高血压认知损伤的APOE基因遗传风险与脑神经机制研究

Hypertension is an important disease risk factor of Alzheimer Disease. Neuroscientists pay more attention on the neuro-mechanism of hypertension-induced cognitive impairments. Exploring the cognitive impairments and biological mechanism is very important for cognitive protection in hypertensive patients. The panoply of cognitive functions that underpin everyday human experience requires precisely choreographed patterns of interaction between networked brain regions. Previous studies have reported that hypertension and APOE gene induced regional brain injuries, but there is little study about the whole brain. APOE genotype moderates the association between hypertension and cognitive decline, but the neuromechism of the moderation is less.Present research would apply graph-based brain network analysis, try to discover how APOE gene polymorphism regulate the cognitive impairment and brain alteration led by hypertension, and demonstrate the pathological changes from a whole-brain level, and provide experimental evidence for the regulating role of the gene effect plays in the hypertension-induced cognitive declination and brain damage.

目前认为高血压是痴呆的高危因素，其引起的认知损伤及其神经机制已成为神经科学家关注的重点。因此，阐明其脑损伤特征及其生物学机制对于高血压的认知保持和痴呆的早期防控都具有重要意义。大脑整体性的信息交流与整合是保持认知能力完成的神经基础。既往研究分别对高血压和APOE4基因造成的脑局部损伤进行了报道，而对于大脑整体性研究则报道较少；二者的交互作用分析显示APOE4基因加重高血压患者的认知损伤，但是目前对此的神经机制研究一直是空白。本研究将利用基于图论构建的脑白质网络分析方法，重点考察APOE基因多态性对于高血压认知损伤及其脑结构网络的调节作用，从全脑整体性视角揭示APOE基因影响高血压致脑损伤的途径，为遗传因素在高血压的认知损伤及脑神经变化中的影响作用提供实验证据。

高血压作为公认的痴呆危险因素之一引起人们广泛重视。但是，不是所有的高血压患者都会发展为痴呆。而APOEɛ4同时与高血压和AD均有所关联。检测高血压患者中APOEɛ4携带者和非携带者在认知功能和脑神经机制上的改变也许能够帮助理解其中的病理机制，发现潜在生物标记物用于评估高血压向AD转化的风险等级。本项目利用多模态功能影像学技术，重点考察APOE基因多态性对于高血压认知损伤及其脑结构与功能网络的调节作用。本项目共采集了1200名老年人被试的认知行为学信息，结果发现携带APOE4基因的高血压患者的记忆和执行功能相较于非携带者的表现较差；同时采集了200老年人群的神经影像数据，结果发现携带APOE ε4的高血压患者在右侧梭状回和上部颞回的灰质体积低于非携带者，同时APOE ε4携带者表现出右侧中部颞回的脑功能低频振幅（ALFF）的减弱；本项目通过全脑的网络角度和独立成分分析发现，携带APOEɛ4的高血压患者与非携带者主要在额顶网络功能连接上表现出不同的模式，主要是在左侧中央前回区域、额叶下部和角回区域。更为重要的是，研究发现了执行功能下降和APOEɛ4携带者功能连接异常之间的相关关系。以上这些发现说明APOEɛ4会加剧高血压患者额叶和顶叶区域的功能紊乱，反映出APOEɛ4携带者神经元修复能力的下降。这也强调了高血压患者，尤其是具有遗传性AD风险的高血压患者在大脑保护上的重要性。在本项目的资助下，我们围绕着高血压和高危基因的认知损伤及其神经机制开展研究，深入挖掘了脑核磁扫描技术在认知障碍的神经机制方面的作用，共发表了3篇SCI论文。