饮酒史、高血压病史及有无家族史、既往史及手术史、视觉、听觉及言语交流有无障碍、有无磁共振检查禁忌症。对所有T2DM患者采集其T2DM病程、血糖控制情况、有无低血糖发作史、T2DM药物治疗史、胰岛素治疗史、T2DM家族史。查询眼科会诊单明确是否患有糖尿病视网膜病变（diabeticretinopathy,DR）。2.2MoCA评分及专项认知功能测试为减少外界对测试的干扰，选择在独立、安静环境中进行。嘱受试者放松心情、减少不必要的紧张情绪。首先进行MoCA评分测试评估总体认知功能。随后对受试者进行画钟测验（clockdrawingtest,CDT）、词语流畅度测验（verbalfluencytest,VFT）、听觉词语学习测验（auditoryverballearningtest,AVLT）、数字广度测验（digitspantest,DST）、连线测验（trailmakingtest,TMT），详尽评估患者视空间、词语联想、短时及延时记忆、注意及执行力等专项认知功能。认知功能总测试时间约40-45分钟。2.3实验室指标采集受试者空腹采集肘静脉血测定相关生化指标：空腹血糖（fastingplasmaglucose,FPG）、糖化血红蛋白（glycosylatedhemoglobin,HbA1c）、甘油三酯（glycerintrilaurate,TG）、胆固醇（cholesterol,CHO）、低密度脂蛋白（lowdensithlipoprotein,LDL）、高密度脂蛋白（highdensitylipoprotein,HDL）、C-肽（C-peptide）。2.4MRI检查设备9 大连医科大学硕士学位论文本研究采用西门子3.0TMagnetomVerio超导磁共振扫描仪，配套12通道标准头部线圈。2.5MRI检查流程前期准备：扫描前对头部线圈进行质量检测，确保线圈12通道均工作正常。操作者向受试者介绍检查过程及注意事项,减少受试者紧张情绪，确保受试者在检查过程中保持配合。去除颈部底托线圈，关闭扫描间灯光电源及磁共振内灯光及风扇，尽可能去除不必要的电磁干扰及噪声。T2-FLAIR常规扫描：排除脑外伤、脑梗死及肿瘤病变，对腔隙性脑梗死及脑白质病变行ARWMC评分，无显著形态学改变并符合ARWMC评分标准者进入后续扫描。扫描参数如下：回波时间(echotime,TE)77ms,重复时间(repeattime,TR)4000ms,层数（slice）20，层厚(slicethickness,ST)5.0mm,翻转角(flipangle,FA)150°，矩阵(matrixsize,MS)256×180,视野(fieldofview,FOV)250mm×226mm,体素大小(voxelsize,VS)1.4mm×1.0mm×5.0mm，扫描时间56s。3D-T1WI:运用3D快速磁化强度预备梯度回波序列（3D-T1MPRAGE）获得高分辨率3D-T1WI薄层结构像。扫描参数如下:TE2.22ms,TR2530ms,slice192,ST1mm,FA7°,MS224×224,FOV224mm×224mm,VS1mm×1mm×1mm，扫描时间5min28s。rs-fMRI：扫描前嘱患者闭眼、保持头部不动、意识清醒而不入睡，尽量避免一切思维活动。扫描参数如下：TE30ms,TR2000ms,slice31,ST3.5mm,FA90°,MS64×64,FOV224mm×224mm,VS3.5mm×3.5mm×3.5mm，扫描时间8min6s。1PCC区H-MRS：运用点分辨自旋回波波谱（point-resolvedechospinspectroscopy,1PRESS）序列、单体素法（singlevoxelspectroscopy,SVS）进行双侧PCC区H-MRS采集。扫描参数如下：TR2000ms,TE30ms,FA90°，VS20mm×20mm×20mm。扫描时间6min56s。采用3D-T1WI薄层结构像在工作站3D界面内对双侧PCC区进行精确定位：取大脑正中矢状面定位于顶枕沟以上胼胝体沟以后，PCC区与胼胝体压部相平行，横轴位[19]及斜冠状位寻找双侧PCC区最大层面，两侧对称放置体素块(图1)。工作站自动行水抑制、匀场，而后手动修正至半高宽15HZ以下，频差为0或±1进行扫描。10 大连医科大学硕士学位论文图1PCC区单体素扫描定位图2.6数据读取及后处理11H-MRS代谢物指标读取：工作站spectroscopy软件对H-MRS谱线自动进行相位及基线的校准、信号平均、代谢物的识别及谱线的拟合，读取PCC区代谢物N-乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate,NAA）、肌酸（creatine,Cr）、胆碱（cho-line,Cho）、肌醇（myo-inositol,mI）、谷氨酸复合物（glutamate+glutamine,Glu+Gln）及磷酸肌酸（phosphocreatine,PCr）的曲线下面积（图2）。计算如下代谢物比值及组合：NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr、（Glu+Gln）/Cr及Cr+PCr的值。1图2PCC区H-MRS代谢物谱线rs-fMRI数据预处理：基于MATLABR2015b平台的spm12软件及基于MATLABR2012b平台DPARSFV2.1AdvanceEdition批处理工具二者结合对rs-fMRI原始数据行预处理。对原始数据进行质量检查后，在spm12软件内完成图像格式转换：DICOMtoNIFTI，利用spm12内display工具手动摆正3D-T1WI结构像。利用DPARSFV2.111 大连医科大学硕士学位论文AdvanceEdition批处理工具完成对自发神经元活动指标局部一致性（regionalhomogeneity,ReHo）及低频振幅(amplitudeoflowfrequencyfluctuation,ALFF)的计算。ReHo计算步骤如下：（1）去除前10个时间点；（2）时间序列校正；（3）头动校正；（4）图像对齐；（5）去除协变量/去线性漂移；（6）滤波；（7）空间标准化；（8）计算ReHo；（9）平滑。ALFF计算步骤如下：（1）去除前10个时间点；（2）时间序列校正；（3）头动校正；（4）图像对齐；（5）去除协变量/去线性漂移；（6）空间标准化；（7）平滑；（8）计算ALFF；（9）滤波。预处理完毕后检查数据头动校正及空间标准化情况，当头部平动>2°、转动>2°或者空间标准化明显超越脑模版界限时，即对该被试予以剔除。以双侧PCC区为感兴趣区（regionofinterest,ROI）(图3),运用基于MATLABR2012b平台RESTV1.8中软件中extractROIsingal工具提取被试PCC区ReHo及ALFF均值。图3双侧PCC区ROI示意图2.7统计学分析统计学分析基于SPSS21.0软件包。采用均数±标准差（X±SD）描述各数据集中及离散趋势，p<0.05为差异具有统计学意义。1T2DM+CD组、T2DM组、HC组间H-MRS代谢物含量、比值及组合三组间差异性检验采用单因素方差分析，若p<0.05，运用最小差异性检验（LSD-t）进行两组间多重比较；T2DM患者PCC区代谢物指标与各实验室指标、各认知功能评分相关性分析采取pearson相关、spearman相关分析法。T2DM+CD组、T2DM组、HC组间PCC区自发神经元活动指标ReHo值及ALFF值三组间差异性检验采用单因素方差分析，若p<0.05，运用最小差异性检验（LSD-t）进行两组间多重比较；T2DM患者PCC区自发神经元活动指标与各实验室指标、各认1知功能评分、H-MRS代谢物指标相关性分析采取pearson相关、spearman相关分析法。12 大连医科大学硕士学位论文结果1.三组受试者人口统计学、实验室指标及认知评分差异性比较1.1三组间人口统计学资料差异性比较2T2DM+CD组、T2DM组与HC组三组间性别差异采用检验，p＜0.05为差异具有统计学意义；余人口统计学资料差异性比较采用单因素方差分析，若p<0.05，采用LSD-t检验进行多重比较。结果显示：性别、年龄、身高、体重及BMI三组间差异均无统计学意义（p＞0.05）。详见表1。表1受试者人口统计学资料差异性比较2项目T2DM+CD组T2DM组HC组F/p性别(男/女)8/37/77/102.7130.258年龄(岁)58.27±5.0854.14±9.4052.65±5.422.2470.119身高(m)1.70±0.091.67±0.081.66±0.080.6720.517体重(kg)71.09±15.1470.25±10.2771.32±13.110.0280.9722BMI(kg/m)24.38±3.5325.14±2.9525.57±2.680.5310.592注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。1.2三组间T2DM病史及实验室指标差异性比较2T2DM+CD组、T2DM组间DR患病比例差异采用检验，因T2DM+CD组患有DR的期望频数小于5，p值计算采用Fisher精确概率法，p<0.05差异具有统计学意义；T2DM+CD组、T2DM组与HC组FPG差异性比较采用单因素方差分析，若p<0.05，采用LSD-t检验进行多重比较；T2DM+CD组、T2DM组间T2DM病史、HbA1c、TG、CHO、LDL、HDL、C-肽实验室指标差异性比较采用两独立样本t检验，p<0.05差异具有统计学意义。结果显示：T2DM+CD组、T2DM组间DR患病比例差异具有统计学意义（p＜0.05）；T2DM+CD组、T2DM组与HC组FPG差异具有统计学意义（p＜0.05），其中仅T2DM+CD组与HC组间、T2DM组与HC组间FPG差异具有统计学意义（p13 大连医科大学硕士学位论文＜0.05）；T2DM+CD组与T2DM组间的T2DM病史、HbA1c、TG、CHO、LDL、HDL、C-肽各项指标的差异均无统计学意义（p＞0.05）。详见表2。表2三组受试者T2DM病史及实验室指标比较2项目T2DM+CD组T2DM组HC组F/pT2DM病史(年)9.36±3.877.75±5.31---0.8460.406是否DR(是/否)7/43/11---4.5730.049*FPG(mmol/L)8.20±2.398.76±2.825.25±0.3813.150<0.001*HbA1c(%)9.17±1.258.33±1.60---1.3860.181TG(mmol/L)2.53±1.522.64±2.87----0.0980.923CHO(mmol/L)4.85±1.265.24±1.08----0.7410.469LDL(mmol/L)2.38±0.773.18±1.04----1.8870.076HDL(mmol/L)1.11±0.121.20±0.23----1.0440.315C-肽(mmol/L)1.29±0.411.85±0.72----1.8330.099注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。1.3三组间受教育史及认知评分差异性比较T2DM+CD组、T2DM组与HC组三组间受教育史、MoCA、VFT、AVLT、AVLT5min、AVLT20min、DST、TMT-A、TMT-B评分差异性比较采用单因素方差分析，当p<0.05，采用LSD-t检验进行多重比较；T2DM+CD组、T2DM组与HC组三组间CDT评分比较采用三组独立样本秩和检验。结果显示：T2DM+CD组、T2DM组与HC三组间MoCA总评分差异具有统计学意义（p＜0.05），多重比较仅T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间MoCA总评分差异具有统计学意义（p＜0.05）。而T2DM+CD组、T2DM组与HC三组间的受教育史及CDT、VFT、AVLT、AVLT5min、AVLT20min、DST、TMT-A、TMT-B评分的差异均无统计学意义（p＞0.05）。详见表3。表3三组受试者受教育史及各项认知评分比较项目T2DM+CD组T2DM组HC组Fp受教育史12.27±1.7911.14±3.2511.53±2.500.7690.470MoCA21.91±2.7726.71±0.8327.65±1.1742.784<0.001*CDT2.55±1.042.64±0.743.24±0.755.2120.074VFT21.45±3.8322.43±8.3924.47±7.100.7060.500AVLT21.20±7.1225.67±5.6624.88±4.191.2880.292AVLT5min7.40±2.709.22±2.549.88±1.822.4170.108AVLT20min6.80±2.779.00±2.359.63±1.863.2450.055注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。14 大连医科大学硕士学位论文续表3三组受试者受教育史及各项认知评分比较项目T2DM+CD组T2DM组HC组FpDST10.60±2.5111.44±2.3512.75±2.981.4390.255TMT-A60.19±14.2058.61±22.6749.20±15.231.2080.314TMT-B198.00±59.40141.26±14.68136.07±56.661.3140.293注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。2.1三组PCC区H-MRS代谢物指标差异性比较12.1三组间H-MRS代谢物含量差异性比较1T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区H-MRS代谢物含量差异性比较采用单因素方差分析，若p<0.05，采用LSD-t检验进行多重比较；结果显示：Cr、Cho、mI、PCr、Glx含量三组间的差异具有统计学意义（p＜0.05），多重比较显示：T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区Glx组间差异均具有统计学意义（p＜0.05），Cr、Cho、mI仅在T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间差异有统计学意义（p＜0.05）；PCr仅在T2DM+CD组与HC组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。