神经影像分层揭示纹状体应激易感性:精神分裂症风险新视角

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Translational Psychiatry 5.8

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  精神分裂症病因复杂,为探究基因与环境相互作用机制,研究人员以未患病的精神分裂症患者一级亲属(UFR-SZ)为对象,按右壳核体积分层研究。发现右壳核小的 UFR-SZ 亚组左尾状核更易受应激影响,该结果对揭示疾病病因意义重大。

  在精神健康领域,精神分裂症一直是备受关注却又充满谜团的疾病。长期以来,科学家们都知道精神分裂症与大脑中的谷氨酸能调节异常以及多巴胺能信号传导紊乱有关,尤其是在受到环境压力的情况下。然而,多巴胺成像研究却发现,那些具有精神分裂症遗传风险的个体,其纹状体的变化并不一致,这让纹状体在精神分裂症发病风险中的作用变得扑朔迷离。
同时,生活中的各种应激事件,像家庭矛盾、工作学习压力、社交问题等,都被认为是精神分裂症的环境风险因素。但奇怪的是,不同人对这些应激事件的反应差异很大,比如同样经历创伤,有的人的尾状核体积会增大,而有的人却会缩小,这背后的原因一直没有明确答案。

为了深入探究这些复杂的问题,中南大学湘雅二医院等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于纹状体中的壳核,将其作为精神分裂症遗传风险的指标,对 63 名未患病的精神分裂症患者一级亲属(UFR-SZ)进行研究,并与 59 名健康对照(HC)对比。研究人员通过多种先进技术,如结构成像、基因富集分析等,对大脑结构、环境应激因素以及相关基因进行综合研究。

研究发现,当按照右壳核体积对 UFR-SZ 进行分层后,右壳核体积较小的亚组,其左尾状核体积更小,而且这个左尾状核体积与应激性生活事件(SLE)的发生水平以及精神病症状都存在关联。也就是说,经历的应激事件越多,左尾状核体积越小,精神病症状越明显。更重要的是,这种关联在两个大规模人群队列(ABCD 研究和英国生物银行)中得到了验证。

此外,研究人员还发现,左尾状核在 SLE 和精神病症状之间起到了中介作用,并且这种中介作用与谷氨酸能突触和氧化应激反应相关的基因富集有关。这一研究成果发表在《Translational Psychiatry》上,为理解精神分裂症的病因提供了新的视角,揭示了基因 - 环境相互作用的新机制。

在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:首先是招募合适的研究对象,包括 UFR-SZ 和 HC,对他们进行严格的筛选和评估;其次,运用结构成像技术,在西门子 3.0T 磁共振成像仪上获取参与者的脑部结构图像;然后,使用基于体素的形态学分析(VBM)方法检测大脑体积变化;最后,通过基因富集分析探究相关基因与疾病机制的联系。同时,研究还利用了两个大型队列数据(ABCD 研究和英国生物银行)进行验证。

下面来具体看看研究结果:

  • 人口统计学、环境、认知和体积统计:UFR-SZ 参与者与 HC 在年龄、性别和教育年限上匹配,但 UFR-SZ 经历的 SLE 更多,在记忆测试(HVLT)中表现更差,TMT-B 测试反应更慢。VBM 分析显示 UFR-SZ 部分脑区体积更大,但这些区域与行为、应激或认知分数无显著关联。右壳核体积在 UFR-SZ 中呈现双峰分布,因此后续按右壳核体积中位数进行分层分析1
  • UFR-SZ 亚组的体积变化与环境、精神疾病的联系:在右壳核较小的亚组(低于中位数亚组)中,左尾状核一个簇的体积减小,且该簇体积与更多 SLE 和精神病症状相关,尾状核簇体积还介导了 SLE 与总 SIPS 评分的关联。而右壳核较大的亚组(高于中位数亚组)中,未发现与 SIPS 或 SLE 有显著关联的脑区。以左壳核体积分层时,也未发现相关显著关联2
  • 独立验证:在 ABCD 队列和英国生物银行队列中,分别筛选出具有高 SZ - PRS 且右壳核体积小的 “脆弱个体”。在这些个体中,均发现 SLE 经历越多,尾状核簇体积越小,验证了之前的发现34
  • 氧化应激相关生物过程:转录组分析表明,右壳核较小的亚组中与应激和谷氨酰胺相关的通路更多,特别是对氧化应激的反应通路在该亚组中显著富集56

研究结论和讨论部分强调了这些发现的重要意义。一方面,研究表明右壳核体积可作为神经影像分层指标,识别出对 SLE 具有共同脑易感性的 UFR-SZ 亚组,这为理解精神分裂症的遗传风险提供了新的思路;另一方面,尾状核通路的发现为精神分裂症的 “两击理论” 提供了证据,即遗传易感性和环境应激共同作用引发疾病。同时,氧化应激相关通路的发现,也为进一步探究精神分裂症的病理生理机制提供了新方向。不过,研究也存在一些局限性,如样本量有待扩大、需要长期随访验证、未考虑小脑作用、部分生活事件未纳入分析等,这些都为后续研究指明了方向。

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