血管功能對(duì)癡呆和阿爾茲海默癥的作用逐漸被人們重視。最近研究表明，血腦屏障（blood–brain barrier, BBB）破壞是認(rèn)知功能障礙的早期生物標(biāo)志物，包括阿爾茨海默病的臨床前期。APOE4是阿爾茨海默病的主要易感基因，會(huì)導(dǎo)致BBB破壞加速和腦內(nèi)毛細(xì)血管中的周細(xì)胞變異。然而，目前尚不清楚APOE4對(duì)血管的作用是否會(huì)進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)：APOE4攜帶者（具有ε3/ε4或ε4/ε4等位基因）與APOE4非攜帶者之間的區(qū)別在于在海馬和顳葉內(nèi)側(cè)的BBB破壞，而且這種區(qū)別在存在認(rèn)知功能障礙的APOE4攜帶者中更為明顯，但是BBB破壞與淀粉樣蛋白（Aβ）或tau蛋白病理無(wú)關(guān)。腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）中周細(xì)胞損傷標(biāo)志物PDGFRβ高水平可預(yù)測(cè)APOE4攜帶者的認(rèn)知功能下降。但這種關(guān)系與Aβ和tau病理無(wú)關(guān)，而與CypA-MMP9信號(hào)通路有關(guān)。我們的研究結(jié)果提示BBB破壞導(dǎo)致APOE4相關(guān)認(rèn)知功能下降，而與阿爾茨海默病的病理學(xué)無(wú)關(guān)，并且這可能是APOE4攜帶者的治療靶點(diǎn)。本文發(fā)表在Nature雜志。(可添加微信號(hào)siyingyxf或18983979082獲取原文，另思影提供免費(fèi)文獻(xiàn)下載服務(wù)，如需要也可添加此微信號(hào)入群，原文也會(huì)在群里發(fā)布)。 溫故而知新，建議結(jié)合以下相關(guān)解讀閱讀（直接點(diǎn)擊，即可瀏覽，加微信號(hào)siyingyxf或18983979082獲取原文及補(bǔ)充材料）：
癡呆患者血腦屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)功能測(cè)量
研究方法研究參與者： 研究受試者來(lái)自三個(gè)地方：南加州大學(xué)(USC)、華盛頓大學(xué)（WashU）、Banner阿爾茨海默氏癥協(xié)會(huì)。所有參與者(n = 435)均接受神經(jīng)影像檢查和神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估。使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集流程和神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試。收集靜脈血檢查血液標(biāo)志物。350（81%）位受試者行腰穿采集CSF。245名參與者(56%)采集DCE-MRI以評(píng)估BBB通透性。共172例受試者都進(jìn)行了腰穿和DCE-MRI檢查。在245例采集DCE-MRI的參與者中，分別對(duì)74例和96例進(jìn)行了Aβ和tau特異性的PET掃描。
參與者入選和排除標(biāo)準(zhǔn)： 入選的參與者（≥45歲）通過(guò)認(rèn)知評(píng)估確認(rèn)目前認(rèn)知功能正?；蛱幱?span>AD的最早癥狀階段。排除可能影響認(rèn)知功能評(píng)估的任何神經(jīng)或精神疾病，例如器官衰竭、腦腫瘤、癲癇、腦積水、精神分裂癥和重度抑郁癥等。參與者按APOE基因型分層，分為APOE
4攜帶者（ε3/ε4和ε4/ε4）或APOE 4非攜帶者（ε3/ε3），也定義為APOE 3純合子。根據(jù)CDR評(píng)分和基于綜合神經(jīng)心理學(xué)評(píng)價(jià)（包括評(píng)估記憶、注意力/執(zhí)行功能、語(yǔ)言和整體認(rèn)知等十項(xiàng)神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試的表現(xiàn)）的一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域中存在認(rèn)知障礙明確受試者是否認(rèn)知正常或存在輕度認(rèn)知功能障礙。在統(tǒng)計(jì)分析中，具有ε3/ε4和ε4/ε4等位基因的個(gè)體被合并在一個(gè)APOE 4攜帶組，目前在本隊(duì)列中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具有兩個(gè)與一個(gè)ε4等位基因的個(gè)體之間（82-86%的ε3/ε4和14-18%的ε4/ε4受試者）的研究參數(shù)存在顯著差異，包括評(píng)估BBB的Ktrans常數(shù)和CSF中sPDGFRβ水平。根據(jù)CSF的Aβ和pTau 分析，使用可接受的臨界值，將參與者進(jìn)一步分層為Aβ1-42 +（<190 pg/ml）或Aβ1-42 ?（>190
