血液协会心血管生物标记与大脑自由水和认知能力下降的关系
Diffusion-MRI研究
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文摘
背景和目标人们越来越意识到“Heart-Brain连接,即心血管功能与认知。Diffusion-MRI研究报告更高的大脑自由水(FW)与脑血管疾病(CeVD)和认知障碍。在这项研究中,我们调查是否更高的大脑弗兰克-威廉姆斯与血液心血管生物标记和弗兰克-威廉姆斯是否介导血液生物标志物和认知之间的关系。
方法参与者是从2新加坡记忆诊所在2010年和2015年之间经历了收集血液样本和神经影像学的基线和纵向的神经心理学评估5年。我们检查了血液协会心血管生物标记(高灵敏度心脏临床[hs-cTnT],氨基端pro-hormone b型利钠肽(中位数水平以上病人),和增长/分化因子15 [GDF-15])与脑白质(WM)和皮层灰质(GM)弗兰克-威廉姆斯来自扩散磁共振成像使用全脑voxel-wise一般线性回归。然后我们评估基线之间的关系血液生物标志物,大脑弗兰克-威廉姆斯,使用路径模型和认知能力下降。
结果共有308名老年人(76无认知障碍,134年与认知障碍没有痴呆,和98年痴呆阿尔茨海默病和血管性痴呆;平均(SD)年龄:72.1[8.3])都包括在内。我们发现血液心血管生物标记与更高的弗兰克-威廉姆斯在WM地区广泛分布在特定的通用网络包括默认模式,执行控制和somatomotor网络基线(p< 0.01,family-wise错误纠正)。基线FW广泛WM和特定于网络的通用完全介导协会血液生物标志物与纵向认知能力下降超过5年。具体来说,在通用汽车,更高的弗兰克-威廉姆斯在默认模式网络介导与记忆衰退的关系(hs-cTnT:β=−0.115 SE = 0.034,p= 0.001;中位数水平以上病人:β=−0.154 = 0.046,p= 0.001;GDF-15:β=−0.073 = 0.027,p= 0.006);相比之下,高执行控制网络中弗兰克-威廉姆斯负责执行功能下降(hs-cTnT:β=−0.126 SE = 0.039,p= 0.001;中位数水平以上病人:β=−0.110 = 0.038,p= 0.004;GDF-15:β=−0.117 = 0.035,p= 0.001)。类似的完全中介效应的大脑弗兰克-威廉姆斯也确定了基线认知。
讨论结果表明大脑弗兰克-威廉姆斯在心血管功能障碍与认知能力下降。这些发现为脑心交互提供新证据,为预测和监控领域特定的认知铺平了道路轨迹。
术语表
- 广告=
- 阿尔茨海默病;
- BBB=
- 血脑屏障;
- 身体质量指数=
- 身体质量指数;
- CeVD=
- 脑血管疾病;
- CIND=
- 认知障碍没有痴呆;
- 贸易工业部=
- 扩散张量成像;
- 静息状态=
- 默认模式网络;
- dMRI=
- 扩散磁共振成像;
- dsm - iv =
- 精神疾病诊断与统计手册第四版 ;
- ECN=
- 执行控制网络;
- 脂肪=
- 组织间分数各向异性;
- 弗兰克-威廉姆斯=
- 自由水;
- GDF-15=
- 生长和分化因子15;
- 全球语言监测机构=
- 一般线性模型;
- 通用汽车=
- 灰质;
- hs-cTnT=
- 高灵敏度心脏临床;
- NCI=
- 没有认知障碍;
- 中位数水平以上病人=
- 氨基端pro b型利钠肽激素;
- SMN=
- somatomotor网络;
- TIV=
- 颅内总额;
- 通过采用=
- 血管性痴呆;
- WM=
- 白质;
- 研究负责人=
- WM hyperintensity