NAA含量在三组间差异均无统计学意义（p＞0.05）。详见表4-9、图4-8。1表4三组受试者H-MRS代谢物含量比较项目T2DM+CD组T2DM组HC组FpNAA185.29±20.02195.42±18.82198.10±20.581.4550.246Cr110.22±9.93119.80±11.62121.66±8.634.6580.015*Cho67.18±7.4775.62±13.5978.53±7.004.6020.016*mI142.31±9.90117.35±19.05104.96±20.2014.943<0.001*PCr130.64±17.69143.67±23.79152.46±15.094.3870.019*Glx89.31±42.98129.82±28.65155.75±16.8917.048<0.001*注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。表5PCC区Cr含量多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM-9.580.023*CDHC-11.440.005*T2DMT2DM+CD9.580.023*HC-1.860.611HCT2DM+CD11.440.005*T2DM1.860.611图4PCC区Cr含量箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。15 大连医科大学硕士学位论文表6PCC区Cho含量多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM-8.440.039*CDHC-11.360.005*T2DMT2DM+CD8.440.039*HC-2.910.415HCT2DM+CD11.360.005*T2DM2.910.415图5PCC区Cho含量箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。表7PCC区mI含量多重比较图6PCC区Cho含量箱式图分组分组均值差pT2DM+T2DM24.950.001*CDHC37.35<0.001*T2DMT2DM+CD-24.950.001*HC12.390.060HCT2DM+CD-37.35<0.001*T2DM-12.390.060图6PCC区mI含量箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。表8PCC区PCr含量多重比较分组分组均值差p图7PCC区mI含量箱式图T2DM+T2DM-13.030.097CDHC-21.820.005*T2DMT2DM+CD13.030.097HC-8.790.208HCT2DM+CD21.820.005*T2DM8.790.208图7PCC区PCr含量箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。表9PCC区Glx含量多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM-40.510.001*CDHC-66.43<0.001*T2DMT2DM+CD40.510.001*HC-25.930.019*HCT2DM+CD66.43<0.001*T2DM25.930.019*图8PCC区Glx含量箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。12.2三组间H-MRS代谢物比值及组合的差异性比较16 大连医科大学硕士学位论文1T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区H-MRS代谢物比值及组合差异性比较采用单因素方差分析，若p<0.05，采用LSD-t检验进行多重比较。结果显示：Cr+PCr、mI/Cr、Glx/Cr三组间差异具有统计学意义（p＜0.05）；多重比较显示：T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区mI/Cr、Glx/Cr组间差异均具有统计学意义（p＜0.05），Cr+PCr仅在T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。而NAA/Cr、Cho/Cr在三组间差异均无统计学意义（p＞0.05）。详见表10-13、图9-11。1表10三组受试者H-MRS代谢物比值及组合比较项目T2DM+CD组T2DM组HC组FpNAA/Cr1.69±0.211.64±0.181.63±0.160.3820.685Cho/Cr0.61±0.080.63±0.100.65±0.060.6000.554mI/Cr1.30±0.100.98±0.130.86±0.1535.281<0.001*Glx/Cr0.83±0.441.08±0.211.29±0.169.417<0.001*Cr+Cr2240.86±24.38263.47±32.97274.12±13.806.2760.004*注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。表11PCC区mI/Cr多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM0.32<0.001*CDHC0.43<0.001*T2DMT2DM+CD-0.32<0.001*HC0.120.019*HCT2DM+CD-0.43<0.001*T2DM-0.120.019*图9PCC区mI/Cr箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。表12PCC区Glx/Cr多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM-0.260.025*CDHC-0.46<0.001*T2DMT2DM+CD0.260.025*HC-0.200.048*HCT2DM+CD0.46<0.001*T2DM0.200.048*图10PCC区Glx/Cr箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。17 大连医科大学硕士学位论文表13PCC区Cr+PCr多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM-22.610.027*CDHC-33.260.001*T2DMT2DM+CD22.610.027*HC-10.650.233HCT2DM+CD33.260.001*T2DM10.650.233图11PCC区Cr+PCr箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。ABC1图12T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区单体素H-MRS图像。其中图A为T2DM+CD组受试者，图B为T2DM组受试者，图C为HC组受试者。图中所示T2DM+CD组、T2DM组mI峰较HC组显著升高，而Glx组合峰较HC组显著降低。3.三组PCC区自发神经元活动指标差异性比较T2DM+CD组、T2DM组与HC组PCC区自发神经元活动指标ReHo及ALFF差异性比较采用单因素方差分析，若p<0.05，采用LSD-t检验进行多重比较。结果显示：PCC区ReHo三组间差异性具有统计学意义（p＜0.05）；多重比较显示：ReHo仅在T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间差异具有统计学意义（p＜0.05）。而ALFF在三组间差异均无统计学意义（p＞0.05）。详见表14-15、图13。表14三组受试者PCC区自发神经元活动指标差异性比较ReHoALFFT2DM+CD组1.257±0.0701.565±0.223T2DM组1.408±0.1401.676±0.214HC组1.412±0.0941.692±0.201F8.2741.324p0.001*0.278注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。18 大连医科大学硕士学位论文表15PCC区ReHo多重比较分组分组均值差pT2DM+T2DM-0.1513285230.001*CDHC-0.1549813880.001*T2DMT2DM+CD0.1513285230.001*HC-0.0036528650.925HCT2DM+CD0.1549813880.001*T2DM0.0036528650.925图13PCC区ReHo箱式图注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。4.1T2DM患者PCC区H-MRS代谢物指标与临床指标相关性分析14.1T2DM患者PCC区H-MRS代谢物含量与认知评分相关性分析1T2DM患者PCC区H-MRS代谢物含量与CDT评分相关性分析采用spearman相关分析法，余认知评分相关性分析均采用pearson相关分析法。结果显示：Cr与MoCA及AVLT5min呈显著正相关（r值分别为0.448、0.545，p值分别为0.025、0.044），余代谢物含量指标与各认知评分间均无显著相关性。详见表16、图14-15。1表16PCC区H-MRS代谢物含量与认知评分相关性分析MoCACDTVFTAVLTAVLT5AVLT2DSTTMT-ATMT-Bmin0minr0.4480.2480.1320.4000.5450.4830.221-0.162-0.306Crp0.025*0.2310.5280.1570.044*0.0800.4470.5800.505r0.223-0.0440.0090.0880.3280.2320.0310.304-0.268Chop0.2850.8350.9670.7640.2530.4250.9160.2900.562r-0.3800.087-0.096-0.037-0.061-0.115-0.1710.2720.441mIp0.0610.6780.6500.9000.8350.6940.5590.3470.322r0.2220.261-0.159-0.0780.0840.078-0.3540.1310.526PCrp0.2860.2080.4480.7920.7760.7900.2150.6540.226r0.163-0.0380.092-0.118-0.187-0.040-0.0230.2220.010Glxp0.4360.8550.6640.6880.5210.8930.9370.4450.983注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。19 大连医科大学硕士学位论文图14PCC区Cr与MoCA散点图图15PCC区Cr与AVLT5min散点图（r=0.448，p=0.025）（r=0.545，p=0.044）14.2T2DM患者PCC区H-MRS代谢物比值及组合与认知评分相关性分析1T2DM患者PCC区H-MRS代谢物比值及组合与CDT评分相关性分析采用图13PCC区ReHo箱式图spearman相关分析法，余认知评分相关性分析均采用pearson相关分析法。结果显示：仅mI/Cr与MoCA呈显著负相关（r=-0.613，p=0.001），其余代谢物比值及组合与各认知评分间均无显著相关性。详见表17、图16。1表17PCC区H-MRS代谢物比值及组合与认知评分相关性分析MoCACDTVFTAVLTAVLT5AVLT2DSTTMT-ATMT-Bmin0minCr+r0.3250.311-0.0620.0810.2500.225-0.1840.0410.273PCrp0.1120.1300.7680.7830.3890.4400.5290.8900.554mI/r-0.613-0.002-0.146-0.264-0.359-0.360-0.2760.3120.541Crp0.001*0.9920.4860.3610.2080.2070.3390.2780.210Glxr-0.002-0.0680.020-0.258-0.359-0.203-0.1360.2600.088/Crp0.9930.7470.9230.3740.2070.4860.6440.3680.851注：*表示p<0.05具有统计学意义。图16PCC区mI/Cr与MoCA散点图（r=-0.613，p=0.001）20 大连医科大学硕士学位论文14.3T2DM患者PCC区H-MRS代谢物指标与实验室指标相关性分析1T2DM患者PCC区H-MRS代谢物指标与GLU、HbA1c、TG、CHO、LDL、HDL、C-肽指标相关性分析采用pearson相关分析法。结果显示：PCr与C-肽、Glx与C-肽、Cr+PCr与C-肽呈显著正相关（r值分别为0.567、0.613、0.579，p值分别为0.028、0.015、0.024），其余代谢物指标与各实验室指标间均无显著相关性。详见表18、图17-19。