主动脉脉搏波传导速度与认知功能的关联

admin Post in 2012.04, 医学进展
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原文:钟文君博士; 编译:刘京京博士 


摘要:

老年痴呆症是老龄化社会的一个重要的公共卫生问题。除了年龄和基因等影响因素外,老年痴呆症的病因至今尚未明了。心血管疾病如高血压,被认为是导致老年痴呆症的危险因素。但这一理论还未从临床试验上得到证实。心血管疾病与认知功能之间关联的生物机制还需要进一步研究。作为动脉硬度测量“金标准”的主动脉脉搏波速度(PWV)以被公认为是一个独立的、对心血管疾病的预测指标。了解PWV和认知功能的关联,就可以进一步了解血管危险因素对认知能力下降和痴呆症的的作用。最近有许多对PWV和认知功能的关联研究的报道。本文介绍主动脉PWV测量,总结其与认知功能的关联研究,评论的动脉硬度和认知功能之间的关联的可能机制。因为心血管疾病和老年痴呆症之间的联系,对心血管病危险因素的干预可能对衰老有关的认知功能有额外的助益。 



老年痴呆症是老龄化社会的一个重要的公共卫生问题。据阿尔茨海默氏症协会报道,美国年龄在65岁以上的成年人中,每八人就有一个有痴呆症(2011年阿尔茨海默氏病的事实和数据http://www.alz.orgalzheimers_disease_facts_and_figures.asp)。据统计,2010年全球共有3560万人患有老年痴呆,到2030年将增加至6570万,而到2050年将为1.154亿。全球用于老年痴呆症的花费在2010年为604亿元。如果老年痴呆症是一个公司,它会是世界上该年度年收入最大的公司,超过沃尔玛。(见参考文献:http://www.alz.co.uk/research/world报告:世界老年痴呆症的报告,2010)。尽管如此重要,老年痴呆的病因尚不清楚。高龄和基因这两个因素虽已被公认,但他们都不可以被更改。

最近的研究表明,心血管疾病的危险因素对认知能力下降和痴呆症有重要作用(1)。心血管疾病-中风,是血管性痴呆的主要原因之一。在美国,每年大约有六十六万人中风。中风后一到四年内,患者认知能力逐渐下降直至痴呆(2)。一些常规的心血管疾病的危险因素,如高血压和糖尿病与认知下降和老年痴呆症之间的联系已被广泛研究,并已进行临床试验。但结果并不一致(3,4)。心血管疾病的危险因素和认知能力下降与老年痴呆症之间的联系,我们仍然不能明确理解。对血管的直接测量,如动脉粥样硬化和动脉硬度的测量,可能有助于进一步阐明心血管疾病和老年痴呆症之间的关系。但相比传统的心血管危险因素和认知功能的研究,这些研究很少。以下是对脉搏波速度(动脉硬度测量)和认知功能的关联的流行病学研究的综述。

脉搏波速度测量(PWV)

脉搏波速度(PWV)是许多动脉硬度的指标(如杨氏模量、特征性的顺应性、硬度指数等等)之一。动脉硬度或顺应性是动脉的力学性能,是由组成动脉壁的平滑肌细胞决定的。由于动脉壁结构的非均一性,动脉硬度因不同动脉区段和部位而不同。动脉硬度随着年龄而变化。年龄增长,弹性大动脉变得“僵硬”;有序排列的弹力纤维和片层逐渐丢失、细化、分裂、磨损;表面增加胶原沉着物,往往伴随钙化(5)。因为通过血液流动受正向波和周围动脉反射波回所综合决定,因此波速与动脉顺应性有关。

有三种类型动脉硬度可以测量:全身动脉硬度,区域动脉硬度和局部硬度(6)。全身动脉硬度测量大动脉对心室射血搏动的对抗。通常它是在直接测量一个单一的外围血管后计算的理论近似值(6)。区域动脉硬度在主要的生理功能部位测量,如主动脉。主动脉脉搏波速度(通常是测量从颈动脉到股动脉)已成为动脉硬度测量的“金标准”,并已被公认为一个可以独立的预测心血管疾病的预后的指标(7)。主动脉PWV还被欧洲高血压,心脏病协会认为是一个亚临床器官损害的标志(8)。局部动脉硬度是对动脉横断面扩张性的测量。它是压力的变化驱动体积变化。这种测量和PWV测量相比需要高度的专门技能和较长的时间,因而很少在流行病学研究中应用。


