复方海蛇胶囊干预轻度认知功能障碍患者的静息态脑功能局部一致性分析

陈嫣 于恩彦 苏衡 廖峥娈 谭云飞 仇雅菊 朱俊鹏

1.杭州医学院附属人民医院，浙江省人民医院 杭州 310014 2.中国科学院大学附属肿瘤医院，浙江省肿瘤医院

轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment，MCI）是指不符合年龄以及教育程度的认知缺损，但尚不能达到痴呆诊断标准的一种疾病状态[1-2]。MCI转变为阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的风险很高，大约有80%的MCI患者在6年内会进展成AD[1]，而一旦转变为AD则不可逆转。因此，对于MCI的早期发现和早期治疗成为目前学者们关注的热点。然而由于症状隐蔽、诊断手段缺乏等因素，目前对于MCI的诊断及治疗手段有限。2002至2012年，共有224种治疗MCI/AD药物向世界卫生组织申请临床试验，但最终只有一种药物完成全部试验并且得到美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）的批准。目前临床上MCI主要采用AD的药物治疗，但研究发现这些药物并不能减低MCI向AD的转化率，而且副作用较安慰剂组明显[3]。

复方海蛇胶囊是我国自主研发的、以海洋生物提取物为主要成分的促认知药物，研究显示其可以提高MCI患者的认知疗效指数（cognitive effect index，CEI）[4]。但是，像其他中草药一样，关于其药理机制目前尚不明确，对脑功能的影响更是缺乏研究和深入探讨。

基于血氧水平依赖效应（blood oxygen level dependent，BOLD）的静息态功能磁共振（resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI）是目前常用的无创伤性活体脑功能检测技术，可以识别脑内自发神经活动[5]以及人类内源性神经生理学过程[6]。研究证实，rs-fMRI可以作为一种基本的检查手段，用于MCI/AD患者的机制推断、诊断分析以及治疗监测[7-8]。因此利用rs-fMRI对MCI/AD进行相关病理机制的研究也逐渐成为热点。局部一致性 （regional homogeneity，ReHo）分析首先由Zang等[9]提出，是通过对局部脑区内神经元的时间同步性进行探讨，从而分析脑内自发活动的一种方法，能够为衡量大脑活动提供有效的评估手段。目前被广泛应用于各种神经精神疾病的研究中，如注意力缺陷障碍[10]、精神分裂症[11]、AD[12]、抑郁症[13]等等，同时也广泛运用于药物脑功能机制研究。

本研究拟对MCI患者进行复方海蛇胶囊治疗，观察其临床疗效，并利用ReHo探究患者的脑自发活动异常模式以及复方海蛇胶囊潜在的脑功能药理机制。

1 对象和方法

1.1 对象

1.1.1 MCI组 样本来源于2017年1月至12月浙江省人民医院精神卫生科门诊以及社区筛选的MCI患者，拟入组15例，符合以下纳入标准：（1）年龄50～80岁，男女不限，视力、听力及健康情况较好，能配合完成随访及量表评估和MRI检查，且与健康对照组民族、性别、年龄、躯体状况、文化程度配对；（2）符合美国《精神疾病诊断与统计手册》（The Diagnostic and Statistical Manual of Mental DisordersFifth Edition，DSMV）[14]中的MCI诊断标准；（3）简易智力状态检查量表（mini-mental state examination，MMSE） 得分＜30分且＞24分或蒙特利尔认知评估（Montreal cognitive assessment，MoCA） 得 分 ＜30 分 且 ＞24 分[15]214-222； （4）Hachinski缺血量表评分＜4分[15]82-83；（5）工具性日常生活活动能力量表（instrumental activities of daily living，IADL）得分＜18分[15]238-239，临床痴呆评定量表（clinical dementia rating，CDR）得分为0.5分[15]244-245；（6）依据中文版AD操作性诊断标准，头颅MRI检查提示海马正常或轻度萎缩；（7）获得患者及其家属或监护人的知情同意。排除标准：（1）其他任何原因引起的痴呆者；（2）头颅MRI Fazekas标准白质病变评分≤2分，T2-FLAIR序列检查中出现直径＞5mm的高信号灶者；（3）合并严重的心、肺、肝、肾和造血系统疾病者；（4）除MCI外，合并任何精神、神经系统疾病者；（5）精神活性物质所致精神障碍者；（6）同时接受其他临床研究者；（7）对于药物成分可能过敏或系过敏体质者。