1表18PCC区H-MRS代谢物指标与实验室指标相关性分析CrChomIPCrGlxmI/CrGlx/CrCr+PCrr0.031-0.0710.1200.1390.1530.0740.1470.110GLUp0.8830.7350.5690.5080.4650.7250.4830.602HbAr-0.099-0.1770.4040.064-0.0540.377-0.0230.0051cp0.6600.4300.0620.7780.8110.0840.9190.981r0.146-0.0600.0100.006-0.091-0.075-0.1400.067TGp0.5500.8070.9680.9790.7110.7600.5680.784r0.2600.3040.118-0.088-0.188-0.057-0.3040.056CHOp0.2820.2060.6320.7210.4420.8150.2050.821r0.2600.308-0.1160.012-0.009-0.255-0.1200.120LDLp0.2820.2000.6360.9620.9710.2920.6240.624r0.2230.3600.202-0.0090.1270.0400.0510.090HDLp0.3590.1300.4070.9700.6050.8720.8370.713r0.4620.224-0.2420.5670.613-0.3950.4830.579C-肽p0.0830.4220.3840.028*0.015*0.1450.0680.024*注：*表示p<0.05差异具有统计学意义。图17PCC区PCr与C-肽散点图图18PCC区Glx与C-肽散点图（r=0.567，p=0.028）（r=0.613，p=0.015）21 大连医科大学硕士学位论文图19PCC区Cr+PCr与C-肽散点图（r=0.579，p=0.024）5.1T2DM患者PCC区自发神经元活动指标与临床及H-MRS代谢物指标相关性分析5.1T2DM患者PCC区自发神经元活动指标与认知评分相关性分析T2DM患者PCC区ReHo值与CDT评分相关性分析采用spearman相关分析法，余认知评分相关性分析均采用pearson相关分析法。结果显示：ReHo值与MoCA呈显著正相关（r=0.614，p=0.001），与余认知评分间均无显著相关性。详见表19、图20。表19PCC区ReHo值与认知评分相关性分析MoCACDTVFTAVLTAVLT5AVLT2DSTTMT-ATMT-Bmin0minRer0.6140.147-0.0080.4410.4020.5010.138-0.164-0.342Hop0.001*0.4830.9710.1140.1540.0680.6370.5740.452注：*表示p<0.05具有统计学意义。图20PCC区ReHo与MoCA散点图（r=0.614，p=0.001）22 大连医科大学硕士学位论文5.2T2DM患者PCC区自发神经元活动指标与实验室指标相关性分析T2DM患者PCC区ReHo值与GLU、HbA1c、TG、CHO、LDL、HDL、C-肽指标相关性分析采用pearson相关分析法。结果显示：ReHo值与C-肽呈显著正相关（r=0.586、p=0.022），与余实验室指标间均无显著相关性。详见表20、图21。表20PCC区ReHo值与实验室指标相关性分析GLUHbA1cTGCHOLDLHDLC-肽Rer0.136-0.1110.2150.2120.3760.1520.586Hop0.5160.6240.3780.3840.1120.5350.022*注：*表示p<0.05具有统计学意义。图21PCC区ReHo与C-肽散点图（r=0.586，p=0.022）15.3T2DM患者PCC区自发神经元活动指标与H-MRS代谢物指标相关性分析1T2DM患者PCC区ReHo值与H-MRS代谢物指标相关性分析采用pearson相关分析法。结果显示：ReHo值与mI/Cr呈显著负相关（r=-0.466，p=0.019），与其他1H-MRS代谢物指标间均无显著相关性。详见表21、图22。1表21PCC区ReHo值与H-MRS代谢物指标相关性分析CrChomIPCrGlxmI/CrGlx/CrCr+PCrRer0.2370.030-0.3830.3180.256-0.4660.1680.313Hop0.2540.8870.0590.1220.2170.019*0.4240.127注：*表示p<0.05具有统计学意义。23 大连医科大学硕士学位论文图22PCC区ReHo与mI/Cr散点图（r=-0.466，p=0.019）讨论1.T2DM患者重要临床指标改变的意义1.1糖尿病视网膜病变（diabeticretinopathy,DR）与认知损伤关系[20]DR标志着T2DM患者已存在显著的脑部微血管病变，PattonN等认为视网膜微血管与大脑微血管系统在解剖与生理方面有诸多相似之处，脑内存在诸如梗死、脑白质病变等微血管病变导致患者认知功能受损时，视网膜微血管也存在相应的改变，因此T2DM患者出现DR可作为提示患者脑内微血管病变的重要标志。本研究结果亦发现，T2DM+CD组受试者DR的发病率高于T2DM组，差异具有统计学意义，表明T2DM患者随着认知损伤的进展伴发DR的概率增加；但并未有研究表明二者之间存在直接的[21]因果关系，相反，deBresserJ等认为除糖尿病肾病以外其余T2DM微血管病变与认[22]知功能受损及异常的脑MRI表现并没有直接的相关性；CastilhoAF等发现高血糖早期会导致视网膜细胞表面AMPA受体水平改变而海马神经元表面的AMPA受体水平却无明显变化，表明视网膜细胞较海马神经元更易受高血糖的影响。因此笔者认为，DR并不能作为T2DM脑损伤确诊的直接依据，但对T2DM脑损伤病情进展程度具有一定的提示作用。1.2T2DM患者多项认知测验评分的改变及意义24 大连医科大学硕士学位论文T2DM脑损伤患者临床主要表现为轻度认知功能受损，MoCA量表在筛查轻度认[23]知功能受损方面具有较高的敏感度及特异度。本研究采用MoCA量表评估受试者总体认知功能情况并辅以多种专项认知测验；结果显示，T2DM+CD组患者MoCA评分显著低于T2DM及HC组受试者，专项记忆、画钟、连线等多项认知测验评分各组间虽无统计学差异（可能与样本量不足有关），但仍可看出其均值亦呈较明显下降趋势，[24-26]该结果与众多文献报道较一致，从临床角度究其原因是十分复杂的，涵盖饮食、运动、药物及胰岛素治疗控制血糖情况等多个方面，而最终造成患者认知功能下降也是一[27]系列T2DM并发症长期作用的结果。但本研究亦发现T2DM组与HC组间各项认知评分并无统计学差异，部分认知测验评分T2DM组较HC组均值亦无明显下降趋势，部分评分均值反而升高，笔者认为系因样本量较小及个体受教育差异所致。由此可见认知功能测试对T2DM脑损伤临床诊断具有重要的意义，但对于T2DM脑损伤的早期预警尚无法提供足够的临床证据，需要控制个体受教育差异等诸多因素以细化分组并进一步探索与研究。1.3C-肽含量的改变及意义C-肽与胰岛素均为胰岛β细胞分泌产物，胰岛素原为C-肽与胰岛素共同的前体，胰岛素原经酶促反应裂解为1分子胰岛素及1分子C-肽，C-肽与胰岛素等分子量释放入血液，因此应用于采用外源性胰岛素治疗的T2DM患者，C-肽含量可准确反映体内内源性胰岛细胞的功能。本研究结果显示，T2DM+CD组与T2DM组患者C-肽含量差异虽无统计学意义，但可看出其均值有较明显下降趋势，表明T2DM+CD组患者内源[28][29]性胰岛功能较T2DM组患者有进一步下降的趋势。国内学者张东铭等及王漫丽等发现C-肽浓度的降低与微血管并发症的严重程度具有显著的相关性，作者认为C-肽可++++保持红细胞Na-K-ATP酶及内皮型一氧化氮合酶的活性，红细胞Na-K-ATP酶活性下降引起红细胞变形能力下降，从而造成组织缺氧，而内皮型一氧化氮合酶则可促进内皮细胞产生NO从而发挥其舒张血管作用。因此C-肽对维持细胞正常代谢水平及周围内环境稳定具有重要作用。2.T2DM患者PCC区影像学指标变化及其意义1采用H-MRS及rs-fMRI检测T2DM脑损伤患者代谢及神经活动改变已有诸多报1道，但目前并无研究表明可以利用H-MRS及rs-fMRI技术对T2DM脑损伤患者进行早1期筛查及预警。本研究基于课题组前期动物实验研究基础上，采用H-MRS及rs-fMRI25 大连医科大学硕士学位论文技术检测T2DM患者脑损伤临床及亚临床阶段PCC区代谢物及神经元活动情况进行测量和分析。针对患者影像学指标的变化，分析其背后的可能致病机理。2.1T2DM患者PCC区mI及mI/Cr升高的意义肌醇（myo-inositol,mI）是激素敏感型神经感受器的一种代谢产物，以6-磷酸葡萄糖为合成底物，并可转化为磷脂酰肌醇作为细胞内第二信使在细胞内信号传导发挥重要1作用，mI是脑内神经胶质细胞的标志物，胶质细胞增生在H-MRS中通常表现为mI1的含量升高。在H-MRS图像中mI波峰位于3.56ppm。本研究结果显示，mI含量三组间差异具有统计学意义，多重比较显示T2DM+CD组、T2DM组与HC组mI呈逐渐升高趋势，但仅T2DM+CD组与T2DM组间、T2DM+CD组与HC组间mI含量差异有统计学意义。mI/Cr三组间差异均具有统计学意义，多重比较显示T2DM+CD组、T2DM组与HC组mI/Cr呈逐渐升高趋势，且两组间差异分别具有统计学意义。该结果与多数文献报道较一致,而引起mI及mI/Cr升高的机制也较复[30]杂。HeikkiläO等报道T1DM患者额叶皮质及白质mI含量较正常对照显著升高，并认为长期高血糖可生成更多的6-磷酸葡萄糖，而6-磷酸葡萄糖正是mI的合成前体。李[31]渊灵等报道T2DM患者左侧海马mI较对照组显著升高，并认为主要原因为胰岛素抵抗使胰岛素受体相关信号级联反应出现障碍，其中就包括胰岛素磷脂酰肌醇-3激酶蛋白激酶C途径，磷脂酰肌醇-3激酶活性降低使mI转化为三磷酸肌醇减少,mI增加。[32]mI还是神经胶质细胞的标志物，李蕾报道T2DM患者双侧海马mI/Cr较健康对照组[33]升高，GeisslerA等报道T2DM患者枕叶皮质与顶叶白质mI/Cr较健康对照组显著升高，并认为慢性高血糖造成神经元缺失及神经纤维缠结，胶质细胞因而反应性增生导致[34]了mI/Cr的升高。StrangeK等研究鼠脑星形胶质细胞在渗透压调节中mI含量的变化中指出，胶质细胞在高渗环境下收缩，同时mI含量也显著增加以维持胶质细胞形态的稳定。因此，笔者认为T2DM患者脑内慢性高血糖所造成的高渗环境中，mI含量升高可改善细胞所处内环境并维持细胞功能的稳定。[35]1HuangW等关于AD的脑H-MRS报道指出，mI指标在轻度AD的患者中已有明显升高的改变，表明mI指标的变化早于NAA等其它指标的变化。本研究结果也表明，T2DM组mI/Cr指标较HC组已有显著升高，且mI/Cr与认知功能受损具有显著相关性，但本研究样本量较小，笔者认为需要扩大样本量研究以验证其对T2DM脑损伤早期诊断的效能；T2DM组mI含量较HC组差异虽未具有统计学意义，但其均值已可26 大连医科大学硕士学位论文见较显著上升趋势，故笔者认为mI含量亦可成为对T2DM脑损伤早期预警的影像学指标之一，尚需扩大样本量进一步研究。2.2T2DM患者PCC区Glx及Glx/Cr降低的意义谷氨酸（glutamate,Glu）是大脑中最重要的兴奋性神经递质，作用于脑内一半以上的突触，但过量的Glu会产生兴奋性神经毒性作用，脑内可将过量的Glu转化为谷氨酰1胺（glutamine,Gln），从而在神经递质的灭活及调节上发挥重要作用。在H-MRS图像中Glu与Gln形成Glx组合峰，波峰位于2.1-2.5ppm。本研究结果显示，T2DM+CD组、T2DM组与HC组的Glx含量、Glx/Cr在三组间差异具有统计学意义，多重比较显示T2DM患者Glx、Glx/Cr较HC组显著减低，且T2DM+CD组、T2DM组与HC组组间差异分别具有统计学意义。Glx相关结果在T2DM1[36]1脑H-MRS研究中存在一定争议，AjiloreO等利用H-MRS技术测量T2DM合并抑郁症患者脑内代谢物变化中指出，在皮质下白质区T2DM合并抑郁症患者Glx含量较正常对照显著减低，并认为Glu作为兴奋性神经递质在学习、记忆功能的突触可塑性上具有重要作用，而Glx含量的减低可能由突触功能受损、高血糖引起的神经胶质细胞功[37]能受损共同作用所致。SinhaS等等报道T2DM患者右侧额叶Glx较正常对照显著升高，并认为高血糖破坏神经细胞周围内环境稳态及局部组织缺氧有关。García-Espinosa[38-39]13MA等运用C-NMR技术研究DM鼠模型脑内胶质细胞代谢情况指出，DM鼠脑不仅表现出葡萄糖转运及胶质细胞能量代谢减低，同时Glu及GABA相关神经传导活动减低，并认为DM使脑内胶质细胞面对相对缺血缺氧状态，血液内乙酸及葡萄糖作为底物转化为三氟乙酸和甲硫氨酸进入胶质细胞内，三氟乙酸可干扰细胞内三羧酸循环的正常运转，而甲硫氨酸可抑制谷氨酰胺合酶，从而抑制Glu转化为Gln，Glu的过度堆积导致了对神经元的毒性反应，因此胶质细胞能量代谢的减低与Glx的改变密不可1分。目前仅超高场强的MR设备在H-MRS检查中可分别得出Glu及Gln的含量，本研究采用的3.0TMR设备也仅能测得Glu及Gln的组合峰。对Glx含量的影响因素也很多，[40]SchubertF等指出脑内Glx的含量随着年龄增大而降低，本研究结果同样发现，不同受试者PCC区的Glx含量差异很大。因此T2DM脑损伤患者Glx改变背后的致病机制究竟如何尚需进一步研究。2.3T2DM患者PCC区Cr、PCr、Cr+PCr减低的意义27 大连医科大学硕士学位论文肌酸（creatine,Cr）是人体内一种氨基酸的衍生物，由甲硫氨酸、精氨酸、甘氨酸合成。Cr是体内三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate,ATP）的重要前体，人体内ATP的储量很少，在短时间内即可耗尽，此时Cr即可快速合成ATP以供给能量。磷酸肌酸（phosphocreatine,PCr）是一种高能磷酸化合物，其作为人体内主要的储存高能磷酸键的主要物质存在于神经、肌肉等组织内，当ATP功能后水解为ADP时，PCr可快速将其高能磷酸键转给ADP，从而使ADP再次合成为ATP供能。因此Cr、PCr均是体内1能量供给的后备存储。在H-MRS图像中Cr波峰位于3.03ppm，PCr波峰位于3.94ppm，二者反映局部脑区域能量代谢状况。1[41-43]1既往许多H-MRS研究中均认为Cr在H-MRS图像中是一个相对稳定的指标，因此Cr常作为分母来计算各代谢物与Cr的比值来达到对个体代谢物进行标准化的目的。但本研究结果显示，Cr、PCr、Cr+PCr含量在三组间差异均具有统计学意义，多重比较也显示，T2DM+CD组Cr、Cr+PCr较T2DM组、HC组显著减低；T2DM+CD组PCr较HC组显著减低。