测量PWV可以用不同的方法和设备,其中包括康普乐(Complior)系统设备,澳科特(Sphymo Cor)系统设备和超声波扫描等等。澳科特(Sphymo Cor)和康普乐(Complior)系统都具备可以接受的可重复性(6)。由于PWV是通过动脉距离和脉冲时间的比例进行计算的,因而测量的一个主要误差来源就是从浅表动脉距离测量。肥胖,尤其是腹部肥胖可以使主动脉的距离(从颈动脉到股动脉)测量不准确。为使PWV测量标准化,还有一些因素也应控制,如室温、休息、测量时间、吸烟、饮食、酒精、和说话等。


人的一生中,在最初的十年,主动脉硬度随年龄的的增长而急剧下降,在十岁时达到最低。此后,主动脉硬度随年龄而增加(9)。主动脉PWV的范值在从约5米/秒到15米/秒。动脉硬度与一些心血管病危险因素有关,包括肥胖,吸烟,高血压,糖尿病,高胆固醇血症,糖耐量,代谢综合症,和炎症等(7)。更重要的是主动脉PWV对心血管系统有重大影响。因为近端动脉较远端动脉弹性大,脉冲被反射,产生逆向波。逆向波产生于不同的部位,例如大动脉在周边的分支处和小的肌型动脉。由于波的反射,压力波逐渐被扩增。这就造成周围动脉压力波的幅度高于中央动脉。因此,使用肱脉压替代主动脉脉压是不正确的.

在青壮年时动脉有弹性并且PWV低,这使反射波在舒张早期到达,导致升主动脉压增加,从而对冠状动脉灌注有促进作用。而在老年人,动脉硬度增加使反射波沿动脉枝的传播迅速加快,因此反射波在收缩早期到达,从而增加了升主动脉收缩压。这使压力负荷及心肌耗氧量增加,舒张压降低,因而导致冠脉低灌流(10)。这些影响是有害的,它们可以引起左心室肥厚,左心室搏出量降低,和冠心病。最近的一项信息整合,分析了十七项纵向研究,调查总数为15,877人,平均随访7.7年,并从中证实了主动脉PWV是一个对未来心血管事件发生率和总括性死亡率的预测因子。


脉搏波速度与认知功能。

最近的研究已经开始显示PWV与认知功能相关,这可能用于预测认知功能减退和老年痴呆症。在巴尔的摩老龄前瞻性研究中发现:582个案例(基线水平)随访平均3.7年后,相对较高的PWV与认知功能下降较快相关,以上结果已对多个常见的心血管病风险因素进行调节,包括年龄,性别,教育,胆固醇,吸烟,酒,和心血管病合并症(12)。另一个大规模人群研究得出相似结果,基线PWV与数个认知区域的较大衰减相关。

在对873个八十岁以上养老院居民的研究中发现,主动脉PWV 还与简易精神状态(MMSE)下降相关(14)。然而,在一个大规模人群纵向研究-鹿特丹研究(N = 3714)中发现:在调整多种心血管疾病的风险因子后,PWV与认知能力的下降或痴呆病的诊断并无相关(15)。风险因子调整过度可能是造成无效结果的原因。这项研究中作为动脉粥样硬化标志的颈动脉内膜中层厚度是一个调节因子(16,17),因而可能会过度调整对主动脉PWV的分析。另一项大规模人群横断面研究包括409位年龄24-92岁,无老年痴呆症且无中风的参与者。在这项研究中在调整心血管病危险因素包括年龄,性别,教育,体重,平均动脉压,抗高血压治疗等之后,主动脉PWV与年龄以乘积形式互动并对认知能力有负面影响。

下表(见原文表1)总结了有关主动脉硬度(由颈动脉 – 股动脉PWV测量)和认知功能关系的研究. 可以看出,这些研究都是在近些年展开的。研究数量有限,并多为小型横截面研究,患者为基础的研究,还有一个新的大规模人群研究(见最后一段)(12,13,15)。大多数研究中PWV的测量使用康普乐(Complior)设备。同时,其他方法,如超声和心电图(ECG)也被应用。除少数研究(19-21),大部分的研究发现PWV和认知功能之间有相关关系。但报道的相关效应量一般比较小,尤其是在大规模明显“健康”人群的研究中。例如,在一个横断面研究中,PWV 5米/秒(约1.8 SD)的增量与在跟踪和扫描中0.23 SD的递减有关,并综合得到认知得分(18)。在纵向研究中,PWV1个SD的增加与-0.11SD整体功能,-0.09 SD精神运动速度和-0.12 SD知觉速度的变化有关(13)。这可能是因为“健康”人群认知能力下降轻微,而幸存者偏见也可能减弱动脉硬度和认知能力下降之间的关联。