1.1.2 健康对照组 样本来源于2017年1月至12月的社会健康人士，共15例，且符合以下纳入标准：（1）年龄50～80岁；（2）年龄、性别、文化教育程度与MCI组匹配；（3）当前无认知下降的主诉，MMSE评分不符合MCI标准，头颅MRI无萎缩表现；（4）本人同意参与研究，并签署知情同意书。排除标准：（1）当前或既往有躯体疾病史或神经系统疾病史；（2）当前或既往有精神障碍史；（3）当前或既往有服用影响中枢神经系统功能的药物史；（4）合并严重的心、肺、肝、肾和造血系统疾病者；（5）有脑部外伤史；（6）存在MRI检查的禁忌证。本研究获浙江省人民医院医学伦理委员会伦理审批（2016KT019）。

1.2 方法

1.2.1 研究流程 （1）分别对入组的15例MCI患者及15例健康对应进行rs-fMRI扫描，获取基线影像数据；（2）对MCI患者进行MMSE、MoCA、阿尔茨海默病评定量表-认知部分（Alzheimer's Disease Assessment Scale-Cognitive section，ADAS-Cog）和IADL的评估；（3）对MCI患者进行复方海蛇胶囊单药治疗，定期随访观察，一共观察6个月，并于第6个月末再次对患者进行MMSE、MoCA、ADAS-Cog、IADL评估， 以及rsfMRI扫描；（4）对健康对照组与MCI组进行基线时fMRI的ReHo分析比较；（5）治疗前后对MCI组进行神经心理评估评分的比较，以及fMRI的ReHo分析。

1.2.2 给药方法 入组的MCI患者口服复方海蛇胶囊（商品名：喜恩开，浙江杭康药业产品；国药准字号：Z20000130），0.3g/粒，3粒/次，3次/d。 本研究采用开放性临床观察方法，共观察6个月。

1.2.3 量表评估

1.2.3.1 MMSE 包括时间空间定向力、注意力、记忆力、计算能力、语言能力等等，被广泛应用于临床，适合评价各种类型的痴呆患者疾病的严重程度以及各种治疗后的疗效，总分30分。痴呆划分标准：文盲≤17分，小学≤20分，初中及以上＜24分[15]212-213。

1.2.3.2 MoCA 由Nasreddine于2004年研制，在中国有北京版及湖南版两个翻译版本。这是一个可以对认知功能缺损进行快速筛查的工具，包含时间空间定向力、注意力、执行能力、记忆力、抽象思维、语言及视空间能力等。痴呆划分标准：文盲≤13分，小学≤19分，初中及以上≤24分[15]214-222。

1.2.3.3 ADAS-Cog 覆盖了美国国立神经病、语言交流障碍和卒中研究所-老年性痴呆及相关疾病学会（The National Institate of Neurological and Communicatire Disease and Stroke-Alzheimer's Disease and Related Disorders Association，NINCDS-ADRDA）和美国DSM-IV中AD诊断标准所提及的认知领域，是目前运用最广泛的认知功能评价工具，适用于AD及血管性痴呆患者[15]224-230。总分0～70分，分数越高提示认知水平下降程度越重。

1.2.3.4 IADL 是用于评价老年人日常生活能力的常用工具，当前有多种测量ADL的评分量表，本研究采用的是14项ADL，每项评分分为4个等级：1分表示完全可以自己完成，2分表示自己尚能完成但存在困难，3分表示需要在他人的帮助下完成，4分表示完全不能完成。分数越高提示日常生活能力越差。

1.2.3.5 CDR 由Hughes等于1982年研制，后由Morris等进一步优化，是一种半定式量表，由临床医师与知情者或者患者本人进行晤谈后，从记忆力、定向力、判断力、社会日常能力、家务与兴趣爱好、个人生活自理能力等6个方面进行评价，0分表示认知正常，0.5分可疑痴呆，1分轻度痴呆，2分中度痴呆，3分重度痴呆[15]238-239。

