2型糖尿病合并轻度认知障碍患者的白质微结构完整性受损

《Neuroscience》：Disrupted white matter microstructural integrity of type 2 diabetes mellitus with mild cognitive impairments

　　

Xianxian Zhou|Jiehuan Wang|Xueyong Yang|Junyun Huang|Huaijin Fan|Shaochun Wang|Fuyu Si

中国山东省邹城市273500，邹城市人民医院医学影像科

摘要

2型糖尿病（T2DM）常伴有认知功能障碍。本研究旨在探讨伴有轻度认知障碍的2型糖尿病（T2DM-MCI）患者白质微结构的变化情况。研究共纳入16名T2DM-MCI患者、36名认知功能正常的2型糖尿病患者（T2DM-NC）以及29名健康对照组（HC）。所有参与者均接受了神经突起定向分散与密度成像（NODDI）检查及认知功能评估。通过NODDI技术分析T2DM-MCI患者的白质微结构变化，同时进行校正分析以探讨白质微结构改变与认知功能之间的关系。与健康对照组相比，T2DM-MCI组和T2DM-NC组在多条白质纤维束中表现出较低的神经突起密度指数（NDI）、较高的定向分散指数（ODI）以及更高的自由水分数（FWF），这些纤维束包括下额枕束、上丘脑辐射束和皮质脊髓束。此外，T2DM-MCI组的ODI和FWF值也高于T2DM-NC组。在T2DM-MCI组中，白质微结构变化与认知评分及血糖水平存在显著相关性。这些发现表明，白质微结构改变与2型糖尿病中的认知功能障碍密切相关，有助于深入理解该疾病早期认知功能损害的神经机制。

引言

2型糖尿病是一种常见的代谢性疾病，全球发病率不断上升，且常常伴随记忆、执行功能和处理速度等方面的认知功能障碍，从而影响患者的生活质量（Zhang, 2023; Mancinetti, 2023）。先前的研究显示，与健康人相比，糖尿病患者患痴呆症的风险高出60%（Antal, 2022; Dutta, 2022）。因此，研究2型糖尿病相关认知功能障碍的神经机制至关重要，这有助于优化干预策略、改善神经认知功能并延缓疾病进展。不过，目前关于2型糖尿病相关认知功能障碍的神经基础仍需进一步阐明。

已有研究表明，2型糖尿病患者存在与认知功能障碍相关的显著结构和功能变化，包括灰质体积减少、脑活动异常以及脑网络紊乱（Dai, 2024; Callisaya, 2019; He, 2025; Zhao, 2022）。白质作为大脑各区域之间高效传递信息及整合神经信号的关键结构，也与认知功能密切相关。扩散张量成像的研究结果表明，2型糖尿病会导致多个脑区白质的微结构完整性受损，而这些改变与高血糖和胰岛素抵抗有关（Xiong, 2019; Zhang, 2025; Zhuo, 2019; Cui, 2020）。然而，扩散张量成像在分析复杂纤维结构（如交叉纤维、相接纤维和扇形纤维）中的水分扩散情况时存在局限性（Jones, 2008; Tournier et al., 2011）。先前的研究显示，大约90%的白质体包含交叉纤维，这说明在复杂纤维结构中，基于扩散张量成像得出的指标的病理特异性远低于此前的预期（Jeurissen, 2013; Jones et al., 2013）。

近年来，神经突起定向分散与密度成像技术作为一种用于扩散磁共振成像的多室生物物理模型，能够有效区分脑脊液、细胞外空间以及细胞内环境对信号的贡献（Sepehrband, 2015）。因此，与扩散张量成像相比，NODDI技术对神经突起密度和纤维定向分散的检测灵敏度更高，能够更精准地显示微结构变化（Zhang et al., 2012）。尽管已有部分研究探讨了2型糖尿病患者的脑微结构变化，但这些研究主要关注灰质微结构，导致白质微结构完整性与认知功能之间的关联尚不明确（Huang, 2022; Huang, 2025）。

在本研究中，我们通过比较T2DM-MCI患者、T2DM-NC患者和健康对照组，运用NODDI技术分析了2型糖尿病合并轻度认知障碍患者的白质完整性变化。随后，我们进一步研究了白质变化与临床指标及认知功能之间的关系，以此深入理解2型糖尿病相关认知功能障碍的神经机制。

章节要点

研究对象

本研究于2022年2月至2024年5月期间，前瞻性招募了到我院就诊的2型糖尿病患者以及健康对照组。2型糖尿病的纳入标准为：1）年龄在30至75岁之间；2）右利手；3）符合2019年美国糖尿病协会制定的2型糖尿病诊断标准（《糖尿病的分类与诊断》，2019）；4）无神经系统或精神系统疾病（如肿瘤、中风、抑郁症）。排除标准包括：1）存在某些不适宜参与的病症

人口统计学及临床特征

最终分析共纳入81名参与者，其中包括16名T2DM-MCI患者、36名T2DM-NC患者以及29名健康对照组。三组患者在年龄和BMI方面无显著差异（P?>?0.05）。与健康对照组相比，T2DM-MCI组和T2DM-NC组的血糖值和糖化血红蛋白水平显著升高（P?

讨论

本研究采用NODDI技术分析了T2DM-MCI患者、T2DM-NC患者以及健康对照组之间白质微结构完整性的差异。我们发现2型糖尿病患者，尤其是T2DM-MCI患者，存在显著的白质微结构改变。此外，这些异常的白质微结构与T2DM-MCI患者的血糖水平及认知功能存在显著关联。这些研究结果提示，白质微结构异常可能反映了与认知功能相关的组织病理学变化，为相关研究提供了新的思路

CRediT作者贡献说明

Xianxian Zhou：文章撰写——初稿撰写、研究实施、正式分析、数据整理。Jiehuan Wang：文章撰写——审阅与编辑、研究实施。Xueyong Yang：文章撰写——审阅与编辑、研究实施。Junyun Huang：研究实施、数据整理。Huaijin Fan：方法设计、数据整理。Shaochun Wang：文章撰写——审阅与编辑、研究监督、研究实施。Fuyu Si：文章撰写——审阅与编辑、研究监督、项目管理、研究实施、数据整理。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。