科学论文新闻报道：Parkinson病患者结构性脑网络的病理学基质及拓扑性质研究

背景与研究目的

在Parkinson病（PD）中，α-synuclein在连接的脑区间传播，导致神经元损失和脑网络中断。利用扩散加权成像（DWI），可以捕捉到脑网络组织的传统测量指标和更先进的脑网络弹性措施。本文的研究目的是探讨哪些神经病理过程导致了PD患者区域网络拓扑变化及脑网络弹性的改变。

研究来源

本文由Irene Frigerio, Tommy A.A. Broeders, Chen-Pei Lin, Maud M.A. Bouwman, Ismail Koubiyr, Frederik Barkhof, Henk W. Berendse, Wilma D.J. van de Berg, Linda Douw和Laura E. Jonkman等学者撰写，所属机构为阿姆斯特丹大学医学中心和伦敦大学学院等。本研究发表于《Neurology®》2024年，编号103:e209678，DOI:10.1212/wnl.0000000000209678。

研究方法

受试者选择

我们通过与荷兰脑库（Dutch Brain Bank，NBB）和阿姆斯特丹正常衰老脑部收集（NABCA）合作，选择了34名脑捐赠者，其中19名为PD脑捐赠者，15名为非神经学病控制组。

脑组织采集与MRI扫描

在病人的死亡后，在头颅内进行大体标本的3D T1加权MRI和DWI扫描，以及脑组织获取。扫描设备为3T核磁共振仪（Signa MR750）。之后，对影像数据进行预处理，并采用概率轨迹追踪法（probabilistic tractography）生成脑结构连接矩阵，随后计算区域的特征向量中心性（eigenvector centrality）和聚类系数（clustering coefficient），以及脑网络弹性（节点故障后的全局效率变化）。

组织处理与免疫组化

在解剖后，将8块皮质区域的脑组织进行免疫组化处理，分别标记pSer129 α-synuclein、磷酸化tau蛋白、β-淀粉样蛋白（β-amyloid）、神经丝轻链（neurofilament light chain，NFL）和突触素（synaptophysin）。各区域的病理负担和神经轴突、突触退化情况进行量化。

数据分析

使用R-studio 4.2.1进行统计分析，采用非参数秩估计测试和FDR（false discovery rate）校正评估组间差异和相关性。

主要研究结果

区域网络拓扑测量

在传统的区域指标方面，PD患者的海马旁回特征向量中心性显著降低（d=-1.08, 95% CI 0.003-0.010, p=0.021），但未发现与潜在病理的关联。聚类系数无显著差异。

脑网络弹性

更先进的脑网络弹性测量表明，PD患者的大脑网络对前脑岛（dorsal anterior insula）节点故障的弹性显著降低（d=-1.00, 95% CI 0.0012-0.0015, p=0.018），而这种变化并未直接受到前脑岛或其连接区域病理过程的驱动，而是与较高的Braak α-synuclein分期相关（rs=-0.40, p=0.036）。

结论与价值

研究表明，PD患者的脑网络弹性显著下降，尤其是对前脑岛节点故障的弹性降低，这种变化与全局性的α-synuclein病理负担增加相关。

科学价值

该研究首次结合尸检MRI和组织病理学方法，揭示了脑网络结构中的区域拓扑变化和脑网络弹性如何受PD病理过程驱动。

应用价值

这些结果表明，应在全球范围内重视α-synuclein对PD脑网络重组的影响，而不仅仅是局限于特定区域的病理过程。

研究亮点

重要发现

• 发现PD患者的海马旁回特征向量中心性显著降低。
• PD患者的脑网络在应对前脑岛节点失败时弹性显著减弱。

研究方法的新颖性

研究采用结合尸检MRI和组织病理学的新方法，使得结果具备独特的说服力。

病理驱动因素

研究指出，PD脑网络变动主要由全局性α-synuclein病理负担驱动，而非特定脑区的局部病理变化。

附加内容

本研究得到了Michael J. Fox基金会和Stichting Parkinsonfonds的资助，感谢所有脑捐赠者及其家属的贡献，并感谢所有在免疫组化、显微数据收集和病理定义方面提供帮助的人员。