引言：年龄和神经退行性变与多发性硬化症（MS，一种慢性炎症性脱髓鞘中枢神经系统疾病）的疾病进展相关，影响残疾和认知能力下降。脑容量损失已被证明是疾病进展的有价值生物标志物。近年来，脑龄估计已成为神经退行性变的神经影像学生物标志物。机器学习模型可以在健康人常规脑MRI扫描的基础上估计一个人的年龄。通过从脑预测年龄中减去实际年龄，可以量化与健康标准的偏差，即脑龄预测差异（brain-PAD）。在多发性硬化症患者（pwMS）中，brain-PAD高于健康对照组（HCs）。疾病持续时间越长，brain-PAD越高，且较高的brain-PAD与更大的残疾和认知障碍相关，支持其作为MS神经退行性变和疾病严重程度标志物的相关性。
脑龄在MS中表现出显著的个体间差异。一些个体显示出加速脑龄的迹象，表明神经退行性变更早或更严重，而其他相同实际年龄的个体显示出相对保存的脑结构，表明脑龄减缓。这种差异不能仅由年龄完全解释，引起了对其他潜在解释因素的关注。其中，疾病修饰因素（DMFs），特别是与生活方式相关的行为，越来越受到关注。一项UK Biobank研究表明，在健康人群中，脑龄与吸烟和饮酒相关。在MS中，吸烟、身体活动不足和不良饮食摄入等行为与更严重的残疾进展相关。然而，DMFs在塑造MS中脑龄轨迹方面的作用，如通过脑龄预测差异等MRI测量所反映的，仍不清楚，在现有文献中尚未探索。
为了区分DMFs与年龄相关变化的影响，我们使用了所有出生于1966年的一组MS患者队列，研究DMFs对brain-PAD的影响。随后，我们旨在评估这些DMF相关的brain-PAD变化与残疾和认知功能的关联程度。
方法：本研究包括健康对照组（HCs）和Project Y队列的MS患者，这是一个基于出生年份的MS患者队列，旨在确定解释MS表型变异的因素。纳入Project Y的患者必须满足以下所有标准：(1) 1966年在荷兰出生；(2) 目前居住在荷兰；(3) 根据2010年或2017年McDonald标准诊断为MS。HCs必须满足以下标准：(1) 1965-1967年在荷兰出生；(2) 目前居住在荷兰；(3) 无MS病史。筛选后，共纳入367名MS患者。其中，271名MS患者和125名HCs来中心进行为期一天的测试，其余参与者接受了家庭访问。
阿姆斯特丹UMC（VUmc地点）医学伦理委员会批准了Project Y协议。根据赫尔辛基宣言，所有参与者在纳入时均提供了书面知情同意。该研究在荷兰试验注册处（NL6362）注册。
DMFs被定义为可能影响MS患者疾病进展或脑结构的生活方式因素和社会人口学特征。参与者在为期一天的研究访问后完成了一套内部开发的问卷。问卷包含关于生活方式因素的问题，如饮食、身体活动、吸烟、饮酒和休闲，以及早期和后期的生活。还评估了教育水平、当前体重指数（BMI）和18岁时的BMI等社会人口学因素。
使用扩展残疾状态量表（EDSS）、9孔钉测试（9HPT）和定时25英尺步行测试（T25FWT）评估残疾。认知功能使用基于MS最小认知功能评估（MACFIMS）的测试电池进行评估，包括评估言语流畅性、视空间感知、视空间记忆、言语记忆、信息处理速度和执行功能的多项测试。
所有参与者均接受3T脑部MRI扫描，使用相同扫描仪（3T，Discovery MR750；GE，密尔沃基，WI）。使用3维T1加权快速扰相梯度回波序列获取脑龄。使用公开可用软件（brainageR）预测脑龄，该软件使用原始3D T1w-MRI扫描，通过高斯过程回归（GPR）预测脑龄。
使用R统计软件（版本4.3.2）进行统计分析。变量通过直方图和QQ图检查正态性。9HPT和T25FWT测试分数经过对数转换。双侧p值<0.05被认为具有统计学意义。
结果：从原始Project Y队列中，我们排除了125名MS患者和8名HCs，原因是数据缺失或质量不足，或者数据不可用于接受家庭访问的参与者。本研究的最终队列包括117名HCs（75%为女性）和242名MS患者（71%为女性），包括153名复发缓解型MS、55名继发进展型MS和34名原发进展型MS。对于HCs，平均年龄为52.8（±1.2）岁，平均脑龄为47.2年（±6.7），平均brain-PAD为-5.6年（±5.7）。对于MS患者，平均年龄为52.8岁（±0.9），平均脑龄为56.6年（±8.7），平均brain-PAD为+4.0年（±8.7），中位疾病持续时间为15.2年（四分位距[IQR] 8.2-24.5）。中位EDSS评分为3.5（IQR 2.5-4.0）。
