|
李璐, 梁宗辉. 炎症性肠病的脑功能MRI研究进展 [J] . 中华放射学杂志,2020,54 (1): 77-78. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2020.01.018 
炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，是一组肠道慢性复发性炎症性疾病。随着神经胃肠病学研究的发展，提出了脑-肠轴学说，脑-肠轴即指中枢神经系统与肠道通过神经递质、化学或电信号相互影响的生理及病理生理现象，其在功能、动力性及免疫相关性等多种胃肠道疾病中均发挥作用[1]，这种脑肠轴相互作用一方面表现为：采用PET-CT、功能性MRI等检查方法发现，功能性消化不良出现的功能异常几乎与掌管情绪的大脑区域完全重叠[2]；另一方面也有学者认为，IBD患者的脑白质病变和神经功能缺陷可能是该病的一种额外的肠外表现[3]。研究IBD患者的脑功能改变可能对其治疗方式有重要作用，笔者就目前此研究现状进行综述。脑功能成像发展迅速，现在主要应用的技术包括三维结构成像、扩散及灌注成像、动脉自旋标记、血氧水平依赖性功能成像（blood oxygen level dependent，BOLD-fMRI）和波谱成像（magnetic resonance spectrum，MRS），目前对于脑功能观察主要是通过BOLD-fMRI。脱氧血红蛋白为顺磁性物质，可产生横向磁化弛豫时间（T2）缩短效应，其含量降低引起T2WI信号增强，从而间接反映神经元活动情况[4]。其检查方法分为任务状态（task-state）和静息状态（resting-state）。任务态fMRI采用任务实验设计，采集患者接收刺激或执行指定任务时神经活动产生的BOLD信号，将图像经过预处理及统计学分析，可得到被试者不同任务之间的BLOD信号差异或不同受试者相同任务之前的信号差异。静息状态是在没有设计任务的情况下，在呼吸缓慢、身体或精神活动最小下进行，受试者常常能顺利配合完成检查。因此，在静息状态下更容易获得受试者的可重复信息。常用数据分析方法包括功能分化法和功能整合法两类。其中功能分化是研究脑活动的分析方法，主要包括局部一致性和低频振幅，前者通过计算某一体素群中相邻体素在同一时间序列的BOLD信号波动一致性来评估脑部神经元活动在时间序列上的同步性，其值一致性增高，说明局部脑区在此时间序列上趋同，反之则表明局部脑区在此时间序列上活动的无序性，反映局部自发脑活动的协调性[5]。功能整合法包括独立成分分析和种子区分析等功能网络分析。在一些慢性炎症和疼痛病症中已经报道了大脑局部皮质厚度改变，如IBD和肠易激综合征。Agostini等[6]对比缓解期克罗恩病患者与正常对照组功能性MRI发现，在克罗恩病患者中，与痛觉、情绪、认知相关的大脑皮质及皮质下层形态改变，同时该研究还发现克罗恩病患者灰质体积与疾病持续时间呈负相关。Agostini等[7]发现，溃疡性结肠炎患者的杏仁核、丘脑和小脑区BOLD信号显著降低，且对于情绪刺激的敏感性也降低。但另一研究的缓解期溃疡性结肠炎患者脑灰质体积却未能观察到明显改变[8]，作者推测IBD患者肠道功能紊乱的程度可能是神经系统形态改变的关键。Hong等[9]的研究也得到了大脑局部皮质变化的结果：溃疡性结肠炎患者眼窝前额皮质和中后岛叶皮厚度较健康对照组减低，且中央后回和眼窝前额皮质的厚度与溃疡性结肠炎症状持续时间有明显的相关性。慢性肠道炎症影响海马神经生成，其减少可能是IBD患者行为表现的基础[10]。克罗恩病患者组与正常对照组心理（如认知、情绪和生活质量）状态有明显不同，且克罗恩病患者组和健康对照组在神经化学、灌注方面出现差异[11]：MRS分析显示与对照组相比，克罗恩病患者谷氨酸+谷氨酰胺浓度以及其与总肌酸的比值降低，患者组脑血流量显著增加。谷氨酸是大脑中主要的兴奋性神经递质，参与不同的大脑功能，包括记忆和情绪状态，其受体主要在海马中表达[12]。Bao等[13]研究了伴有和不伴有腹痛的克罗恩病患者静息状态脑活动的变化，局部一致性被用来评估静息状态的脑活动。他们发现克罗恩病患者有无腹痛时静息状态脑活动存在差异，表现为腹痛患者在岛叶、扣带回中部皮层和辅助运动区表现出较低的局部一致性值，而在颞极则表现出较高的局部一致性值。此外，腹痛患者岛叶和扣带回中层质的局部一致性值与疼痛评分呈显著负相关，表明岛叶和扣带回中层质区的异常活动与腹痛的严重程度密切相关。另一方面，在任务状态进行BOLD-fMRI分析的研究发现：在高压力的任务中，克罗恩病组与对照组之间激活了不同的神经区域：杏仁核、海马、脑岛、壳核和小脑区域的激活产生了差异[14]。在应激诱发下，与对照组相比，在克罗恩病患者在扣带回中层质中引起高的BOLD信号[15]，表明扣带回中层质过度活跃，可能影响肠运动的调节，导致疾病症状的恶化和炎症的自主神经和神经内分泌调节，炎症活性增强。在克罗恩病受影响的个体和对照之间的压力适应到应激的差异，主要表现为克罗恩病患者应激水平的自我调节能力下降，可能这是加重肠道炎症的重要因素。MRS能够可靠地检测代谢物，克罗恩病患者若局部脑血流改变，其功能脑区的代谢物将相应地改变。Glu和γ-氨基丁酸（GABA）的不平衡可能在克罗恩病患者的腹痛处理中起关键作用[16]。具体原因可能与精神和心理因素如Glu和GABA相关的兴奋性和抑制性神经递质相关，兴奋性和抑制性神经递质之间的协调是调节神经元活动的基础。脑-肠轴可通过心理-神经-内分泌-免疫调节在炎症性肠病发生、发展中发挥重要作用，但是具体机制与MRI上的异常表现之间的相互关系需要进一步研究，通过MRI来观察及研究IBD患者的脑结构及脑功能异常，有利于更深层次地理解IBD的发病机制，同时提供了新的可能治疗方向。
|
