老年人群中胆汁酸与脑白质高信号体积相关性研究

老年人群中胆汁酸与脑白质高信号体积
相关性研究
鲁晓瑾1 王艳丽2 时宝林3 王方泽4
【摘要】 目的 探究老年人群中各种胆汁酸与脑白质高信号（WMH）体积的关系。

 方法 从阿尔茨海默病神经影像学研究倡议数据库中共收录340名60岁以上老年人的磁共振成像资料。

以WMH体积为因变量，胆汁酸血液实验室数据为自变量进行横断面分析。

自变量筛选是以临床相关性、单因素分析（即Pearson或Spearman相关性分析）为依据，胆汁酸中与WMH体积增大具有相关性（P < 0.05）的自变量纳入多元线性回归。

采用多元线性回归及逐步回归分析WMH体积增大的相关因素。

 结果 在老年人群血清胆汁酸中糖基去氧胆酸（GCDCA）、脱氧胆酸（DCA）、石胆酸（LCA）、乙二醛去氧胆酸（GUDCA）、牛磺胆酸（TLCA）与WMH体积呈正相关（r=0.076、0.156、0.076、0.105、0.099，P < 0.05）。

在多元线性回归中DCA（β=0.270）与WMH体积呈明显正相关（R2=0.238，P < 0.05）。

在逐步多元线性回归中，预测WMH体积最佳模型为收缩压及DCA（β=0.007、0.239，R2=0.245，P < 0.05）。

 结论 在老年人群中血液中DCA含量与WMH体积呈显著相关。

【关键词】脑白质高信号；脑小血管病；脱氧胆酸
Correlation of serum bile acid level and volume of white matter hyperintensity in elderly population Lu Xiaojin1, Wang Yanli2, Shi Baolin3, Wang Fangze4. 1Department of Neurology, School of Clinical Medicine, Graduate School of Weifang Medical College, Weifang 261053, China; 2Department of Neurology, Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University,Beijing 100191, China; 3Department of Neurology, 4Department of CardiologyWeifang People's Hospital, Weifang 261041,China Correspondingauthor:ShiBaolin,Email:159****************
【Abstract】 Objective To explore the relationship between bile acid and white matter hyperintensity (WMH) volume in the elderly. Methods The magnetic resonance imaging (MRI) data of 340 elderly people,over 60 years old, were collected from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Research Initiative database. Cross-sectional analysis was performed with WMH volume as the dependent variable and bile acid blood laboratory data as the independent variable. The independent variable selection was based on clinical correlation and univariate analysis, ie, Pearson or Spearman correlation analysis. The independent variables in bile acid, which were correlated with the increase in WMH volume (P < 0.05), were included in the multiple linear regression. Multiple linear regression and stepwise regression were used to analyze the factors related to the increase of WMH volume. Results Glycodeoxycholic acid (GCDCA), deoxycholic acid (DCA), lithocholic acid (LCA), glyodeoxycholic acid (GUDCA) and taurocholic acid (TLCA) were positively correlated to WMH volume (r=0.076, 0.156, 0.076, 0.105, 0.099; P < 0.05). In multiple linear regression, DCA (β=0.270) was significantly positively correlated with WMH volume (R2=0.238, P < 0.05). In stepwise multiple linear regression, the best models for predicting WMH volume were systolic blood pressure and DCA (β=0.007, 0.239, R2=0.245; P < 0.05). Conclusion The level of DCA in blood was significantly correlated with theWMH volume in the elderly .
【Key words】White matter hyperintensity; Cerebral small vessel disease; Deoxycholic acid
DOI:10.3969/j.issn.1009-816x.2021.06.009
作者单位：261053 潍坊医学院临床医学院神经病学1；100191 首都医科大学附属北京天坛医院神经内科2；261041 山东省潍坊市人民医院神经内科3，心内科4
通讯作者：时宝林，Email:159****************
脑白质高信号（white matter hyperintensity, WMH）是脑小血管病（cerebral small vessel disease, CSVD）的主要影像学特点，约90%老年人颅脑磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）存在WMH[1-3]。

