基于数据驱动的分析揭示阿尔茨海默病相关原发性进行性失语症的脑灌注模式与语言特征

《Neurological Sciences》：Distinct cerebral perfusion patterns and linguistic profiles in Alzheimer’s disease-related primary progressive aphasia

为解决阿尔茨海默病（AD）相关原发性进行性失语症（PPA）临床和神经影像异质性未被充分研究的问题，研究人员开展了用数据驱动方法研究患者脑低灌注模式及其与语言特征相关性的主题研究，结果发现其异质性反映在脑灌注模式中，这有助于理解该疾病的复杂性。

　　在神经科学的领域中，原发性进行性失语症（PPA）是一种特殊的神经退行性综合征，患者的语言技能会逐渐衰退。目前已知 PPA 有非流利 / 语法缺失型（nfvPPA）、语义型（svPPA）和 logopenic 型（lvPPA）这几种主要类型，不同类型背后的病理机制各不相同。然而，研究发现阿尔茨海默病（AD）的病理变化并不局限于 lvPPA，在 nfvPPA 和 svPPA 中也有出现，而且还有一部分 PPA 患者无法明确归类，这使得 PPA 的分类变得更加复杂。另外，以往研究虽然对 PPA 有所探讨，但针对 AD 相关 PPA（AD - PPA）的异质性，尤其是脑灌注模式和语言特征方面，还缺乏深入研究。为了更深入地了解这一疾病，来自日本东北大学医学院行为神经病学和认知神经科学系等机构的研究人员开展了相关研究，研究成果发表在《Neurological Sciences》上。

研究人员采用了多种技术方法来进行此项研究。首先，他们收集了 45 例 PPA 患者的脑脊液（CSF）样本，检测其中淀粉样蛋白 β_{1 - 42}（Aβ_{1 - 42}）、总 tau（t - tau）和磷酸化 tau（p - tau）的水平，以此来判断患者是否为 AD - PPA。同时，对患者进行神经心理学评估和语言评估，使用日本版西方失语症成套测验（WAB）等多种测试工具，获取患者的语言能力数据。另外，利用单光子发射计算机断层扫描（SPECT）来分析患者的脑灌注情况，通过一种新定义的脑灌注减少程度（DCPR）指标，对 56 个感兴趣区域（ROI）的灌注数据进行量化。最后，运用稀疏主成分分析（sPCA）等方法对数据进行分析。

研究结果部分：

1. 人口统计学特征：AD - PPA 组有 11 例患者，非 AD - PPA 组有 34 例患者。AD - PPA 组中临床亚型包括 lvPPA、nfvPPA、svPPA 和未分类 PPA（ucPPA）；非 AD - PPA 组中主要是 nfvPPA 和 svPPA。AD - PPA 组的简易精神状态检查表（MMSE）得分显著较低，在语言方面，两组在 WAB 失语商（AQ）和数字跨度任务表现上无显著差异，但 AD - PPA 组的言语失用和语法缺失较少见，物体命名和汉字听写表现更差。
2. 灌注 SPECT 分析：通过对患者灌注 SPECT 数据的分析，发现不同亚型的 AD - PPA 患者在脑灌注上有不同表现。lvPPA 患者在左颞顶叶区域灌注减少；nfvPPA 患者左额叶灌注减少；svPPA 患者左颞下叶灌注减少；anomic PPA 患者灌注轻度减少，相对局限于左顶叶和颞叶；混合 PPA 患者左颞顶叶区域灌注也减少。
3. sPCA 结果：对 AD - PPA 组的 DCPR 数据进行 sPCA 分析，得到 5 个稀疏主成分（sPCs）。sPC1 在左颞上、中区域贡献最高；sPC2 在左额叶广泛分布；sPC3 在左顶叶和枕叶区域有较高值；sPC5 涉及双侧颞极和海马旁区域；sPC4 主要在右顶叶。后续分析主要针对 sPC1、sPC2、sPC3 和 sPC5 进行。
4. sPCs 与语言特征的关联：在 AD - PPA 组中，sPC1 与 WAB 中的 AQ、命名、重复等任务以及听觉理解、阅读等密切相关；sPC2 与 WAB 中的书写、动词命名和语义流畅性相关；sPC3 与重复、动词命名和听觉理解相关；sPC5 与高熟悉度物体的听觉理解、动词命名和听觉理解相关。在非 AD - PPA 组中，sPC1 与低熟悉度物体命名有中等相关性；sPC2 与重复、假名书写听写和 Token 测试 Part VI 相关；sPC3 与假名书写听写有中等相关性；sPC5 与 WAB 中的命名、物体命名和低熟悉度物体的听觉理解相关。
5. 分层聚类：基于 sPCs 的相关距离进行分层聚类，形成了三个分支，部分与临床亚型相对应。左分支主要是 nfvPPA；中间分支主要是 lvPPA 和混合亚型；右分支主要是 svPPA 和 anomic PPA。AD - PPA 病例分布在所有三个分支中，突出了其异质性。

研究结论和讨论部分，此次研究通过数据驱动的 sPCA 方法，揭示了 AD - PPA 患者脑灌注减少的 SPECT 模式，发现不同的 sPCs 与各种语言特征相关，这增强了人们对 AD - PPA 异质性的理解。同时，通过对非 AD - PPA 组应用这些 sPCs，发现两组之间既有相似之处也有差异。分层聚类分析也进一步区分了不同的 PPA 亚型，强调了 AD - PPA 的异质性。不过，该研究也存在一些局限性，如属于横断面研究，可能受疾病阶段影响；存在潜在共病的可能；症状变异性不能仅由灌注模式完全解释等。但总体而言，这项研究为理解 AD - PPA 的多样性提供了重要依据，未来还需要纵向研究来进一步明确脑灌注模式的进展及其与语言功能衰退的关系，从而构建更全面的理解框架。