脑血流作为认知功能未受损APOE ɛ4携带者韧性生物标志物

Cerebral blood flow as a biomarker of resilience in cognitively unimpaired APOE ɛ4 carriers

作者信息Melanie Quiring, Arunima Kapoor, John Paul M Alitin, Basant Lashin, Jillian L Joyce, Allison C Engstrom, Trevor Lohman, Aimée Gaubert, Fatemah Shenasa, Kevin W Law, Farrah Ferrer, Danny J J Wang, Elizabeth Head, Rond Malhas, Kathleen Rodgers, S Duke Han, Daniel A Nation
PMID42908099
发布时间2026-10
DOI10.1002/alz.71934

实验完整度

中

横断面观察性研究,使用pCASL MRI量化MTL CBF,血浆pTau217分亚组,线性回归分析交互作用;无干预或机制验证。

主要模型

认知功能未受损老年人队列(n=148) 血浆pTau217子集(n=126) APOE ɛ4携带者与非携带者分组

重点核对

APOE ɛ4携带状态定义:至少一个ε4等位基因(TaqMan SNP assays rs429358和rs7412) 血浆pTau217阳性截断值:≥0.42 pg/mL(Simoa免疫分析,ALZpath p-Tau217 Advantage PLUS Kit, Quanterix) MTL CBF量化:3D梯度自旋回波pCASL序列,标记持续时间1517 ms,标记后延迟2000 ms,绝对单位mL/100 g/min,未归一化 认知复合评分:记忆和执行功能z分数,基于年龄、性别、教育调整的测试分数 统计模型:ANCOVA和线性回归,调整年龄、性别、教育、血管风险因素负担,交互项FDR校正

摘要

引言:目前尚不清楚认知功能未受损的载脂蛋白E(APOE)ɛ4携带者内侧颞叶(MTL)高灌注反映的是韧性还是功能障碍。本研究检验了皮质MTL脑血流(CBF)在有和无AD病理生理改变的APOE ɛ4携带者与非携带者中与认知的关系是否不同。方法:148名认知功能未受损的老年人接受了伪连续动脉自旋标记MRI以量化MTL CBF,并评估记忆和执行功能。在子集(n=126)中,使用血浆磷酸化tau 217(pTau217)作为AD病理指标。结果:APOE ɛ4携带者显示MTL CBF高于非携带者。较高的MTL CBF仅在pTau217阴性的APOE ɛ4携带者中与更好的执行功能相关。调整MTL皮质体积或白质高信号后,交互作用仍显著。讨论:认知功能未受损的APOE ɛ4携带者中的高灌注可能反映一种韧性生物标志物,在无可检测AD病理生理改变的情况下与更好的认知功能相关。

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
认知功能未受损的APOE ɛ4携带者中,内侧颞叶高灌注反映的是认知韧性还是脑血管功能障碍?这种关系是否取决于AD病理生理改变(血浆pTau217)的存在?
核心机制
在无AD病理生理改变的APOE ɛ4携带者中,较高的皮质MTL CBF可能与更好的执行功能相关,提示高灌注可能反映韧性生物标志物;一旦出现AD生物标志物改变,这种关联可能消失。
主要证据
148名认知功能未受损老年人接受pCASL MRI和神经心理评估;APOE ɛ4携带者MTL CBF高于非携带者(ANCOVA p=0.026);MTL CBF与APOE ɛ4交互作用对执行功能显著(p=0.023),简单斜率分析显示仅在携带者中较高MTL CBF与更好执行功能相关(b=0.167, p=0.012);在pTau217阴性亚组中交互作用显著(p=0.010),携带者中关联显著(b=0.157, p=0.04),而pTau217阳性亚组中无显著关联。
研究意义
研究提示,在APOE ɛ4携带者中,较高的皮质MTL CBF可能在可检测AD病理生理改变或认知下降之前作为与更好执行功能相关的韧性生物标志物;需要纵向研究确定高灌注与AD生物标志物变化及认知轨迹的时间顺序。

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

参与者招募与筛选

建立认知功能未受损的老年人队列,排除可能影响认知或MRI的疾病。

从社区招募55-90岁独立 living 成人,排除临床卒中、痴呆、中重度脑外伤、神经或精神疾病、MRI禁忌症;MRI T2加权扫描排除静默梗死、额叶胶质增生和分叶状海绵状血管瘤;排除符合Jak-Bondi可能MCI标准者。最终纳入148名认知功能未受损且有有效APOE基因分型和pCASL MRI的参与者。