该结果虽与前述结果不同，但亦可见类似报道。如Emmanuel[44]31Y等采用特殊的P-MRS技术检测海马区PCr与ATP的比值来反映海马区能量代谢的情况，在进行认知活动时该比值的下降表明神经元消耗细胞内能量存储并摄取血液中葡萄糖以持续供能。而胰岛素抵抗会导致神经元摄取葡萄糖功能减低，神经元内能量储[45]备下降。HajekT等研究T2DM合并双相障碍的脑内代谢物情况，结果显示T2DM患者前额叶总Cr的含量显著降低且与NAA含量的下降具有显著相关性，并认为该结果与脑内葡萄糖代谢障碍有关，表明T2DM使神经元内线粒体功能受损是神经元功能下降的重要原因。本研究发现Cr与MoCA及AVLT5min呈显著正相关，因此T2DM所致能量代谢水平减低、神经元功能受损是患者认知功能障碍的重要病理学基础。本研究结果与先前众多研究中Cr、PCr、Cr+PCr含量较为稳定的结果不一致，究其原因笔者认为可能与本研究按病情进展细化分组有关，当患者处于认知损伤亚临床阶段时脑内可能存在某种代偿机制维持细胞正常代谢，而出现临床症状时则表明进入失代偿阶段。2.4T2DM患者PCC区Cho减低的意义胆碱（cho-line,Cho）指胆碱复合物，反映脑内胆碱的总储存量，Cho是磷脂酰胆碱及乙酰胆碱的前体，磷脂酰胆碱参与细胞膜的构成，因此Cho的含量反映了细胞膜的代谢及更新情况，而乙酰胆碱是一种重要的神经递质，在认知、记忆功能中具有重要1作用。在H-MRS图像中Cho波峰位于3.2ppm。28 大连医科大学硕士学位论文本研究结果显示，Cho含量三组间差异具有统计学意义，多重比较显示T2DM+CD组Cho含量较T2DM组、HC组显著减低。但Cho/Cr三组间差异无统计学意义。关于1[42][46]Cho、Cho/Cr的H-MRS的研究结果存在一定争议。LinY等及ModiS等报道T2DM患者双侧豆状核区、额叶Cho/Cr显著升高，并认为导致其升高的原因较复杂，慢性高血糖可加剧脑动脉硬化，局部脑组织缺血、缺氧而使水解乙酰胆碱的作用增强，再者细胞处于低氧、低灌注状态使细胞膜及髓磷脂发生崩解，最后组织的低氧状态会引起邻近[47]胶质细胞反应性增生而引起Cho/Cr的升高。SahinI等研究空腹血糖调节受损、T2DM患者脑内代谢物的变化规律，结果显示空腹血糖调节受损的患者额叶皮质及顶叶白质Cho/Cr较正常对照显著升高，而T2DM患者顶叶白质Cho/Cr较正常对照显著降低。综上所述，笔者认为关于Cho的不同研究结果，其原因在于Cho的变化是一个动态的过程，而不具有稳定的趋势，Cho/Cr的升高意味着细胞膜代谢活跃，对T2DM引起的损伤修复活跃，而Cho/Cr的减低则意味着细胞膜代谢、转运活动的下降，因此关于Cho研究不同结果的原因可能在于其被试所处的不同病情阶段。2.5T2DM患者PCC区ReHo减低的意义[48]ReHo是由ZangY等提出运用肯德尔和谐系数来定量分析某一体素与周围邻近体素在时间序列角度的相似性，通过这种计算方法可反映某一体素与周围体素活动的同步性与协调性。本研究结果显示，PCC区ReHo三组间差异性具有统计学意义，其中T2DM+CD组较T2DM组、HC组的ReHo值均显著降低；表明具有临床认知功能受损的T2DM患者PCC区神经活动的协调性明显下降。该结果尚无其它研究直接佐证，但[49]类似关于T2DM患者全脑ReHo分析已有报道，CuiY等报道T2DM患者较正常对照相比ReHo减低的脑区主要集中在顶叶、枕叶及深部核团，包括有双侧舌回、右侧梭状回、左侧楔叶、右侧距状回、左侧中央后回、双侧丘脑及尾状核，而ReHo的减低也与众多认知评分及胰岛素抵抗指数存在显著相关性，作者认为楔叶、舌回ReHo值与患者抑制控制及情景记忆功能的相关性恰好印证了其神经元活动异常导致了T2DM所致[50]认知功能障碍的假设。陈志晔等报道临床并无明显认知功能受损的T2DM患者较正常对照ReHo减低的脑区有右侧丘脑、海马、嗅皮质及左侧壳核，并认为该结果提示T2DM脑损伤早期主要靶点位于皮质下结构及边缘叶，而皮质损伤仅累及嗅皮质，由此可见T2DM脑损伤早期主要以损伤白质为主，而ReHo正是可敏感反映T2DM脑损伤早期隐匿脑部功能变化重要指标。有关PCC区ReHo的研究结果可见于轻度认知障碍29 大连医科大学硕士学位论文（mildcognitiveimpairment,MCI）及阿尔茨海默病（Alzheimer'sdisease,AD）的相关文[51]献，ZhangZ等报道AD患者PCC区ReHo较正常对照受试者显著减低，并与AD患者整体认知功能及短时长时记忆评分具有显著相关性，因此印证了PCC是记忆环路中的重要脑区，PCC区活动协同性的减低是AD患者记忆力减退的重要原因。[52]AD与T2DM具有众多相似的病理变化，笔者认为这是本研究结果与ZhangZ[51]等研究结果符合的重要原因。PCC区是DMN的中央节点，在多项认知功能中承担连接枢纽的作用，而其背后的结构基础便是PCC区以白质纤维为主，其微观结构便是[53]轴突与树突。周艳平研究显示，T2DM动物模型中在灰质、白质均存在广泛的轴突和树突病变，镜下可观察到增粗、紊乱、扭曲的轴突和肿胀的膨体呈串珠状、气泡状，树突病变形态与轴突类似，树突棘密度降低；并认为慢性高血糖引起细胞周围内环境的变化是导致轴突及树突形态学变化的重要原因，而胰岛素抵抗和C-肽的降低使神经微管及微丝的转运功能障碍，从而使轴突、树突的传导功能异常，神经纤维的连接效能减低。作为DMN的中央节点，PCC区功能下降势必导致整个DMN的功能异常，从而使患者总体认知功能受损。因此T2DM对轴突及树突的损伤是导致PCC区ReHo减低及mI/Cr升高与认知损伤相关的重要病理学基础，ReHo及mI/Cr指标的改变从两种不同模态共同印证了T2DM对PCC区的损伤是导致患者认知障碍的重要原因。本研究亦发现，T2DM组ReHo值较HC组差异无统计学意义，类似的在AD的研[51]究结果中ZhangZ等报道MCI组ReHo值较正常对照也未见显著的降低。笔者认为该结果表明在T2DM患者尚未进入临床认知障碍阶段时，脑内可能存在某种代偿机制，[54]而进入临床认知障碍阶段时意味着代偿阶段向失代偿阶段的转变。BalezR等认为+NO在AD早期可通过调节电压门控K通道的活性增加神经元兴奋性，NO信号通路消除免疫应答及清除淀粉样物质的作用超过了促炎的神经毒性信号作用，该保护作用是AD早期的重要代偿机制。T2DM早期是否也具有如AD一样的代偿机制？尚需进一步研究。3.本研究局限性1.T2DM脑损伤是由多因素共同导致的结果，且并没有确切的诊断标准，严格控制所有T2DM受试者的胰岛素抵抗情况、胰岛素治疗因素以及低血糖事件的发生难以实1现。如何加以控制影响H-MRS及rs-fMRI检查结果的因素，还需今后进一步细化分组30 大连医科大学硕士学位论文深入研究。2.T2DM患者脑损伤的进展速度个体差异极大，短期内通过严格的纵向研究来阐明T2DM脑损伤的随T2DM病情进展的变化规律十分困难。需在T2DM患者严格执行治疗方案的基础上长期跟踪随访。结论1本研究通过对不同病情的T2DM患者及HC志愿者的PCC区H-MRS代谢物指标1及自发神经元活动指标的测量，分析H-MRS代谢物、自发神经元活动指标与认知评分、实验室指标之间的相关性，探讨T2DM损伤PCC区的病理机制，笔者得出以下结论：1.PCC区mI/Cr的升高对T2DM脑损伤较敏感且能较好反应T2DM脑损伤的进展程度，需扩大样本量验证其对T2DM脑损伤的诊断效能及早期预警作用。余代谢物指标的变化对T2DM脑损伤有一定的提示作用，但对T2DM脑损伤的早期预警证据不充分，需扩大样本量深入研究。2.PCC区ReHo及mI/Cr指标的改变从两种不同模态反映了T2DM脑DMN早期损伤的影像学表现，为研究T2DM脑DMN早期损伤的机制及其可能存在的代偿机制提供了重要的生物学标志。31 大连医科大学硕士学位论文参考文献[1]中华医学会糖尿病学分会.中国2型糖尿病防治指南（2013年版）.中国糖尿病杂志,2014,8(22):2-42.[2]LeeJH,ChoiY,JunC,etal.Neurocognitivechangesandtheirneuralcorrelatesinpatientswithtype2diabetesmellitus.EndocrinolMetab(Seoul).2014,29(2):112-121.[3]Reske-NielsenE,LundbækK,RafaelsenOJ.Pathologicalchangesinthecentralandperipheralnervoussystemofyounglong-termdiabetics:I.Diabeticencephalopathy.Diabetologia,1966,1(3-4):233-241.[4]BiesselsGJ,ReijmerYD.Brainchangesunderlyingcognitivedysfunctionindiabetes:whatcanwelearnfromMRI?Diabetes.2014,63(7):2244-2252.[5]RyanJP,FineDF,RosanoC.Type2diabetesandcognitiveimpairment:contributionsfromneuroimaging.JGeriatrPsychiatryNeurol.2014,27(1):47-55.[6]BrundelM,KappelleLJ,BiesselsGJ.Brainimagingintype2diabetes.EurNeuropsychopharmacol.2014,24(12):1967-1981.[7]王倩,伍建林.多模态MRI在T2DM性脑损伤评价的实验及临床研究[博士学位论文].天津:天津医科大学,2014.[8]Palomero-GallagherN,VogtBA,SchleicherA,etal.Receptorarchitectureofhumancingulatecortex:evaluationofthefour-regionneurobiologicalmodel.HumBrainMapp.2009,30(8):2336-2355.[9]MesulamMM.Fromsensationtocognition.Brain.1998,121(6):1013-1052.[10]PapezJW.Aproposedmechanismofemotion.1937.JNeuropsychiatryClinNeurosci.1995,7(1):103-112.[11]WakanaS,JiangH,Nagae-PoetscherLM,etal.Fibertract-basedatlasofhumanwhitematteranatomy.Radiology.2004,230(1):77-87.[12]ConchaL,GrossDW,BeaulieuC.Diffusiontensortractographyofthelimbicsystem.AJNRAmJNeuroradiol.2005,26(9):2267-2274.[13]HagmannP,CammounL,GigandetX,etal.Mappingthestructuralcoreofhumancerebralcortex.PLoSBiol.2008,6(7):e159.[14]GreiciusMD,SupekarK,MenonV,etal.Resting-statefunctionalconnectivityreflects32 大连医科大学硕士学位论文structuralconnectivityinthedefaultmodenetwork.CerebCortex.2009,19(1):72-78.[15]SanthakumariR,ReddyIY,ArchanaR.Effectoftype2diabetesmellitusonbrainmetabolitesbyusingprotonmagneticresonancespectroscopy-asystematicreview.IntJPharmaBioSci.2014,5(4):1118-1123.[16]MusenG,JacobsonAM,BoloNR,etal.Resting-statebrainfunctionalconnectivityisalteredintype2diabetes.Diabetes.2012,61(9):2375-2379.[17]ChenYC,JiaoY,CuiY,etal.Aberrantbrainfunctionalconnectivityrelatedtoinsulinresistanceintype2diabetes:aresting-statefMRIstudy.DiabetesCare.2014,37(6):1689-1696.[18]CuiY,JiaoY,ChenHJ,etal.Aberrantfunctionalconnectivityofdefault-modenetworkintype2diabetespatients.EurRadiol.2015,25(11):3238-3246.[19]ChiuPW,MakHK,etal.Metabolicchangesintheanteriorandposteriorcingulatecorticesofthenormalagingbrain:protonmagneticresonancespectroscopystudyat3T.Age(Dordr).2014,36(1):251-264.[20]PattonN,AslamT,MacgillivrayT,etal．Retinalvascularimageanalysisasapotentialscreeningtoolforcerebrovasculardisease:arationalebasedonhomologybetweencerebralandretinalmicrovasculatures.JAnat.2005,206(4):319-348.