Cerebral Cortex: 利用灰质和淀粉样蛋白数据研究阿尔茨海默病的多重连接体变化

阿尔茨海默病(AD)是一种缓慢进化的神经退行性疾病，通常开始于无法形成新的记忆，并发展为广泛的认知缺陷。AD的病理过程以淀粉样蛋白-β (Aβ)异常积聚成斑块和tau蛋白聚集成神经纤维缠结为特征。这些过程之后通常会出现神经退行性变，提示AD是一种复杂的多因素疾病。图形理论、单一的神经成像方式，如正电子发射断层扫描(PET)或结构磁共振成像(MRI)已被应用于研究阿尔茨海默病(AD)连接组的组织。尽管这些模式测量了AD不同阶段发生的不同病理过程，但有证据表明它们并非相互独立。

为了捕捉它们之间的相互作用，瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院护理科学与社会神经生物学学系Anna Canal-Garcia等将淀粉样PET和灰质MRI数据整合到一个多重连接体中，评估不同AD阶段的变化。研究结果发表在Cerebral Cortex。

该研究纳入了135例无淀粉样蛋白-β病理(Aβ−)的认知正常(CN)个体，以及67例CN, 179例轻度认知障碍(MCI)患者和132例来自阿尔茨海默病神经成像计划的Aβ病理(Aβ+)AD痴呆患者。

该研究发现重叠连接强度和重叠连接在Aβ阳性基团上的广泛变化。

节点重叠强度差异有统计学意义。CN Aβ +与CN Aβ−组(A)、MCI Aβ +与CN Aβ−组(B)、AD Aβ +与CN Aβ−组(C)、MCI Aβ +与AD Aβ +组(D)的重叠强度均有显著增加，浅橙色表示增加较大

MCI Aβ +和AD Aβ +患者的多路脑中枢均发生改变，且MCI Aβ +患者的多路脑中枢均发生重组。

每组都有多元脑模块。CN Aβ−组(A)有2个模块，CN Aβ +组(B)有2个模块，MCI Aβ +组(C)有3个模块，AD Aβ +组(D)有2个模块

组间节点重叠程度有显著差异。CN Aβ−与CN Aβ + (A)、CN Aβ−与MCI Aβ + (B)、CN Aβ−与AD Aβ + (C)、MCI Aβ +与AD Aβ + (D)之间存在显著差异。

组间节点多重参与系数有显著性差异。CN Aβ -与MCI Aβ + (A)、CN Aβ -与AD Aβ + (B)之间存在显著差异，这主要是由于两层之间的连接不平衡，从图中可以看出。浅蓝色表示MCI和AD组下降较大，浅红色表示AD组增加。

1. 多重网络分析有助于检测不同阶段AD的差异，重叠连接强度对CN Aβ +和MCI Aβ +受试者发生的变化敏感，因为他们的淀粉样蛋白协方差网络正在发生更动态的变化，而多元通路揭示了MCI a β +受试者出现第三个时间模块，可能反映了AD痴呆的过渡。

2. 还发现CN Aβ+患者主要在内侧颞区灰质和淀粉样连接重叠减少，这在MCI Aβ+和AD Aβ+患者的后期疾病阶段更为普遍。

3. 最后，该研究结果表明，MCI Aβ +和AD Aβ +患者的多重脑中枢减少，这是由于两层连接数量的失衡:特别是与CN Aβ−相比，Aβ +组的前扣带回和楔叶的灰质层连接较低，淀粉样蛋白层连接较高。

尽管这些结果可能看起来很复杂，因为多重分析只应用于AD的少数研究，它们可以归纳为以下几点:重叠连接强度和程度重叠检测AD所有阶段的变化，而其他指标对不同疾病阶段发生的变化较为敏感，如MCI Aβ+的多元通路和MCI Aβ+和AD Aβ+的多重参与系数。研究结果表明，在不同疾病阶段的多重方法中，淀粉样沉积和灰质萎缩的相互作用显示了基于单一成像模式衍生网络的传统图论方法所不能提供的信息。

原文出处

Anna Canal-Garcia, Emiliano Gómez-Ruiz, Mite Mijalkov, Yu-Wei Chang, Giovanni Volpe, Joana B Pereira, Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative, Multiplex connectome changes across the alzheimer’s disease spectrum using gray matter and amyloid data, Cerebral Cortex, Volume 32, Issue 16, 15 August 2022, Pages 3501–3515, https://doi.org/10.1093/cercor/bhab429

https://academic.oup.com/cercor/article/32/16/3501/6512094.