脑血管疾病(CeVD)与增加患认知障碍和痴呆的风险。1人们越来越意识到“Heart-Brain连接。”2心脏病和血管功能可能导致CeVD,痴呆由于阿尔茨海默病(AD)和血管性认知障碍。3,- - - - - -,5研究已经证明,外围心血管功能障碍可能导致血管损伤和神经与血管的改变通过血管和广告在痴呆病理生理的途径,最终导致神经元损伤和认知功能障碍。6例如,建立循环标记的心脏疾病,如高灵敏度心脏临床(hs-cTnT)和n端激素原b型利钠肽(中位数水平以上病人)展览upregulation心脏功能障碍和心肌损伤的早期阶段。7这些心血管血液生物标志物与伴随CeVD MRI标记如皮质微型心肌梗塞的可能性8,9和认知功能障碍。10法国巴黎,特别是,发现预测血管性认知障碍,独立的心血管危险因素。7,10分化、生长因子等15 (GDF-15),心血管生物标记保护和营养心肌细胞的生物活性,11与小血管CeVD痴呆。10然而,潜在心血管循环标记和脑血管功能之间的关系尚未完全理解的认知能力下降。
扩散磁共振成像(dMRI)已成为一个重要的方法研究CeVD和痴呆。12自由水(淡水)源自dMRI体积13使用bitensor模型反映的相对贡献无限制的自由水分子扩散细胞外当地的微环境。13弗兰克-威廉姆斯白质高(WM)被发现在CeVD或AD痴呆患者相比,在控制和与痴呆严重程度和认知能力下降有关。14,- - - - - -,17感兴趣的,最近的一项研究表明,弗兰克-威廉姆斯交替的灰质(GM)可能表明神经组织在广告连续扰动18并与认知有关。19然而,有一个相关的心血管功能障碍是否缺乏了解这些CeVD-related弗雷德里克异常,最终导致一般和特定领域的认知障碍。此外,目前尚不清楚这种关系是特定于特定的大脑网络或地区。
越来越多的证据表明,执行控制网络(ECN)和somatomotor网络(SMN)变化与脑血管功能障碍有关。20.,- - - - - -,22相比之下,AD病理(即。,amyloid plaques and neurofibrillary tangles) leads to targeted large-scale brain network disorganization specifically in the default mode network (DMN).23,24减少网络连接(通过静息状态功能磁共振成像)和新陈代谢(通过(18F] pet) ECN和静与赤字在执行功能和记忆有关。25,- - - - - -,27然而,它仍然是未知的大脑皮质FW变化是否与心血管功能障碍和特定领域的网络特殊的方式认知能力下降。
调查这些研究问题,我们检查了大脑弗兰克-威廉姆斯在WM和通用汽车协会心血管血液生物标志物水平和认知措施在亚洲记忆诊所CeVD高的人口负担。我们假设(1)较高的心血管生物标记物水平会高与弗兰克-威廉姆斯frontal-parietal地区主要相关行政和somatomotor功能;(2)两个基线通用和WM弗兰克-威廉姆斯将调解协会心血管生物标记与基线和纵向变化的全球认知;和(3)皮质转基因弗兰克-威廉姆斯会影响认知功能脑网络特殊的方式。
方法
参与者
本研究是一项前瞻记忆诊所研究的一部分。参与者没有认知障碍(NCI),没有痴呆认知障碍(CIND), AD痴呆和血管性痴呆(VaD)招募了来自新加坡国立大学医院和圣卢克医院。17,28,29日AD痴呆诊断符合精神疾病诊断与统计手册第四版(dsm - iv)国际痴呆和AD痴呆的临床诊断标准。30.通过诊断使用dsm - iv痴呆和建立国际标准的临床诊断标准和监督。31日CIND决定是基于客观障碍至少1域的神经心理学评估,但没有满足dsm - iv痴呆的标准。28参与者被分为NCI如果他们没有客观的障碍在神经心理评估。29日队列研究的参与者是50岁以上和没有主要血管危险factor-related脑病或重要神经并存状况或丧失功能独立性(详细诊断,重大CeVD eMethods提供了包含/排除标准,links.lww.com/WNL/C813)。
471名参与者参加2010年8月至2015年8月,我们研究了308名参与者(与CIND NCI 76, 134, 98广告和VaD)按照下列标准(见流程图在eFigure 1中,links.lww.com/WNL/C813):(1)通过核磁共振数据质量控制(细节在成像数据处理)和(2)血液和认知测试信息(表1)。共有271名参与者(与CIND NCI 68, 121, 82广告和VaD)与基线认知得分和至少1随访包括纵向分析(eTable 1)。包括和排除参与者的特征相似(eTable 2)。
