Advances on the relationship between carotid artery stenosis and cognitive impairment

Abstract

Abstract:

In recent years， there has been a gradual increase in the incidence of carotid artery stenosis. The relationship between cognitive function and carotid artery stenosis has always been an area of interest. Numerous studies have demonstrated that symptomatic carotid stenosis （SCS） leads to cognitive impairment. However， the impact of asymptomatic carotid stenosis （ACS） on cognitive function and its extent are still inconclusively determined. Possible mechanisms include cerebral hypoperfusion， cerebral microembolism， and cerebral white matter hyperintensities. Definitive evidence regarding whether carotid revascularization can improve cognitive impairment caused by carotid artery stenosis is still lacking. Early detection and proactive intervention before the onset of significant symptoms in patients with carotid artery stenosis can prevent cognitive decline， thereby benefiting patient prognosis. Based on an extensive review of domestic and foreign literature sources， this article reviews the association between carotid artery stenosis and cognitive function as well as its pathogenesis and explores the impact of ACS on cognitive function along with potential improvements through carotid revascularization.

Key words:carotid stenosis,carotid revascularization,cognition impairment

摘要：

近年来颈动脉狭窄的发病率逐步增高，认知功能和颈动脉狭窄之间的关系一直受到人们的关注。较多研究表明，症状性颈动脉狭窄（symptomatic carotid stenosis， SCS）可引起认知功能障碍。然而，无症状性颈动脉狭窄（asymptomatic carotid stenosis， ACS）对认知功能的影响及影响程度目前尚未有明确的结论，可能的发病机制包括脑低灌注、脑微栓塞和脑白质高信号等，颈动脉血运重建能否改善颈动脉狭窄导致的认知功能障碍也尚未得出确切的结论。在颈动脉狭窄患者出现明显的症状前尽早发现并积极干预，能够避免认知功能下降并改善患者的预后。本文从颈动脉狭窄和认知功能之间的关系、发病机制和颈动脉血运重建等方面检索了国内外相关文献，重点从ACS对认知功能的影响和颈动脉血运重建对认知功能的改善方面进行综述。

关键词:颈动脉狭窄,颈动脉血运重建,认知功能障碍

Yuan ZHUANG, Wen ZHANG, Guoliang ZHANG, Yongxiang WANG, Mo WANG. Advances on the relationship between carotid artery stenosis and cognitive impairment[J]. Journal of ShanDong First Medical University&ShanDong Academy of Medical Sciences, 2024, 45(7): 438-445.

庄源, 张雯, 张国良, 王永祥, 王默. 颈动脉狭窄和认知功能障碍的关系研究进展[J]. betway必威登陆网址 (betway.com )学报, 2024, 45(7): 438-445.

