Нарушения белого вещества и когнитивные функции при старении и болезни Альцгеймера

Значимость: Крупномасштабных исследований, количественно оценивающих связь между микроструктурой белого вещества, когнитивными функциями и их снижением при старении и болезни Альцгеймера, пока не проводилось.

Цель: Изучить связь между микроструктурой белого вещества в отдельных проводящих путях, когнитивными функциями и их снижением при старении и когнитивных нарушениях, связанных с болезнью Альцгеймера.

Дизайн, место проведения и участники: Прогностическое исследование старения и болезни Альцгеймера, представлявшее собой вторичный анализ данных когортных исследований, проведённых в нескольких центрах. Данные 9 когорт были получены в период с сентября 2002 года по ноябрь 2022 года. В исследование включали участников в возрасте 50 лет и старше, у которых имелись данные диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографии (dMRI), составные показатели когнитивных функций по отдельным доменам, демографические и клинические данные, а также удовлетворительные результаты контроля качества нейровизуализации. К демографическим и клиническим ковариатам относились возраст, пол, образование, расовая и этническая принадлежность, статус гаплотипа APOE (ε2, ε3, ε4) и клинический статус. Исследование проводилось с июня 2024 года по февраль 2025 года.

Факторы воздействия: Микроструктура белого вещества, когнитивные функции и их снижение.

Основные оцениваемые исходы и методы: Клинический диагноз, показатели нейровизуализации (dMRI, Т1-взвешенная МРТ, позитронно-эмиссионная томография с оценкой амилоида и тау-белка) и результаты когнитивных тестов.

Результаты: В исследование включили 4467 участников, прошедших 9208 продольных когнитивных обследований; 2698 (60,4%) участников были женщинами, средний возраст составил 74,3 (9,2) года. У 3213 участников когнитивных нарушений не было, у 972 имелось лёгкое когнитивное нарушение, у 282 — деменция при болезни Альцгеймера. Свободная вода (FW) в белом веществе демонстрировала наиболее сильную связь с когнитивными функциями при поперечной оценке и их продольным снижением во всех доменах, особенно с памятью. FW в лимбических проводящих путях, включая поясной пучок и свод, имела наиболее выраженную связь как с показателями памяти (поясной пучок: β = −0,718; p < 0,001; свод: β = −1,069; p < 0,001), так и с её снижением (поясной пучок: β = −0,115; p < 0,001; свод: β = −0,153; p < 0,001). Показатели FW в белом веществе взаимодействовали с исходным диагнозом, атрофией серого вещества, статусом ε4 и наличием амилоида, предсказывая более низкие когнитивные показатели и ускоренное когнитивное снижение. Наиболее заметными были взаимодействия FW свода с объёмом гиппокампа (β = 10,598; p < 0,001), FW поясного пучка с индексом SPARE-AD (β = −0,532; p < 0,001) и FW транскаллозального тракта нижней височной извилины с исходным диагнозом (β = −0,537; p < 0,001); все они предсказывали более низкие показатели памяти.

Выводы и значимость: Изменения микроструктуры белого вещества, особенно FW, играют ключевую роль в когнитивном снижении при старении и когнитивных нарушениях, связанных с болезнью Альцгеймера. Эти результаты подчёркивают важность коррекции FW при проведении исследований с использованием dMRI и выделяют лимбическую систему, особенно поясной пучок и свод, как ключевые области, связанные с когнитивным снижением. Модели взаимодействия показывают, что объединение скорректированных по FW показателей с другими биомаркерами болезни Альцгеймера может помочь лучше понять биологические механизмы нейродегенерации при старении.