以往的研究,大部分采用MMSE作为认知功能的测试。一些研究中,MMSE是唯一的对认知功能的测试。 MMSE是一个用于老年痴呆症的筛查,和测量一般认知功能的测试;因此,未来的研究应着力于用多种不同的认知功能测量方法,了解认知功能的各方面,从而了解动脉硬化是否与一些具体的认知区域和特殊类型的老年痴呆症有关(21),并且了解是否某些认知域更易受动脉老化的影响,导致比其他认知域更早或更快的退变。这样的研究可以帮助了解血管疾病与认知功能之间如何关联的复杂的生物学机制。

另外,还有一些其他关注于臂踝PWV的研究(主要在日本和韩国)并不包括在本表中。这些研究得出类似的相关结果。目前的研究有一些证据表明PWV和认知功能的关联,但是大样本的纵向研究的证据有限。为了更好的评估相关性,还需要更多的研究支持。



动脉硬化和认知功能之间的关联机制可能有下述几个。首先,如前所述,动脉硬度增加对心血管系统产生不利影响,心血管疾病可以导致的中风和老年痴呆症(1,24),因而,动脉硬度可能间接通过与其他心血管危险因素的关联而与认知功能减退和老年痴呆症相关。作为一个直接测量动脉壁性质的指标,动脉硬度可能是血管健康度的一个合成标志,反映各种传统心血管病危险因素的影响。因此PWV和认知功能之间的关联在对多个传统的心血管病危险因素调整后,仍然具有显著意义。其次,由于高搏动性,高脉冲波速度可能会直接导致认知功能障碍及老年痴呆症。随着动脉硬度增加,高搏动性不能弹性大动脉有效的吸收,并延伸到远端小型和微型血管,造成这些血管损害(25)。脑,肾是两个最脆弱的器官,因为通往微血管循环的血管,比其他器官更扩张,会更容易地传输高脉动到终端小血管并造成损害(25,26)。另外,从动脉丛传来的高搏动可能会破坏血脑屏障的完整性(12),这可能会使大脑更易受炎症等恶性因素的侵袭。最近的MRI研究发现,在对传统的心血管疾病的风险因子调整后,大动脉的PWV可独立预测脑白质脑萎缩,脑微出血和腔隙性脑梗塞等(27,28)。最近提出的“脉冲波性脑病”的概念是指源自动脉丛的高搏动及大脑病理变化和后续功能障碍。

幸运的是,与年龄和基因不同,动脉硬度可以改变。这需要通过药物治疗,干预心血管疾病的危险因素,如体育锻炼,减肥,饮食习惯改变等(7)。习惯性运动可改善血管内皮功能,增加NO的生物利用度,减少氧化应激从而减缓动脉老化(30)。抗高血压和抗糖尿病的治疗药物可能会在血压不减少的情况下降低PWV(7,31)。尽管证据有限且并没有结论,他汀类药物的使用也被认为也可降低动脉硬度( 32)。因此,PWV的临床研究和干预试验,除了预防心血管事件外也可能有利于对认知的研究。到现在为止,并没有关于降低动脉硬度有益于认知能力的干预研究。在未来,将认知功能加入PWV的干预研究,可能会有助于进一步了解心血管疾病和老年痴呆症之间的联系,并可能为预防老龄化人群认知能力下降和老年痴呆症提供证据。

总结

总之,用于动脉硬度测量的主动脉PWV,不仅可以预示心血管疾病还可以对认知能力下降和痴呆病有所预测。一些流行病学横断和纵向定群研究对此已有报道。但研究数量有限,尤其是缺少大样本的研究及干预性研究。总之,还需要更多的研究支持。对动脉硬度和认知功能之间关联的研究可能有助于理清心脏疾病和认知能力下降之间复杂的的关联,并在将来为预防老年痴呆症提供有效证。

文章来源:“Pulse Wave Velocity in Association with Cognitive Function N A J MED SCI  2011, 4(4):212-216 http://www.najms.net/v4i4p212a/  其他参考文献从略

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