Figures/Tables3

颈动脉狭窄程度	颈动脉狭窄率
轻度狭窄	< 50%
中度狭窄	50% ~ < 70%
重度狭窄	70% ~ < 100%
闭塞	100%

颈动脉狭窄程度	颈动脉狭窄率
轻度狭窄	< 50%
中度狭窄	50% ~ < 70%
重度狭窄	70% ~ < 100%
闭塞	100%

第一作者	样本数	纳入标准	平均年龄/岁	治疗方式	认知评估方法	术后认知变化
Turowicz等^{［ 73 ］}	70	ACS	67.81	CEA、CAS	MoCA、CANTAB	改善（术后6个月）
Porcu等^{［ 69 ］}	14（男10女4；左右侧各7）	ACS	73.5	CEA	MMSE	改善（术后3个月、6个月）
Gao等^{［ 51 ］}	90	SCS	CAS组63.3药物组65.2	CAS、药物	MoCA、MMSE、BI	改善（术后1个月、3个月、6个月）； CAS优于单独药物
Huang等^{［ 38 ］}	98	SCS	CEA组53.14；CAS组52.48	CEA、CAS	MMSE、MoCA	改善（术后3个月、6个月）；CEA和CAS无差异
Dempsey等^{［ 68 ］}	46	SCS、ACS	SCS组69.52；ACS组69.95	CEA	WAIS-IV、Digit Span and Block Design	改善（术后1年）；ACS和SCS无差异
Piegza等^{［ 32 ］}	47	SCS、ACS	65	CAS	DS、ROCF、WCST、LVF	改善（术后1年）
Kohta等^{［ 36 ］}	27（认知障碍16、认知正常11）	SCS、ACS	CI组76.4NC组69	CEA、CAS	MMSE、MoCA、FAB	CI组术后改善（术后3个月）
Krámská等^{［ 79 ］}	60	狭窄≥ 70%	67.9	CEA	RBANS	改善（术后1个月）
Schröder等^{［ 80 ］}	17	ACS 狭窄≥ 70%	66.9	CEA、CAS	MMSE	未出现明显改变（术后6 ~ 8周）
Gupta等^［81］	28	SCS	60	CAS	ACE-III	改善（术后3个月）

第一作者	样本数	纳入标准	平均年龄/岁	治疗方式	认知评估方法	术后认知变化
Turowicz等^{［ 73 ］}	70	ACS	67.81	CEA、CAS	MoCA、CANTAB	改善（术后6个月）
Porcu等^{［ 69 ］}	14（男10女4；左右侧各7）	ACS	73.5	CEA	MMSE	改善（术后3个月、6个月）
Gao等^{［ 51 ］}	90	SCS	CAS组63.3药物组65.2	CAS、药物	MoCA、MMSE、BI	改善（术后1个月、3个月、6个月）； CAS优于单独药物
Huang等^{［ 38 ］}	98	SCS	CEA组53.14；CAS组52.48	CEA、CAS	MMSE、MoCA	改善（术后3个月、6个月）；CEA和CAS无差异
Dempsey等^{［ 68 ］}	46	SCS、ACS	SCS组69.52；ACS组69.95	CEA	WAIS-IV、Digit Span and Block Design	改善（术后1年）；ACS和SCS无差异
Piegza等^{［ 32 ］}	47	SCS、ACS	65	CAS	DS、ROCF、WCST、LVF	改善（术后1年）
Kohta等^{［ 36 ］}	27（认知障碍16、认知正常11）	SCS、ACS	CI组76.4NC组69	CEA、CAS	MMSE、MoCA、FAB	CI组术后改善（术后3个月）
Krámská等^{［ 79 ］}	60	狭窄≥ 70%	67.9	CEA	RBANS	改善（术后1个月）
Schröder等^{［ 80 ］}	17	ACS 狭窄≥ 70%	66.9	CEA、CAS	MMSE	未出现明显改变（术后6 ~ 8周）
Gupta等^［81］	28	SCS	60	CAS	ACE-III	改善（术后3个月）