神经心理评估
神经心理学评估使用本地执行验证综合神经心理学电池32在基线和年2,4,5,评估记忆、执行功能、语言,注意,visuomotor速度和visuoconstruction(个人单项成绩在每个域在eTable 3中做了总结,links.lww.com/WNL/C813)。标准化领域成绩计算后,先前的研究33(见eMethods)。
血管危险因素评估和药物
各种危险因素与血管健康相关数据是通过结合临床访谈,收集医疗记录的检查,体检。9高血压被定义为收缩压≥140毫米汞柱和/或舒张压≥90毫米汞柱或抗高血压药物的使用。高脂血症定义为总胆固醇水平≥4.14更易/ L或降脂药物的使用。糖尿病被定义为糖化血红蛋白≥6.5%或糖尿病药物的使用。心脏病被定义为冠状动脉疾病,缺血性心脏病、心房纤颤。中风的历史被定义为拥有一个临床神经功能缺损迅速发生焦或全球的历史> 24小时医疗记录和确认。抗血小板治疗被定义为使用抗血小板药物。此外,吸烟史和身体质量指数(BMI)也被记录下来。体重指数计算了参与者的用体重(公斤)除以身高的平方厘米。
血心血管生物标记
Nonfasting血液来自研究参与者。中位数水平以上病人和hs-cTnT测量使用电化学发光免疫测定自动化Cobas-e411分析仪,而GDF-15水平测量使用定量夹心免疫测定(见eMethods,links.lww.com/WNL/C813)。
图像采集和处理
每个参与者接受MRI扫描转化先生研究中心,新加坡国立大学(3 t MAGNETOM三、西门子、德国)。高分辨率的t1加权结构磁共振成像使用magnetization-prepared快速梯度回波进行。dMRI扫描是单发echo-planar快速成像序列(b值= 1150 s /毫米261扩散方向,7b0)。Fluid-attenuated反转恢复也收购了。
dMRI预处理后以前的工作17包括头部运动校正、涡流失真和几何失真。我们使用了弗兰克-威廉姆斯成像方法预处理dMRI数据来估计自由水分子扩散细胞外的体积分数(FW)和组织间分数各向异性(脂肪)。13Tract-based空间数据应用执行WM FW地图,17虽然基于地表的方法被用来推导皮质通用FW地图18每个参与者。请参阅eMethods (links.lww.com/WNL/C813)图像采集和处理的细节。
统计分析
心血管生物标志物水平之间的关联和大脑弗兰克-威廉姆斯
识别大脑区域之间的关联弗兰克-威廉姆斯和3对数转换心血管生物标记在每一个临床血液组(CIND +痴呆和NCI),我们建立了一般线性模型(glm)分别为每个血液生物标志物(图1步骤1)。vertex-wise浮出水面的弗兰克-威廉姆斯通用或voxel-wise场大病WM图像输入作为因变量。每个血液生物标志物水平的独立变量的兴趣。我们包括年龄、性别、教育、种族、颅内总额(TIV),认知状态和CeVD协变量作为额外的漠视。我们测试的交互效应(即认知状态。CIND /痴呆)和CeVD状态(即。,with and without CeVD) for the GLM of CIND + dementia. We also tested the interaction effects of CeVD status for the GLM of NCI. For WM FW measures, skeleton regions were examined for statistical significance using threshold-free cluster enhancement and permutation-based nonparametric testing (FSL, Randomise). For GM FW measures, cortical regions were tested for significance using a Monte-Carlo simulation with 10,000 repeats (Freesurfer, Glmfit). GLM results for both WM and GM were reported atp< 0.01,family-wise错误纠正。