[21]deBresserJ1,ReijmerYD,vandenBergE,etal.Microvasculardeterminantsofcognitivedeclineandbrainvolumechangeinelderlypatientswithtype2diabetes.DementGeriatrCognDisord.2010,30(5):381-386.[22]CastilhoAF,LiberalJT,BaptistaFI,etal.ElevatedglucoseconcentrationchangesthecontentandcellularlocalizationofAMPAreceptorsintheretinabutnotinthehippocampus.Neuroscience.2012,219:23-32.[23]AlagiakrishnanK,ZhaoN,MereuL,etal.MontrealCognitiveAssessmentissuperiortoStandardizedMini-MentalStatusExamindetectingmildcognitiveimpairmentinthemiddle-agedandelderlypatientswithtype2diabetesmellitus.BiomedResInt.2013,2013:186106.[24]ReijmerYD,vandenBergE,RuisC,etal.Cognitivedysfunctioninpatientswithtype2diabetes.DiabetesMetabResRev.2010,26(7):507-519.33 大连医科大学硕士学位论文[25]GaoY,XiaoY,MiaoR,etal.ThecharacteristicofcognitivefunctioninType2diabetesmellitus.DiabetesResClinPract.2015,109(2):299-305.[26]ZhouH,LuW,ShiY,etal.Impairmentsincognitionandresting-stateconnectivityofthehippocampusinelderlysubjectswithtype2diabetes.NeurosciLett.2010,473(1):5-10.[27]RomandeMettelingeT,CambierD,CaldersP,etal.Understandingtherelationshipbetweentype2diabetesmellitusandfallsinolderadults:aprospectivecohortstudy.PLoSOne.2013,8(6):e67055.[28]张东铭,钱镭,付艳芹等.C肽对2型糖尿病视网膜病变的保护作用及机制.中国实用神经疾病杂志.2011,14(15):43-45.[29]王漫丽,张妍,张苏河.2型糖尿病患者C肽与红细胞膜Na~+-K~+ATPase及血浆NOS活性的关系.中国实用神经疾病杂志.2009,12(3):29-31.[30]HeikkiläO,LundbomN,TimonenM,etal.Hyperglycaemiaisassociatedwithchangesintheregionalconcentrationsofglucoseandmyo-inositolwithinthebrain.Diabetologia.2009,52(3):534-540.[31]李渊灵,王悦,徐晓云等.2型糖尿病患者记忆功能及相关脑区代谢的改变.临床神经病学杂志.2013,26(3):173-176.[32]李蕾.2型糖尿病患者的海马体积及其磁共振波谱的变化[硕士学位论文].新乡:新乡医学院,2012．[33]GeisslerA,FründR,SchölmerichJ,etal.Alterationsofcerebralmetabolisminpatientswithdiabetesmellitusstudiedbyprotonmagneticresonancespectroscopy.ExpClinEndocrinolDiabetes.2003,111(7):421-427.[34]StrangeK,EmmaF,ParedesA,etal.Osmoregulatorychangesinmyo-inositolcontentandNa+/myo-inositolcotransportinratcorticalastrocytes.Glia.1994,12(1):35-43.[35]HuangW,AlexanderGE,ChangL,etal.BrainmetaboliteconcentrationanddementiaseverityinAlzheimer'sdisease:a(1)HMRSstudy.Neurology.2001,57(4):626-632.[36]AjiloreO,HaroonE,KumaranS,etal.Measurementofbrainmetabolitesinpatientswithtype2diabetesandmajordepressionusingprotonmagneticresonancespectroscopy.Neuropsychopharmacology.2007,32(6):1224-1231.[37]SinhaS,EkkaM,SharmaU,etal.AssessmentofchangesinbrainmetabolitesinIndian34 大连医科大学硕士学位论文patientswithtype-2diabetesmellitususingprotonmagneticresonancespectroscopy.BMCResNotes.2014,7:41-47.[38]García-EspinosaMA,García-MartínML,CerdánS.Roleofglialmetabolismindiabeticencephalopathyasdetectedbyhighresolution13CNMR.NMRBiomed.2003,16(6-7):440-449.[39]García-EspinosaMA,RodriguesTB,SierraA,etal.Cerebralglucosemetabolismandtheglutaminecycleasdetectedbyinvivoandinvitro13CNMRspectroscopy.NeurochemInt.2004,45(2-3):297-303.[40]SchubertF,GallinatJ,SeifertF,etal.Glutamateconcentrationsinhumanbrainusingsinglevoxelprotonmagneticresonancespectroscopyat3Tesla.Neuroimage.2004,21(4):1762-1771.[41]ZhangM,SunX,ZhangZ,etal.Brainmetabolitechangesinpatientswithtype2diabetesandcerebralinfarctionusingprotonmagneticresonancespectroscopy.IntJNeurosci.2014,124(1):37-41.[42]LinY,ZhouJ,ShaL,etal.Metabolitedifferencesinthelenticularnucleusintype2diabetesmellitusshownbyprotonMRspectroscopy.AJNRAmJNeuroradiol.2013,34(9):1692-1696.[43]TiehuisA,vanderMeerF,MaliW,etal.MRspectroscopyofcerebralwhitematterintype2diabetes;noassociationwithclinicalvariablesandcognitiveperformance.Neuroradiology.2010,52(2):155-161.[44]EmmanuelY,CochlinLE,TylerDJ,etal.Humanhippocampalenergymetabolismisimpairedduringcognitiveactivityinalipidinfusionmodelofinsulinresistance.BrainBehav.2013,3(2):134-144.[45]HajekT,CalkinC,BlagdonR,etal.Type2diabetesmellitus:apotentiallymodifiableriskfactorforneurochemicalbrainchangesinbipolardisorders.BiolPsychiatry.2015,77(3):295-303.[46]ModiS,BhattacharyaM,SekhriT,etal.AssessmentofthemetabolicprofileinType2diabetesmellitusandhypothyroidismthroughprotonMRspectroscopy.MagnResonImaging.2008,26(3):420-425.35 大连医科大学硕士学位论文[47]SahinI,AlkanA,KeskinL,etal.Evaluationofinvivocerebralmetabolismonprotonmagneticresonancespectroscopyinpatientswithimpairedglucosetoleranceandtype2diabetesmellitus.JDiabetesComplications.2008,22(4):254-260.[48]ZangY,JiangT,LuY,etal.RegionalhomogeneityapproachtofMRIdataanalysis.Neuroimage.2004,22(1):394-400.[49]CuiY,JiaoY,ChenYC,etal.Alteredspontaneousbrainactivityintype2diabetes:aresting-statefunctionalMRIstudy.Diabetes.2014,63(2):749-760.[50]陈志晔,刘梦琦,刘梦雨等.2型糖尿病患者脑部静息态的功能磁共振成像.南方医科大学学报.2014,34(8):1083-1091.[51]ZhangZ,LiuY,JiangT,etal.AlteredspontaneousactivityinAlzheimer'sdiseaseandmildcognitiveimpairmentrevealedbyRegionalHomogeneity.Neuroimage.2012,59(2):1429-1440.[52]delaMonteSM,WandsJR.Alzheimer'sdiseaseistype3diabetes-evidencereviewed.JDiabetesSciTechnol.2008,2(6):1101-1113.[53]周艳平.轴突和树突病变与糖尿病脑病病理机制的关系研究[博士学位论文].湖北:华中科技大学,2011.[54]BalezR,OoiL.GettingtoNOAlzheimer'sDisease:NeuroprotectionversusNeurotoxicityMediatedbyNitricOxide.OxidMedCellLongev.2016,2016:3806157.36 大连医科大学硕士学位论文综述2型糖尿病患者脑默认网络损伤的功能磁共振研究进展汪洋综述伍建林审校1.糖尿病脑损伤概述糖尿病（diabetesmellitus,DM）是由于组织细胞葡萄糖代谢障碍而导致的以高血糖为主要特征的全身代谢性疾病。近年来，我国DM发病率呈逐年上升趋势，2010年全[1]国开展18岁以上DM患者流行病学调查，按2010年美国糖尿病学会（AmericanDiabetesAssociation,ADA）DM诊断标准（1999WHO诊断标准附加糖化血红蛋白≥6.5%），我国成人DM患病率高达11.6%，其中又以2型糖尿病（type2diabetesmellitus,T2DM）最为常见，占90.0%以上。DM损伤组织细胞及血管将引起全身各器官及系统[2]的功能紊乱，其中糖尿病性中枢神经系统病变逐渐成为学者关注的热点。早在1922[3]年，MilesWR等已通过神经心理测验发现糖尿病会导致患者认知功能障碍，但却难[4]以评估糖尿病所致脑损伤的严重程度并分析其背后的机制。1965年NielsenE等对16例死于糖尿病性血管病的DM患者脑组织行神经病理学研究显示，其脑内存在严重的齿状核钙化及萎缩、神经纤维脱髓鞘改变、软脑膜纤维化及脑血管病，这种广泛的神经系统退行性改变可能系组织缺血与糖尿病性脑损伤双重病理机制所致，从而提出糖尿病脑病（diabeticencephalopathy,DE）的概念。虽然DE的概念目前只在1型糖尿病（type1diabetesmellitus,T1DM）中被学界公认，在T2DM中尚存争议，但T2DM可损伤中枢神经系统临床表现为认知功能障碍已是不争的事实，且其起病极为隐匿，早期可无任何临床症状，当患者出现记忆、认知、注意、视空间、执行等功能下降时，病程通常已较长，且晚于其余糖尿病并发症。糖尿病脑损伤与阿尔茨海默病（Alzheimer’sdisease,[5]AD）同属神经退行性疾病，众多AD患者同时患有DM。ProfennoLA等认为DM是AD重要的且独立的危险因素之一，DM可增加患者由轻度认知功能障碍演变至AD的风险。DM与AD虽均表现记忆、认知等功能受损，但二者发病机制及神经病理改变却[6]不完全相同，SuzzaneM等认为胰岛素的缺乏及胰岛素抵抗是导致AD样神经退行性变的重要原因，胰岛素功能障碍所致脑组织病理改变表现为AD前期的状态。糖尿病脑损伤背后的病理机制究竟如何，如何在患者尚未出现临床症状时就能发现并实施早期干37 大连医科大学硕士学位论文预成为学者们关注的焦点问题。2.