References80

1	Naylor R， Rantner B， Ancetti S， et al. Editor's choice-european society for vascular surgery （ESVS） 2023 clinical practice guidelines on the management of atherosclerotic carotid and vertebral artery disease［J］.Eur J Vasc endovasc Surg，2023，65（1）： 7.
2	Jonas DE， Feltner C， Amick HR， et al. Screening for asymptomatic carotid artery stenosis： a systematic review and meta-analysis for the U.S. Preventive Services Task Force［J］.Ann Intern Med，2014，161（5）： 336.
3	Eckstein HH， Kühnl A， Dörfler A， et al. The diagnosis， treatment and follow-up of extracranial carotid stenosis［J］.Dtsch Arztebl Int，2013，110（27/28）： 468.
4	Chang XL， Zhou HQ， Lei CY， et al. Association between asymptomatic carotid stenosis and cognitive function： a systematic review［J］.Neurosci Biobehav Rev，2013，37（8）： 1493.
5	Ancetti S， Paraskevas KI， Faggioli G， et al. Editor's choice-effect of carotid interventions on cognitive function in patients with asymptomatic carotid stenosis： a systematic review［J］.Eur J Vasc Endovasc Surg，2021，62（5）： 684.
6	符伟国，王利新，王玉琦. 颅外段颈动脉狭窄治疗指南［J］.中国实用外科杂志，2008，28（11）： 913.
7	赵明磊，毕齐. 无症状性颈动脉狭窄与认知功能障碍关系研究进展［J］.中国全科医学，2016，19（23）： 2861.
8	Poorthuis MHF， Sherliker P， Morris DR， et al. Development and internal validation of a risk score to detect asymptomatic carotid stenosis［J］.Eur J Vasc Endovasc Surg，2021，61（3）： 365.
9	Poorthuis MHF， Morris DR， de Borst GJ， et al. Detection of asymptomatic carotid stenosis in patients with lower-extremity arterial disease： development and external validations of a risk score［J］.Br J Surg，2021，108（8）： 960.
10	de Weerd M， Greving JP， de Jong AWF， et al. Prevalence of asymptomatic carotid artery stenosis according to age and sex： systematic review and metaregression analysis［J］.Stroke，2009，40（4）： 1105.
11	North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial Collaborators， Barnett HJM， Taylor DW， et al. Beneficial effect of carotid endarterectomy in symptomatic patients with high-grade carotid stenosis［J］.N Engl J Med，1991，325（7）： 445.
12	MRC European Carotid Surgery Trial： interim results for symptomatic patients with severe （70-99%） or with mild （0-29%） carotid stenosis. European Carotid Surgery Trialists' Collaborative Group［J］.Lancet，1991，337（8752）： 1235.
13	GBD 2016 Stroke Collaborators. Global， regional， and national burden of stroke， 1990-2016： a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016［J］.Lancet Neurol，2019，18（5）： 439.
14	《中国脑卒中防治报告2021》编写组，王陇德. 《中国脑卒中防治报告2021》概要［J］.中国脑血管病杂志，2023，20（11）： 783.
15	霍晓川，高峰. 急性缺血性卒中血管内治疗中国指南2023［J］.中国卒中杂志，2023，18（6）： 684.
16	Flaherty ML， Kissela B， Khoury JC， et al. Carotid artery stenosis as a cause of stroke［J］.Neuroepidemiology，2013，40（1）： 36.
17	Xiang J， Zhang T， Yang QW， et al. Carotid artery atherosclerosis is correlated with cognitive impairment in an elderly urban Chinese non-stroke population［J］.J Clin Neurosci，2013，20（11）： 1571.
18	Zavoreo I， Kes VB， Morović S， et al. Breath holding index in detection of early cognitive decline［J］.J Neurol Sci，2010，299（1/2）： 116.
19	von Reutern GM， Goertler MW， Bornstein NM， et al. Grading carotid stenosis using ultrasonic methods［J］.Stroke，2012，43（3）： 916.
20	Baradaran H， Gupta A. Carotid artery stiffness： imaging techniques and impact on cerebrovascular disease［J］.Front Cardiovasc Med，2022，9： 852173.
21	Popovic IM， Lovrencic-Huzjan A， Simundic AM， et al. Cognitive performance in asymptomatic patients with advanced carotid disease［J］.Cogn Behav Neurol，2011，24（3）： 145.