由于区域萎缩减轻可能的混淆,我们包括通用皮质厚度或WM卷协变量作为额外的顶点/分布统计模型。控制vascular-related的影响因素,包括8 vascular-related协变量(高血压、高脂血症、糖尿病、心脏疾病的历史,历史的中风,抗血小板治疗、吸烟史、和BMI)作为妨害变量。最后,以减少潜在的混淆由于WM hyperintensity(负责人),我们导出弗兰克-威廉姆斯在正常WM排除区域负责人和重复的关联分析。我们也比较了参与者特征在3认知组(见eMethods,links.lww.com/WNL/C813和表1)。
心血管生物标志物水平与认知之间的联系
基于前面的证据表明,内存和执行功能障碍最常见与伴随的广告和CeVD痴呆,1,4,28,34我们进行了对数转换心血管生物标志物水平之间的相关性分析和认知下降随着时间的推移,在所有的病人(CIND +痴呆),在全球有先天的利益的认知、记忆、执行功能。之间的线性回归计算基线认知得分/纵向速度的变化和心血管生物标志物水平在所有的病人。的主要模型调整年龄、性别、年的教育、种族、TIV,认知阶段,CeVD状态。我们还在粗糙模型验证结果(没有协变量调整)和一个模型进一步调整vascular-related协变量。阈值设定p< 0.05 (2-tailed)。
计算年增长率变化的认知结果随时间变化(意味着= 3.81,SD = 1.52年),进行了线性混合模型(见eMethods,links.lww.com/WNL/C813)。
路径分析
评估是否以及如何在通用和弗兰克-威廉姆斯WM介导的影响较高的血液标记水平基线全球认知缺陷和纵向下滑,我们首先进行路径分析,包括每个血液生物标志物(中位数水平以上病人、hs-cTnT或GDF-15)预测,WM和通用弗兰克-威廉姆斯作为介质,和基线全球认知的认知成绩或纵向变化结果(图1步骤2),我们使用结构方程建模方法(R(3.3.1)版本包Lavaan[-20] 0.5版本)控制了年龄,性别,多年的教育、种族、TIV,认知阶段,CeVD状态按照我们以前的工作。33我们建立了1模型为每个3血液生物标志物和每个2结果(基线或纵向认知)变量(即。总共6模型)。对于每个模型,代表通用汽车和WM弗兰克-威廉姆斯,我们创建了大脑面具只包含区域每个血液有显著相关性心血管生物标记。路径分析是用来同时考虑直接影响(血液生物标志物在认知)和间接影响认知通过介质(每个血液标记)。
第二,我们进一步评估协会弗兰克-威廉姆斯如何影响血液标志物水平较高的个体认知领域(执行功能和内存)使用路径模型。根据我们小组的工作和其他人,15,17,28,35,36我们预期,弗兰克-威廉姆斯的角色在WM广泛而贡献从通用汽车将特定认知网络。因此,我们parcellated血液biomarker-related通用区域(从上一步)区域根据现有的皮质功能分割的利益。37这个分割使用聚类的方法来识别和复制7网络功能耦合的区域在大脑皮层,已显示对应于个体的认知能力。37在这些模型中,血液生物标志物是预测;每个网络的平均通用弗兰克-威廉姆斯,意味着WM弗雷德里克价值观来源于之前的重要区域介质,和基线内存和执行功能成绩或纵向变化结果。年的年龄、性别、教育、TIV认知阶段,CeVD地位也包括在模型中。由于区域萎缩减轻可能的混淆,我们也重复相同的路径分析使用的比率意味着WM FW除以WM体积和通用网络特殊FW除以网络特殊皮质厚度介质。我们构建的路径模型,评估模型,并且按照标准报告的直接和间接影响在前面的工作33(见eMethods,links.lww.com/WNL/C813)。