默认网络的概念[7]1997年ShulmanGL等运用正电子发射计算机断层成像（positronemissioncomputedtomography,PET）分析视觉信息加工任务中脑内葡萄糖代谢情况时意外发现大脑一些脑区在任务状态下一致的表现为活动及血流灌注减低，而无任务时代谢活动升[8]高，因此认为这些脑区可能与持续不断的自体及外环境监视有关。2001年RaichleME提出大脑在不进行任务加工时脑内活动处于一种基线状态，并将处在基线状态下活跃的脑区如内侧前额叶皮质（medialprefrontalcortex,MPFC）、后扣带回及楔前叶（posteriorcingulatecortex/precuneus）正式称为默认网络（defaultmodenetwork,DMN）。随后更[9]多的研究发现DMN还包括前扣带回（anteriorcingulatecortex,ACC）、双侧顶下小叶（inferiorparietallobe,IPL）、双侧海马（hippocampus）等脑区。这些脑区彼此具有不[10]同的功能，又因有神经纤维相连，而在一些功能上具有一致性。目前研究认为DMN的活动与人脑的认知、记忆、情感、冥想、内省等众多功能密切相关，许多神经、精神类疾病的患者都可发现DMN活动的异常。常规MRI检查对T2DM脑DMN损伤病情评估及诊断价值极为有限。而多模态的功能磁共振（functionalmagneticresonanceimaging,fMRI）新技术可以早期检出患者DMN功能异常，并对患者病情的评估及判断预后提供重要的生物学信息与有价值的线索。其中血氧水平依赖成像（bloodoxygenationleveldependent,BOLD）可发现DMN脑区自主神经元活动及脑区间神经网络连接的异常；扩散张量成像（diffusiontensorimaging,DTI）可通过纤维束追踪的方法评估DMN脑区间脑白质纤维束的完整性；而磁共振波谱（magneticresonancespectroscopy,MRS）则可通过检测DMN脑区代谢物水平来反映DMN脑区功能的变化。以下将对T2DM对DMN损伤的机制及运用fMRI新技术对T2DM损伤DMN的研究现状进行综述。3.T2DM脑损伤的发病机制及神经病理学改变3.1胰岛素保护机制与胰岛素抵抗胰岛素由胰岛β细胞分泌，可促使细胞摄取并利用血液中的葡萄糖，是人体内最重要的降血糖激素。其降血糖功能主要通过磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）途径完成，胰岛素与细胞膜上胰岛素受体α亚基特异性结合后，α亚基对β亚基抑制作用解除，活化袢上酪氨酸残基磷酸化，胰岛素受体发生变构，ATP及受体底物与TK催化位点相接触，38 大连医科大学硕士学位论文使受体底物上的酪氨酸残基磷酸化，PI3K调节亚基能与含有酪氨酸残基的信号分子特异性结合而活化，促使葡萄糖转运体GLUT1及GLUT4转位到细胞膜上摄取葡萄糖。胰岛素抵抗（insulinresistance,IR）是指胰岛素受体对胰岛素不敏感，胰岛素的作用下降，迫使机体代偿性分泌更多的胰岛素来维持血糖的稳定，最终导致高胰岛素血症及胰[11-13]岛β细胞负荷过重。胰岛素抵抗是T2DM的主要病因。既往有多项研究证实，众多脑区神经元表面都分布着胰岛素受体,包括嗅球、下丘脑、大脑皮层、小脑以及海马等。胰岛素可通过激活蛋白激酶B、控制tau蛋白磷酸化作用、代谢清除脑内淀粉样前[14-18][19]蛋白及β淀粉样蛋白来抑制神经元的凋亡。EdnaGrunblatt等学者研究自发性高血压大鼠模型的认知障碍与鼠脑胰岛素受体功能受损之间的关系，结果发现自发性高血压大鼠血糖较正常大鼠虽无明显变化，但血中胰岛素水平却有显著上升；海马及纹状体的胰岛素受体数量较正常组减少，糖原合成酶激酶的数量及活性均有下降，但活化的胰岛素受体所占比有所上升，因此推断自发性高血压大鼠模型的认知功能障碍与中枢及周围神经系统的胰岛素受体数量、功能下降有关。3.2氧化应激机制氧化应激（oxidativestress,OS）是指当机体遭受到各种有害刺激时，体内产生过量的活性氧自由基（reactiveoxygenspecies,ROS）超出了体内抗氧化物质的清除作用，因而氧化作用与抗氧化作用失去平衡，过多的活性氧自由基的产生会导致细胞内大分子如糖类、蛋白质、脂类物质及DNA的不可逆变形，引起细胞的急、慢性损伤，组织间炎[20]性细胞浸润。MirandaM等发现糖尿病大鼠模型中谷胱甘肽过氧化物酶的含量下降，而经抗氧化剂CR-6治疗三周后，阻止了氧化产物的进一步堆积，并且保护了谷胱甘肽[21-23]过氧化物酶的活性。众多研究表明，氧化应激会诱导机体产生胰岛素抵抗，因而是T2DM的重要致病因素，其作用于细胞内线粒体，而线粒体正是糖代谢有氧氧化途径中三羧酸循环的重要场所，线粒体损伤使细胞利用血液中葡萄糖功能下降，最终导致胰岛素分泌及细胞利用胰岛素的功能减退。3.3T2DM脑损伤病理改变[24]高血糖会引起体内晚期糖基化终末产物（AGE）的堆积，AGE是蛋白质及脂类物质等与糖的聚合物，可与血管内皮细胞作用，使血管内皮细胞通透性增加，更易引发内皮下脂类物质的沉积，AGE作用于血小板使血小板表达CD62分子，促使血小板粘附于内皮细胞造成血栓及动脉粥样硬化的形成，脑内微血管管腔狭窄。供血区域神经元39 大连医科大学硕士学位论文处于缺氧状态，无氧酵解增多，局部乳酸浓度升高，进而引起细胞毒性水肿甚至死亡。高血糖同样还会破坏血脑屏障的完整性。血脑屏障由脑内毛细血管内皮、基膜及神[25]经胶质细胞胶质膜组成，具有阻止血液中大多有害物质进入脑内的重要作用。郭徽等采用透射电镜及免疫组化技术对高血糖大鼠模型血脑屏障的超微结构观察发现在高血糖作用早期，脑内血管内皮肿胀，胶质细胞足突及线粒体肿胀，基膜及毛细血管腔无明显变化，病情进展，毛细血管变形呈动脉瘤样改变，基膜增厚，晚期内皮细胞和周围神经细胞出现凋亡，胶质细胞却未发现明显异常。此外，通过免疫组化的技术发现内皮细胞ICAM-1高表达，而显著的血脑屏障的微结构损伤和ICAM-1高表达均在高血糖作用3个月时发生，笔者认为，高血糖对血脑屏障的慢性损伤是导致高级神经功能受损的重要病理基础。T2DM脑内神经元的病理变化与AD神经元退行性的改变颇为相似，但又有所区[26]别。动物实验表明，2型糖尿病模型中在海马、感觉皮层、内嗅皮层、胼胝体等区域存在广泛的轴突和树突病变，表现为增粗、紊乱、扭曲的轴突和肿胀的膨体，树突肿胀呈串珠状，树突棘消失，但与AD不同的是病变的轴突、树突少见AD样的神经示踪剂外漏。在糖尿病模型中可观察到tau蛋白的过度磷酸化，却并未发现老年斑和Aβ的过表达。因此在T2DM和AD神经元病理性改变中的神经突起病变很可能是二者间的重要纽带，更是T2DM作为AD独立危险因素的病理基础。4.T2DM脑默认网络损伤多模态fMRI研究4.1T2DM形态学研究T2DM引起的一系列神经病理学改变终将演变为神经元的凋亡，形态学表现为脑萎缩。但这种脑萎缩非常轻微，常规的头部MRI扫描由于图像层厚较厚，因而很难发现细微的形态学改变。采用3D快速磁化强度预备梯度回波序列可生成体素块仅有1.0mm×1.0mm×1.0mm大小的薄层T1结构像，基于此再运用诸如VBM或Freesurfer等软件即可进行量化的、高精度的形态学分析，检出默认网络相关脑区的轻微脑萎缩等改变。基于体素的形态学分析（voxel-basedmorphometry,VBM）可进行对全脑容积的测量和分析，并且不需对感兴趣区（regionofinterest,ROI）的先验假设就可检测出灰质、白质信号差异，避免了研究人员选取ROI的主观因素。VBM技术已广泛运用于T2DM[27-29]患者脑容积的测定。既往有多项研究表明T2DM患者较正常对照者在灰质、白质总容量上有下降趋势，但差异没有统计学意义，在局部脑区水平如：颞叶、枕叶、海马40 大连医科大学硕士学位论文及海马旁回、扣带回、楔前叶、脑岛、额中回、基底节区及小脑等都有显著的不同程度的灰质容积减小，灰质容积的减低与T2DM患者认知功能障碍具有显著相关性，因此认为脑灰质容积的减小是T2DM认知损伤的重要原因，究其原因，可能与T2DM早期大血管动脉粥样硬化、高血糖、胰岛素抵抗、氧化应激反映所致炎症及神经元凋亡等多[30]种原因有关。MoultonCD等研究T2DM患者脑容积变化中指出T2DM患者存在普遍和局部脑区的萎缩，而其中最显著的是海马的萎缩，海马体积的缩小可能是T2DM患者继发认知损伤甚至痴呆的重要原因，而脑容量的减低与年龄及高血压具有相关性，发病机制主要与T2DM所致脑内微血管基底膜增厚，淀粉样脑血管病及脑梗死有关。T2DM脑损伤进展较为缓慢，需要长时间纵向研究来观察脑容积的变化，FrankeK[31]等运用VBM技术研究患有T2DM的老年人及相匹配的正常人脑容积及脑龄评分随时间进展的变化规律，结果显示两组间灰质、白质容积虽无差异，但T2DM组脑龄评分较正常对照组显著升高，意味着T2DM会加速脑萎缩的进展。VBM技术同样可以检[32]出T2DM治疗后形态学的改变，ChenZ等观察经胰岛素治疗一年后T2DM患者脑形态及功能的改变，双侧额叶、顶叶、左侧枕叶的灰质以及左侧中央前回、右侧角回皮层下白质容积增大，双侧额叶及左侧枕叶、右侧颞叶的血流灌注增加，推测胰岛素作用可增强内皮型一氧化氮合酶的表达，改善内皮功能并增加对灰质的血流灌注所致。VBM技术较为成熟，但不论是传统的分割法或是优化的VBM采用的联合分割法在灰白质交界处会产生一定程度错认，造成分割的不准确。DARTEL算法基于流场理论，在制作DARTEL模版时生成每个被试结构像的变形场，用于描述图像信息的参数[33]理论上是传统VBM法的近6000倍，可以获得比VBM更精确的结果。ChenZ等采集16名T2DM患者及16名正常对照的T1结构像，并采用DARTEL的方法行脑容积分析，结果显示虽然在脑灰质、白质及灰白质总容积上T2DM患者与正常对照并无差异，但均有下降趋势，而在局部脑区，右侧颞上回、颞中回及颞下回的灰质及白质容积均较正常对照有明显减小，作者认为是由于末梢血管病变所致的微梗塞所致，而右侧颞叶是T2DM脑损伤的重要靶点。然而灰质的体积并不能完全代表神经元的密度，仅能部分反映功能的变化。Wisse[34]LE等利用Freesurfer软件测量T2DM患者的颅内容积和脑容积均比正常对照有所减[35]小，但是双侧海马的容积相比正常对照并没有差异。AjiloreO等也同样指出T2DM患者的海马体积与其在加利福尼亚词语学习测验（CVLT）的表现并没有显著的相关性，41 大连医科大学硕士学位论文因此作者认为海马的萎缩是多种因素的混合效应，而DM并不是加剧海马萎缩的直接原因。相比灰质体积，测量灰质皮层的厚度与脑区灰质功能具有良好的相关性，较灰质体积更能反映和代表功能变化的形态学基础，基于脑表面积的形态测定法，运用Freesurfer软件观察T2DM患者皮质厚度与认知能力的相关性有待于学者的进一步研究。4.2血氧水平依赖成像（BOLD-fMRI）血红蛋白是人体内运输氧的载体，结合氧分子的含氧血红蛋白没有不成对电子，属于抗磁性物质，其对质子的弛豫没有影响，而未结合氧分子的去氧血红蛋白具有4对不成对电子，属于顺磁性物质，可以缩短质子的横向弛豫时间。脑内神经元活动时消耗氧，神经元邻近的去氧血红蛋白比例升高，而血液会很快将含氧血红蛋白输送过来，去氧血红蛋白的比例转而下降，整个过程引起局部横向弛豫的变化称为BOLD效应。BOLD成像是神经元电活动的一种间接表现。BOLD-fMRI既可以通过任务刺激来检测任务相对应的脑区活动情况，也可以检测基线状态下的全脑活动，即静息态（resting-state）。默认网络是大脑在不进行任何任务时十分活跃的脑区及神经网络，与进行任务的脑区及神经网络相拮抗，因此静息态功能磁共振（rs-fMRI）是检测默认网络活动的强有力工具。反映局部脑区自发神经元活动的重要指标有局部一致性（regionalhomogeneity,ReHo）和低频振幅（amplitudeoflow-frequencyfluctuation,ALFF），ReHo用来描绘一个体素块与其周围体素块BOLD信号的同步性，而ALFF描绘的是单个体素块的神经元活动信号强弱。二者结合可以为我们揭示T2DM患者脑内神经元活动变化的情况。[36]XiaW等研究T2DM患者基线状态下的神经元活动，结果显示在颞中回、梭状回、枕叶等多个脑区ALFF值减低，且颞中回ALFF值与认知功能及β细胞功能指标具有相关[37]性，预示着神经元活动的减低是T2DM患者认知功能损伤的关键环节。WangCX等利用rs-fMRI比较T2DM患者全脑ALFF值的变化，结果显示额叶、顶叶、丘脑及小脑半球多个脑区ALFF值减低，而视觉皮质的活动则增加，视觉皮质活动的增加却与患者的MoCA认知评分具有负相关性，因此认为视觉皮质活动的增加是对认知功能神经元[38]活动减退的代偿。CuiY等联合运用ReHo及ALFF指标比较T2DM患者与正常对照间神经元活动的差别，结果显示T2DM患者相比正常对照的中央后回、距状回、舌回、丘脑、尾状核、颞中回等多处脑区的ReHo和ALFF值均减低，且楔叶及舌回的活动减42 大连医科大学硕士学位论文低与认知测试的分数具有显著相关性，作者推测这些异常改变是先于视觉及感觉功能减退、相应临床症状出现之前在脑功能上的异常表现，是T2DM患者脑损伤的早期生物[39]学改变，具有重要的临床预警作用。肥胖与胰岛素抵抗指标具有密切的关系，ZhangB等比较体重偏瘦成年男性及肥胖男性脑内自发神经元活动情况，在未进食前肥胖者较偏瘦者楔前叶神经元活动增高，而背侧前扣带回活动减低，进食后仅表现为背侧前扣带回的神经元活动减低，背侧前扣带回的神经元活动水平同时与血浆胰岛素水平具有显著负相关性，因此可以通过脑内自发神经元活动来间接反映胰岛素抵抗的水平。反映脑神经网络连接情况的指标有功能连接（functionalconnectivity,FC），FC用[40]来表示脑内单个体素块与全脑其余体素块BOLD信号的相关性。ChenYC等比较T2DM患者与正常对照间PCC与全脑功能连接间的差异发现，T2DM患者PCC与右侧颞中回、舌回、左侧枕中回、左侧中央前回较正常对照功能连接减低，而左侧小脑半球、右侧额上回、右侧额中回与PCC的功能连接增强，rs-fMRI可在患者还未出现明显的认[41]知损伤时就可检出神经网络的变化。HoogenboomWS等联合运用rs-fMRI及DTI技术，发现T2DM患者多个默认网络脑区间功能连接较正常人减低，其中PCC与额中回的功能连接减低与扣带束的FA值减低具有相关性，因此认为二者具有相同的神经病理[42]机制。