1.2.4 fMRI数据采集 所有MRI扫描均在浙江省人民医院放射科MRI室完成，设备采用美国通用电器公司生产的Discovery750 3.0T核磁共振系统，采用8通道头颅线圈，包括轴向T1WI、T2WI、T2-FLAIR、灰质成像以及rs-fMRI。所有的受试者均被要求处于静止状态，并采用泡沫垫减少头部运动，耳机隔绝扫描仪噪音。整个扫描过程中都必须闭眼，处于放松状态，避免任何系统性的思维活动，但不能睡着。rs-fMRI采用梯度回波成像序列（Echo-Planar Imaging，EPI）来收集。扫描参数：TR/TE=2 000/30ms，层厚/层间隔=3.2/0mm，层数=44，矩阵=64×64，FOV=22，体素=3.44mm×3.44mm×3.20mm，反转角=90°，时间点=210，扫描时间=7min。

1.2.5 影像数据处理分析 采用MATLAB R2013b（Math Works，Inc.，Natick， MA，USA） 平台上的DPARSFA v2.3（http：//rfmri.org/DPARSF）和基于SPM12（http：//www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm） 的REST v1.8（http：//www.restfmri.net）软件进行。数据转换采用dcm2nii软件将采集的原始数据由DICOM格式转换成NIFTI格式。去除每一个被试数据中的前5个时间点，用于排除由于MRI扫描开始工作至到达稳定磁场，以及每个受试者适应扫描状态所需的时间。对余下205个时间点的数据进行后续预处理，采用时间层校正（Reference Slice=44）修正相同时间点上不同层面的时间延迟误差。根据估计的头部运动，对几何位移进行校正，并排除头部平动大于1.5mm、转动大于2°的受试者。MCI组2例患者受检时超出该范围，故去除。以T13D图像进行空间标准化，并重新设置采样体素为3mm×3mm×3mm。 采用低频段（0.01～0.08Hz），并过滤高频段振幅，以降低低频漂移以及高频无用的噪声信号。将滤波后的数据进行ReHo分析，即计算脑内每个体素与周围邻近的26个体素在时间序列上的同步性，得到每个体素的肯德尔和谐系数（Kendall's coefcient of concordance，KCC），即每个体素的ReHo值。最后行6mm×6mm×6mm高斯内核平滑，以减少空间噪声。

1.3 统计学分析 使用SPSS 23.0统计软件进行统计学分析，对计量资料进行正态分布检验及方差齐性检验，对符合正态分布的资料，组间差异比较采用双样本t检验，对治疗前后组内差异比较采用配对样本t检验；对不符合正态分布的资料采用非参数检验。计数资料组间比较采用χ2检验，因总数少于40，故采用Fisher's精确检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

fMRI图像数据采用SPM12软件进行分析，对MCI组基线及健康对照组的图像进行双样本t检验，以年龄、受教育年限作为协变量。对MCI组治疗前后的图像进行配对样本t检验，得到差异脑区的T值图。利用REST软件内的AlphaSim进行多重比较校正，得出P＜0.01时体素≥29对应校正后的阈值P＜0.01，利用xjView对图像进行呈现。采用峰值点坐标表示脑区的位置，暖色调代表ReHo值增高的脑区，冷色调代表ReHo降低的脑区。利用REST软件对基线MCI组有差异的脑区的标准化ReHo值进行提取，再利用SPSS 23.0统计软件对标准化ReHo值与神经心理量表评分进行Pearson相关分析。同样利用上述方法对MCI组治疗前后的标准化ReHo差值 （△Re-Ho）与神经心理测量评分的差值进行Pearson相关分析。

2 结果

2.1 两组受试者一般资料比较 本次研究共纳入15例MCI患者，其中1例患者未能完成随访脱落，2例患者因头部活动大于标准而未被纳入结果分析，故最终共12例患者纳入结果分析。健康对照组纳入15例，两组受试者在性别、年龄、教育程度方面差异无统计学意义（P＞0.05）。 见表1。

表1 两组受试者一般人口学资料比较Tab.1 Comparison of general demographic data of the two groups

2.2 治疗前MCI患者与健康对照组脑区ReHo值比较与健康对照组比较，治疗前MCI患者右侧岛叶的ReHo值增高（P＜0.01，体素≥29），左侧楔前叶以及右侧中央后回的ReHo值降低（P＜0.01，体素≥29）。 其余脑区差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2、3以及图1。