标准协议的审批、登记和病人同意
伦理批准获得国家医疗集团特定领域的审查委员会(2015/00406-AMD0012)。参与者给知情同意根据《赫尔辛基宣言》。
数据可用性
合理的请求数据。本研究数据生成的请求都可以在非商业学术研究的资深作者,但是这可能是受一些限制根据同意和机密性。
结果
组差异在大脑血液心血管标志物和弗兰克-威廉姆斯
血心血管标志物水平高CIND和痴呆患者与那些NCI相比。痴呆患者血心血管标志物水平超过了CIND集团(表1)。在相同的认知阶段,参与者与CeVD心血管标志物水平高于non-CeVD参与者(见eMethods eTable 4,links.lww.com/WNL/C813)。弗兰克-威廉姆斯平均所有WM区域是更大的在那些CIND和没有CeVD相比之下,NCI同行(eFigure 2 a)。此外,痴呆患者与CIND WM FW比。参与者与CeVD大WM弗兰克-威廉姆斯与non-CeVD参与者在NCI相比,CIND,痴呆组。同样,弗兰克-威廉姆斯平均所有通用区域沿着痴呆连续增加。然而,参与者CeVD通用弗兰克-威廉姆斯并没有显示高于他们non-CeVD交易对手(eFigure 2 b)。这些结果仍在一个年龄,sex-matched education-matched subcohort(见eResults和eFigure 3)。
协会的WM FW循环心血管生物标志物水平
WM FW voxel-wise分析指标表明,更大的心血管生物标志物水平(中位数水平以上病人、hs-cTnT GDF-15)与更高的弗兰克-威廉姆斯在多个WM区域(包括投影、协会、连合、边缘和脑干纤维)在所有CIND和痴呆患者在基线(图2,eTable 5,links.lww.com/WNL/C813)。没有交互效应的认知阶段或CeVD状态等。没有区域显示协会血液生物标志物的WM FW NCI不管CeVD地位。
结果仍然当(1)控制区域WM卷(eFigure 4,links.lww.com/WNL/C813协变量),(2)控制vascular-related (eFigure 4 b),和(3)在正常使用弗兰克-威廉姆斯WM排除地区负责人(eResults)。此外,没有血液协会心血管生物标记和WM组织间脂肪水平。GDF-15,但不是中位数水平以上病人和hs-cTNT相关负责人总额(r= 0.19,95%置信区间0.07 - -0.31,p< 0.05)。
通用汽车协会FW循环心血管生物标志物水平
3心血管生物标记与更高的弗兰克-威廉姆斯在通用基线,主要在ECN,静息和SMN。具体来说,高hs-cTnT弗兰克-威廉姆斯在双边大中间额叶和颞区域,主要在静息,ECN, SMN,背侧和腹侧的关注和边缘网络(图3一eTable 6日,links.lww.com/WNL/C813)。同样的,更大的中位数水平以上病人与更高的弗兰克-威廉姆斯在双边frontal-parietal和左颞区域,在ECN,静,SMN,注意网络(图3 b,eTable 6)。高GDF-15水平与弗兰克-威廉姆斯在两国高等额和前扣带地区和右temporal-occipital区域,含有双边静,ECN,关注网络,对边缘和视觉网络(图3 c,eTable 6)。没有认知阶段或CeVD状态的相互影响关系。与没有CeVD, NCI之间没有发现协会通用弗兰克-威廉姆斯和血液生物标志物。
(1)的结果仍在控制区域皮质厚度(eFigure 5,links.lww.com/WNL/C813协变量)和(2)vascular-related (eFigure 5 b)。此外,我们没有发现任何心血管生物标志物水平和皮质厚度之间的关联。
大脑FW介导的心血管生物标记与认知
我们发现基线心血管生物标志物水平与基线全球认知、执行功能和记忆障碍和纵向认知能力下降(表2)。进一步调整后结果仍vascular-related协变量和协变量(不调整)(粗糙模型eTable 7,links.lww.com/WNL/C813)。
