阿尔茨海默病患者脑葡萄糖代谢状态与硫胺素水平相关性研究  学位论文  

阿尔茨海默病(Alzheimer"s disease, AD)是一种原因不明的中枢神经系统退行性疾病,其特征性病理改变为老年斑、神经纤维缠结、突触和神经元缺失等。脑内糖代谢紊乱是AD的重要特征之一。对有AD家族史者、携带AD高危基因(载脂蛋白Eε4,早老素1)人群等临床研究表明AD患者脑细胞葡萄糖与能量代谢显著下降,甚至早在AD患者出现临床症状出现的十余年前就可以出现。AD患者尸检研究颞叶皮质葡萄糖和能量代谢相关的酶活性发现,AD患者与年龄匹配的对照相比,仅以硫胺素作为辅酶的丙酮酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶和转酮醇酶活性下降最为明显,而其它非硫胺素依赖的线粒体酶活性没有明显差别。由于编码这三种关键酶的基因不同,我们显然难以用这三个蛋白酶相关的基因突变来解释。而硫胺素同时是这三个蛋白酶的辅酶,且慢性硫胺素缺乏导致的病理学损害特征与AD高度一致：如脑区选择性神经元丢失、海马及其邻近脑区tau蛋白异常磷酸化等。且利用硫胺素衍生物如苯磷硫胺治疗能够改善自然衰老小鼠及淀粉样蛋白前体/早老素1 (APP/PS1)双转基因模型小鼠学习记忆能力,促进海马新生细胞再生,改善脑内Aβ沉积、tau蛋白异常磷酸化等病理改变。因而,我们推断硫胺素缺乏和/或功能抑制才可能是AD患者脑内丙酮酸脱氢酶,α-酮戊一酸脱氢酶和转酮醇酶活性下降的真正原因。硫胺素缺乏和/或代谢及功能异常引起的线粒体糖代谢和能量代谢障碍可能是AD发病的重要危险因素,并直接参与到AD特征性病理改变的形成。那么,AD患者硫胺素水平与脑内葡萄糖代谢具有怎样的关系?目前国内外尚无对此的研究,针对该疑问,我们利用高效液相色谱(High performance liquid chromatography, HPLC)技术来检测全血硫胺素水平,通过氟代二脱氧葡萄糖正电子断层扫描(Positron emission tomography with 2-deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose, FDG-PET)来评估其脑内葡萄糖代谢状态,对其硫胺素水平与脑葡萄糖代谢状态的关系进行相关性研究分析。第一部分 阿尔茨海默病患者全血硫胺素水平目的：明确AD患者全血硫胺素水平方法：按照《精神疾病的诊断和统计手册》第四版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, DSM-Ⅳ)诊断标准纳入13例AD患者和17例性别年龄匹配的认知功能正常的老年对照(Normal control, NC)为研究对象,除外消化系统疾病及近期补充硫胺素等病史。被试者进行简易精神状态量表(Mini-mental state examination, MMSE),蒙特利尔认知评估量表(Montreal CognitiveAssessment, MoCA),临床痴呆评定量表(Clinical dementia rating, CDR),日常生活能力量表(Activity of daily living, ADL)等神经心理学评定量表进行评分。统一抽血,血样经高氯酸去蛋白处理,铁氰化钾衍生化后,通过HPLC检测全血硫胺素及其磷酸酯衍生物水平,同时检测受试者血红蛋白、血糖以及肝、肾功能、甲状腺功能、叶酸、维生素B12水平。