2.3 治疗前MCI患者ReHo值与神经心理测量评分的相关性分析 MCI患者的MMSE评分与左侧楔前叶的标准化ReHo值呈正相关（P=0.011，r=0.705），MoCA评分与左侧楔前叶（P=0.003，r=0.782）以及右侧中央后回（P=0.045，r=0.586）的标准化ReHo值呈正相关。 其余脑区与神经心理测量评分之间无相关性。见图2。

表2 MCI患者与健康对照组差异性脑区ReHo值比较Tab.2 ReHo value difference comparison in brain region between MCI patients and healthy control group

表3 MCI患者治疗前各脑区ReHo值Tab.3 Various ReHo values in brain region of MCI patients before treatment

图1 MCI患者治疗前ReHo值改变的脑区Fig.1 The changed ReHo value in the brain region of MCI patients before treatment

图2 神经心理测量评分与MCI患者ReHo值的相关性分析Fig.2 Relativity analysis of MCI patients'ReHo value and neuropsychometric score

2.4 MCI患者治疗前后神经心理测量评分比较 治疗第6个月末，MCI患者的MMSE评分及MoCA评分明显改善， 差异具有统计学意义 （P＜0.01，P＜0.01）。ADAS-Cog以及ADL评分未见明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）。 见表4。

表4 MCI患者治疗前后神经心理测量评分比较（分）Tab.4Comparison of MCI patients'neuropsychometric scores before and after treatment（scores）

2.5 MCI患者治疗前后脑区ReHo值比较 治疗第6个月末，MCI患者左侧楔前叶的ReHo值较治疗前增高（P＜0.01，体素≥29），其余脑区未见明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）。 见表5、6及图3。

表5 MCI患者治疗前后脑区ReHo值比较Tab.5 Comparison of MCI patients'ReHo values in brain region before and after treatment

表6 MCI治疗后左侧楔前叶ReHo值Tab.6 Left precuneus lobe ReHo value of MCI after treatment

图3 MCI患者治疗后ReHo值改变的脑区Fig.3 Brain region with changed ReHo value of MCI patients after treatment

2.6 MCI患者治疗前后ReHo差值与神经心理量表评分差值的相关性分析 将上述存在差异的脑区作为感兴趣区，提取相应脑区的标准化ReHo差值（△Re-Ho），相关性分析提示，MCI患者治疗前后的MoCA评分差值（△MoCA）与左侧楔前叶的△ReHo呈正相关（P=0.008，r=0.725）。 见图4。 其余脑区未发现△ReHo与神经心理量表评分差值之间存在相关性。

2.7 复方海蛇胶囊的安全性评估 服用复方海蛇胶囊后仅有3例MCI患者出现恶心的不良反应，由于症状较轻，仅予以临床观察，未作特殊处理，此不良反应随着药物使用时间延长逐渐消失。

图4 MCI患者治疗前后神经心理量表评分差值与ReHo差值的相关性分析Fig.4 Relativity analysis of differences between MCI patients'ReHo and neuropsychometric scores before and after treatment

3 讨论

为了更好地预防和治疗AD，必须在症状出现之前的临床前期即开始干预[16]，因此MCI是AD治疗的关键阶段。若是能在MCI时期早期识别、早期干预，那么对降低MCI进展为AD的速度，推迟疾病进展和时间具有重要的意义。

本研究发现MCI患者左侧楔前叶的ReHo值降低。大量研究证实健康人群中后扣带回/楔前叶区域的脑代谢速率最高[17-18]，并且在大脑记忆网络中占据中心位点[19]，不仅参与默认网络的功能，还与视觉网络、执行网络之间存在功能连接[20]。这种广泛而强大的连接表明后扣带回/楔前叶在信息高度集成及联想上的重要作用，因而在MCI/AD的发病机制中，楔前叶被认为是最早发生功能连接异常的脑区。有研究发现，对于MCI患者而言，楔前叶脑区对Aβ沉积以及脑代谢紊乱特别敏感[21]。有学者利用后扣带回/楔前叶功能连接改变模型对MCI进行诊断准确性的研究，发现诊断准确率要高于海马体积诊断模型[22]。关于脑内自发活动，许多研究发现AD和MCI患者的楔前叶自发活动受到破坏。Wang等[23]对MCI患者进行ReHo值分析，同样发现MCI患者楔前叶区域的ReHo值降低，并且与MMSE评分呈正相关。本研究的结果与先前的研究结果一致，为MCI患者后扣带回/楔前叶脑区的异常改变提供了证据。本研究发现双侧楔前叶的ReHo值与MoCA评分呈正相关，这进一步证实楔前叶的ReHo值改变能够从脑功能机制方面反映全脑认知功能的下降。MCI患者中楔前叶脑功能改变的结果较为统一，并且是一种多方面的受损，而自发活动下降可能是MCI最重要的变化之一[24]。

