世界贸易中心神经毒物暴露严重程度与皮层变薄和区域性脑萎缩相关:一项针对中年普通救援人员的神经影像学研究

World Trade Center neurotoxicant exposure severity is associated with cortical thinning and regional brain atrophy: a neuroimaging study of general responders at midlife

作者信息Sean A P Clouston, Chuan Huang, Temurbek Askarov, Yicun Wang, Zan Chaudhry, Melissa A Carr, Yuan Yang, Steven West, Frank D Mann, Ruth Marquez, Paul Vaska, Jaymie Meliker, Sam Gandy, Roberto G Lucchini, Benjamin J Luft, Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative
PMID42805945
发布时间2026-10
DOI10.1002/alz.71878

实验完整度

中

对218人进行横断面MRI结构分析,含皮层厚度、顶点分析和ROI分析,仅相关分析,无功能或机制验证。

主要模型

世界贸易中心救援人员(137人,暴露程度不等) 未暴露或最低暴露对照者(81人) 外部对照数据库(ADNI和NIMH-RV)

重点核对

WTC-NESI暴露严重程度评分(范围0-4) 皮层厚度测量(主要结局) 顶点分析及FDR校正(n=10,000次置换) 多元线性回归调整年龄、性别、教育程度和PTSD 排除外部对照后的重复分析

摘要

引言:暴露于气溶胶污染物是认知障碍和痴呆的风险因素,但暴露相关神经退行性变的具体特征仍不清楚。方法:我们在218名救援人员和未暴露对照者(年龄44-65岁)中测量了世界贸易中心神经毒物暴露严重程度指数(WTC-NESI)。主要结局为皮层厚度。相关分析报告未调整的关联,并使用多元线性回归调整相关因素。采用顶点分析结合无阈值簇增强,在调整萎缩的跨顶点聚类后检验关联。结果:皮层厚度与WTC-NESI相关(R = −0.38,p < 0.001),且在多变量调整后仍显著。顶点分析显示,与WTC暴露严重程度相关的皮层厚度降低遍布大部分皮层表面。结果呈右半球不对称,并集中于中央前回区域(偏η2 ≥ 0.07)。结论:我们的结果为神经毒理学研究者描绘空气污染物暴露的影响提供了重要参考。本研究提示,减少急救人员的暴露可能对大脑健康具有长期意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
世界贸易中心暴露严重程度是否与救援人员中年期脑萎缩相关?
核心机制
文中未明确说明
主要证据
218名参与者(137名WTC救援人员,81名对照)的MRI结构成像显示,WTC-NESI与全局皮层厚度负相关(r = −0.38,p < 0.001),顶点分析发现82.3%皮层表面顶点受累,区域分析显示中央前回和颞极皮层变薄。
研究意义
研究结果提示减少急救人员的暴露可能对大脑健康具有长期意义,并强调需要机制研究和干预研究。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

参与者招募与分组

建立不同暴露严重程度的WTC救援人员队列及对照队列

招募218名参与者,包括137名WTC救援人员(暴露程度不等)和81名未暴露或最低暴露对照者,获取人口学和临床数据

2

暴露评估

量化WTC神经毒物暴露严重程度

使用自评问卷评估救援人员的暴露活动,包括工作时间、地点和活动类型,计算WTC-NESI评分

3

MRI数据采集与处理

获取脑结构影像并量化皮层厚度和脑体积

使用3T Siemens MRI扫描仪进行三维T1-MPRAGE结构成像,使用CAT12工具箱进行图像分割,估计皮层厚度、总颅内体积和组织特异性脑体积

4

统计分析及关联检验

检验WTC-NESI与皮层厚度和脑体积的关联

进行相关分析、多元线性回归、顶点分析和ROI分析,调整年龄、性别、教育程度和PTSD等混杂因素

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
西门子MRI扫描仪Siemens--
计算解剖学工具箱----
CAT12----
Desikan-Killiany图谱----
Cobra组织概率图----
Stata V17/MPStataCorp--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
参与者纳入与排除
纳入标准:认证WTC救援人员,年龄44-65岁,愿意完成认知评估和神经影像检查,无近期心脑疾病史,无WTC暴露前慢性精神疾病,无创伤性脑损伤,BMI<40 kg/m2,能安全接受MRI
阅读提示:参见Methods部分2.1 Participants
WTC-NESI暴露评估
WTC-NESI评分范围0-4,评估暴露活动类型、时间和地点;高危活动包括密闭空间工作、搜救、9月在废墟堆工作或筛选;低暴露活动包括洁净室工作或远离WTC地点;始终使用全身PPE者评为最低暴露
阅读提示:参见Methods部分2.2 WTC Neurotoxicant Exposure Severity Index (WTC-NESI)
MRI数据采集
3T Siemens多模态MRI,标准三维T1-MPRAGE序列
阅读提示:参见Methods部分2.3 MRI protocol
图像处理与体积测量
CAT12标准流程分割图像,估计皮层厚度、总颅内体积和组织特异性脑体积;Desikan-Killiany图谱定义皮层ROI;Cobra组织概率图自动分割海马和小脑体积
阅读提示:参见Methods部分2.4 Volumetric measures
统计分析
顶点分析使用无阈值簇增强(n=10,000次置换)及FDR校正(FDR=0.05);多元线性回归调整年龄、性别、教育程度和PTSD;名义显著性采用双侧α=0.05;部分η2 ≥ 0.06视为中等到强效应量
阅读提示:参见Methods部分2.6 Statistical analysis