WMH体积增大与认知功能减退有关，并且会增加阿
临床研究
尔兹海默症的患病风险[4]。

研究表明外周胆汁酸经被动扩散透过血脑屏障进入脑内，其中的脱氧胆酸（deoxycholic acid, DCA）具有毒性并可调节细胞凋亡[5-8]。

胆汁酸可以调节肠道微生物，并且也是肠道营养不良及肠道菌群紊乱的指标[9-10]。

越来越多的研究发现肠道微生物在中枢神经系统疾病发挥作用，即肠 - 脑轴影响中枢神经系统[11]。

但是胆汁酸在CSVD中的作用难以捉摸。

本研究针对60岁以上老年人群，研究血液中各种胆汁酸含量与WMH的相关性。

1 资料与方法
1.1 一般资料所用数据均来自阿尔茨海默病神经影像学倡议（The Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative, ADNI）（）[12-13]，包括人口统计学、生物标志物和结构MRI数据。

ADNI是由美国国家老龄研究所、美国国家生物医学成像与生物工程研究所、食品药品管理局、私营制药公司和非营利组织于2003年推出的，旨在帮助研究人员和临床医生开发新的治疗方法并监测其有效性，减少临床试验的时间和成本。

ADNI已得到所有参与机构的审查委员会的批准。

每个站点的所有参与者均已获得书面知情同意。

本研究获得由该倡议的相关负责人或参与者审批并同意。

ADNI招募了55~90岁、Hahinski评分≤ 4分且身体状况良好的老年人群。

这些参与者是在美国和加拿大的57个地点招募的。

在获得知情同意后，参与者进行一系列初始测试，并在随后的几年中每隔一段时间重复一次，包括临床评估（血压、身高、体重等）、神经心理学测试、基因检测、腰椎穿刺以及MRI和PET扫描。

此次数据将分析60岁以上老年人群共340例，平均年龄（73.8±6.7）岁，女153例（45%），收缩压（136.0±17.1）mmHg，舒张压（74.3±9.5）mmHg，血糖为3.98（0.70）mmol/L，体质量指数（body mass index, BMI）为26.48（5.48）kg/m2，总胆固醇为（1.01±0.48）mmol/L，总甘油三酯为3.75（0.75）mmol/L，WMH体积为73.82（13.92）cm3，颅内总体积为（1400.04±137.10）cm3。

1.2 方法
1.2.1 图像处理遵循跨平台验证的标准化协议，跨站点采集了MRI（1.5T），在矢状方向上获取高分辨率的T1加权体积磁化强度制备的快速梯度回波序列。

在轴向上获得质子密度/T2加权的快速自旋回波序列。

ADNI协议中包含的站点必须通过严格的扫描仪验证测试。

数据被转移到加州大学戴维斯分校进行WMH分析。

本文的WMH测量方法基于贝叶斯方
法，用于高分辨率3D T1和FLAIR序列的分割。

首先从T1加权和FLAIR图像去除非脑组织，去除MRI 伪影，在空间上对齐图像，然后将整理好的图像放在标准模板空间后，根据MR图像中体素的信号强度、相邻体素的信号强度以及WMH存在的先验概率，识别WMH，通过全自动化方法，自动估算WMH体积。

使用SPM 8新分割工具箱，通过对灰质、白质和脑脊液体积分割求和，自动估算颅内总容积。

1.2.2 基线数据从ADNI数据库获得。

（1）年龄、血压、BMI。

（2）血糖、总胆固醇及甘油三酯：通过Nightingale Health的核磁共振代谢组学平台定量分析血清样品常规脂质和血糖等代谢物。

使用Bruker A V ANCE III HD 500 MHz光谱仪测量制备的样品。

（3）胆汁酸：Biocrates胆汁酸测定法可定量20种胆汁酸，其中16种胆汁酸通常在人血清中检出。

胆汁酸的样品分析：通过超高压液相色谱串联质谱法，使用反相分析柱进行分析物分离。

收集早上空腹血清样本并按照ADNI标准操作进行等分。

使用Biocrates®Life Sciences胆汁酸试剂盒（BIOCRA TES Life Science）进行光谱分析AG（奥地利因斯布鲁克），按照制造商的说明进行操作。

