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慢性肾病(CKD)是一种影响儿童和青少年生长发育的多系统疾病,约50%的儿童CKD病例由肾脏和泌尿道先天异常(CAKUT)引起,许多患者在一生中可能需要肾移植。既往研究表明,儿童CKD不仅影响肾功能,还可能导致神经认知缺陷,特别是执行功能(EF)的损害。执行功能包括注意力调节、计划能力和认知灵活性等,对学习和日常生活至关重要。然而,关于CKD患者脑部发育的具体模式及其与认知功能的关系仍未充分研究,尤其是缺乏关于儿童至青年期脑部发育轨迹的系统性分析。
本研究旨在探讨CKD患者的年龄相关神经发育变化,并分析脑部解剖结构与认知功能及肾功能参数之间的关联,以期揭示CKD对神经发育的潜在影响机制,为早期干预提供科学依据。
本研究采用病例对照设计,研究对象为6至21岁的CKD患者和健康对照组,共124名个体。研究于2016年9月至2024年8月在美国爱荷华大学医学中心进行,所有参与者均接受标准化的神经认知测试及3T磁共振成像(MRI)扫描。
CKD患者通过电子病历筛选招募,所有患者均未接受透析或肾移植,以确保样本的均一性。排除标准包括极早产(<30周)、癫痫或服用抗癫痫药物、中枢神经系统异常、染色体异常、先天性心脏病、智力障碍、严重脑外伤等。健康对照组来自社区招募,并按年龄、性别和母亲教育程度匹配,同时排除了在资优教育项目中表现特别突出的个体,以减少因智力水平差异造成的混杂因素。
所有参与者接受神经认知评估,包括执行功能、注意力和信息处理速度测验。MRI数据处理采用自动化分析流程,提取感兴趣脑区(ROI)的体积数据,并利用多元线性回归模型评估组间差异及年龄相关变化趋势。此外,研究还分析了脑部体积与肾功能(eGFR)及执行功能测评结果的相关性,以进一步探讨CKD对神经发育的影响。
本研究共纳入124名受试者,平均年龄为12.8岁(标准差4.5岁),其中74人为男性(占59.7%)。CKD组37人(81.1%为男性),健康对照组87人(50.6%为男性)。CKD组的eGFR均值为71.3 mL/min/1.73 m²(标准差25.5),显著低于对照组的101 mL/min/1.73 m²(P < 0.001)。
在神经认知测试中,CKD组在多数指标上低于健康对照组,尤其在执行功能相关任务中表现较差。此外,MRI分析发现,CKD患者的小脑灰质和白质体积的年龄相关变化模式与健康个体不同。具体而言,CKD患者的小脑灰质体积随年龄增加的变化速率显著低于对照组(β = -0.10,95% CI: -0.18 至 -0.01,Cohen f = 0.22),白质体积变化亦呈相似趋势(β = -0.09,95% CI: -0.19 至 -0.00,Cohen f = 0.19)。
此外,研究发现小脑灰质体积与执行功能评分之间存在显著正相关,提示小脑发育异常可能是CKD患者执行功能受损的潜在机制。同时,在CKD患者中,小脑灰质体积与eGFR呈显著正相关(β = 0.04,95% CI: 0.00 至 0.02,P = 0.01),表明较差的肾功能可能导致更严重的小脑萎缩。
尽管本研究发现CKD患者在杏仁核体积变化方面与健康对照组的趋势不同(β = 0.09,95% CI: -0.01 至 0.19,Cohen f = 0.18),但该差异未达到统计学显著性(P = 0.06)。整体而言,研究结果支持CKD对神经发育的影响,特别是小脑结构的异常可能在CKD相关的认知缺陷中发挥重要作用。
对照组和慢性肾脏病(CKD)患者小脑灰质和白色物质、小脑上级后叶体积和杏仁核体积的脑电相关变化
本研究探讨了6至21岁CKD患者的脑发育轨迹,发现其小脑灰质和白质体积的年龄相关变化模式不同于健康对照组。小脑灰质体积减少与执行功能缺陷密切相关,同时也与较低的eGFR相关,提示小脑发育受损可能是CKD患者认知功能受损的潜在机制。此外,虽然杏仁核体积的年龄相关变化趋势在CKD患者中有所不同,但尚未达到统计学显著性。
这些发现表明,CKD可能导致异常的小脑发育,从而影响认知功能,特别是执行功能的表现。由于儿童及青少年时期是神经认知发展的关键阶段,未来研究应进一步探讨CKD对大脑长期发育的影响,并评估早期干预措施的有效性,以改善CKD患者的神经认知预后。
原始出处:
Age-Related Changes in Brain Structure in Pediatric Chronic Kidney Disease. JAMA Netw Open. 2025;8(2):e2457601. doi:10.1001/jamanetworkopen.2024.57601
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