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帕金森病(PD)患者长期使用左旋多巴(L - DOPA)会出现疗效下降和运动并发症。研究人员通过对 29 例 PD 患者进行研究,发现左旋多巴对基底神经节 - 小脑连接性有显著调节作用。这为优化 PD 治疗提供了新视角。
帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种常见的神经退行性疾病,严重影响患者的生活质量。50 岁以上人群中,约 1 - 2% 受其困扰。患者会出现运动迟缓(bradykinesia)、静止性震颤(resting tremor)、肌强直(rigidity)和姿势不稳(postural instability)等症状。自 20 世纪 60 年代末以来,左旋多巴(levodopa,L - DOPA)作为治疗 PD 最有效的对症药物,被广泛应用。然而,长期使用左旋多巴会导致疗效逐渐下降,还会引发运动并发症,如症状波动、异动症(dyskinesia)和肌张力障碍(dystonia)等。
为了深入了解左旋多巴对大脑神经的影响以及大脑功能重组的机制,从而优化 PD 的治疗方案,来自英国帝国理工学院(Imperial College London)的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《npj Parkinson's Disease》杂志上。
研究人员采用纵向研究设计,对 29 例 PD 患者在未用药和服用左旋多巴后的状态进行研究。在研究过程中,主要运用了以下关键技术方法:
- 数据来源:临床和 rs - fMRI 数据均来自帕金森病进展标记倡议(Parkinson’s Progression Marker Initiative,PPMI)数据库。
- 成像技术:使用西门子 3T 磁共振扫描仪获取全脑 T1 加权解剖 MRI 和 rs - fMRI 扫描数据。
- 数据处理与分析:利用 FreeSurfer 软件进行解剖重建、分割以及 rs - fMRI 数据预处理;通过定义感兴趣区域(ROI),计算功能连接矩阵;运用支持向量机(SVM)进行网络水平的分析;采用 Eigenvector Centrality Mapping(ECM)研究全脑功能连接变化。
下面详细介绍研究结果:
- 样本选择:从 PPMI 数据库中选取 29 例患者,这些患者在初诊未用药和服用左旋多巴后均进行了静息态扫描。为确保研究准确性,选取治疗时间差异最小的扫描数据1。
- 功能连接强度映射:对比未用药和用药状态下,皮质运动区、基底神经节和小脑各亚区的功能连接模式,发现整体连接模式在两种状态下相似2。
- 组内连接强度比较:对左旋多巴在各区域间功能耦合的单变量效应进行统计评估,结果显示未用药状态下,小脑、基底神经节和运动皮层内的部分连接功能同步性更高;用药状态下,部分基底神经节 - 皮层连接更强,但经错误发现率(FDR)校正后,无显著差异3。
- 功能连接的网络水平差异:运用 SVM 对网络连接模式进行分类,发现基于基底神经节 - 小脑特征集的模型区分疗效最佳,其分类准确率达 69%,受试者工作特征曲线下面积(AUC)为 0.73,且该分类不受疾病严重程度影响4。
- Eigenvector Centrality 变化:通过 ECM 分析,发现用药后有 5 个脑区连接性增加,9 个脑区连接性降低。其中,小脑的 Crus II 和 VIIb、右尾状核连接性增加;枕叶皮层多个视觉区域连接性下降5。
- EC 变化与临床评分的相关性:部分脑区与 MDS - UPDRS 评分存在相关性。如右 Crus II 等区域与 MDS - UPDRS I + II 评分正相关,意味着症状越严重,这些区域与脑网络的功能连接越强;左 BA 6 区域与 MDS - UPDRS III 评分负相关,即运动症状越严重,该区域的 EC 越低6。
研究结论和讨论部分指出,左旋多巴对基底神经节 - 小脑的功能连接性有显著调节作用,但这种作用在网络层面才显著,单区域连接分析无法发现。左旋多巴可能通过调节多巴胺水平,改善基底神经节 - 小脑的异常信号传递,促进运动学习和适应。此外,研究还发现左旋多巴会影响大脑其他区域的连接性,如视觉区域连接性减弱,部分认知功能相关区域连接性变化与非运动症状相关。
这项研究为理解帕金森病的病理机制和优化治疗方案提供了新的思路,强调了网络层面功能连接性在帕金森病研究中的重要性,为后续的临床治疗和研究奠定了基础。然而,该研究也存在一定局限性,如无法确定左旋多巴与临床和连接性特征之间的因果关系、样本量不足导致部分结果未通过多重比较校正、无法区分左旋多巴的短期和长期效应等。未来研究可针对这些问题进一步深入探索,以期为帕金森病的治疗带来新的突破。