22	梁紫轲，陈忠. 无症状颈动脉狭窄与认知障碍的相关性及认知功能影响因素的研究［J］.心肺血管病杂志，2022，41（11）： 1169.
23	Haeri NS， Perera S， Nadkarni NK， et al. Association of inflammatory markers with muscle and cognitive function in early and late-aging older adults［J］.J Nutr Health Aging，2024，28（5）： 100207.
24	Roalf DR， Moberg PJ， Xie SX， et al. Comparative accuracies of two common screening instruments for classification of Alzheimer's disease， mild cognitive impairment， and healthy aging［J］.Alzheimers Dement，2013，9（5）： 529.
25	Hobson J. The Montreal cognitive assessment （MoCA）［J］.Occup Med （Lond），2015，65（9）： 764.
26	Romero JR， Beiser A， Seshadri S， et al. Carotid artery atherosclerosis， MRI indices of brain ischemia， aging， and cognitive impairment： the Framingham study［J］.Stroke，2009，40（5）： 1590.
27	Widimsky P， Snyder K， Sulzenko J， et al. Acute ischaemic stroke： recent advances in reperfusion treatment［J］.Eur Heart J，2023，44（14）： 1205.
28	Huang P， He XY， Xu M. Effects of carotid artery stent and carotid endarterectomy on cognitive function in patients with carotid stenosis［J］.Biomed Res Int，2020，2020： 6634537.
29	Thiele JR， Habersberger J， Braig D， et al. Dissociation of pentameric to monomeric C-reactive protein localizes and aggravates inflammation：in vivoproof of a powerful proinflammatory mechanism and a new anti-inflammatory strategy［J］.Circulation，2014，130（1）： 35.
30	Chapman CML， Beilby JP， McQuillan BM， et al. Monocyte count， but not C-reactive protein or interleukin-6， is an Independent risk marker for subclinical carotid atherosclerosis［J］.Stroke，2004，35（7）： 1619.
31	Hu ZZ， Zhang K， Qiang W， et al. Study of cognitive function in patients with severe asymptomatic carotid artery stenosis by a computerized neuropsychological assessment device［J］.Front Psychol，2023，14： 1055244.
32	Landgraff NC， Whitney SL， Rubinstein EN， et al. Cognitive and physical performance in patients with asymptomatic carotid artery disease［J］.J Neurol，2010，257（6）： 982.
33	崔秀英，王雁，肖建廷. 颈动脉狭窄程度及部位与认知功能障碍的关系［J］.临床神经病学杂志，2013，26（1）： 66.
34	Gray VL， Goldberg AP， Rogers MW， et al. Asymptomatic carotid stenosis is associated with mobility and cognitive dysfunction and heightens falls in older adults［J］.J Vasc Surg，2020，71（6）： 1930.
35	Kim DW， Lim JH， Cho S， et al. Effects of Banhabaekchulcheonma-Tang on brain injury and cognitive function impairment caused by bilateral common carotid artery stenosis in a mouse model［J］.Int J Med Sci，2024，21（4）： 644.
36	Yang L， Song JM， Nan D， et al. Cognitive impairments and blood-brain barrier damage in a mouse model of chronic cerebral hypoperfusion［J］.Neurochem Res，2022，47（12）： 3817.
37	周振华. 大鼠可控制颈动脉狭窄模型建立及认知功能变化研究［D］. 重庆：第三军医大学，2004.
38	Silvestrini M， Paolino I， Vernieri F， et al. Cerebral hemodynamics and cognitive performance in patients with asymptomatic carotid stenosis［J］.Neurology，2009，72（12）： 1062.
39	Lattanzi S， Carbonari L， Pagliariccio G， et al. Predictors of cognitive functioning after carotid revascularization［J］.J Neurol Sci，2019，405： 116435.
40	Chen YX， Tian YY， Tian H， et al. Tamoxifen promotes white matter recovery and cognitive functions in male mice after chronic hypoperfusion［J］.Neurochem Int，2019，131： 104566.
41	Hara S， Seida M， Kumagai K， et al. Beneficial effect of carotid artery stenting on cerebral hemodynamic impairment and cognitive function［J］.Neurol Med Chir （Tokyo），2020，60（2）： 66.
42	Cooke WH， Convertino VA. Association between vasovagal hypotension and low sympathetic neural activity during presyncope［J］.Clin Auton Res，2002，12（6）： 483.
