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动物实验已经证明,脑脊液的清除功能对年龄和睡眠具有依赖性。脑脊液清除大脑毒素的过程只在人体处于睡眠状态下才会进行,而由衰老引起的内侧前额叶皮层(mPFC)萎缩会减少睡眠期间的慢波活动,介导睡眠中断,这是构成人类晚年认知能力下降的部分原因。然而,由于脑脊液清除功能评估方法有限,这一理论尚缺乏人类试验证据。
研究介绍
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2022年11月25日,浙江大学医学院附属第二医院楼敏教授团队以《嗅神经周围脑脊液清除能力受损与衰老、认知功能下降和睡眠障碍有关》(Impaired peri-olfactory cerebrospinal fluid clearance is associated with ageing, cognitive decline and dyssomnia)为题在EBioMedicine杂志上在线发表。

Reference:[Zhou Y, Ran W, Luo Z, Wang J, Fang M, Wei K, Sun J, Lou M. Impaired peri-olfactory cerebrospinal fluid clearance is associated with ageing, cognitive decline and dyssomnia. EBioMedicine. 2022 Nov 25;86:104381.doi:10.1016/j.ebiom.2022.104381. Epub ahead of print. PMID: 36442319; PMCID: PMC9706530.]
研究方法
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研究组在鞘内注射造影剂之前和多个时间点(4.5h、15h和39h),对92例患者进行了一系列磁共振T1WI和T2-FLAIR序列检查,可视化假定脑膜淋巴通路、嗅周神经通路和视神经周围通路。
研究学者将清除功能定义为从基线到鞘内注射后39小时,通过记录这些通路中关键位置信号单位比率的百分比变化,并进一步分析了它们与年龄、睡眠和认知功能的关系,采用中介分析评估睡眠(PSQI总分)与认知功能(T-MoCA评分)之间的关联是否可由脑脊液清除功能介导。
研究结果
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研究共招募92名受试者,其中45名为男性,年龄范围在21-85岁之间;47名为女性,年龄范围在18-79岁之间。受试者包括周围神经病变(n=49)、脑炎(n=16)、正常颅压性脑积水(n=4)、疑似脑脊液漏(n=4)、肝性脑病(n=1)、疑似脑淀粉样血管病(n=4),运动神经元病(n=5)、帕金森病(n=5)、多系统萎缩(n=1)、多发性硬化(n=1)、阿尔茨海默病(n=1)和路易体痴呆(n=1)。T-MoCA平均得分为14.2±4.3,PSQI平均得分为6.7±4.2。
随年龄增长,脑脊液清除功能受损
如图1所示,矢状窦旁硬脑膜、邻近直回、上鼻甲和中鼻甲的清除功能较差与衰老有显著相关性(all P < 0.05;Pearson相关性分析)。然而,在下鼻甲、视神经和角膜巩膜处的清除功能与衰老之间没有发现显著相关性(all P > 0.05;Pearson相关性分析)。此外,当年龄、性别和神经退行性疾病的诊断作为线性回归自变量时,年龄仍然与矢状窦旁硬脑膜、邻近直回、上鼻甲和中鼻甲的清除功能较差具有显著相关性(β= 0.046, P=0.001; β=0.145, P=0.002; β=0.006, P=0.004; β=0.004, P=0.041; 线性回归分析)。图2中的代表性图像显示了矢状窦旁硬脑膜、上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲的清除功能随年龄变化的关系。

图 1

图 2
脑脊液清除与认知功能的关系
上鼻甲、中鼻甲和下鼻甲的清除功能均与T-MoCA评分呈正相关(all FDR P < 0.05; Pearson 相关性分析)。在调整年龄、性别、教育年限及神经退行性疾病诊断后,上、中、下鼻甲的清除功能是T-MoCA评分的独立保护因素(β = −5.027, P = 0.039; β = −7.625, P = 0.003; β = −6.552, P = 0.002; 线性回归分析)。在周围神经病变亚组(n=35)中,中鼻甲的清除功能与T-MoCA评分呈正相关(P = 0.009; Pearson 相关性分析)。在T-MoCA子项,中鼻甲的清除功能与定位呈正相关(FDR P = 0.042; Pearson 相关性分析)。然而,T-MoCA评分与矢状窦旁硬脑膜、邻近直回、视神经、角膜巩膜部的清除功能无显著相关性(all P > 0.05; Pearson相关性分析)。