2

MRI数据采集

获取高分辨率结构图像、白质高信号图像和脑血流图像。

使用3T Siemens MAGNETOM Prisma扫描仪采集T1加权MPRAGE、FLAIR和3D梯度自旋回波pCASL序列。

3

CBF处理与MTL感兴趣区提取

量化皮质MTL区域的脑血流量。

使用ASLtbx管道(SPM12, MATLAB R2021b)处理pCASL数据,包括运动校正、与T1加权图像共注册、标签-对照减影生成灌注加权图像,量化为绝对单位mL/100 g组织/min,未归一化到参考区域。排除生理范围外(<10或>150 mL/100 g/min)的CBF值,空间标准化到MNI空间,应用灰质掩膜,提取Brodmann areas 27、28、34、35和36组成的皮质MTL区域平均CBF。

4

神经心理评估

评估记忆和执行功能。

在MRI后4.7个月内(平均间隔1.5个月)进行综合神经心理测试,创建记忆和执行功能复合评分。记忆复合评分基于逻辑记忆II延迟回忆、RAVLT延迟回忆和识别百分比正确,或Craft故事延迟回忆、CVLT长延迟自由回忆和识别辨别力;执行功能复合评分基于连线测验A和B、Stroop色词干扰测验,或连线测验A和B、数字倒背。个别测试分数标准化为z分数并平均。

5

APOE基因分型

确定APOE ɛ4携带状态。

从血液样本提取DNA,使用TaqMan SNP assays(Thermo Fisher Scientific)靶向rs429358和rs7412,在Applied Biosystems实时PCR系统上进行基因分型。APOE ɛ4携带状态定义为至少一个ε4等位基因。

6

血管风险因素评估

评估血管风险因素负担。

通过半结构化临床访谈获取高血压、血脂异常、糖尿病、吸烟、短暂性脑缺血发作、心血管疾病和房颤病史,每个风险因素计1分,总和为复合血管风险因素评分。分为低负担(0-1个风险因素)和高负担(≥2个风险因素)。

7

血浆pTau217定量

评估AD病理生理改变。

在148名参与者中,126名有有效血浆pTau217数据。使用单分子阵列(Simoa)免疫分析(ALZpath p-Tau217 Advantage PLUS Kit, Quanterix)按照制造商协议测量血浆pTau217浓度。使用预先建立的截断值0.42 pg/mL(优化用于检测Aβ PET脑淀粉样病理)分类为pTau217阳性或阴性,≥0.42表示阳性。

8

数据分析

检验MTL CBF在APOE ɛ4携带者与非携带者间的差异,以及MTL CBF与认知的关联是否受APOE ɛ4和pTau217状态调节。

使用R(版本4.4.2)进行分析。ANCOVA调整年龄、性别、教育、血管风险因素负担比较MTL CBF组间差异。线性回归模型检验MTL CBF(z分数)与APOE ɛ4携带状态交互项对记忆和执行功能复合评分的影响,调整血管风险因素负担。在pTau217子集中按pTau217状态分层重复回归模型。显著交互作用后进行简单斜率差异检验。使用Benjamini-Hochberg FDR校正交互项。敏感性分析调整全脑CBF、MTL皮质体积或白质高信号体积。

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
3T西门子MAGNETOM Prisma扫描仪Siemens--
TaqMan SNP检测Thermo Fisher Scientific--
Applied Biosystems实时PCR系统Applied Biosystems--
ALZpath p-Tau217 Advantage PLUS试剂盒Quanterix--
ASLtbx----
SPM12----
MATLAB R2021bMathWorks--
FreeSurfer----
病变分割工具工具箱版本3.0.0----

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
MRI采集与CBF量化
pCASL序列参数(标记持续时间1517 ms,标记后延迟2000 ms,TR=5000 ms,TE=36.3 ms at USC/37.46 ms at UCI)及CBF处理中灰质掩膜阈值0.3
阅读提示:Methods 2.2和2.3
APOE基因分型
TaqMan SNP assays靶向rs429358和rs7412,携带者定义为至少一个ε4等位基因
阅读提示:Methods 2.6
血浆pTau217定量
Simoa免疫分析使用ALZpath p-Tau217 Advantage PLUS Kit (Quanterix),阳性截断值0.42 pg/mL
阅读提示:Methods 2.8
神经心理评估
记忆和执行功能复合评分的具体测试组合及z分数计算方法
阅读提示:Methods 2.5
统计分析
线性回归模型中MTL CBF(z分数)与APOE ɛ4携带状态交互项,调整血管风险因素负担,FDR校正
阅读提示:Methods 2.9和Table 3, Table 4