43	Zhao Y， Zhang JW， Zheng YL， et al. NAD⁺improves cognitive function and reduces neuroinflammation by ameliorating mitochondrial damage and decreasing ROS production in chronic cerebral hypoperfusion models through Sirt1/PGC-1α pathway［J］.J Neuroinflammation，2021，18（1）： 207.
44	Poh L， Fann DY， Wong P， et al. AIM2 inflammasome mediates hallmark neuropathological alterations and cognitive impairment in a mouse model of vascular dementia［J］.Mol Psychiatry，2021，26（8）： 4544.
45	Su SH， Wu YF， Lin Q， et al. URB597 protects against NLRP3 inflammasome activation by inhibiting autophagy dysfunction in a rat model of chronic cerebral hypoperfusion［J］.J Neuroinflammation，2019，16（1）： 260.
46	Lin CJ， Chang FC， Lin CJ， et al. Long-term cognitive and multimodal imaging outcomes after carotid artery stenting vs intensive medication alone for severe asymptomatic carotid stenosis［J］.J Formos Med Assoc，2022，121（1 Pt 1）： 134.
47	Kohta M， Oshiro Y， Yamaguchi YJ， et al. Effects of carotid revascularization on cognitive function and brain functional connectivity in carotid stenosis patients with cognitive impairment： a pilot study［J］.J Neurosurg，2023，139（4）： 1010.
48	Rudolph C， Eldrup N. Asymptomatic carotid stenosis and concomitant silent brain infarctions［J］.Vascular，2020，28（1）： 7.
49	Porcu M， Sanfilippo R， Montisci R， et al. White-matter hyperintensities in patients with carotid artery stenosis： an exploratory connectometry study［J］.Neuroradiol J，2020，33（6）： 486.
50	Ye HR， Wang YJ， Qiu JT， et al. White matter hyperintensities and their subtypes in patients with carotid artery stenosis： a systematic review and meta-analysis［J］.BMJ Open，2018，8（5）： e020830.
51	胡文立，杨磊，李譞婷，等. 中国脑小血管病诊治专家共识2021［J］.中国卒中杂志，2021，16（7）： 716.
52	Markus HS， de Leeuw FE. Cerebral small vessel disease： recent advances and future directions［J］.Int J Stroke，2023，18（1）： 4.
53	蒋宇轩，林嘉灏，刘三鑫，等. 动脉硬化性脑小血管病患者情感障碍与影像学标志物的相关性研究［J］.新医学，2022，53（10）： 774.
54	费贝妮，成宇，刘颖，等. 基于智能分割分析脑小血管病患者白质高信号与认知功能的相关性研究［J］.中国临床神经科学，2021，29（3）： 265.
55	Boutzoukas EM， O'Shea A， Albizu A， et al. Frontal white matter hyperintensities and executive functioning performance in older adults［J］.Front Aging Neurosci，2021，13： 672535.
56	Ghaznawi R， Vonk JM， Zwartbol MH， et al. Low-grade carotid artery stenosis is associated with progression of brain atrophy and cognitive decline. The SMART-MR study［J］.J Cereb Blood Flow Metab，2023，43（2）： 309.
57	Dempsey RJ， Jackson DC， Wilbrand SM， et al. The preservation of cognition 1 year after carotid endarterectomy in patients with prior cognitive decline［J］.Neurosurgery，2018，82（3）： 322.
58	Yasin S， Tasdemir R. An investigation of the relationship between carotid artery stenosis and white matter hyperintensities［J］.Cureus，2023，15（5）： e39468.
59	Guo WJ， Shi J. White matter hyperintensities volume and cognition： a meta-analysis［J］.Front Aging Neurosci，2022，14： 949763.
60	Porcu M， Craboledda D， Garofalo P， et al. Reorganization of brain networks following carotid endarterectomy： an exploratory study using resting state functional connectivity with a focus on the changes in default mode network connectivity［J］.Eur J Radiol，2019，110： 233.
61	Tani N， Yaegaki T， Nishino A， et al. Functional connectivity analysis and prediction of cognitive change after carotid artery stenting［J］.J Neurosurg，2018，131（6）： 1709.