表 1
脑脊液清除与睡眠障碍的关系
上、中、下鼻甲的清除功能均与PSQI总分呈负相关,而下鼻甲的清除能力还与睡眠质量相关,中鼻甲的清除能力进一步与睡眠质量和睡眠潜伏时间相关(all FDR P < 0.05;Spearman相关系数)。PSQI评分与矢状窦旁硬脑膜、邻近直回、角膜巩膜部和视神经的清除功能之间没有发现显著相关性(all P > 0.05; Spearman相关系数)。在调整年龄、性别和神经退行性疾病的诊断后,PSQI总分与中鼻甲和下鼻甲的清除功能呈独立相关(β = 0.012,P = 0.032;β = 0.016,P = 0.014;线性回归分析)。在周围神经病变亚组中,中鼻甲和下鼻甲的清除功能与PSQI总分呈负相关(P = 0.013; P = 0.006; Spearman相关系数)。

表 2
脑脊液清除在睡眠障碍
与认知能力下降中的介导作用
在39小时内完成二维磁共振T2-FLAIR成像的75名受试者中,19名受试者未完成PSQI测试,2名受试者未完成T-MoCA测试,对剩下54名受试者进行最终分析。在调整后的模型中,PSQI总分与T-MoCA评分呈负相关(β = -0.252, P = 0.014; 线性回归分析)。将年龄、性别、受教育年限和神经退行性疾病的诊断作为协变量,控制下鼻甲清除功能后,PSQI总分对T-MoCA评分的影响大小显著降低(β变化百分比[95% CI]: -0.082 [-0.220, -0.007])。下鼻甲的清除功能作为介导,解释了PSQI总分与T-MoCA评分之间33%的相关性。上鼻甲和中鼻甲的清除功能对PSQI总分对T-MoCA评分的影响无显著介导作用(β变化百分比[ 95% CI]:-0.039 [-0.150, 0.020]; β变化百分比[95% CI]: -0.066 [-0.168, 0.001])。

表 3
研究结论
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该研究发现,通过假定的脑膜淋巴和神经周围通路,脑脊液的清除功能清晰可见。脑膜淋巴和神经周围通路的清除功能随年龄增长而受损(all P<0.05)。下鼻甲嗅周神经通路的清除功能与睡眠质量和认知功能呈正相关(all P<0.05),并介导了睡眠质量与认知功能的关联(β变化百分比[95% CI]: 33% [−0.220, −0.007])。
通讯作者
楼敏 教授
浙江大学医学院附属第二医院 主任医师
• 浙江大学教授,主任医师,博士生导师;
• 浙江大学医学院附属第二医院神经内科科室副主任兼病区主任。
• 中华医学会神经病学分会青年委员会副主任委员;
• 中国卒中学会青年理事会副理事长;
• 中国卒中学会医疗质量控制分会副主任委员;
• 国家卫计委脑卒中防治工程中青年委员会副主任委员;
• 浙江省医学会神经病学分会常务委员兼秘书、脑血管病学组副组长。
• 从事神经内科临床与教学工作十余年,具有丰富的临床经验,尤其是对脑梗死急性期溶栓及血管内治疗、脑血管相关疑难危重病的诊断与治疗。
• 至今以第一或通讯作者发表SCI论文 90余篇,累计影响因子400分以上;2018年获浙江省重大科技专项国际科技合作项目;2017年获国家自然科学基金优秀青年科学基金项目;2016年获国家自然科学基金优秀青年基金资助,并主持国家重点研发计划1项、国家自然科学基金面上项目4项、浙江省科技厅重大科技专项3项、浙江省杰出青年基金1项等;获国家发明专利1项;获2017年国之名医“青年新锐”奖,2016年浙江省科技进步奖二等奖;作为第一执笔人撰写2016年《中国卒中中心建设指南》;在亚太国际会议、国际卒中大会、国际侧枝大会等进行大会报告。

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