DTI联合DKI动态研究多发性硬化的髓鞘再生及相关神经修复机制

Multiple sclerosis is an inflammatory central nervous disease characterized by focal demyelination and diffused neurodegeneration. Remyelination, which restore saltatory conduction of nerve impulses and prolongs the survival of previously demyelinated axons plays an important role in neuroprotection and repair. Currently, there's still no proper tool to noninvasively evaluate the remyelination in vivo. DTI and DKI can quantitatively measure myelination by detecting water molecules diffusional motion. In our previous study, we found the significant difference in MD value between acute and chronic lesions, which probably suggested remyelination. We also found axonal degeneration in normal appearing gray matter and white matter. But when remyelination appears? How about its evolution? Is axonal degeneration can be prevented by new myelin tissue? Therefore, a further longitudinal study is necessary. In this study, we focus on mornitoring the remyelination in multiple sclerosis using multiple metrics derived from DTI and DKI, and quantitatively analyzing axonal Wallerian degeneration with new myelin by TBSS. We expect to investigate the neuroprotective mechanism correlated with remyelination in multiple sclerosis and provide imaging evidence for clinical therapy shifting from immunosuppression to promoting remyelination.

多发性硬化(MS)是以局灶性脱髓鞘及广泛的神经元退变为特征的中枢神经系统炎性疾病。髓鞘再生，可以保留神经跳跃式传导及延长轴索的生存期,是神经保护与修复机制的重要环节。而目前仍缺乏有效的方法来在体无创性地评估髓鞘再生。DTI及DKI通过测量水分子弥散运动的幅度与峰度，可定量地反映髓鞘化程度。我们前期研究发现MS急慢性期病灶的MD值有显著差异，提示与髓鞘再生有关，并证实脑灰、白质中存在广泛的轴索退变。而髓鞘再生何时出现？其变化规律如何？轴索退变是进行性加重，还是被新生髓鞘所延缓？仍需进一步的纵向研究来阐明。本研究通过DTI和DKI的多组参数动态监测急性脱髓鞘后髓鞘再生的出现与演变过程，比较脑灰白质髓鞘再生的差异，采用基于纤维束定位的方法，分析新生髓鞘对远端轴索Wallerian变性的影响，从而探索与髓鞘再生相关的神经修复机制，为治疗MS从免疫抑制向促髓鞘再生转变提供影像学依据。

本项目通过结构MRI和功能MRI分析了多发性硬化灰质结构、白质纤维通道、脑血流量及静息状态下功能连接的变化。首先运用TBSS分析的方法对RRMS患者全脑的DKI数据进行分析，结果显示RRMS患者存在弥漫性脑白质损害，最具特征性的变化是Dr升高、Kr降低，MK、Kr及DKI_Dr有望作为监测脱髓鞘及轴索损伤的敏感指标。同时采用反映结构改变的灰质体积指标与反映血流灌注功能的CBF指标对RRMS进行研究，发现RRMS深部灰质核团及多个区域皮层灰质体积萎缩，同时伴有血流灌注减低，两者脑区分布具有较高一致性，还发现尾状核灰质体积及血流灌注随病程进展进行性减低，提示其可能是RRMS中受累的特定结构。基于此，该项目进一步探讨了RRMS患者尾状核同全脑静息态功能连接的变化，发现尾状核同全脑静息态功能连接是减低的，其中，尾状核同中央前回及扣带回的功能连接与EDSS呈正相关，提示病人的功能连接可能随神经功能残疾状态的变化发生了重塑。综上，该项目运用无创性结构及功能MRI对复发缓解型多发性硬化（RRMS）患者全脑的灰质结构、白质纤维通道、脑血流量及静息态功能连接的变化进行了系统的前瞻性研究，为RRMS的病理、疗效监测及随访提供了新的影像学观察方法。.此外，我们将上述结构MRI和功能MRI的方法应用到视神经脊髓炎的病例中，以及应用高分辨率MRI对多发性硬化、视神经脊髓炎和其他炎性脱髓鞘疾病的视神经进行成像，初步发现了各组病变的差异，具体结果仍在分析中。通过MRI的无创性检查，可以进一步提升中枢神经系统脱髓鞘疾病的鉴别诊断正确率，可以监测疾病的进展及对治疗反应做出良好的评估。