XiaW等比较T2DM患者双侧大脑半球间功能连接与正常对照的差异发现众多双侧默认网络脑区间的功能连接减低，而双侧颞中回及双侧额上回的功能连接与连线测试的分数具有显著相关性，双侧颞中回的功能连接同时还与胰岛素抵抗指数具有相关性，作者认为是胰岛素抵抗所致。近年来，独立成分分析的方法也广泛运用于rs-fMRI[43]神经网络的分析，CuiY等采用独立成分分析的方法将默认网络分为前半部分及后半部分，分别研究T2DM患者二部分默认网络的改变，发现MPFC与前半部分默认网络的功能连接增强，但PCC与后半部分默认网络的功能连接减低，而后半部分默认网络连接减低与认知功能的下降及胰岛素抵抗指数具有显著相关性，因此胰岛素抵抗相比高[44]血糖是造成认知损伤更直接的原因。XiaW等将默认网络分为腹侧及背侧两部分，分别研究T2DM患者二部分神经网络的改变，左侧额中回及双侧顶下小叶与背侧默认网络功能连接减低，同样左侧顶下小叶、右侧额中回及额下回与腹侧默认网络的功能连接减低，众多脑区与不同的认知功能的受损具有显著的相关性，作者认为与注意力减退及高血糖损伤有关。由上可以看出，独立成分分析的方法为精细分析T2DM患者默认网络的变化及其可能机制提供了新的视野与思路。43 大连医科大学硕士学位论文[45]rs-fMRI还可用于评价T2DM经药物或胰岛素治疗后功能改善情况。ZhangH等通过鼻吸入胰岛素的方式对比前后脑功能连接的改变，结果显示经鼻吸入胰岛素后，不论是T2DM患者还是正常对照海马与额中回、前扣带回、后扣带回等众多默认网络脑区的功能连接相比吸入安慰剂组都有显著的增强，并且与认知测试评分的改善具有相关性，究其原因作者认为鼻吸入胰岛素可增加下丘脑血流及副交感神经敏感性，减弱下丘脑-垂体轴对外界刺激的反应，但该研究只证明了胰岛素的短期治疗效应，长期使用是否能延缓或阻止认知能力的下降有待学者进一步研究。4.3弥散张量成像（DTI）在均质的液体中水分子向各个方向弥散的阻力相同，称为各向同性。但是在神经纤维中水分子的弥散只能沿着神经纤维走行方向进行，而垂直于神经纤维走行方向上会受到髓鞘的阻挡，称为各向异性。当神经纤维出现病变时，髓鞘结构受损，水分子沿垂直神经纤维方向弥散的阻力减低，各向异性的程度下降。因此DTI技术可以定量分析神经纤维的完整性。衡量神经纤维完整性的指标有各向异性分数（fractionalanisotropy,FA）和平均扩散率（meandiffusivity,MD）等。连接默认网络脑区间的神经纤维主要分为连合纤维和联络纤维，连合纤维主要沟通左右半球之用，包括胼胝体、前联合、穹窿联合；联络纤维主要连接同侧的默认网络脑区主要有上纵束、下纵束、钩束、扣带束。近来有众多学者利用DTI研究T2DM患者[46-47]脑内神经纤维的完整性，例如ReijmerYD等利用DTI及纤维束示踪比较T2DM患者与正常人纤维束走行区白质的变化，结果显示双侧大脑半球的上纵束、钩束、下纵束、胼胝体压部平均扩散率升高，而右侧钩束的FA值减低，而脑白质的异常与信息处理整合速度的下降具有显著相关性，采用小世界结构分析脑白质组成的神经网络，T2DM患者神经网络工作效能较正常减低，而传导最短路径升高，T2DM损伤与血管性因素相互间独立，脑内信息传导速度的下降是T2DM及微血管损伤对脑白质纤维束完整性共同[48]破坏的结果。YauPL等检测T2DM及高血压患者脑白质纤维束的异常，虽然T2DM合并高血压与单纯高血压患者相比，脑白质病变评分并没有差异，但是DTI却发现在右侧内囊、双侧顶叶白质、双侧弓形束、左侧距状回白质、左侧胼胝体等多处白质区域的FA值减低，因此说明在高血压基础上合并糖尿病更加重了脑白质的损伤。ZhangJ[49]等采用ROI分析法评估通过各个感兴趣区的脑白质纤维束完整性破坏情况，通过胼胝体、基底节区、丘脑、扣带回、海马等多处纤维束的MD值增加、FA值减低，并与44 大连医科大学硕士学位论文执行功能的下降具有相关性，因此作者认为T2DM不仅对神经元胞体损伤，树突及轴[50]突结构也同样受损。YauPL等联合运用DTI及形态学分析来研究T2DM患者非文字记忆功能受损的原因，结果显示通过海马及海马旁回的双侧弓形束的FA值减低，且左侧为著；而海马及海马旁回的体积及颞中回的皮质厚度减低，并与情景记忆功能受损具有相关性，因此认为海马神经元代谢异常及海马与其它记忆相关脑区连接的神经纤维受损双重机制共同导致患者非文字记忆功能的受损。4.4磁共振波谱（MRS）氢质子的共振频率的大小与质子所处的化学环境与分子结构有关。不同物质的氢质子具有不同的共振频率，这种现象称为化学位移。在常规的磁共振成像中，化学位移作为一种伪影要尽量避免，但化学位移现象也可以被利用从而测定某个区域内物质的含量，通过对诸如N-乙酰基门冬酸（N-acetylaspartate,NAA）、胆碱（choline,Cho）、肌醇（myo-inositol,mI）、肌酸（creatine,Cr）、磷酸肌酸（phosphocreatine,PCr）、谷氨酸（glutamate,Glu）、谷氨酰胺（glutamine,Gln）、γ-氨基丁酸（gammaaminobutyricacid,GABA）等关键代谢物含量的检测便可从侧面反映脑内神经元及神经纤维的结构与功能。额叶是大脑进化最高级的部分，与人的思维、个体需求、情感等高级功能密切相关。[51]NagothuRS等检测T2DM患者右背外侧额叶的代谢物含量，结果显示该脑区NAA含量较正常人有明显下降，而mI含量明显升高，作者推测是终末糖基化产物的过度堆[52]积，进而引起神经元的凋亡及胶质细胞的反应性增生。HajekT等检测T2DM并发双相情感障碍的患者前额叶脑代谢物含量，结果显示前额叶的NAA及总Cr含量有明显[53]降低，因此认为T2DM同样是发生精神类疾病的重要危险因素。SinhaS等发现T2DM患者右侧额叶的白质区NAA下降而谷氨酸复合物Glx（Glu+Gln）显著升高，认为是慢性高血糖造成轴突的损伤所致。海马位于颞叶内侧，是记忆环路的重要组成部分，海马的受损主要表现为短时记忆[54]及非文字记忆的受损。GeX等探索T2DM引起的炎性反应对海马的损伤，通过对C反应蛋白、终末糖基化产物受体及海马代谢物的测量寻找它们之间的关联，血清C反应蛋白与MMSE及MoCA评分呈显著负相关，而与海马区mI含量正相关；终末糖基化产物受体含量与MMSE及MoCA评分负相关；C反应蛋白的含量与高血压及认知损伤有关，作者认为是C反应蛋白激活补体系统造成免疫级联反应最终导致对神经元的45 大连医科大学硕士学位论文[55]损伤。EmmanuelY等采用高脂饮食阻断胰岛素信号通路，建立胰岛素抵抗模型，并31采用特殊的P-MRS检测胰岛素抵抗模型中海马的能量代谢情况，胰岛素抵抗模型与正常对照相比，海马的PCr/ATP有明显减低，证明胰岛素信号是神经元维持正常利用葡萄糖功能的关键，胰岛素抵抗造成神经元代谢活动下降是患者认知功能受损的重要病理基础。综上所述，T2DM对中枢神经系统的损伤发病较晚，但其对患者生活质量造成严重的影响。如今fMRI的新技术已能在患者还未出现临床症状时即可发现神经元及神经网络活动的异常，使早期干预来阻止和延缓病情的进展成为可能。但T2DM对中枢神经系统损伤的发病机制并未完全阐明；T2DM脑损伤并未有明确的临床诊断标准；迄今为止，尚未有充分和权威的研究指出各种多模态fMRI影像学指标中，哪种或哪几种影像学指标具有足够的诊断效能，符合临床的病情进展规律。总之，诸多问题尚需要国内外研究者们进一步深入和系统性研究和探索。46 大连医科大学硕士学位论文参考文献[1]中华医学会糖尿病学分会.中国2型糖尿病防治指南（2013年版）.中国糖尿病杂志,2014,8(22):2-42.[2]LeeJH,ChoiY,JunC,etal.Neurocognitivechangesandtheirneuralcorrelatesinpatientswithtype2diabetesmellitus.EndocrinolMetab(Seoul).2014,29(2):112-121.[3]MilesWR,RootHF.Psychologictestsappliedindiabeticpatients.ArchInternMed,1922,30(5):767–770.[4]Reske-NielsenE,LundbækK,RafaelsenOJ.Pathologicalchangesinthecentralandperipheralnervoussystemofyounglong-termdiabetics:I.Diabeticencephalopathy.Diabetologia,1966,1(3-4):233-241.[5]ProfennoLA,PorsteinssonAP,FaraoneSV.Meta-analysisofAlzheimer’sdiseaseriskwithobesity,diabetesandrelateddisorders.BiolPsychiatry,2010,67(6):505-512.[6]delaMonteSM,WandsJR.Alzheimer’sdiseaseistype3diabetesevidencereviewed.DiabetesSciTechnol,2008,2(6):1101-1113．[7]ShulmanGL,FiezJA,CorbettaM,etal.CommonBloodFlowChangesacrossVisualTasks:II,DecreasesinCerebralCortex.CognNeurosci.1997,9(5):648-663.[8]RaichleME,MacleodAM,SnyderAZ,etal.Adefaultmodeofbrainfunction.ProcNatlAcadSciUSA.2001,98(2):676-682.[9]BucknerRL,Andrews-HannaJR,SchacterDL.Thebrain'sdefaultnetwork:anatomy,function,andrelevancetodisease.AnnNYAcadSci.2008,1124(1):1-38.[10]RaichleME.Thebrain'sdarkenergy.SciAm.2010,302(3):44-49.[11]HavrankovaJ,RothJ,BrownsteinM.Insulinreceptorsarewidelydistributedinthecentralnervoussystemoftherat.Nature.1978,272(5656):827-829.[12]BaskinDG,WoodsSC,WestDB,etal.Immunocytochemicaldetectionofinsulininrathypothalamusanditspossibleuptakefromcerebrospinalfluid.Endocrinology.1983,113(5):1818-1825.[13]vanHoutenM,PosnerBI,KopriwaBM,etal.Insulin-bindingsitesintheratbrain:invivolocalizationtothecircumventricularorgansbyquantitativeradioautography.Endocrinology.1979,105(3):666-673.47 大连医科大学硕士学位论文[14]SchubertM,GautamD,SurjoD,etal.Roleforneuronalinsulinresistanceinneurodegenerativediseases.ProcNatlAcadSciUSA.2004,101(9):3100-3105.[15]SchubertM,BrazilDP,BurksDJ,etal.Insulinreceptorsubstrate-2deficiencyimpairsbraingrowthandpromotestauphosphorylation.JNeurosci.2003,23(18):7084-7092.[16]HoL,QinW,PomplPN,etal.Diet-inducedinsulinresistancepromotesamyloidosisinatransgenicmousemodelofAlzheimer'sdisease.FASEBJ.2004,18(7):902-904.[17]SteinTD,JohnsonJA.Lackofneurodegenerationintransgenicmiceoverexpressingmutantamyloidprecursorproteinisassociatedwithincreasedlevelsoftransthyretinandtheactivationofcellsurvivalpathways.JNeurosci.2002,22(17):7380-7388.[18]PlumL,SchubertM,BrüningJC.Theroleofinsulinreceptorsignalinginthebrain.TrendsEndocrinolMetab,2005,16(2):59-65.[19]EdnaGrunblatt,JasminBart,Diana-IuliaIuhos,etal.Characterizationofcognitivedeficitsinspontaneouslyhypertensiverats,accompaniedbybraininsulinreceptordysfunction.JMolPsychiatry.2015,3(1):6-15.[20]MirandaM,MuriachM,AlmansaI,etal.CR-6protectsglutathioneperoxidaseactivityinexperimentaldiabetes.FreeRadicBiolMed.2007,43(11):1494-1498.[21]MoreiraPI.Alzheimer'sdiseaseanddiabetes:anintegrativeviewoftheroleofmitochondria,oxidativestress,andinsulin.JAlzheimersDis.2012,30(2):199-215.