我们发现，对于MS患者，更多的吸烟（β = 0.202，95% CI 0.08-0.33，p = 0.002）、酒精使用（β = 0.176，95% CI 0.05-0.30，p = 0.007）和18岁时的BMI（β = 0.149，95% CI 0.02-0.28，p = 0.021）与更高的brain-PAD相关，而更多的身体活动（β = -0.132，95% CI -0.26至-0.01，p = 0.041）与更低的brain-PAD相关。当前使用DMT或当前DMT疗效对brain-PAD没有影响。然而，终身最高疗效类型和根据疗效类别计算的治疗持续时间与brain-PAD相关。
中介分析显示，吸烟和酒精使用对EDSS（β = 0.039，95% CI 0.011-0.079，p = 0.003；β = 0.039 95% CI 0.008-0.076，p = 0.009）、9HPT（β = 0.057，95% CI 0.024-0.099，p < 0.0001；β = 0.055，95% CI 0.015-0.099，p = 0.004）和T25FWT（β = 0.045，95% CI 0.009-0.096，p = 0.009；β = 0.044，95% CI 0.007-0.093，p = 0.013）评分以及认知表现（β = -0.066，95% CI -0.117至-0.025，p = 0.0004；β = -0.060，95% CI -0.108至-0.013，p = 0.016）具有间接效应。还观察到吸烟对9HPT表现的总效应。此外，酒精使用与通过直接效应的认知测试表现更好相关。身体活动对EDSS评分（β = -0.027，95% CI -0.063至-0.002，p = 0.032）和认知表现（β = 0.042，95% CI 0.002-0.088，p = 0.034）具有间接效应。18岁时的BMI显示对9HPT和T25FWT有直接和总效应，但对EDSS没有。
讨论：在这项研究中，我们评估了DMFs对脑龄的影响，旨在了解同一年龄（52.8岁）的MS患者大队列中脑龄的个体间差异。我们发现吸烟、酒精消费和18岁时的BMI与更高的脑龄相关，而身体活动与更低的脑龄相关。相比之下，使用BPF代替脑龄的分析仅显示身体活动的积极影响。中介分析表明，吸烟、酒精和身体活动对残疾和认知的临床结果测量的影响通过脑龄介导。
我们发现这些因素也对MS患者的脑龄产生负面影响。具有更多packyears、酒精消费和18岁时较高BMI的个体脑龄更高。而身体活动得分较高的人脑龄较低。我们没有发现任何DMFs与HCs脑龄之间的关联，这表明这些因素对大脑产生负面影响，导致MS中更多的结构损伤和加速脑龄，而在HCs中影响不那么明显。
我们没有观察到当前使用DMT或当前DMT疗效对脑龄的影响。当我们调查终身最高疗效类型和根据疗效类别计算的治疗持续时间时，确实发现了正相关。这可能是因为高疗效DMTs通常开给疾病进程更具侵略性的个体，这意味着在治疗开始前脑龄可能已经提前。
在理解DMFs对大脑的影响的同时，了解这些影响如何转化为临床结果同样重要。中介分析表明，终身吸烟和酒精消费对所有临床结果测量的影响通过脑龄显著介导，这意味着它不仅影响大脑，还对疾病进程产生负面影响。一个意外的发现是，较高的酒精消费对认知显示出显著的积极直接效应，这可能由混杂因素解释，如社交参与或社会经济地位。
这项研究的优势是同一年龄的MS患者独特队列，最大限度地减少了与年龄相关的变异性。这个全面的队列拥有广泛的DMFs生活史数据和广泛的残疾和认知功能测量。然而，我们的研究也有几个局限性，包括使用回顾性设计可能引入的回忆偏倚、仅使用一种脑龄预测方法、未应用多重检验校正等。
总之，与MS无关的DMFs，特别是吸烟和酒精消费，导致神经退行性损伤，导致外观更老的大脑。这种神经退行性过程导致残疾加重和认知测试表现变差。这项研究为DMFs如何影响MS中的神经退行性和功能结果提供了新的见解，强调了生活方式干预在减轻神经退行性变和最终残疾进展方面的潜力。
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