pg/ml），以及pTau+（>78 pg/ml）或pTau?（<78 pg/ml）。
如果受試者被診斷為血管性認(rèn)知障礙或血管性癡呆，則將其排除。臨床診斷由神經(jīng)科醫(yī)生做出，標(biāo)準(zhǔn)包括患者是否患有已知的血管性腦損傷，以及臨床醫(yī)生是否判斷血管性腦損傷在其認(rèn)知障礙和/或癥狀模式和病程中發(fā)揮作用。除臨床診斷外，血管病變的存在還可通過(guò)液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)（FLAIR）序列所示中度至重度腦白質(zhì)病變和腔隙性梗死和/或T2*加權(quán)成像顯示的皮質(zhì)下微出血來(lái)證實(shí)。如果參與者被診斷為帕金森病、路易體癡呆或額顳葉癡呆，他們也被排除在外。單次卒中或短暫性腦缺血發(fā)作病史不排除，除非其與認(rèn)知損害癥狀性發(fā)作相關(guān)。參與者目前也沒(méi)有MRI禁忌癥，目前也沒(méi)有使用可能更好地解釋任何觀察到的認(rèn)知障礙的藥物。
臨床檢查：
根據(jù)所有研究中心統(tǒng)一制定的數(shù)據(jù)采集流程對(duì)參與者進(jìn)行臨床評(píng)估，包括對(duì)受試者和受試者家屬進(jìn)行臨床訪談和審查認(rèn)知癥狀和既往疾病史。對(duì)受試者進(jìn)行一般體格檢查和神經(jīng)系統(tǒng)檢查。CDR評(píng)估按照已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化程序進(jìn)行。根據(jù)認(rèn)知功能障礙和AD的認(rèn)知和生物學(xué)研究標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前診斷模型，使用CSF的Aβ1-42和pTau的既定臨界值，根據(jù)認(rèn)知功能障礙和AD生物標(biāo)志物異常對(duì)受試者進(jìn)行單獨(dú)分層。認(rèn)知障礙是根據(jù)總體CDR評(píng)分和一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知域障礙而確定的。
血管性危險(xiǎn)因素：
通過(guò)體格檢查、血液檢查和與參與者和知情者的臨床訪談評(píng)估每個(gè)參與者的血管危險(xiǎn)因素（VRF）負(fù)擔(dān)，調(diào)查包括心血管疾病史（心力衰竭、心絞痛、支架放置、冠狀動(dòng)脈旁路移植、間歇性跛行）、高血壓、高脂血癥、2型糖尿病、心房纖維性顫動(dòng)和短暫性局部缺血發(fā)作或輕微中風(fēng)。如前所述，VRF總負(fù)擔(dān)定義為這些風(fēng)險(xiǎn)因素的總和。我們認(rèn)為有兩個(gè)或多個(gè)VRF的個(gè)體VRF負(fù)荷較高。采用該閾值是因?yàn)橄惹暗难芯勘砻?，老?span>AD患者尸檢時(shí)存在兩個(gè)或多個(gè)VRF與隱匿性腦血管疾病相關(guān)，而單個(gè)VRF常見(jiàn)，不一定與該人群腦血管疾病增加相關(guān)。
認(rèn)知域損傷評(píng)估：
使用先前描述的認(rèn)知障礙的神經(jīng)心理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)綜合神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試的表現(xiàn)來(lái)判斷一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域的障礙。所有參與者均接受神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試，包括UDS組合（版本2.0或3.0）以及每個(gè)研究中心的補(bǔ)充神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試。使用國(guó)家阿爾茨海默病協(xié)調(diào)中心（NACC）基于回歸的標(biāo)準(zhǔn)化程序，評(píng)價(jià)了10項(xiàng)神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)化z評(píng)分，以確定認(rèn)知域損傷，包括每個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域（記憶、注意力/執(zhí)行功能和語(yǔ)言）的3項(xiàng)測(cè)試和1項(xiàng)整體認(rèn)知測(cè)試。