2型糖尿病合并抑郁LCSPT环路改变的MRI结构及功能成像序贯研究

Depression is a common complication of brain impairment in patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM). The limbic-cortical-striatal-pallidal-thalamic (LCSPT) circuits are important anatomical structures of emotion regulation. Previous studies have found that abnormality of LCSPT circuits is one of the pathogenesis of depression. Cerebral insulin resistance exists in T2DM patients, it cause neuron damage and degeneration, the sites and its signal transduction pathway of insulin receptor partly just in perfect overlap with the LCSPT circuits. Our previous work also found that a part of the LCSPT circuits were abnormal in T2DM patients. Therefore, we hypothesized that structural and functional abnormality of the LCSPT circuits are one of the anatomical and pathological mechanisms of T2DM combined with depression. At present, it is not clear about the evolution of the structural and functional changes of LCSPT circuits, and lack of physical indicators for disease assessment. The purpose of this study is to explore dynamic changes of the gray&white matter, blood perfusion and neural activity of LCSPT circuits by multimodal MRI in T2DM animals and patients combined with depression. Meanwhile, the association between the imaging abnormality and clinical, laboratory indexes, cognitive scores are assessed by correlation analysis, to clarify the evolution mode and risk factors of the brain impairment in patients with T2DM and depression, to seek objective and accurate imaging biomarkers for early identification and assessment of the disease.

抑郁是2型糖尿病（T2DM）患者常见的脑损害并发症。边缘系统-皮层-纹状体-苍白球-丘脑（LCSPT）环路是情绪调节的重要解剖结构；研究发现LCSPT环路异常是抑郁的发病机制之一。T2DM患者因脑胰岛素抵抗出现神经元损伤变性，而胰岛素受体集中部位部分与LCSPT环路重叠。我们前期工作也发现T2DM患者LCSPT环路部分结构存在异常。由此我们假设LCSPT环路结构及功能异常是T2DM易并发抑郁的解剖-病理机制之一。目前尚不清楚此病的LCSPT环路结构及功能改变的演变规律，且缺乏病情评估的物理指标。本课题拟用多模态MRI技术探求T2DM合并抑郁动物及患者LCSPT环路灰白质结构、血流灌注及神经活动的动态变化，并与临床资料、实验室指标、认知评分进行相关分析，以期明确T2DM合并抑郁脑损害的演变规律及危险因素，寻找客观而准确的影像学标记，为疾病的早期识别及病情演变评估提供影像学依据。

本课题应用多模态MRI技术，综合分析志愿者影像数据、人口学资料、实验室指标及认知状态，目前已明确T2DM患者存在脑结构及功能异常，特别是LCSPT环路异常，包括脑灰质萎缩、白质完整性破坏、游离酰胺质子浓度增高、血流灌注减低、神经网络及铁代谢异常；通过影像参数与临床状态、实验室检查指标、认知评分等资料进行关联性分析，发现T2DM患者脑影像改变与患者全身状态有关，如腹部肥胖、血糖、胆固醇水平等，且血糖水平影响认知状态，腹部肥胖及血糖升高是脑损害的危险因素；MRI参数可作为评价T2DM患者LCSPT环路结构及功能损害的影像学标记，为T2DM脑损害的早期识别及病情评估提供依据，也为理解糖尿病脑损伤神经病理机制提供了新的影像学证据。.具体包括：1.T2DM患者LCSPT环路脑灰质萎缩，皮层厚度、FD、GI降低，机体代谢水平影响皮层结构及认知水平，主要表现在执行能力、记忆力及视空间等认知域。T2DM组海马亚区体积有减少趋势，左侧海马伞和左侧HATA的体积显著减少。2.T2DM患者出现LCSPT环路脑白质完整性的破坏，以髓鞘损伤为主要病理改变。DTI技术可以检测T2DM患者脑白质微观结构改变的程度与范围，并在常规影像出现异常及脑白质萎缩之前即可检出脑白质微结构的异常改变，对于T2DM患者脑白质微结构损伤的早期诊断具有重要临床意义。3.T2DM患者脑白质APTw值增高，反映了脑白质内游离酰胺质子浓度增高，提示代谢异常；还发现脑白质APTw值升高与T2DM患者认知水平下降有关。APTw从分子层面反映T2DM患者脑代谢的异常改变，为理解糖尿病脑损伤神经病理机制提供了新的影像学证据。4.T2DM患者LCSPT环路结构脑血流灌注减低，全脑CBF与舒张压、病程、糖化血红蛋白及空腹血糖水平有关；舒张压与脑灰、白质的CBF呈正相关；病程长、糖化血红蛋白、空腹血糖水平升高与CBF降低有关。CBF减低与认知、执行功能下降有关。5.T2DM患者表现出小世界特性改变，并有望成为反映T2DM认知功能改变的影像学标志物。6.T2DM患者常规MRI图像即表现出明显的脑小血管病变征象，为T2DM患者脑损伤提供了更全面的评价。7.T2DM患者脑内LCSPT环路结构铁代谢出现异常，且与血糖相关。.积极控制血糖水平、保持健康体重，对于保护T2DM患者脑白质结构完整性，维持脑CBF，进而预防认知功能下降具有重要意义。