Radiotherapy and Oncology:儿童幕下肿瘤幸存者的与神经认知受损相关的脑网络中枢可能是治疗靶点
2021-06-19 MedSci原创 MedSci原创
在儿童幕下肿瘤患者中，中枢神经系统具有特殊的脆弱性，这对于受损的神经认知能力非常重要。此外，这些区域可能是治疗毒性的主要靶点
三分之二的儿童脑瘤患者被诊断为幕下脑瘤。这些患者通常患有神经认知障碍。分裂假说认为，大脑一个区域的损伤会导致另一个区域的次级功能改变。由于大脑越来越被认为是一个网络，这种级联效应可能会影响网络的拓扑结构。关于幕下肿瘤患者拓扑改变的证据仍然很少。然而，肿瘤和神经外科手术往往导致急性神经损伤和症状(如恶心、头痛、运动协调能力丧失、语言能力丧失)，可导致级联效应。因此，日常生活的长期质量在很大程度上受到影响。儿童幕下肿瘤患者常存在长期的认知障碍。由于他们治疗的每一个成分都可能导致神经毒性，级联效应可能导致潜在的大脑网络，即所谓的“连接体”的深刻重组。然而，迄今为止，很少有研究评估了脑网络拓扑结构、网络枢纽(即高度连接区域)的功能作用和儿童期小脑下部肿瘤成年幸存者的神经认知结果之间的关系。
Radiotherapy and Oncology杂志最近发表文章，报道了一项横断面研究，评估了脑网络拓扑结构、网络枢纽(即高度连接区域)的功能作用和儿童期小脑下部肿瘤成年幸存者的神经认知结果之间的关系。
儿童幕下肿瘤幸存者(n = 21:毛细胞星形细胞瘤(n = 8)，室管膜瘤(n = 1)和成神经管细胞瘤(n = 12))和健康对照组(n = 21)被招募。采用多重扩散加权磁共振成像(multishell diffusion weighted MRI)研究幕上白质的微观结构和拓扑结构;使用基于体素的方法，基于fixel的分析，和图论方法。此外，评估了WAIS-IV智力测验的神经认知分量表，以及它们与节点强度和网络效率的关系。
组比较结果(患者与对照组)。面板A描绘了基于体素的FA和ADC的比较。橙色表示患者FA(各向异性分数)较低，蓝色表示患者ADC(表观扩散系数)较高(校正后的家庭误差(FWE)， p <0.05)。面板B描述了AFD和FC基于fixel的组比较。橙色表示患者较低的显微镜AFD(表观纤维密度)，蓝色表示患者较低的肉眼FC(纤维截面)(FWE-corrected, p<0.05)。在相反的方向没有发现显著性。
节点对毒性的脆弱性和智力结果的重要性。图A:该图显示了患者与对照组之间的节点强度组比较结果(t统计量用节点的大小表示)，以及节点强度与WAIS量表得分之间的相关性(以不同颜色表示)。较大的节点表明治疗的影响更大(患者的结点强度较低)。深红色节点与智力分数有很大的相关性。面板B:该图展示了控制参与者中节点的平均节点强度(节点强度用节点的大小表示)，以及节点强度与WAIS量表得分之间的相关性(以不同的颜色表示)
与早期的研究相似，基于基于体素的分析，发现与对照组相比，幕下肿瘤患者的分数各向异性(FA)普遍下降。此外，基于固定图像的分析分离了分别在幕下和幕上脑区所遇到的宏观和微观结构变化。最后，区域重组(即地方效率的差异)主要发生在枢纽区，表明这些区域具有特定的脆弱性。这些中枢不仅受影响最大，而且与智力分量表的关联性最强。
该研究使用多模态分析方法探索了儿童时期治疗幕下肿瘤的幸存者的白质微观结构改变和幕上重组，其中中枢区在神经认知结果中起重要作用。基于体素的组比较显示，与对照组相比，幸存者的ADC更高，FA更低。基于fixel的分析证明，整个大脑中普遍存在较低的纤维密度，而较低的纤维横切面仅存在于幕下区(脑干和小脑)。此外，利用图论分析，所有网络中，患者的整体效率较低，而区域的局部效率仅在核心连接中出现降低。更具体地说，在次区域水平上，连接最强的大脑区域(即中枢)的节点强度明显较低。这些指标参数与智力结果高度相关，其中枢纽是最重要的。
在幕下肿瘤幸存者的幕上脑区观察到广泛的微观结构改变。除了这种广泛的变化，这是第一次探索性的研究也表明拓扑重组，核心连接受到的影响最大。最近的基于fixel的分析技术和图论应用为之前的基于体素的研究(显示FA普遍降低)增加了新的信息。基于fixel的分析能够从整个大脑的微观结构(表观纤维密度)改变中分离出幕下脑区的宏观结构(纤维横截面)改变。此外，图论分析表明，幸存者的整体重组主要发生在核心连接区域，而局部重组主要发生在核心连接区域。
综上所述，该研究结果表明，在儿童幕下肿瘤患者中，中枢神经系统具有特殊的脆弱性，这对于受损的神经认知能力非常重要。此外，这些区域可能是治疗毒性的主要靶点。需要在更大的样本中验证这一特定假设。
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