使用先前描述的神經(jīng)心理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)確定一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知域的損害，并定義為評(píng)分>1 s.d.。在單個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域內(nèi)的兩次或多次測(cè)試或跨認(rèn)知領(lǐng)域的三次或多次測(cè)試中低于正常參考值。先前的研究已經(jīng)確定了這些標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于采用單一測(cè)試分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)的靈敏度和特異性，以及這種診斷方法對(duì)各種神經(jīng)心理電池的適應(yīng)性。如果參與者的完整神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)少于90%，則將其從認(rèn)知領(lǐng)域分析中排除（MRI、PET和CSF分析分別排除53、24和82名參與者）。根據(jù)他們有兩個(gè)或多個(gè)受損測(cè)試分?jǐn)?shù)的認(rèn)知域的數(shù)量，將納入的參與者分為0、1或2+組。
每個(gè)UDS版本和招募研究中心的成套檢測(cè)詳情如下：
i）整體認(rèn)知功能：MMSE適用于UDS版本2，莫卡適用于UDS版本3。
ii）記憶：UDS版本2的The Logical Memory Story A Immediate and Delayed free recall tests (modified from the original Wechsler Memory Scales, Third Edition (WMS-III))和UDS版本3的Craft Stories Immediate and Delayed free recall。對(duì)于補(bǔ)充測(cè)試，南加州大學(xué)的參與者額外進(jìn)行了the California Verbal Learning Test, Second Edition (CVLT-II) and the Selective Reminding Test (SRT) sum of free recall trials. Norm-referenced scores for these supplementary test scores were derived from a nationally representative sample published with the test manual (CVLT-II)40 and in studies of normally ageing adults (SRT)。這些補(bǔ)充測(cè)試分?jǐn)?shù)的正常參考分?jǐn)?shù)來(lái)自測(cè)試手冊(cè)（CVLT-II）中公布的全國(guó)代表性樣本和正常老年人研究。
Iii）注意力和執(zhí)行功能：UDS第2版的The Trails A, Trails B, and Wechsler Adult Intelligence Scale—Revised (WAIS-R) Digit Span Backwards tests for UDS version 2和UDS第3版的 the Trails A, Trails B and Digit Span Backwards tests。
iv）語(yǔ)言：UDS第2版的The Animal Fluency, Vegetable Fluency, and Boston Naming Tests和UDS第3版的Animal Fluency, Vegetable Fluency, and Multilingual Naming Test (MINT)。
磁共振成像和分析：
MRI數(shù)據(jù)是在南加州大學(xué)Mark和Mary Stevens神經(jīng)成像和信息學(xué)研究所和圣路易斯華盛頓大學(xué)獲得的。我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的高分辨率3T MRI掃描方案。在USC研究中心，使用Siemens 3T Prisma掃描儀和32通道頭部接收線圈和身體發(fā)射線圈。在WashU研究中心，使用了配備20通道頭部線圈的Siemens 3T mMR和配備64通道頭部線圈的Siemens 3T Vida。首先通過(guò)海馬獲得解剖冠狀面自旋回波T2加權(quán)掃描（TR/TE 8020/50 ms，NEX = 1，層厚2 mm，層間間隙2 mm，FOV = 175 × 175 mm，矩陣大小= 448 × 448）。然后使用T1加權(quán)3D容積內(nèi)插屏氣（VIBE）序列和可變翻轉(zhuǎn)角方法（翻轉(zhuǎn)角為2 °、5 °、10 °、12 °和15 °）采集基線冠狀T1加權(quán)圖。