基线意味着通用汽车和弗兰克-威廉姆斯水平WM介导hs-cTNT协会与基线全球认知障碍(图4一,eTable 8,links.lww.com/WNL/C813)和全球认知能力下降的速率随时间(图4 b,eTable 9)。考虑到重要的间接影响(eTables 5和6)通过通用弗兰克-威廉姆斯和WM hs-cTNT全球认知,和无意义的直接路径从血液标志物水平到全球认知,我们观察到一个完整的中介效应的通用和WM弗兰克-威廉姆斯。类似中介的影响大脑弗兰克-威廉姆斯在协会中位数水平以上病人和GDF-15水平基线全球认知和速度随时间变化在全球认知的观察(eResults eFigure 6, eTables 8和9)。
认知特定领域(执行功能和内存)路径分析,弗兰克-威廉姆斯ECN介导hs-cTnT水平的影响在基线(eTable eFigure 7日10links.lww.com/WNL/C813)和执行功能下降的速率(图5,eTable 11)。ECN弗兰克-威廉姆斯没有影响记忆。相比之下,弗兰克-威廉姆斯在静息介导hs-cTnT水平的影响在基线和纵向记忆衰退,但没有执行功能的影响。最后,意思是WM弗兰克-威廉姆斯的中介通路(执行功能和记忆)。
值得注意的是,hs-cTnT之间的直接路径和认知没有显著模型修剪阶段。所有介质施加一个完整的中介效应的间接影响认知所有hs-cTnT FW措施意义重大。类似的研究结果中观察到的路径分析中位数水平以上病人和CDF-15 (eResults eTables 10和11,links.lww.com/WNL/C813)。所有结果保持在控制了WM体积和网络特殊皮质厚度(eTables 12和13)。
讨论
这项研究表明基线心血管循环生物标志物水平与较高的基线弗兰克-威廉姆斯在多个WM区域和静,ECN, somatomotor通用网络。此外,我们发现流通协会心血管标志物水平与基线和纵向认知衰退完全由更高的WM和通用弗兰克-威廉姆斯。具体来说,在通用汽车,心血管协会与执行功能标记是由更高的ECN弗兰克-威廉姆斯,而血液标记与记忆的协会是由弗兰克-威廉姆斯在静息,在基线和纵向。普遍较高的WM FW介导同一协会域。我们的发现提供了新的证据支持增加大脑弗兰克-威廉姆斯的代理脑血管完整性,基本上占心血管功能障碍和认知障碍之间的联系。
我们的研究表明,大脑中的弗兰克-威廉姆斯措施与循环心血管生物标记。最近,弗兰克-威廉姆斯改变获得了越来越多的关注,因为他们的能力检测早期大脑异常的神经退行性疾病和血管性认知障碍。14,38弗兰克-威廉姆斯的发现表明大幅增加,这是最有可能来自细胞外的水特点,13但是独立的区域萎缩。然而,精确的因素导致观察到的增加细胞外的水,因此增加了弗兰克-威廉姆斯信号vascular-related认知障碍尚未明确。一个可能的解释是cerebrovascular-related损伤。16,17,38因此我们的研究提供了重要的支持这一假说的发现大脑弗兰克-威廉姆斯和循环心血管生物标记物之间的关系。在痴呆,伴随心血管功能障碍可能导致局部缺血(大脑血液供应减少)和cardioembolic中风(从心脏血栓取出进入大脑血管)。4这些过程反过来导致血管炎症和内皮和血脑屏障(BBB)功能障碍,5,39,40这可能会导致增加弗兰克-威廉姆斯。此外,这些脑血管障碍可能会进一步导致炎性细胞因子和其他传播血源性神经毒性介质渗透远程大脑区域,引起全球炎症,广泛的微血管负担,和大脑组织损伤,6,41,42从而进一步提高大脑弗兰克-威廉姆斯。16然而,未来的工作需要确定时间这些过程之间的因果关系。