[22]ReddyVP,ZhuX,PerryG,etal.OxidativestressindiabetesandAlzheimer'sdisease.JAlzheimersDis.2009,16(4):763-774.[23]MoreiraPI,SantosMS,SeiçaR,etal.BrainmitochondrialdysfunctionasalinkbetweenAlzheimer'sdiseaseanddiabetes.JNeurolSci.2007,257(1-2):206-214.[24]刘丽媛，张誉洋，王海昌.晚期糖基化终末产物的血管损伤效应及机制.中华老年心脑血管病杂志,2015,6(17):660-662.[25]郭徽,张胜兰,姜兆顺等.高血糖大鼠血脑屏障的超微形态及免疫组化研究.解放军医学杂志,2005,6(6):517-519.[26]周艳平.轴突和树突病变与糖尿病脑病病理机制的关系研究[博士学位论文].湖北:华中科技大学,2011.[27]MoranC,PhanTG,ChenJ,etal.Brainatrophyintype2diabetes:regionaldistribution48 大连医科大学硕士学位论文andinfluenceoncognition.DiabetesCare.2013,36(12):4036-4042.[28]WangC,FuK,LiuH,etal.Brainstructuralchangesandtheircorrelationwithvasculardiseaseintype2diabetesmellituspatients:avoxel-basedmorphometricstudy.NeuralRegenRes.2014,9(16):1548-1556.[29]García-CasaresN,JorgeRE,García-ArnésJA,etal.Cognitivedysfunctionsinmiddle-agedtype2diabeticpatientsandneuroimagingcorrelations:across-sectionalstudy.JAlzheimersDis.2014,42(4):1337-1346.[30]MoultonCD,CostafredaSG,HortonP,etal.Meta-analysesofstructuralregionalcerebraleffectsintype1andtype2diabetes.BrainImagingBehav.2015,9(4):651-662.[31]FrankeK,GaserC,ManorB,etal.AdvancedBrainAGEinolderadultswithtype2diabetesmellitus.FrontAgingNeurosci.2013,5:90.[32]ChenZ,LiJ,SunJ,etal.BrainexpansioninpatientswithtypeIIdiabetesfollowinginsulintherapy:apreliminarystudywithlongitudinalvoxel-basedmorphometry.JNeuroimaging.2014,24(5):484-491.[33]ChenZ,LiL,SunJ,etal.MappingthebrainintypeIIdiabetes:Voxel-basedmorphometryusingDARTEL.EurJRadiol.2012,81(8):1870-1876.[34]WisseLE,deBresserJ,GeerlingsMI,etal.Globalbrainatrophybutnothippocampalatrophyisrelatedtotype2diabetes.JNeurolSci.2014,344(1-2):32-36.[35]AjiloreO,LamarM,MedinaJ,etal.Disassociationofverballearningandhippocampalvolumeintype2diabetesandmajordepression.IntJGeriatrPsychiatry.2015,30(4):393-399.[36]XiaW,WangS,SunZ,etal.Alteredbaselinebrainactivityintype2diabetes:aresting-statefMRIstudy.Psychoneuroendocrinology.2013,38(11):2493-2501.[37]WangCX,FuKL,LiuHJ,etal.Spontaneousbrainactivityintype2diabeticsrevealedbyamplitudeoflow-frequencyfluctuationsanditsassociationwithdiabeticvasculardisease:aresting-statefMRIstudy.PLoSOne.2014,9(10):e108883.[38]CuiY,JiaoY,ChenYC,etal.Alteredspontaneousbrainactivityintype2diabetes:aresting-statefunctionalMRIstudy.Diabetes.2014,63(2):749-760.[39]ZhangB,TianD,YuC,etal.Alteredbaselinebrainactivitydifferentiatesregional49 大连医科大学硕士学位论文mechanismssubservingbiologicalandpsychologicalalterationsinobesemen.SciRep.2015,5:11563.[40]ChenYC,JiaoY,CuiY,etal.Aberrantbrainfunctionalconnectivityrelatedtoinsulinresistanceintype2diabetes:aresting-statefMRIstudy.DiabetesCare.2014,37(6):1689-1696.[41]HoogenboomWS,MarderTJ,FloresVL,etal.Cerebralwhitematterintegrityandresting-statefunctionalconnectivityinmiddle-agedpatientswithtype2diabetes.Diabetes.2014,63(2):728-738.[42]XiaW,WangS,SpaethAM,etal.InsulinResistance-AssociatedInterhemisphericFunctionalConnectivityAlterationsinT2DM:AResting-StatefMRIStudy.BiomedResInt.2015,2015:719076.[43]CuiY,JiaoY,ChenHJ,etal.Aberrantfunctionalconnectivityofdefault-modenetworkintype2diabetespatients.EurRadiol.2015,25(11):3238-3246.[44]XiaW,WangS,RaoH,etal.Disruptedresting-stateattentionalnetworksinT2DMpatients.SciRep.2015,5:11148.[45]ZhangH,HaoY,ManorB,etal.Intranasalinsulinenhancedresting-statefunctionalconnectivityofhippocampalregionsintype2diabetes.Diabetes.2015,64(3):1025-1034.[46]ReijmerYD,BrundelM,deBresserJ,etal.Microstructuralwhitematterabnormalitiesandcognitivefunctioningintype2diabetes:adiffusiontensorimagingstudy.DiabetesCare.2013,36(1):137-144.[47]ReijmerYD,LeemansA,BrundelM,etal.Disruptionofthecerebralwhitematternetworkisrelatedtoslowingofinformationprocessingspeedinpatientswithtype2diabetes.Diabetes.2013,62(6):2112-2115.[48]YauPL,HempelR,TirsiA,etal.Cerebralwhitematterandretinalarterialhealthinhypertensionandtype2diabetesmellitus.IntJHypertens.2013,2013:329602.[49]ZhangJ,WangY,WangJ,etal.Whitematterintegritydisruptionsassociatedwithcognitiveimpairmentsintype2diabeticpatients.Diabetes.2014,63(11):3596-3605.[50]YauPL,KlugerA,BorodJC,etal.Neuralsubstratesofverbalmemoryimpairmentsin50 大连医科大学硕士学位论文adultswithtype2diabetesmellitus.JClinExpNeuropsychol.2014,36(1):74-87.[51]NagothuRS,ReddyY,RajagopalanA,etal.RightDorsallateralFrontalLobeN-AcetylAspartateandMyoinositolConcentrationEstimationinType2DiabeteswithMagneticResonanceSpectroscopy.JClinDiagnRes.2015,9(7):16-19.[52]HajekT,CalkinC,BlagdonR,etal.Type2diabetesmellitus:apotentiallymodifiableriskfactorforneurochemicalbrainchangesinbipolardisorders.BiolPsychiatry.2015,77(3):295-303.[53]SinhaS,EkkaM,SharmaU,etal.AssessmentofchangesinbrainmetabolitesinIndianpatientswithtype-2diabetesmellitususingprotonmagneticresonancespectroscopy.BMCResNotes.2014,7:41.[54]GeX,XuXY,FengCH,etal.RelationshipsamongserumC-reactiveprotein,receptorforadvancedglycationproducts,metabolicdysfunction,andcognitiveimpairments.BMCNeurol.2013,13:110.[55]EmmanuelY,CochlinLE,TylerDJ,etal.Humanhippocampalenergymetabolismisimpairedduringcognitiveactivityinalipidinfusionmodelofinsulinresistance.BrainBehav.2013,3(2):134-144.51 大连医科大学硕士学位论文致谢时光如白驹过隙，在各位老师及同学的教导及帮助下，我度过了3年艰难而又收获颇丰的研究生学习及生活，在此我要表达我最诚挚的谢意！衷心感谢恩师伍建林教授对我的细心教导。在读期间，老师不仅为我提供了良好的学习平台和优越的科研条件，同时老师严谨求实的治学态度及勇于创新的科研精神，更是我研究生阶段面对困难不断前进的动力，这些无价的财富必将使我终身受益。借此论文完成之机向我的恩师表示真诚的谢意！感谢大连大学附属中山医院影像科两年来对我的培养，感谢于晶主任及科室全体老师给了我一个良好的学习和科研的平台。感谢张清、沈晶、范鸿禹、赵世龙、林琳及蔡兆诚等众位老师,感谢同级王亮亮同学，感谢李坤华师弟、蔡清及方玉果师妹,感谢他们在课题及论文完成过程中给予的指导和帮助；感谢同级熊婧彤、吴昊、王阳让我在学习、成长的道路上不再独自前行。能在这样一个和谐友爱的团队中度过研究生生活，是我莫大的幸福！特别感谢我的家人和亲朋好友，他们在背后无私的奉献和无微不至的关怀是我前行最大的动力与支持！最后向百忙之中抽出宝贵时间参与论文评审和答辩的各位专家教授们致予诚挚的感谢！52 ——．．＂■＇’．１；．■＂－．：＇．＇：＾：、－；－社：．．；．．奇抑知．二＾／ｉＶ帮；湖圓＂＇＇ｉｖ－：＇Ｊ＾＇＇＇心、作，单请，护祭六．故：，？．巧，ｌ．．＇－ｍ＾＾：．＼ｍ＇＾－＾．ｖｍ＇－■－＾＇＇－－■－－？＇－－－：：．ｙ＾：．：；：：，ｒ／ｖ：：ｖ：ｖ．．ｓ＼ｍ：．：；ｍ＞：、－—、＇＇－‘心＇＇：：－占－若＇卢＾．：Ｖ－，知．這＼——Ｖ，—：＾气若營，理＇－－卢＇＾？，．＇－＇Ｉｙ知．，巧＇－＇－－■■．＇．八Ｖ＾Ｖ狂：；／ｒ：／：Ｖ’＇’．＇．—＇＇、．；：尸＇、山Ｖ＇－＇＇？吉．Ｖ；：．＼於：Ｖ磅－－－．－－Ｃ一－：＂．＇■．？一：．一：－？‘－■‘ｖ’＿？？节■二六ｒｖ、冷媒甲：式一＇＇＇■、’．．．、．．－：卢－：‘‘‘；＞．、两巧‘－；．，．－＞．—．．■＇乂．．，少，．＇＇？■＾．■；＞．：：．．：：：；；ｒ’．．＇，－＇＇三’‘、：：？＇－：－、边护之＇主＇｛巧、Ｖ＇；方；．．．－＇’＇＂ｆ＇．‘．．＾护．．＞．．：巧．，＼ｙ：．—；我；祗Ｌ巧．，，；—．’．－．－、＇－．－、Ｖ、、＇护－？？？．版权属大大连医科学所有