使用T1加權(quán)3D volumetric interpolated breath-hold (VIBE) 序列采集覆蓋海馬和顳葉的冠狀DCE-MRI（FA = 15°，TR/TE = 5.14/2.18 ms，NEX = 1，層厚5 mm，無(wú)間隙，FOV 175 × 175 mm，矩陣大小320 × 320，體素大小0.550 × 0.550 × 5 mm 3）。重復(fù)該序列共16分鐘，時(shí)間分辨率約為15.4秒。在DCE開(kāi)始掃描前30秒，使用高壓注射器將釓基造影劑（GBCA）釓特酸葡甲胺（多它靈，加?xùn)?，法?guó)）（0.05 mmol/kg）靜脈注射至肘前靜脈，速率為3 ml/s，然后用25 ml生理鹽水沖洗。
MRI方案的標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化需要在體模上執(zhí)行幾項(xiàng)測(cè)試。具體而言，實(shí)施、優(yōu)化和應(yīng)用了掃描儀表征和校準(zhǔn)序列，包括B0、T1和可變翻轉(zhuǎn)角映射。在質(zhì)量控制和可重復(fù)性方面取得良好結(jié)果后，我們?cè)?span>USC和WashU研究中心標(biāo)準(zhǔn)化并采用相同的造影前和動(dòng)態(tài)T1加權(quán)成像。值得注意的是，兩臺(tái)掃描儀上的所有其他MR序列也相同。
為了最大限度地減少研究中心之間的變異性，所有MRI方案（包括解剖和DCE脈沖序列）從一個(gè)研究中心100%鏡像到另一個(gè)研究中心，并以相同濃度（0.05 mmol/kg）向受試者注射相同造影劑釓特酸葡甲胺。最后，兩個(gè)研究中心均采用完全相同的預(yù)處理和后處理分析流程，包括使用線性擬合的T1 multi-FA映射和使用每個(gè)個(gè)體頸內(nèi)動(dòng)脈確定的動(dòng)脈輸入函數(shù)的基于Patlak的DCE建模。
我們之前的研究進(jìn)一步證實(shí)了兩個(gè)研究中心結(jié)果的一致性。簡(jiǎn)而言之，我們對(duì)USC和WashU研究中心的合并DCE數(shù)據(jù)集進(jìn)行了分析，并對(duì)兩個(gè)研究中心分別進(jìn)行了研究中心特異性分析，結(jié)果顯示研究中心之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異。最近，我們邀請(qǐng)了52名參與者在首次DCE-MRI 后進(jìn)行額外的無(wú)造影劑T1加權(quán)掃描（使用相同的掃描儀和相同的MR脈沖序列），并以兩年為間隔測(cè)量B 0和T1值。本研究表明，掃描結(jié)果未發(fā)生變化且一致，支持研究中心內(nèi)變異性極小。
BBB通透性定量：
為了解釋血流對(duì)DCE-MRI測(cè)量的可能混雜效應(yīng)，我們?cè)诿總€(gè)研究個(gè)體中確定來(lái)自頸內(nèi)動(dòng)脈（ICA）的動(dòng)脈輸入函數(shù)（AIF）曲線，其提供靜脈注射后動(dòng)脈血中釓示蹤劑濃度的動(dòng)態(tài)分布，而不是使用來(lái)自上矢狀靜脈竇的平均值來(lái)確定血液中的示蹤劑濃度。盡管不如同時(shí)測(cè)量相同受試者的血流那樣理想，但是使用動(dòng)脈血中示蹤劑濃度的單獨(dú)AIF動(dòng)態(tài)分布測(cè)量自校正可能影響示蹤劑經(jīng)由流過(guò)ICA向大腦遞送的血流中的可能差異，這有助于最大限度地減少血容量和血流量變化的可能混雜效應(yīng)，這些效應(yīng)可能會(huì)影響Ktrans的測(cè)量。從位于ICA的感興趣區(qū)（ROI）提取的AIF在與Patlak模型擬合之前與雙指數(shù)函數(shù)擬合。在少數(shù)情況下，當(dāng)ICA不清晰可見(jiàn)時(shí)，使用附近的大動(dòng)脈血管作為替代。
Patlak線性回歸分析用于生成BBB滲透率的Ktrans圖，如我們之前所報(bào)告的。高時(shí)空分辨率不僅允許同時(shí)測(cè)量不同白質(zhì)和灰質(zhì)區(qū)域中的局部BBB通透性，而且允許精確計(jì)算像皮質(zhì)灰質(zhì)區(qū)域一樣薄的小解剖區(qū)域中的Ktrans值。
本研究要求在采集時(shí)間內(nèi)示蹤劑在BBB上的擴(kuò)散保持單向。組織中的總示蹤劑濃度Ctissue（t）可被描述為血液濃度CAIF（t）、血管內(nèi)血容量Vp和血液到腦轉(zhuǎn)移常數(shù)Ktrans的函數(shù)，該常數(shù)表示使用以下方程從血管內(nèi)到血管外細(xì)胞外空間的流量：
定量評(píng)估局部腦體積：