62	Porcu M， Craboledda D， Garofalo P， et al. Connectometry evaluation in patients undergoing carotid endarterectomy： an exploratory study［J］.Brain Imaging Behav，2019，13（6）： 1708.
63	Pucite E， Krievina I， Miglane E， et al. Changes in cognition， depression and quality of life after carotid stenosis treatment［J］.Curr Neurovasc Res，2019，16（1）： 47.
64	Plessers M， Van Herzeele I， Hemelsoet D， et al. Prospective comparison of cognitive effects of carotid endarterectomy versus carotid stenting with flow reversal or distal filters［J］.J Clin Exp Neuropsychol，2015，37（8）： 834.
65	Altinbas A， van Zandvoort MJE， van den Berg E， et al. The effect of white matter lesions on cognition after carotid revascularization［J］.J Neurol Sci，2013，334（1/2）： 77.
66	Schröder J， Heinze M， Günther M， et al. Dynamics of brain perfusion and cognitive performance in revascularization of carotid artery stenosis［J］.Neuroimage Clin，2019，22： 101779.
67	Pascot R， Parat B， Le Teurnier Y， et al. Predictive factors of silent brain infarcts after asymptomatic carotid endarterectomy［J］.Ann Vasc Surg，2018，51： 225.
68	Hitchner E， Baughman BD， Soman S， et al. Microembolization is associated with transient cognitive decline in patients undergoing carotid interventions［J］.J Vasc Surg，2016，64（6）： 1719.
69	Krámská L， Kovář M， Hrešková L， et al. Neuropsychological performance after carotid endarterectomy［J］.J Integr Neurosci，2022，21（1）： 36.
70	Sridharan ND， Asaadi S， Thirumala PD， et al. A systematic review of cognitive function after carotid endarterectomy in asymptomatic patients［J］.J Vasc Surg，2022，75（6）： 2074.
71	Piegza M， Jaworska I， Piegza J， et al. Cognitive functions after carotid artery stenting-1-year follow-up study［J］.J Clin Med，2022，11（11）： 3019.
72	Gupta AN， Bhatti AA， Shah MM， et al. Carotid artery stenting and its impact on cognitive function： a prospective observational study［J］.Neurointervention，2020，15（2）： 74.
73	Gao HL， Han BS， Zhang K， et al. Effects of carotid artery stenting on cognitive impairment in patients with severe symptomatic carotid artery stenosis［J］.Medicine （Baltimore），2022，101（37）： e30605.
74	Turowicz A， Czapiga A， Malinowski M， et al. Carotid revascularization improves cognition in patients with asymptomatic carotid artery stenosis and cognitive decline. Greater improvement in younger patients with more disordered neuropsychological performance［J］.J Stroke Cerebrovasc Dis，2021，30（4）： 105608.
75	Ning YC， Dardik A， Song LP， et al. Carotid revascularization improves cognitive function in patients with asymptomatic carotid artery stenosis［J］.Ann Vasc Surg，2022，85： 49.
76	Huo R， Liu Y， Xu HM， et al. Associations between carotid atherosclerotic plaque characteristics determined by magnetic resonance imaging and improvement of cognition in patients undergoing carotid endarterectomy［J］.Quant Imaging Med Surg，2022，12（5）： 2891.
77	Dutra AP. Cognitive function and carotid stenosis： review of the literature［J］.Dement Neuropsychol，2012，6（3）： 127.
78	Piegza M， Więckiewicz G， Wierzba D， et al. Cognitive functions in patients after carotid artery revascularization-a narrative review［J］.Brain Sci，2021，11（10）： 1307.
79	Traenka C， Engelter ST， Brown MM， et al. Silent brain infarcts on diffusion-weighted imaging after carotid revascularisation： a surrogate outcome measure for procedural stroke？ A systematic review and meta-analysis［J］.Eur Stroke J，2019，4（2）： 127.
80	Wesner E， Etzkorn L， Bakre S， et al. The clinical utility of the MOCA in iNPH assessment［J］.Front Neurol，2022，13： 887669.