HIV相关神经广泛功能异常MR研究最新进展

中国疾病防控中心发布的传染病报告显示，截至2017年5月31日，全国报告现存活人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染者/艾滋病（AIDS）患者708158例，报告死亡219050例，现存活HIV感染者413369例，AIDS患者294789例。HIV可以通过血-脑脊液屏障进入脑组织，进而通过多种机制引起神经元损伤，临床上称为HIV相关神经认知疾病（HIV-associated neurocognitive disorders，HAND），神经认知功能的损伤对生存率，生活质量和日常功能产生很大的影响，所以HAND已成为HIV患者治疗过程中的一大未解决难题。

2016年，Fields等研究显示，HAND的发生率可达到50%左右，且近50%的感染HIV的个体将最终在多个认知领域中出现缺陷，包括精神运动减慢、注意力、记忆力、运动功能、执行功能、言语流畅性、信息处理速度、感觉/知觉。鉴于HAND的惰性过程，临床上出现的认知功能的变化可能对大脑的损伤不可逆转，因此，分析评价不同功能对应的神经认知系统损伤区域对HAND的诊断、分期及手术的定位具有重要意义，特别是HAND临床前期的诊断对其逆转和预后尤其重要。

HAND的分级诊断标准:无症状性的神经认知缺损（asymptomatic neurocognitive impairment，ANI）、轻度神经认知障碍（minor neurocognitive disorder，MND）和HIV相关性痴呆（HIV-associated dementia，HAD）。虽然中枢神经系统机会性感染和HAD的发病率在联合抗逆转录病毒治疗（cART）的广泛应用下已经有所下降，但程度较轻的HAND形式的发病率和流行率并没有明显下降，并且在没有免疫抑制的个体中可能甚至增加，近年来，越来越多的证据表明，HIV感染患者中有运动性相关的中枢神经系统（central nervous system，CNS）受损，轻到中度HAND患者的结构磁共振成像（sMRI）研究表明，在包括运动控制区的皮质区体积显著减少，例如感觉，基本运动，辅助运动，以及前运动皮质、缘上回、基底神经节和小脑，这些研究提示HIV感染可引起运动相关的脑结构受损。

由Wilson等进行的脑电图（MEG）研究检测HIV感染患者的运动控制，结果表明，与健康受试者相比HIV感染者在运动前双侧主动脉皮质和辅助运动区域的β反应有所减少（14～28Hz）。周亚文等利用sMRI获得图像，进行基于体素的形态测定分析（voxel-based morphometry analysis，VBM），及应用任务态功能磁共振成像（task-state functional magnetic resonance imaging，ts-fMRI），在受试者执行任务时直接观察脑功能反应等多模态磁共振的研究中发现，HIV感染患者的腹侧前运动皮层（ventral premotor cortex，PMCv）和缘上回（supramarginal gyrus，SMG）的灰质体积显著降低。PMCv主要涉及到直接感觉运动配合和不同运动效应器的活动，包括手、手臂、嘴和喉。

此外，SMG在防止不恰当反应和对动作的控制方面发挥了关键作用，如行动计划的快速反应。所以这些皮质中的皮质萎缩可能会影响手部运动功能，例如HIV感染患者的精细运动控制。这些区域包括与化学感应，情感处理，认知处理相关，并与疼痛和感觉运动处理有关。由上可见，前运动皮质，基底神经节，SMG，PMCv等区域的损伤，会影响运动功能。

AIDS感染导致的耳科学问题是临床常见问题，研究表明，即使采取积极的cART，HIV阳性个体仍然会发展为HAND，所以认为中枢听觉处理系统缺陷可能是由HAND导致，抑或作为HIV感染对CNS影响的独立特征。大脑中的听觉通路包括脑干（耳蜗核）、中脑（下丘）、丘脑（内侧膝状体）、内囊、颞叶皮质区和胼胝体中的部位，另外，前额叶皮层和前扣带中的部位也可能参与听觉处理。