1.3 统计学处理使用R语言（版本4.0 https://www. /）完成统计学处理。

正态分布的计量资料用x±s表示，偏态分布用中位数（四分位数间距）表示。

计数资料用例（%）表示。

在多元线性回归分析前，对各种胆汁酸与WMH进行相关性分析。

符合正态分布的变量相关性分析使用Pearson相关系数。

不符合正态分布的，相关性分析使用Spearman秩相关系数。

自变量的筛选以临床相关性、单因素分析为依据，具有相关性的自变量纳入多元线性回归。

采用多元线性回归模型探索WMH的危险因素。

为寻找预测WMH体积最佳的模型，根据赤池信息量准则，采用逐步多元回归分析。

采用多元线性回归及逐步回归分析WMH的相关因素，以P < 0.05为差异具有统计学意义。

在回归分析中，矫正的R2（决定系数）表示因变量变异被所有自变量解释的比例。

2 结果
2.1 各种胆汁酸与WMH的相关性分析在老年人群中血清胆汁酸中糖基去氧胆酸（glycochenodeoxycholic acid, GCDCA）（0.537±0.937）μM、脱氧胆酸（deoxycholic acid, DCA）（0.022±0.028）μM、石胆酸（lithocholic acid, LCA）（0.024±0.022）μM、乙二醛去氧胆酸（glycoursodeoxycholic acid, GUDCA）（0.056±0.135）μM、
牛磺石胆酸（taurolithocholic acid, TLCA）（0.005±0.005）μM与WMH体积有相关性（r=0.076、0.156、0.076、0.105、0.099，P < 0.05）。

胆酸（cholic acid, CA）（0.038±0117）μM、鹅去氧胆酸（chenodeoxycholic acid, CDCA）（0.084±0.246）μM、糖脂胆酸（0.385±0.437）μM、乙醇酸（0.135±0.238）μM、乙二醛胆酸（0.319±0.497）μM、牛磺胆酸（0.028±0.042）μM、牛磺鹅去氧胆酸（0.051±0.094）μM、牛磺脱氧胆酸（0.035±0.062）μM、牛磺酚酸（α+β）（0.006±0.009）μM、牛磺熊去氧胆酸（0.005±0.007）μM、熊去氧胆酸（0.022±0.056）μM与WMH体积无相关性（P > 0.05）。

2.2 线性回归分析将具有临床相关及Pearson或Spearman相关的因素作为自变量，WMH作为自变量进行多元线性回归分析。

在校正年龄、性别和颅内总体积后，多元线性回归（模型1）显示DCA与WMH 体积呈明显正相关（P < 0.05），见表1。

在逐步多元线性回归（模型2）中，预测WMH体积最佳模型为收缩压及DCA，见表2。

在多元线性回归中DCA与WMH体积呈明显正相关（R2=0.238，P < 0.05）。

在逐步多元线性回归中，预测WMH体积最佳模型为收缩压及DCA（R2=0.245，P < 0.05）。

致缺血性心脏病和脑卒中事件等大血管受累方面的结论[15]，然而在关于CSVD血液中胆汁酸含量与WMH 体积的相关性尚无研究。

胆固醇在肝脏中代谢，产生初级胆汁酸，初级胆汁酸如CA和CDCA，通过肠道微生物群转化为次级胆汁酸，其中DCA和LCA产生最多[16-17]。

胆汁酸会穿过血脑屏障引起潜在毒性[18]。

有关DCA在血管中的作用机制，有体外和体内实验发现DCA本质上疏水并具有毒性，经过DCA处理的斑马鱼胚胎脉管出现发育异常，并且高浓度的DCA（25 μM）会导致血管细胞死亡[19]。

胆汁酸不仅能穿过血脑屏障，也可以穿过并破坏血-睾丸屏障,添加了胆汁酸饮食的小鼠最初会发生生殖细胞脱落和血液-睾丸屏障破裂，后期会观察到精子细胞的凋亡，导致小鼠睾丸缺损，生育力降低[18]。