HC和PHG形態(tài)測(cè)定使用使用FreeSurfer（v5.3.0）軟件包。使用FreeSurfer Desikan-Killiany和皮質(zhì)下圖譜分割HC和PHG。然后，相應(yīng)地推導(dǎo)出局部體積（mm 3）。該程序的技術(shù)細(xì)節(jié)已在前面描述過(guò)。數(shù)據(jù)處理和可視化使用神經(jīng)成像實(shí)驗(yàn)室（LONI）管道系統(tǒng)（http：pipeline.loni.usc.edu）和定量成像工具包進(jìn)行。
PET掃描和分析
在USC分子成像中心或WashU Mallinckrodt放射學(xué)研究所進(jìn)行PET圖像采集和數(shù)據(jù)分析。分別使用118 F-florbetaben (FBB) 或 18 F-florbetapir (FBP) 和18 F-flortaucipir (AV1451)進(jìn)行Aβ和tau PET研究。對(duì)于所有Aβ PET分析，合并FBP和FBB數(shù)據(jù)集。在USC研究中心使用Siemens Biograph 64 PET掃描儀。在WashU研究中心，在Siemens mMR上采集FBP掃描，在Siemens Biograph mCT上采集AV 1451掃描。mCT會(huì)話用于mMR掃描的衰減校正。受試者注射300 MBq（±10%）FBB或370 MBq（±10%）FBP。分別在注射后90至110分鐘和50至70分鐘采集FBB和FBP圖像。參與Aβ和tau PET研究的受試者也分別在Aβ和tau PET掃描后2.2 ± 0.9和2.1 ± 0.6個(gè)月內(nèi)進(jìn)行了DCE-MRI掃描。
簡(jiǎn)而言之，在每次PET成像之前，首先進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）以進(jìn)行衰減校正。使用標(biāo)準(zhǔn)攝取值圖（SUV，g/ml）處理從FBB、FBP和AV 1451示蹤劑下載的PET圖像。使用FSL-FLIRT（FMRIB的線性圖像配準(zhǔn)工具）將所有PET圖像與結(jié)構(gòu)高分辨率3D T1加權(quán)Magnetization Prepared Rapid Acquisition Gradient Echo (MP-RAGE) MRI圖像配準(zhǔn)。FreeSurfer分割的小腦被用作參照組織，以使Aβ和tau蛋白標(biāo)準(zhǔn)化。
將PET圖像配準(zhǔn)到解剖參考圖像（MNI152標(biāo)準(zhǔn)空間）中后，使用SPM12在體素水平進(jìn)行組間比較。在多元回歸模型中引入PET成像時(shí)的年齡、性別和教育作為協(xié)變量。Aβ的顯著性水平設(shè)定為P<0.001，tau蛋白的顯著性水平設(shè)定為P<0.005（未校正P值），聚類中的最小體素?cái)?shù)（Ke）為50。
此外，鑒于已知AV 1451脫靶配體在脈絡(luò)叢（Choroid plexus，CP）中的結(jié)合，由于CP與HC的緊密接近和PET掃描的相對(duì)低的空間分辨率，其可有助于HC區(qū)域AV 1451信號(hào)（即體素大小約為6 mm），我們利用DCE-MRI可視化CP，也在這些個(gè)體中進(jìn)行，這使我們能夠減去CP信號(hào)對(duì)HC AV 1451固有信號(hào)的貢獻(xiàn)。使用以下步驟校正脫靶配體與CP的結(jié)合（見(jiàn)擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5）。步驟1：從3D T1加權(quán)MP-RAGE生成HC掩模。第2步：根據(jù)GBCA后的T1加權(quán)VIBE（FA = 15°）圖像生成CP蒙片。第3步：重疊HC和CP Mask。第4步：在DCE數(shù)據(jù)生成的CP蒙片頂部添加6 mm體素尺寸后，減去CP和HC蒙片的重疊部分，以獲得CP校正的HC PET信號(hào)。應(yīng)用CP校正前后HC AV 1451 PET信號(hào)的代表性圖像如擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5所示。
我們接下來(lái)對(duì)所有按APOE基因型分層的參與者中Aβ和tau蛋白SUV比值（SUVR）的局部變化與局部DCE-MRI的Ktrans常數(shù)的關(guān)系進(jìn)行量化。區(qū)域SUVR值取自FreeSurfer分段HC、PHG、OFC 28和ITG。測(cè)定所有受試者的BBB的 Ktrans常數(shù)（擴(kuò)展數(shù)據(jù)表2a、b）。這包括同時(shí)分析淀粉樣蛋白和tau蛋白（n = 58）、僅分析淀粉樣蛋白（n = 9）或僅分析tau蛋白（n = 29）的患者。
APOE基因型：
使用Quick-gDNA血液微量制備試劑盒（目錄號(hào)D3024，Zymo Research，Irvine，CA）從血沉中提取DNA。APOE基因分型通過(guò)基于聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）的保留片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析進(jìn)行，如先前報(bào)道。
