引用本文
王雪, 武晋晓, 焦秀敏, 王晔, 周玉玲, 张星光, 吕肖锋. 2型糖尿病抑郁患者自发脑活动静息态功能磁共振特点[J]. 武警医学, 2017,28(6): 595-599
WANG Xue, WU Jinxiao, JIAO Xiumin, WANG Ye, ZHOU Yuling, ZHANG Xingguan, LV Xiaofeng. Resting-state functional magnetic resonance imaging for patients with type 2 diabetes complicated with depressive state[J]. Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces, 2017,28(6): 595-599  

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2型糖尿病抑郁患者自发脑活动静息态功能磁共振特点
王雪1, 武晋晓1, 焦秀敏1, 王晔2, 周玉玲1, 张星光1, 吕肖锋1
1.100700,北京陆军总医院内分泌科
2.200433,第二军医大学
通讯作者:吕肖锋,E-mail:neifenmike@126.com

作者简介:王 雪,硕士研究生。

摘要

目的 探讨合并抑郁状态的2型糖尿病患者自发性脑活动的静息态功能磁共振特点。方法 应用患者健康自评量表(patient health questionnaire-9, PHQ-9)筛查糖尿病伴抑郁状态(DM-D)患者29例,选取与之年龄、性别、受教育年限匹配的单纯糖尿病(DM)患者25例。受试者均接受MRI扫描,应用分数低频振幅(fractional amplitude of low-frequency fluctuation fALFF)分析方法比较两组自发性脑区活动性异常的改变。结果 相对于DM组,DM-D组在右小脑后叶2区,右颞叶上、下角回,右额叶上、下回,右边缘叶前扣带回,右顶叶缘上回,左顶叶中央后回,左楔前叶,左角回等脑区fALFF值减低[ P<0.05,多重比较校正(GRF校正)];在左壳核、左枕叶距状回、右枕中回、右顶叶中央后回fALFF值增高( P<0.05,GRF校正)。相关性分析显示DM-D组降低的角回及前扣带回与PHQ-9自评量表评分成负相关。结论 应用静息态功能磁共振技术显示糖尿病合并抑郁状态的患者存在多个脑区活动性异常的改变,且这些改变的脑区有助于进一步了解糖尿病共病抑郁患者的病理生理机制。

关键词: 2型糖尿病; 抑郁状态; 功能磁共振; 分数低频振幅
中图分类号:R587.1
Resting-state functional magnetic resonance imaging for patients with type 2 diabetes complicated with depressive state
WANG Xue1, WU Jinxiao1, JIAO Xiumin1, WANG Ye2, ZHOU Yuling1, ZHANG Xingguan1, LV Xiaofeng1
1.Department of Endocrinology, Beijing Army General Hospital, Beijing 100700, China
2.The Second Military Medical University, Shanghai 200433, China
Abstract

Objective To investigate the spontaneous brain activity in patients of diabetes complicated with depressive state using resting-state fMRI.Methods Twenty-nine cases were screened by PHQ-9 as diabetic patients complicated with depressive state (DM-D),while another 25 patients with diabetes mellitus(DM)alone who matched the DMD patients in gender, age, and education were selected as the control group. All the subjects were examined by resting-state fMRI. Fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF)was used to compare the changes of spontaneous abnormal brain activity in both groups.Results Compared with the DM group, DM-D group displayed decreased fALFF values in right cerebellum posterior crus2, the right temporal superior, right inferior gyrus, right angular gyrus, right frontal superior,middle, inferior gyrus, right limbic Lobe, right anterior cingulate, right parietal supramarginal gyrus, left parietal precuneus, and in left angular gyrus. However, in the left putamen, left occipital calcarine, left middle occipital gyrus, and left parietal postcentral gyrus, fALFF values were increased. Bivariate correlation analyses indicated that the decreased fALFF values and PHQ-9 self-rating scale scores were negatively correlated in DM-D group.Conclusions This resting-state fMRI study suggests that diabetic patients with depression have more than one abnormal brain activity, which helps to understand the pathophysiological mechanism of diabetic patients with depression.