感兴趣的,我们观察到更高的心血管生物标志物水平更高的弗兰克-威廉姆斯有关区域模式通用,在WM与广泛的协会。这些发现与之前的临床观察一致,通用汽车不太容易CeVD,可能是因为转基因接收更多的侧枝循环和更广泛的比WM血液供应。43第二,通用区域与心血管疾病密切相关的标记包括前扣带和躯体感觉皮层,这是已知的心function-controlling大脑区域。44我们可以推测,CeVD进展可能会出现恶性循环,cardiovascular-derived栓塞或缺血导致损害心脏的大脑区域控制中心,从而导致进一步的错乱的心血管功能和认知功能。45使用精制心脏标记(即未来的研究。,cardiac imaging markers) could be performed to test this hypothesis and provide further insights into the mechanism of brain-heart interaction. Last, and of importance, these GM regions overlapped with the canonical cognitive brain networks including DMN, ECN, and SMN. This is aligned with the previous work demonstrating that neurodegenerative disease and CeVD could lead to network-specific dysfunction,23,25例如,在广告而ECN和SMNs CeVD静。20.,21,28,46我们的研究结果表明,弗兰克-威廉姆斯改变可能是一个早期的大脑的基础网络退化,这是值得进一步调查与其他疾病病理学相结合。
先前的研究已经证明流通协会脑血管生物标志物与脑血管和认知负担。9更高的弗兰克-威廉姆斯是痴呆与认知障碍和纵向下滑。14,15,17被证明我们的研究将在一起循环的影响心血管生物标记物在纵向认知能力下降是介导通过更高的弗兰克-威廉姆斯在WM和通用汽车。至关重要的是,我们发现大脑FW完全介导的血液协会心血管生物标记与认知能力下降,表明弗兰克-威廉姆斯可能是一个关键的大脑代理外围心血管功能障碍与认知能力下降。根据他2血管性痴呆的假说,伴随的心脏和外围内皮功能障碍会导致损害小动脉、小动脉和大脑毛细血管(例如,低灌注和BBB破坏)和神经与血管的改变通过血管和AD病理生理学通路(点击)。3两通道的相互作用以及收敛这些脑血管功能障碍的过程,能独立或协同导致神经元损伤,突触损失,和神经退化,导致痴呆和认知能力下降。47弗兰克-威廉姆斯增加dMRI捕获这些过程的脑血管功能障碍,17,38,48可能导致本研究中观察到完整的中介效应。我们的研究结果强调脑血管功能的重要性在心脏和认知之间的关系。进一步纵向研究应该考虑到其他痴呆症引起的病态,如β-amyloidτ,或焦油dna结合蛋白protein-43完全理解这些过程之间的复杂的相互作用。
此外,我们证明了ECN弗兰克-威廉姆斯介导的心血管生物标记的影响在执行功能下降,而静弗兰克-威廉姆斯扮演了一个角色在内存中下降。这些发现支持了之前的研究的静是重要的情景记忆和静息功能障碍广泛涉及广告痴呆。21,23在平行,ECN连接变更与CeVD患者执行功能缺陷有关。25心血管类之间的这种可分离的通信网络特殊通用FW异常在基线和纵向认知下降表明心血管类脑血管功能障碍可能目标特定的大脑网络特定的认知领域。早期心血管变化可能引起脑灌注不足,内皮功能障碍,在特定的大脑网络和缺血性损伤,最终导致BBB泄漏和神经炎症,表现为更高的通用弗兰克-威廉姆斯。38血液供应减少和潜在的有害化合物的条目可能造成进一步损伤神经元轴突和导致纵向认知功能障碍在域支持的目标网络。34此外,关于他2血管痴呆的假说,发现通用模式也可能表明AD病理生理学可能更活跃在静息,潜在的记忆障碍,而血管可能ECN的主要途径,潜在的执行功能障碍。未来的调查可以把血液心血管生物标记和神经影像扫描识别血管畸形和脑网络特殊变化来预测疾病进展和特定领域的认知能力下降。