结果：1.AD患者全血硫胺素及其磷酸酯衍生物(Total Thiamine)水平显著降低(Total Thiamine:103.9±7.7 vs.127.7±3.9 nmol/L, P<0.01),焦磷酸硫胺素(TDP)含量显著降低(TDP:84.9±7.1 vs.115.1±4.0 nmol/L, P<0.001),而单磷酸硫胺素(TMP)水平AD患者相比正常对照组升高(TMP:16.1±2.2 vs.9.5±1.0 nmol/L, P<0.01),游离硫胺素(Thiamine)水平AD患者相比正常对照组有所降低,但无显著性差异(Thiamine:2.9±0.7 vs.3.1±0.4nmol/L, P>0.05)。2.分析AD患者全血TDP、TMP、游离硫胺素及全血硫胺素水平与神经心理学量表及日常生活能力量表未发现明显线性相关。结论：1.AD患者血存在全血硫胺素,TDP水平下降。2.AD患者TDP下降与疾病进程不存在明显相关性。Assessment, MoCA),临床痴呆评定量表(Clinical dementia rating, CDR),日常生活能力量表(Activity of daily living, ADL)等神经心理学评定量表进行评分。统一抽血,血样经高氯酸去蛋白处理,铁氰化钾衍生化后,通过HPLC检测全血硫胺素及其磷酸酯衍生物水平,同时检测受试者血红蛋白、血糖以及肝、肾功能、甲状腺功能、叶酸、维生素B12水平。结果：1.AD患者全血硫胺素及其磷酸酯衍生物(Total Thiamine)水平显著降低(Total Thiamine:103.9±7.7 vs.127.7±3.9 nmol/L, P<0.01),焦磷酸硫胺素(TDP)含量显著降低(TDP:84.9±7.1 vs.115.1±4.0 nmol/L, P<0.001),而单磷酸硫胺素(TMP)水平AD患者相比正常对照组升高(TMP:16.1±2.2 vs.9.5±1.0 nmol/L, P<0.01),游离硫胺素(Thiamine)水平AD患者相比正常对照组有所降低,但无显著性差异(Thiamine:2.9±0.7 vs.3.1±0.4nmol/L, P>0.05)。2.分析AD患者全血TDP、TMP、游离硫胺素及全血硫胺素水平与神经心理学量表及日常生活能力量表未发现明显线性相关。结论：1.AD患者血存在全血硫胺素,TDP水平下降。2.AD患者TDP下降与疾病进程不存在明显相关性。第二部分 阿尔茨海默病患者脑葡萄糖代谢状态目的：明确AD患者脑葡萄糖代谢状态。方法：采用静脉注射FDG后行PET/CT对被试者检查评估其脑内葡萄糖代谢状态。采用PMOD软件包定量提取受试者检查结果,用SPSS 19.0软件进行数据统计分析。结果：1.AD患者与NC组相比,全脑的各个脑区均有不同程度的葡萄糖代谢减低,其中最具有显著性差异的部位是颞叶(颞上回ALL81、82;颞极颞上回ALL83、84,；颞中回ALL85、86；颢极颞下回ALL87、88；颞下回ALL89、90),顶叶(顶上回ALL59、60;顶下缘角回ALL61、62；缘上回ALL63、64；角回ALL65、66),海马(ALL37、38),海马旁回(ALL39、40),扣带后回(ALL35、36),楔前叶(ALL67、68)。2.AD患者与NC组比较,躯体感觉运动皮质区等结构相对不受累。结论：1.AD患者的葡萄糖代谢减低区主要在双侧颞顶叶、海马、海马旁回、后扣带回、楔前叶等记忆相关脑区,而躯体感觉运动皮质区等结构相对不受累。第三部分阿尔茨海默病患者脑葡萄糖代谢与全血硫胺素水平相关性研究目的：探究AD患者脑葡萄糖代谢状态与体内硫胺素代谢状态的相关性。方法：选取FDG-PET感兴趣区,并采用SPSS 19.0软件分析研究AD患者及NC脑葡萄糖代谢与硫胺素代谢相关性。结果：1.AD患者在选取的感兴趣区中,顶叶(顶上回,缘上回),颞叶(颞上回,颞中回)及额叶(额中回,岛盖部额中回,三角部额下回,眶部额下回)的局部平均葡萄糖代谢与血TDP水平呈一定相关性(0.3247收起