Keyword: type 2 diabetes; depressive state; resting-state fMRI; fractional amplitude of low-frequency fluctuation

抑郁是由各种病因引起的以持久性情绪低落为临床表现的一种常见的精神疾病, 是身心疾病及早期死亡的重要危险因素[1], 其临床表现有多种类型。糖尿病[2]等慢性病(如心脑血管疾病[3]、癌症[4]、卒中[5]、风湿[6]、骨质疏松[7])给患者带来的躯体上不适也可促进抑郁情绪的发生。关于糖尿病与抑郁之间双重相关性有Mate分析显示, 抑郁会使糖尿病的发病风险增加60%, 而2型糖尿病患者有15%的风险患有抑郁[8]。加拿大糖尿病协会专家委员会临床实践指南(Canadian Diabetes Association Clinical Practice Guidelines Expert Committee)指出, 糖尿病患者在精神疾病, 特别是严重的抑郁症、广泛性焦虑症及饮食失调等方面较一般人群更为普遍[9]。目前, 两者共病的病因探索尚没有明确机制, 而随着影像学不断深入研究, 对于共病现象的局部脑区异常活动的研究为临床及科研带来更为有效的指导及应用。

1 对象与方法
1.1 对象

按照WHO诊断标准选取自2015-10至2016-09在陆军总医院内分泌科住院的2型糖尿病患者并进行PHQ-9自评量表[10]筛查。入选标准:年龄40~70岁; 均为右利手; 无神经系统症状及体征。排除标准:有明确精神病史及(或)神经系统疾病家族史; 严重头部外伤史; 量表评估及临床资料不完整及静息态脑功能分析结果显示头动位移≥ 2 mm, 角度> 2° 者。最终符合标准的糖尿病合并抑郁状态29例(DM-D组)。另外选择与之年龄、性别、受教育程度相匹配, 且PHQ-9自评量表评分≤ 9分的2型糖尿病25例(DM组)。DM-D组中男12例, 女17例; DM组中男11例, 女14例。所有参与者均进行头颅MRI扫描且签订知情同意书。两组在年龄、性别、病程、糖化血红蛋白水平等方面比较, 差异无统计学意义(P> 0.05, 表1、2)。

表1 两组2型糖尿病患者一般资料中计量资料的比较( x̅± s)
表2 两组2型糖尿病患者一般资料中计数资料的比较(n; %)
1.2 MRI数据采集

采用美国 GE 3.0T MRI扫描仪及头部8通道线圈进行扫描, 嘱受试者保持清醒, 闭眼、平静呼吸, 在扫描过程中尽量保持头部固定。扫描参数按照美国 GE 3.0 T MRI标准参数设定, 进行全脑3D-T1结构像扫描及静息态-功能磁共振成像数据扫描。静息态功能磁共振技术通过利用血氧信号的改变来间接反映局部脑区神经元活动的异常, 为进一步定位脑区异常改变提供客观依据; fALFF技术作为ALFF(amplitude of low frequency fluctuation)全频段进行标准化后的分数值, 对于脑脊液、脑室等非特性信号具有较好的抑制作用, 提高了探测脑区自发性活动异常的敏感性和特异性[11]。

1.3 统计学处理

在基于Matlab 14.0的操作平台上采用SPM12.0 (SPM12 - http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)及数据处理助手(DPABI_V2.1, http://rfmri.org/dpabi)软件对原始数据进行预处理。计算fALFF图:应用DPABI_V2.1软件中DPARSF小助手对频段在0.01~0.08 Hz信号的功率谱行开方计算, 得到低频振幅ALFF值, 相加得总和后, 再除以全频段振幅总和值, 对全脑体素进行标准化处理, 最后得到fALFF值。两组分别进行单样本t检验, 得到关于fALFF值t图, 再将两者进行独立样本t检验, 得出两组具有差异性的fALFF图。最终结果应用DPABI_V2.1软件进行GRF多重比较校正(P< 0.05, 体素数> 10), GRF多重比较将T、F值均转换为Z值。临床数据资料采用SPSS 17.0软件分析, 均采用双侧检验, 以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

两组受试者fALFF值增高的脑区包括扣带回/楔前叶、额叶皮质、双侧下顶叶等(图1)。相对于DM组, DM-D组在右小脑后叶2区、右颞叶上、下角回, 右额叶上、下回, 右边缘叶前扣带回, 右顶叶缘上回, 左顶叶中央后回, 左楔前叶, 左角回等脑区fALFF值减低; 在左壳核、左枕叶距状回、右枕中回、右顶叶中央后回fALFF值增高(图1, 表3、4)。提取DM-D组减低的脑区与PHQ9评分进行相关性分析, 显示随着评分的升高, 减低脑区活动性逐渐减低, 两者呈负相关(图2)。