有几本研究的局限性。首先,我们的研究结果是基于扩散成像获得的数据用一个壳。13更高级的收购包括多b值和弗兰克-威廉姆斯建模方法可以进一步增加派生的措施和潜在的敏感性和特异性梳理各种微观结构和血管的变化。49第二,尽管我们执行视觉质量控制来减少可能的T1和dMRI数据之间的偏差,部分体积与周边CSF不能完全排除;换句话说,脑萎缩也可能影响通用的弗兰克-威廉姆斯值。为了减轻这些问题,我们进行了部分体积校正和控制TIV和区域萎缩。此外,我们没有发现任何协会血液生物标志物与皮质厚度。此外,尽管我们占了年龄,性别,和多年的教育在我们的分析,这些人口的潜在影响对大脑不能排除措施。进一步调查与匹配的人口在不同的团体在一个更大的群体是必要的。最后,参与者招募从记忆诊所,这可能被选择性的生存困惑的偏见。虽然我们的血管危险因素控制,没有身体活动和酒精消费信息可利用为这个群体。更多的工作在其他临床和社区人群综合生活方式评价是必要的。
有三个未来的发展方向。首先,可以使用更高级的扩散成像和弗兰克-威廉姆斯模型可能分开不同的微观结构和血管的变化。第二,考虑到他2血管假设,未来的工作在动物模型和人类研究需要确定颞模式(甚至因果关系)的血管损伤,神经血管功能障碍,广告病态如淀粉样蛋白,和神经功能障碍。47同样重要的是要把弗兰克-威廉姆斯和其他生物标记来确定相对总体multietiology血管病理的相关性。第三,进一步发展,本研究提供的新证据在脑心交互可能为一个有效的策略铺平道路的早期检测和预测领域特定的认知轨迹。考虑到大脑弗兰克-威廉姆斯是一个敏感的测量早期和轻度vascular-related变更,50结合心血管生物标记与大脑FW测量可以帮助监测药物反应和nonpharmacologic vascular-related治疗痴呆的治疗。
总之,我们发现高循环心血管标志物水平与高WM弗兰克-威廉姆斯在一个广泛的模式和通用弗兰克-威廉姆斯在静息,ECN和SMN基线。的重要性,基线弗兰克-威廉姆斯在通用和WM完全介导的心血管生物标志物水平与认知能力下降。协会血液标记与执行功能下降是由更高的ECN弗兰克-威廉姆斯,而相同的与记忆衰退是由静。换句话说,心血管功能障碍所代理的血液生物标志物的影响的认知可能会占脑血管病理生理学检测到更高的弗兰克-威廉姆斯在大脑特定的网络。我们的研究结果表明,更高的弗兰克-威廉姆斯可能构成heart-brain交互。进一步开发,评估特定大脑网络的弗兰克-威廉姆斯和心血管循环分析将有助于预测和监测心脏/ CeVD进展和特定领域的认知能力下降。
研究资金
这项工作是在国家医学研究委员会的支持下,新加坡(NMRC CIRG / 1485/2018, NMRC /卫生部- 00707 - 01;NMRC / oflcg19may - 0035)和勇厕所林医学院的研究核心资助,新加坡国立大学,新加坡。
信息披露
点理查兹报告费、赠款、谢礼,帮助罗氏诊断和雅培公司。其他作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org/N为充分披露。
承认
作者承认Servier医学艺术因为的使用图1使用Servier医学艺术生成部分,由Servier提供,在Creative Commons许可归因3.0 unported许可证(creativecommons.org/licenses/by/3.0/)。
附录的作者
脚注
去首页Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
这篇文章加工费是由新加坡资助机构(NMRC通过新加坡国立大学)。
提交和外部同行评议。处理编辑助理编辑安德里亚·施耐德,医学博士,博士,副主编worral布拉德福德,医学博士,MSc, FAAN。
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- 收到了2022年9月26日。
- 接受的最终形式2023年3月24日。
- 版权©2023年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。首页
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