本研究中发现，另一个ReHo值降低的区域位于中央后回。中央后回位于顶叶的中央沟与中央后沟之间，它包含主要的躯体感觉皮层，所以与躯体感觉的获取，如外界刺激下的躯体感觉[25]、运动控制、学习和面部识别有关[26]。关于中央后回的研究更多地聚焦于其与感觉障碍、孤独症等的相关性，而与MCI/AD之间的关系目前研究相对较少。有研究发现，转变为AD的MCI患者脑灌注较正常人明显低下，并且主要聚集在中央后回区域[27]。

本研究中MCI患者中岛叶的ReHo值增强。岛叶与认知、情感、感觉处理以及自主控制有关[28-29]。Liu等[30]利用ReHo分析发现MCI患者双侧岛叶的ReHo值增高，与本研究结果一致。Wang等[31]对AD患者进行Re-Ho值分析发现岛叶ReHo值降低，推测可能是由于MCI患者尚未达到AD病理改变程度而出现的局部代偿性改变。而Li等[32]发现，相较于正常人，MCI患者侧岛叶的功能连接下降。MCI患者中岛叶存在异常，其病理机制改变可能晚于其他脑区如楔前叶，但各研究的结果存在差异，这可能与不同分析方法、不同任务状态有关。

本研究发现，经过6个月的复方海蛇胶囊治疗，可以明显改善MCI患者的认知功能。复方海蛇胶囊是我国自主研发的、以海洋生物提取物为主要成分的神经系统治疗药物，其主要成分为海蛇、海参、石菖蒲和远志。其中海蛇作为主要的功效成分，含有丰富的氨基酸、大量矿物元素和糖类，在唐朝就被认为具有祛风燥湿、通络活血、滋补强壮等功效[33]，这些物质可以参与中枢神经递质以及脑区蛋白质的合成与调节。基础研究发现，其能明显增加大脑中的乙酰胆碱含量，同时降低谷氨酸及过氧化脂质水平，起到改善认知和记忆功能的作用[33]；同时可以对抗Aβ诱导的P12细胞凋亡，起到治疗痴呆的作用[34]。关于复方海蛇胶囊单药对MCI的疗效研究目前并不多，于恩彦等[35]对MCI患者采用复方海蛇胶囊治疗2年，发现MCI患者的MMSE、MoCA、ADAS-Cog等评分均优于未治疗组，能够降低遗忘型MCI向AD的转化率。另有研究发现，对AD患者进行复方海蛇胶囊与多奈哌齐治疗，结果提示两者疗效相当[36]。

本研究首次利用fMRI技术来评价复方海蛇胶囊对MCI患者的疗效作用，认为复方海蛇胶囊对改善MCI的认知症状有效，并且主要作用靶点位于楔前叶。研究结果显示，MCI患者左侧楔前叶及右侧中央后回的ReHo值降低，而在右侧岛叶的ReHo值增高，说明MCI是一个代偿与失代偿并存的疾病阶段。复方海蛇胶囊能够明显改善MCI患者的总体认知水平，患者左侧楔前叶的ReHo值在治疗后有明显增高，其差值与治疗前后MoCA评分差值存在正相关关系。因此，本研究证实复方海蛇胶囊通过改善楔前叶的脑功能来实现对认知功能的改善。本研究也存在不足：首先由于样本量较小，而且没有纳入安慰剂治疗组，这也使得本研究无法反映MCI自然病程下的改变，未来的研究中将继续扩大样本量，设置安慰剂对照组，为MCI患者的转归及治疗提供更多的信息；其次，6个月的治疗观察期尚不能充分反映复方海蛇胶囊对于MCI患者的长期疗效，未来的研究中将继续延长随访时间，以期进一步阐明复方海蛇胶囊对MCI患者的长期临床疗效。