分子檢測(cè)：
檢測(cè)CSF中sPDGFRβ水平。檢測(cè)BBB破壞標(biāo)志物，包括白蛋白商、CSF中纖維蛋白原和纖溶酶原水平。檢測(cè)CypA和MMP9水平。以及，檢測(cè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞損傷、炎癥、Aβ、Tau等水平。
iPSC細(xì)胞和誘導(dǎo)分化周細(xì)胞：
iPSC細(xì)胞系是通過(guò)對(duì)患有AD或未患有AD（對(duì)照）的APOE ε4/ε4和APOE ε3/ε3供體的皮膚成纖維細(xì)胞進(jìn)行重編程而產(chǎn)生的。如前所述進(jìn)行iPSC向周細(xì)胞的分化。
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重慶：
第二十三屆磁共振腦影像結(jié)構(gòu)班（重慶，2.8-13）
第七十三屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班(重慶，2.17-22）
第二十五屆腦影像機(jī)器學(xué)習(xí)班（重慶，2.26-3.3）
上海：
第二十九屆擴(kuò)散成像數(shù)據(jù)處理班（上海，2.11-16）
第十四屆任務(wù)態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)處理班（上海，2.22-27）
第七十七屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（上海，3.3-8）
第七屆影像組學(xué)班（上海，3.21-26）
北京：
第三十四屆磁共振腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理班（北京，2.9-14）
第七十五屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（北京，2.23-28）
第三十屆擴(kuò)散成像數(shù)據(jù)處理班（北京，3.3-8）
第十屆腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理提高班（北京，3.10-15）
南京：
第三十五屆磁共振腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理班(南京，2.1-6）
第二十六屆腦影像機(jī)器學(xué)習(xí)班（南京，2.17-22）
第七十八屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班(南京，3.7-12）
數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)介紹：
思影科技功能磁共振(fMRI)數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)
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研究結(jié)果
拓展表1. 通過(guò)DCE-MRI研究APOE 3和APOE 4攜帶者的局部BBB通透性變化的245名受試者信息
通過(guò)動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像（DCE-MRI）分析血腦屏障通透性（圖1a）表明，在245參與者中（拓展表1），與認(rèn)知正常的APOE3純合子（ε 3/ε 3）相比，認(rèn)知正常（臨床癡呆評(píng)分[CDR]評(píng)分為0）的APOE4（ε 3/ε 4和ε 4/ε 4）攜帶者的海馬（HC）和海馬旁回（PHG）中BBB破壞增加。在認(rèn)知功能障礙的APOE4攜帶者（CDR評(píng)分為0.5）中，HC和PHG區(qū)的BBB破壞程度進(jìn)一步增加（圖1b-d）。這種APOE4相關(guān)的BBB破壞與腦脊液（CSF）中β淀粉樣蛋白（Aβ）和磷酸化tau蛋白（pTau）無(wú)關(guān)（圖1 e-h）;這意味著，這可能是一種獨(dú)立于Aβ和Tau這兩種經(jīng)典AD相關(guān)通路的全新機(jī)制。相比之下，認(rèn)知障礙的APOE 3攜帶者在HC和PHG中發(fā)生的BBB破壞不太明顯（圖1b-d）。此外，研究發(fā)現(xiàn)除了尾狀核中BBB通透性輕微增加，額葉皮質(zhì)和胼胝體中有輕微的BBB滲漏（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1），APOE4攜帶者和APOE3純合子在其他灰質(zhì)或白質(zhì)腦區(qū)沒(méi)有顯著的BBB功能的差異。當(dāng)通過(guò)神經(jīng)心理學(xué)表現(xiàn)評(píng)估不同認(rèn)知域功能障礙時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)仍然成立（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2,3）。
