成人脑能量代谢与睡眠

阿尔茨海默病 (AD) 在老年人群中进展迅速，大脑的病理生理变化至少在疾病发作前 1-2 年就开始了。 在此缓慢进展期间，个人可能会注意到记忆力的细微变化，这部分人群被称为轻度认知障碍 (MCI)。 MCI 是阿尔茨海默氏病 (AD) 的临床前阶段，在该阶段，个体有记忆问题但功能独立，尚未临床诊断为痴呆症。 潜在识别疾病进展的新模式，包括不同的生物标志物、最先进的技术，如睡眠跟踪和磁共振波谱 (MRS)，可能提供额外的、必要的工具来促进疾病的早期检测，这可能允许用于早期干预，并为对治疗的反应提供潜在的衡量标准。

该研究项目的第一个目标旨在了解脑能量和磷脂代谢物的变化，这些变化是通过 7 特斯拉的磁共振波谱测量的，分为三组：认知健康的成年人、MCI 和 AD。 大脑需要大量以三磷酸腺苷 (ATP) 形式存在的能量来支持神经元活动，并且它有丰富的磷脂来源来维持生物功能。 因此，能量供应和磷脂机制的异常会影响神经元细胞的广泛功能。 以前使用 18FDG PET 扫描的文献表明，即使在个体出现临床明显的认知功能障碍之前，大脑葡萄糖代谢的损伤也与 MCI 中的认知能力下降有关。 因此，测量能量代谢物 ATP-to-PCr (ATP/PCr) 和 Pi-to-PCr (Pi/PCr) 的比率提供了一种有前途的方法来预测静息大脑的活跃状态。

此外，磷脂水平在二十 (20) 岁时开始下降，并且在 80 岁之后会注意到更明显的下降。 因此，衰老和患病的大脑更容易受到磷脂代谢物水平变化的影响，从而导致神经退行性疾病。 可以使用 31P MRS 研究的两类磷脂代谢物是磷酸单酯 (PME) 和磷酸二酯酶 (PDE)。 PME 是细胞/神经元膜合成的基本组成部分，而 PDE 是细胞/神经元磷脂膜分解的代谢产物。 因此，较高的 PME 与 PDE 比率可以反映为导致神经发生的大脑健康改善，反之则表明神经变性。 因此，31P MRS打开了一扇无创测量各种神经化学代谢物的窗口，可以实时提供有关重要的高能磷酸盐代谢物以及磷脂代谢物的详细信息。 7T 超高磁场 MRI 扫描仪现在在全球范围内越来越普及，可以实现快速准确的 BEM 测量，可以提供一种全面的方法来帮助诊断从认知正常的成年人到 MCI 和 AD 的神经退行性过程，并监测治疗对新药的反应。

其次，睡眠模式的紊乱可通过改变脑能量与磷脂代谢物的比例，影响大脑的能量代谢，从而导致大脑认知功能受损。 衰老是睡眠质量的重要调节剂，可能会影响非快速眼动慢波睡眠 (SWS)，后者有助于清除淀粉样蛋白等有毒物质。 稳定的睡眠有助于恢复关于影响大脑能量浓度和磷脂代谢变化的能量需求的神经生物学和神经生理学反应。 目前，缺乏关于睡眠、大脑能量需求及其对健康老龄化、MCI 和 AD 认知领域表现影响之间关系的数据。

第三，BEM 受支持大脑电活动持续能量需求的特定基因调节。 因此在这项研究中，我们有兴趣研究 APOE ε4 和 ABCA7 两个基因对三组大脑能量和磷脂代谢物的影响。 了解这种联系非常重要，因为基因调节适当蛋白质/酶的合成，如 ABCA7 转运蛋白，用于葡萄糖代谢，从而产生能量。

最后，基于“改善睡眠第一假设”，牙科干预 (MyTAP；中线牵引口腔矫治器 (OA) 治疗将提供给睡眠异常和上气道阻塞参数的参与者。 通过使用持续气道正压通气 (CPAP) 减轻睡眠中上气道阻塞的治疗反应也被证明可以改善患有 OSA 的 AD 患者的认知功能。 在大多数情况下，上气道阻塞也可以使用简单安装、临床证明、FDA 批准的中线牵引设计口腔矫治器来急性纠正，以恢复睡眠质量并可能改善认知和“正常化”BEM。 目前没有关于口腔矫治器治疗改善 MCI 或 AD 患者白天嗜睡、客观睡眠测量和认知功能的疗效的报道。 MyTAP 与其他中线牵引设计口腔矫治器相似，已在临床使用超过 20 年，在治疗原发性打鼾至严重睡眠呼吸暂停患者时没有任何严重不良反应 MyTAP 口腔矫治器将根据其使用适应症使用和 FDA 批准的标签。 中线牵引口腔矫治器的安全性和有效性已经发表。 根据 FDA 批准的标签，MyTAP® OA 系列口腔内设备旨在治疗 18 岁或以上患者的夜间打鼾和轻度至中度阻塞性睡眠呼吸暂停。

该研究将分两个阶段完成。 在第一阶段，符合条件的参与者将完成一系列神经认知测试、基因样本采集、睡眠评估和 MRS 扫描。 如果参与者对牙科干预感兴趣，他们将进入第 2 阶段。 在研究的第二阶段，受试者将完成三个月的牙科干预，然后进行神经认知测试和睡眠评估。