在高脂饮食引起的肥胖小鼠中，血清中高水平胆汁酸可以破坏血管平滑肌细胞，DCA可增加脂质水平,加强巨噬细胞中过氧化作用，加速动脉粥样硬化的发生和发展[20]。

因此DCA在动脉粥样硬化、血脑屏障破坏、脑小血管的损害及细胞凋亡中发挥了不可或缺的作用。

WMH是CSVD的影像学标记物之一[3]， WMH 体积增大与认知功能减退有关，并且会增加痴呆患病风险[4]。

本文结果显示老年人血液中DCA含量与WMH体积呈正相关，提示血液中DCA含量升高可能会增加脑WMH体积，促进CSVD的发生，从而增加老年人认知减退风险。

尽管通过他汀类药物治疗抑制了胆固醇水平，但仍有很大比例的患者发生了动脉粥样硬化。

有研究表明增加饮食中半纤维素和果胶可引起胆汁酸排泄增加，同时也可降低胆固醇[21]。

因此可以通过联合他汀类药物、依折麦布、前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9 型抑制剂-依洛单抗治疗与影响胆汁酸（和胆固醇）排泄等药物来增加胆固醇处理及胆汁酸排泄，以更大程度地降低血液中的胆固醇及胆汁酸水平，从而确保血脂异常的最佳管理。

因此在治疗上除使用药物降脂外，还可以通过饮食及其他相关药物，调节胆固醇代谢，增加胆汁酸排泄，减少血液中胆汁酸的含量来预防或减轻CSVD及动脉粥样硬化的发生。

这为以后的临床研究、诊断及预防提供了新的方向。

在ADNI数据中研究可能存在无法预料的选择偏倚。

参与者是从记忆诊所和广告中招募，并且非认知正常人群纳入标准具有很高的选择性，因此研究组不能代表一般人群。

横断面分析是本研究最大的不足，由于缺乏胆汁酸及WMH随访数据，因此不能分析胆
表1 脑白质高信号体积多元线性回归分析
因素βS·E P值t值95%CI
收缩压0.005 0.004 >0.05 1.326 0.998~1.013舒张压0.007 0.007 >0.05 1.049 0.994~1.021血糖0.386 0.315 >0.05 1.226 0.792~2.730体质量指数0.240 0.355 >0.050.677 0.633~2.556总胆固醇-0.017 0.083 >0.05-0.202 0.835~1.158总甘油三酯-0.275 0.177 >0.05-1.551 0.536~1.077糖基去氧胆酸0.053 0.053 >0.050.499 0.855~1.300脱氧胆酸0.270 0.270 <0.05 3.054 1.101~1.558乙二醛去氧胆酸-0.041 0.069 >0.05-0.603 0.839~1.098石胆酸-0.0580.098 >0.05-0.595 0.778~1.144牛磺石胆酸-0.068 0.104 >0.05-0.651 0.762~1.147表2 脑白质高信号体积逐步线性回归分析
因素βS·E P值t值95%CI
收缩压0.007 0.003 <0.05 2.069 1.000~1.013脱氧胆酸0.239 0.064 <0.01 3.766 1.121~1.439总甘油三酯-0.246 0.167 >0.05-1.476 0.563~1.085 3 讨论
成年人每天合成800毫克胆固醇，其中一半用于合成胆汁酸。

由于胆汁酸的排泄消耗胆固醇，因此胆汁酸排泄是消除胆固醇积累和内皮下脂质沉积的自然机制之一。

有临床研究发现排泄胆固醇能力受损是冠状动脉疾病发展的一个独立危险因素，同时也与脑卒中风险存在关联[14-15]。

目前有研究支持血液中胆汁酸升高可引起冠状动脉和脑血管动脉粥样硬化，并可导
汁酸与WMH的因果关系。

因此，需要随访数据来进一步证实本研究的结论。

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（收稿日期：2020-12-15）
（本文编辑：林雪怡）。