在APOE 4攜帶者中，HC和PHG的體積隨著認(rèn)知障礙而減少，但在APOE 3攜帶者中，HC和PHG的體積沒(méi)有減少（圖1 i-k）。在我們對(duì)年齡、性別、教育程度、CSF重Aβ和pTau狀態(tài)以及HC和PHG體積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)控制后，APOE 4攜帶者（而非APOE 3純合子）HC和PHG中BBB破壞仍然是認(rèn)知障礙的重要預(yù)測(cè)因素（圖1 l，m）。我們發(fā)現(xiàn)BBB功能障礙（圖1c、d、l、m）先于腦萎縮（圖1 j、k），而與其他的血管性風(fēng)險(xiǎn)因素?zé)o關(guān)（拓展數(shù)據(jù)圖4）。
在認(rèn)知功能正常和障礙的APOE4攜帶者和非攜帶者（APOE3）中，顳下回（ITG，a）、上額葉（SFG，b）、尾狀核（CN，c）、丘腦（Thal，d）、紋狀體（Str，e）、皮質(zhì)下分水嶺區(qū)正常外觀的腦白質(zhì)（Subcort.WS NAWM，f）、胼胝體（CC，g）和內(nèi)囊（IC，h）的BBB的 Ktrans系數(shù)比較。
拓展圖2. 在APOE4攜帶者中，HC和PHG中BBB破壞隨認(rèn)知域損害而增加。在具有不同程度的認(rèn)知域障礙的APOE4攜帶者和APOE3攜帶者中，HC和PHG的BBB的 Ktrans系數(shù)比較。
拓展圖3. 當(dāng)APOE4攜帶者和APOE3攜帶者具有不同程度的認(rèn)知功能障礙時(shí)，另外8個(gè)腦區(qū)的局部BBB的 Ktrans系數(shù)在具有不同程度的認(rèn)知域障礙的APOE4攜帶者和APOE3攜帶者中，顳下回（ITG，a）、上額葉（SFG，b）、尾狀核（CN，c）、丘腦（Thal，d）、紋狀體（Str，e）、皮質(zhì)下分水嶺區(qū)正常外觀的腦白質(zhì)（Subcort.WS NAWM，f）、胼胝體（CC，g）和內(nèi)囊（IC，h）的BBB的 Ktrans系數(shù)比較。
拓展圖4. APOE4攜帶者和APOE3攜帶者所有研究腦區(qū)的局部BBB的Ktrans常數(shù)與血管危險(xiǎn)因素（VRF）的關(guān)系
拓展表2. 通過(guò)PET研究APOE 3和APOE 4攜帶者的局部淀粉樣蛋白或tau腦蓄積和通過(guò)DCE-MRI研究BBB滲透性變化的74名受試者信息
由于Aβ和tau均可導(dǎo)致血管功能異常和BBB破壞，因此我們分別在包含了74例和96例受試者的亞組中研究了APOE
4攜帶者的BBB破壞是否在Aβ和tau沉積的下游（擴(kuò)展數(shù)據(jù)表2a，b）。正電子發(fā)射斷層掃描（PET）分析表明，與APOE 3純合子相比，認(rèn)知正常的APOE 4攜帶者眶額皮質(zhì)（OFC）中Aβ沉積更明顯。為了確定BBB通透性與Aβ和tau蛋白積聚的關(guān)系，我們選擇了5毫米厚的包括HC和PHG、OFC（APOE 4攜帶者首先發(fā)生Aβ沉積的部位）和顳下回（ITG；早期受tau病理影響的區(qū)域）在內(nèi)的冠狀切片。結(jié)果表明，盡管與小腦相比，HC中的Aβ和tau蛋白明顯增加，但是APOE4和APOE3攜帶者之間在HC中的Aβ和tau蛋白沉積無(wú)明顯差異（圖2a，b）。與APOE 3純合子相比，APOE 4攜帶者HC中的BBB受到破壞（圖2c），這與我們之前在更大隊(duì)列中（n=245）的發(fā)現(xiàn)一致（圖1b，c）。盡管APOE4攜帶者存在PHG區(qū)域的BBB破壞，但是APOE4和APOE3攜帶者之間在PHG中的Aβ和tau蛋白沉積無(wú)明顯差異（圖2d–f）。認(rèn)知功能正常的APOE 4攜帶者PFC中Aβ沉積顯著高于APOE 3攜帶者（圖2g，h），但BBB完整性沒(méi)有差異（圖2g，i）。在ITG中，APOE 4和APOE 3攜帶者之間的tau沉積或BBB完整性無(wú)顯著差異（圖2
j-1）?？傊?，這些數(shù)據(jù)表明APOE 4攜帶者HC和PHG中的BBB破壞與AD病理無(wú)關(guān)，并且APOE 4攜帶者中的BBB破壞始于內(nèi)側(cè)顳葉（負(fù)責(zé)記憶編碼和其他認(rèn)知功能）。
圖2. APOE4攜帶者血腦屏障的破壞與腦中Aβ和tau蛋白的積累無(wú)關(guān)。所有研究均在CDR評(píng)分0的個(gè)體中進(jìn)行。
圖3.基線CSF中sPDGFRβ水平升高可預(yù)測(cè)APOE4攜帶者的認(rèn)知功能下降