Heaps等应用1.5T和3T高分辨率MRI的T1WI发现，与HIV阴性相比，HIV阳性患者脑体积显著减小，其中丘脑体积的减小更为明显（P=0.06）。这一结果与Wade等在年龄较大的HIV阳性患者（平均65岁）中的发现一致，因此，由于丘脑含有内侧膝状体，这一发现可能与听觉过程有关。另外，Wade等研究发现HIV阳性患者与HIV阴性相比具有明显较小的胼胝体（P＜0.05）。Sarma等发现HIV阳性患者左侧腹膜胼胝体内白质萎缩。另外，一些研究对94例HIV阳性者，评估基底神经节区域白质异常的严重程度。32%的受试者（30/94）在这个区域有可疑的白质异常。

扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）和扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）可用于检测脑白质异常，HIV阳性/HAND患者的不同白质区，如颞叶白质，内囊和胼胝体，应用DTI和DWI研究显示，各向异性分数（fractional anisotropy，FA）降低，平均扩散率（mean diffusivity，MD）、径向扩散率（radial diffusivity，RD）和表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）增加，以及轴向扩散率（axial diffusivity，AD）异常。这些区域的异常将影响中枢听觉处理系统。

总体而言，研究显示HIV感染者各个区域的灰质和白质出现异常（如丘脑，胼胝体和内囊等），这些区域参与中枢听觉处理进而影响听觉。

常见的与HAND有关的认知缺陷的表现是注意力下降，记忆缺陷，特别是情景记忆和前瞻性记忆中的缺陷。注意力下降是HAND早期诊断的常见表现。注意力是人体信息处理的重要特性，能帮助处理行为相关的信息，并指导对相关反应做出应答。

Chang等在12例经过神经心理测试显示注意力受影响的患者与12名空白对照组进行3T高分辨率MRI扫描，发现HIV感染者双侧额叶区域，颞叶和小脑的功能连接显著降低，而高级认知领域如执行功能，经ts-fMRI检查发现，在执行记忆任务时，AIDS轻度痴呆患者和神经功能障碍患者在工作记忆任务中增加了储备大脑区域的使用，在背外侧前额叶皮质层和顶叶皮质中有异常水平活化（初始增加，后来减少活动）。这与Hines等在3T MRI上的得到与注意力和执行能力相关的皮层区域体积减少（包括顶叶区域，超边缘回）结果相一致，另外，在解剖学上，HIV感染患者组的灰质体积减少主要存在于前扣带和颞皮层，该结果与Küper等报道的结果一致，并且在双侧背侧前额叶皮质中也显著降低了灰质体积，这些区域作为执行控制网络的核心节点，是与工作记忆和决策相关的区域。

另外，经Wang等进行fMRI检测研究中HIV感染者在双侧前额叶皮质中显示出显著增大的脑活化，较大的活化被解释为处理效率降低。综上所述，通过对HAND导致的神经认知的不同区域功能受损，而引起的运动控制、中枢听觉、注意力、记忆、信息处理上的缺陷进行了综述，尽管使用了cART，HIV相关的神经认知障碍仍然发生，因此HIV感染的认知衰退对于生存时间的减少和死亡风险的增加具有预测意义，对患者的生活和生存都具有重大意义。多模态磁共振技术以其无创，多种成像技术，高分辨率等优点，对CNS的检测及多种神经认知系统损伤造成的广泛功能障碍的早期诊断和帮助积极进行治疗都具有重要意义，临床应用前景广阔。

众所周知，大脑认知功能由其各个脑区独立分担执行，但各脑区之间须经相互连接与协调才可完成各类认知功能活动并形成复杂精神心理过程，而脑区间功能连接与信息交互往往是完成认知功能的关键因素。

值得注意的是，功能上不同的系统可能在解剖学上重叠，也就是说，特定的大脑区域可以参与多个不同的功能网络。因此，研究HAND患者相关脑区间的功能连接是未来多模态磁共振的重要方向，研究者们发现利用结构和DWI/DTI数据构建的脑结构网络以及利用MEG/脑磁图数据和fMRI数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质，如“小世界”属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区（如楔前叶、额上回、额中回、颞上回、颞横回、前扣带回等）。目前，由于关于HAND的病因机制，尚不明确，需要进一步探究。而多模态磁共振技术结合脑网络将会为HAND的病理机制提供新视角，也可能为HAND早期诊断和治疗评价提供影像学标记。

文章来源：医脉通肝脏科

图片来源：网络

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