鐵粒子入侵腦 空污或是失智元兇


: 2020-02-06 10:02:32

(吉隆坡訊)人類總希望能永遠活着,希臘神話中奧林匹斯眾神通過“眾神的食物”(The Food of the Gods)獲得不朽,歷史中秦始皇派人尋覓長生不老仙藥,皆是如此。再瞧瞧如今的我們,談的都是長壽秘訣、逆轉衰老、抗衰老。然而人類的老化是無法避免的,但我們可以思考如何放慢老化的速度。

醫學物理博士黃群雄教授(Ng Kwan Hoong)指出,人類的壽命已經大幅度延長,活到90多歲是常見的,人類因而意識到研究失智症的需要。因為,若一個人在60歲開始患有失智症,社會該如何在他接下來活着的30年甚至40年內,去支持他?

醫學影像助評估失智症

“然而,大腦實際上是人類嘗試理解的最後一個器官,因為它是如此的精密而復雜,我們對它的理解,並不如心臟、肝臟等其他器官。”

“過往,診斷阿茲海默症的唯一方法,是在患者死後對其大腦進行解剖,並在其腦中看看是否有類澱粉蛋白斑塊(amyloid plaques)。”

“1896年,德國物理學家倫琴(Wihelm Conrad Roentgen)發明了X射線,後來醫學界也不斷研發出更多的醫學影像工具,讓人類可以在不切割身體的情況下觀察身體內的器官,其中包括大腦。”

他提到,目前的醫學影像工具可分成解剖學影像(anatomical imaging,或稱結構性影像)、功能性影像(functional imaging)和分子影像(molecular imaging),除了在解剖學上觀察人體構造,也可觀察人體器官的功能性以及體內各種分子如蛋白質的變化。

“如今,醫學界在臨床上通過醫學影像了解大腦的結構性、功能性和分子變化,以此協助評估失智症。”

影像工具觀察結構

檢測腦萎縮缺血區域

黃群雄說,醫生可以使用電腦斷層掃描(Computed Tomography,CT)和磁力共振造影(Magnetic Resonance Imaging,MRI)這兩種影像工具來取得大腦的結構性影像,用於觀察大腦組織的結構,以檢測肉眼可見的腦萎縮(brain atrophy)或局部缺血(ischaemia)的區域。”

他提及,《2016年研究生醫學期刊》(Postgraduate Medical Journal 2016)中一篇名為《失智症的大腦影像》的研究報告中指出,在阿茲海默症患者的MRI影像中,發現其右海馬回( right hippocampal,負責學習與記憶)發生萎縮,而在語意失智症(semantic dementia)患者的MRI影像中,發現其左腦顳葉前端(left temporal pole,負責聲音和語言理解)發生萎縮。

“放射科醫生就是通過類似如此的模式識別(pattern recognition),即比較正常人與失智症患者的大腦結構,來學習如何診斷失智症。”

大腦需葡萄糖運轉

他說,醫生可以使用核醫學影像(nuclear medicine)技術來觀察腦組織的功能性,比如使用腦血流斷層掃描(99mTc-HMPAO Single Positron Emission CT,HMPAO SPECT)或氟去氧葡萄糖腦部正電子斷層掃描(18F-FDG Positron Emission Tomography,FDG PET)。

他解釋,腦組織需要吸收養分如氧氣或葡萄糖才能發揮其功能,核子醫學影像技術是指將放射性示踪劑(radioactive tracers)注入大腦,讓健康的腦組織吸收,再通過正電子斷層掃描(Positron Emission Tomography, PET)這個影像工具來檢測放射性示踪劑釋出的伽馬(γ)射線,我們便可從此“標籤”出大腦內的各種代謝訊息,以此反映腦組織的功能狀況。

“比如HMPAO-SPECT可以顯示腦血流的程度,這項觀察是非常重要的,因為如果沒有血流,腦組織就會萎縮或死亡。而FDG-PET則用來觀察和分析大腦中葡萄糖代謝的情況,這項觀察也很重要,因為大腦是需要葡萄糖來運轉的。”

“現有研究顯示,阿茲海默症患者大腦中的後扣帶回皮質(posterior cingulate cortex)及雙頂葉皮質(biparietal cortex)有葡萄糖代謝減少的情況。”

β類澱粉蛋白和濤蛋白

破壞腦細胞溝通

黃群雄說,分子影像同樣通過放射性示踪劑來觀察大腦中特定的分子,比如現今醫學界在臨床試驗中,通過PET來標記類澱粉蛋白斑塊,以此證明阿茲海默症患者腦內的類澱粉蛋白斑塊的水平。

他舉例,2004年匹茲堡大學研發利用Pittsburgh Compound-B(一種示踪劑)來進行PET以觀察阿茲海默症患者腦內的類澱粉蛋白斑塊。

“目前醫學界在失智症患者或阿茲海默症患者的大腦內發現有着β類澱粉蛋白(Beta-amyloid)和濤蛋白,它們被相信是破壞腦細胞之間的溝通並導致細胞死亡的原因。”

他表示,大腦中的突觸(synapse)是神經元(neuron)之間通信的接頭,由突觸前膜(pre-synaptic)和突觸後膜(post-synaptic)組成,生物信號可以從突觸前膜經突觸傳遞到突觸後膜。當β類澱粉蛋白大量堆積形成斑塊(plaques),以及濤蛋白形成的神經元纖維纏結(neurofibrillary tangles),這兩者都會阻擋突觸傳送信號。

