近日，国家呼吸医学中心/睡眠医学中心张挪富教授团队在国际权威期刊BMC Medicine（中科院1区Top，IF=7.1）上发表了一篇题为“Obstructive sleep apnea and structural and functional brain alterations: a brain-wide investigation from clinical association to genetic causality”的研究论文。该研究的通讯作者为广州医科大学附属第一医院、广州呼吸健康研究院、国家呼吸医学中心、睡眠医学中心的张挪富教授。广州医科大学附属第一医院的吴康主治医师、甘骑铭、皮于红、吴岩娟硕士研究生为论文的并列第一作者。

    阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种常见的慢性疾病，影响我国约1.76亿患者。许多研究表明，OSA会导致不同程度的认知功能障碍。然而，OSA与认知功能障碍之间的因果关系及确切的神经病理机制尚未完全明确。该研究团队通过结合多模态脑部核磁共振成像（MRI）的观察性研究和大规模孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）研究，从临床观察和遗传角度揭示了OSA对大脑特定区域的结构和功能的影响，阐明了OSA与大脑结构和功能改变在基因层面的因果关系，并揭示了OSA患者夜间低氧在导致大脑结构和功能改变中的重要作用，这可能是其重要的病理生理机制。

    研究首先通过严格的OSA患者与健康受试者队列匹配（匹配因素包括年龄、性别、BMI、受教育程度等），利用多模态头颅MRI技术，通过体素形态学测量（VBM）、静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）和扩散张量成像（DTI）全面评估了OSA患者全脑结构和功能的变化。VBM分析未发现OSA患者脑灰质体积的显著变化；rs-fMRI分析显示，OSA患者在右侧小脑后叶和双侧额上回及额中回表现出较低的低频波动分数幅值（fALFF）和区域均匀性（ReHo），而在左侧枕叶和左侧中央后回则表现出较高水平（图1）。DTI分析发现，OSA患者双侧上纵束的各向异性分数（FA）降低，表观扩散系数（ADC）增加。进一步分析表明，OSA患者的右侧上纵束（SLF）ADC值与最低血氧饱和度（LSaO2）呈正相关（r=0.449，P=0.047）。

图1 rfMRI分析结果

    在孟德尔随机化分析中，研究结果显示OSA可能导致左侧颞下沟区域面积以及rs-fMRI连接网络中的ICA100 edge 893、edge 951、edge 1213等区域显著降低。同时，OSA还可能导致右侧额下回三角形部分平均厚度、右侧绒毡层方向离散度指数（OD）以及rs-fMRI连接网络中的ICA100 edge 258等区域显著增加（图2）。rs-fMRI连接网络中的ICA100 edge 893、edge 951、edge 1213以及ICA100 edge 258所连接的区域如图3-图6所示。

图2 孟德尔随机化分析结果

    综上所述，该研究充分证明了OSA对大脑结构、区域和功能的多种影响，且大脑功能的损害往往先于结构的损伤。孟德尔随机化研究进一步表明，OSA患者的大脑功能连接通常是减弱的，尤其是额叶和顶叶区域。此外，该研究揭示了低氧可能是导致OSA患者认知能力下降相关的结构和功能受损的主要神经生理机制，尤其是额叶区域可能是最重要的受损区域。未来的研究应更加关注额叶区域的变化，并深入探讨OSA患者脑功能的动态变化。

【作者简介】

张挪富 教授

*广州医科大学附属第一医院党委委员

*广州医科大学附属第一医院横琴医院党委书记

*国家呼吸医学中心副主任

*二级教授、主任医师、博士生导师

*国务院特殊津贴专家 广州市优秀专家

*中国睡眠呼吸联盟主席

*中华医学会呼吸分会睡眠呼吸障碍学组副组长

*中国医师协会呼吸分会肺血管病工作委员会委员

*广东省精准医学应用学会睡眠障碍分会主任委员

*广东省静脉血栓和肺栓塞防治联盟主席

吴 康 主治医师

*国家留学基金委（CSC）公派美国亚利桑那大学联合培养医学博士

*广州医科大学附属第一医院硕士研究生导师

*广州市卫生健康委员会优秀人才

*广州医科大学附属第一医院南山新锐人才

甘骑铭  硕士研究生

*广州医科大学2022级硕士

*广州医科大学2024年国家奖学金

*广州医科大学2024年优秀研究生