图1 两组2型糖尿病患者静息态功能磁共振显示的fALFF图(GRF校正, P< 0.05, 体素数> 10)
A.DM组; B. DM-D组; C. DM-D组与DM组的fALFF差异图

表3 DM-D组较DM组fALFF值降低的脑区
表4 DM-D组较DM组fALFF值增强的脑区

图2 DM-D组右前扣带回及右角回与PHQ-9得分相关分析
A.右角回, R=-0.409, P=0.028; B.右前扣带回, R=-0.504, P=0.005

3 讨 论

糖尿病与抑郁之间的关联已成为公认的事实。有研究发现, 老年抑郁症与糖尿病大血管病变及认知功能的下降相关, 且这种相关是相互的, 可以随着生命的进展而进一步发展[12]。但对两者之间相互作用的具体机制目前尚不清楚。静息态脑功能技术因无创性、空间分辨率高、对脑区定位准确等广泛应用于多种疾病脑功能异常的研究。有不少研究应用静息态脑功能发现, 2型糖尿病患者及抑郁症患者均存在异常活动的脑区, 糖尿病患者以在扣带回、颞中回、舌回、梭状回、距状回、枕中回等出现异常活动为主[13]; 抑郁患者以在丘脑、楔前叶、岛叶、中央前回、前扣带回等出现活动性异常信号为主[14], 且有研究显示, 这些异常的脑区与抑郁量表评分及认知功能障碍有一定的相关性。本研究就两者共病现象进行脑区异常活动的定位, 为更好地理解其病理生理机制提供客观依据。

有学者认为, 抑郁情绪的调控网络中, 前额叶-杏仁核-纹状体-丘脑中部是大脑内重要的情感调节回路, 主要参与情感处理的过程[15]。Tekin和Cummings [16]曾对额叶皮质环路进行阐述, 指出背外侧前额叶病变可导致多种形式的情感改变。颞叶的边缘系统与情感性功能活动相关, 前扣带回作为边缘系统一部分, 在情绪整合加工中起着极其重要的作用。关于抑郁患者脑功能连接的报道中发现, 抑郁患者前扣带回与颞中、下回, 岛回、舌回、小脑功能连接出现中断, 且功能连接强度与汉密尔顿抑郁量表评分呈负相关[17]。本研究发现, DM-D组患者在右侧额叶、颞叶、前扣带回、壳核区出现活动性异常的情况, 从而可能出现上述环路异常的情况, 导致患者出现心境及情绪调节紊乱。提取活动性降低的脑区, 经量化后进行相关性分析, 同样得出随着抑郁评分量表的升高, 活动性降低的脑区也更为显著。

楔叶作为参与高级认知功能整合的特殊脑区, 同样参与情节记忆及自我相关的信息处理过程; 枕叶距状回是中枢视觉处理及加工脑区; 中央后回为躯体感觉的初级感受区, 在研究糖尿病脑功能异常的研究中指出上述脑区均出现活动性降低的情况, 且楔叶、距状回等脑区与认知功能中执行能力呈负相关[18]; 本研究发现, 上述脑区活动性增强的情况可能是患者出现代偿功能的表现。因脑内有大量皮质神经元及丰富的传导信号通路, 形成的多模态形式可使某一部位的病变可能引起的功能缺失临床表现上不太明显。在对于抑郁患者研究中尚未出现此区活动异常的改变, 这也可能是糖尿病患者所特有的脑区改变。本研究还发现, DM-D组出现缘上回及角回活动性降低的情况, 角回及缘上回分别是对躯体定位、听觉、视觉信息整合的多模式联络区, 能特异性从事口语及非口语的听觉激活, 在临床表现上患者均尚未出现听觉障碍的现象, 这也暗示此类患者应尽早进行听力筛查, 以早期得到有效诊治。针对于上述特异性脑区的改变, 本研究中患者因尚未进行抗抑郁治疗, 因此, 针对于此类患者出现的特异性改变尚不能充分得到肯定, 还需要大量样本进一步深入研究。

综上所述, 本研究显示糖尿病合并抑郁状态的患者, 经静息态脑功能研究显示多个脑区出现异常改变, 这种异常改变为处于抑郁状态的患者进行脑区功能定位提供基础依据。

The authors have declared that no competing interests exist.

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