CSF中sPDGFRβ水平增加與APOE4攜帶者的認(rèn)知功能下降的相關(guān)性也同樣發(fā)現(xiàn)與橫斷面分析中 (圖4 a, b)。CSF中sPDGFRβ水平升高也與APOE4攜帶者的HC和PHG的 BBB通透性的增加有關(guān)(圖4 c, d)。CSF中sPDGFRβ水平升高也與BBB破壞的分子生物標(biāo)志物水平升高有關(guān)，包括CSF/血漿的白蛋白商值、CSF纖維蛋白原和纖溶酶原（圖4 e-g)。
接下來(lái)，我們探討了CypA–MMP9 (proinflammatory cyclophilin A–matrix metalloproteinase-9)通路的作用。當(dāng)APOE4基因敲入小鼠的腦毛細(xì)血管周細(xì)胞激活時(shí)，CypA–MMP9通路可以介導(dǎo)BBB破壞，進(jìn)而誘導(dǎo)與血源性神經(jīng)毒性蛋白有關(guān)的神經(jīng)元應(yīng)激，引起繼發(fā)的神經(jīng)元功能障礙和突觸蛋白丟失。腦組織分析結(jié)果也顯示，與APOE3攜帶者相比，APOE4攜帶者的腦毛細(xì)血管周細(xì)胞中的CypA–MMP9途徑激活顯著升高。在我們的被試中，APOE4攜帶者在具有認(rèn)知障礙的情況下表現(xiàn)出CSF中CypA水平升高（圖4 h，i），且與CSF中sPDGFRβ升高相關(guān)（圖4 j）。APOE4攜帶者在具有認(rèn)知障礙的情況下，也發(fā)現(xiàn)了CSF中MMP9水平升高（圖4 k），這與CSF 中CypA水平升高相關(guān)（圖4l），這表明類似于動(dòng)物模型，APOE4攜帶者中CypA–MMP9的激活與周細(xì)胞損傷相關(guān)。認(rèn)知功能受損和未受損的APOE4和APOE3攜帶者之間CSF中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、炎性或內(nèi)皮細(xì)胞損傷的標(biāo)志物無(wú)差異，但APOE4攜帶者中認(rèn)知受損時(shí)的神經(jīng)元特異性烯醇酶（neuron-specificenolase , NSE）有所增加，證實(shí)了神經(jīng)元應(yīng)激與HC和PHG的萎縮有關(guān)（圖1 j，k）。
關(guān)于APOE基因敲入和周細(xì)胞的動(dòng)物研究表明，APOE3通過(guò)低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1轉(zhuǎn)錄抑制CypA，而后者又轉(zhuǎn)錄抑制MMP9。與小鼠的數(shù)據(jù)結(jié)果一致，將APOE4攜帶者及APOE3純合子來(lái)源的多能干細(xì)胞（iPSCs）誘導(dǎo)分化為周細(xì)胞，結(jié)果顯示APOE4攜帶者的CypA、MMP9表達(dá)量較APOE3高（圖4m，n），這表明APOE4攜帶者可通過(guò)激活CypA-MMP9通路誘發(fā)周細(xì)胞損傷，導(dǎo)致BBB破壞相關(guān)的認(rèn)知功能障礙。
源自APOE4（ε4/ε4）的人類誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞（iPSCs）的周細(xì)胞比源自APOE3（ε3/ε3）細(xì)胞的周細(xì)胞具有更高的CypA和MMP9水平（圖4m，n），表明APOE可能以特異性的方式控制人周細(xì)胞中的CypA–MMP9。
與既往研究一致，在APOE 4攜帶者中，與APOE 3純合子相比，CSF 中Aβ1-42降低，pTau水平升高；在控制CSF中sPDGFRβ水平后，這種差異仍然顯著（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7）?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)支持了以下觀點(diǎn)：在APOE 4攜帶者發(fā)生認(rèn)知功能障礙的早期，Aβ和tau通路獨(dú)立于BBB破壞通路發(fā)揮作用。
第十四屆眼動(dòng)數(shù)據(jù)處理班（北京，3.21-26）
南京：
第二十九屆腦電數(shù)據(jù)處理入門班（南京，2.26-3.3）
第五屆腦電機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理班（Matlab版本，南京，3.15-20）
上海：
第三十六屆腦電數(shù)據(jù)處理中級(jí)班（上海，3.13-18）
重慶：
第二十七屆近紅外腦功能數(shù)據(jù)處理班(重慶，3.19-24)
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思影數(shù)據(jù)處理服務(wù)六：腦磁圖（MEG）數(shù)據(jù)處理
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