結合人工智慧

預測疾病幾時發作

黃群雄指出,現今我們都強調個性化的精準醫學(precision medicine),也希望能夠更早的預測到疾病什麼時候會發作,影像組學(radiomics)其實是其中一種途徑。影像組學指的是通過分析大量的醫學影像,以為某種疾病找到它在影像學上的表現特徵或標記物。

“接着,影像組學再搭配基因組學(genomic),兩者融合成為影像基因組學(radiogenomic),意指除了影像學研究,還需通過觀察組織病理學和基因序列或突變,兩者一同尋找更多的生物標記物(biomarkers),以達致更為精準的醫學。”

“此外,我們還需要結合人工智慧(Artificial Intelligence,AI)來協助進行大量的分析。比如,《放射學期刊》(Radiology)於去年刊登了一篇研究報告,該研究通過結合FDG PET與深度學習算法(deep learning algorithm,一種AI技術)來為阿茲海默症進行早期疾病預測。結果發現,這個預測算法在100%敏感度(sensitivity)下達到82%的特異度(specificity),並在患者得到最終診斷之前的平均75.8個月,相當於6年前,就做出了正確的早期疾病預測。”

“然而,這些訊息目前仍沒有一個明確的固定定義,它們都是醫學界正在試圖理解的東西,即使是一些醫學專家也未必認同。”

失智照護

勿跟失智長輩爭辯

失智長輩外觀上看不出生病,實際上他就是位患者,有時他們會講錯話、記錯事情,千萬不要跟他們爭辯或是糾正。

新年期間,通常是家人最忙的日子,容易疏於照顧失智長輩。

台灣失智症協會秘書長湯麗玉表示,每位失智長輩的差異程度很大,沒辦法用一套標準作業流程框架所有人。通常都會針對不同個案給予提醒,對於居家照顧失智症患者的家庭,面對年節團聚時光,有些地雷也建議避免。

不要考長輩和他爭辯

像是有些親友許久不見長輩,即使知道長輩已經失智,還是會考驗長者“你還記得我是誰嗎?”、“你怎麼會不記得我?”或是騙長輩“我是誰誰誰”,考驗長輩的記憶力,此舉不但會讓失智患者更加混亂,也會加劇失智症的症狀。

湯麗玉說,失智長輩外觀上看不出生病,實際上他就是位患者,有時他們會講錯話、記錯事情,千萬不要跟他們爭辯或是糾正。有時失智者甚至會汙名化家人,此時無須跟他們爭執,順着他們多鼓勵,或是轉移注意力都是很好的方式。

外出避人潮 降低焦慮

過年期間,許多家屬也會帶失智長輩外出踏青,湯麗玉說,外出時一定要牽緊長輩,不要讓他獨自待着,每年過年都是失智長輩走失的高峰期。不過,也不要因為擔心走失而整天待在家,讓長輩能維持正常的生活都是很好的。

她提醒,帶失智長輩到人潮壅擠處,除了一定要看緊長輩外,有些長輩對於人太多的地方會害怕緊張,盡可能事前提醒,或是避免到人多的地方,即可降低患者緊張的機率。

帶失智長輩過節千萬不要怕,也別擔心麻煩,有好的社交刺激,以及讓長輩見到熟悉的面孔,都有助健康。

不過,有些時候長輩已經難以適應環境的變化,也不要因為不能把長輩帶回家過節就自認“不孝”,給予長輩最舒服的過節方法,才是最好的方式。

請問醫生

女比男易失智

◆問:女性的大腦真的與男性不同嗎?

◆答:有趣的是,《美國國家科學院院刊》(PNAS)於今年年頭刊登了一篇關於男女代謝性腦年齡(metabolic brain age)的研究報告,該研究通過PET發現女性的大腦比男性的大腦年輕3.8歲,當然這項研究比較的只是男女大腦的新陳代謝功能。

然而,《阿茲海默症與失智》(Alzhei mer's & Dementia)期刊曾刊登的一篇研究報告指出,女性腦中的β類澱粉蛋白的沉積比男性來得多,因此認為女性認知能力的下降幅度大於男性。該研究得到的結論為,性別可能扮演着改變阿茲海默症認知能力下降幅度的角色。

另外,美國醫學會《神經病學期刊》(JAMA Neurology)於去年年頭刊登的一篇研究報告指出,女性大腦內的內嗅皮質(entorhinal cortex)中的濤蛋白水平高於男性。

◆問:聽說鐵粒子(iron particle)也會跑進人類大腦中?

◆答:過往,當人類死亡時,可以在他們的腦中發現這種鐵粒子,但它們是如何進入大腦的目前仍沒有人知道。至今,已有許多研究探討腦內鐵粒子(Fe3O4)與大腦退化性疾病的關聯性,更有研究發現鐵粒子與阿茲海默症中的類澱粉蛋白斑塊和神經元纖維纏結有關。

民眾熟悉腦電波檢查(electro encepha lography),其實現今也有腦磁圖檢查(magneto encephalography),以非入侵的方式來測量人腦中的鐵粒子。《人類大腦圖譜期刊》(Human Brain Mapping)於去年曾刊登一篇研究報告,該報告測量了11名健康男性,發現他們腦中的鐵粒子的質量介於0微克(μg)到12微克,同時鐵粒子都聚集在大腦的海馬回區域。

該研究推斷,鐵粒子的質量會隨着年齡的增長而增加,他們同時推斷,患有阿茲海默症的男性長者,其腦中的鐵粒子的質量可能大於20微克。

這就是所謂的生物標記物,它將在這個疾病的進展和臨床護理上提供重要的線索。

光明日報