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为解决神经发育障碍(NDDs)髓鞘研究难题,研究人员以 RASopathies 患儿为对象,用定量 T1 映射(QT1)技术研究髓鞘化。结果发现患儿白质束髓鞘增多、皮质髓鞘模式异常。该研究有助于理解 NDDs 病理,为治疗提供靶点。
在神经发育的奇妙世界里,髓鞘就像电线的绝缘层,包裹着神经纤维,保障神经信号快速、准确地传递。然而,在神经发育障碍(Neurodevelopmental disorders,NDDs)领域,髓鞘却成了一个神秘的谜题。全球约 15% 的儿童和青少年受 NDDs 影响,像注意力缺陷多动障碍(ADHD)、自闭症谱系障碍(ASD)等常见疾病,都与白质髓鞘异常有关。但由于 NDDs 的高度异质性,以及缺乏精准可视化髓鞘的技术,在活体中解读髓鞘异常困难重重。此前研究大多依赖扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI),可它对髓鞘变化的判断并不特异,就像戴着模糊的眼镜看东西,难以看清髓鞘的真实状况。因此,寻找一种更精准的研究方法迫在眉睫。
在这样的背景下,来自美国和加拿大多个研究机构的研究人员,踏上了探索之旅。他们聚焦于 RASopathies,这类疾病由 RAS - 细胞外信号调节丝裂原活化蛋白激酶(RAS - extracellular signal - regulated mitogen - activated protein kinase,RAS - MAPK)信号通路的单基因种系突变引起。研究人员希望借助定量 T1 映射(Quantitative T1 mapping,QT1)技术,深入了解 RASopathies 患儿的髓鞘情况,为解开 NDDs 的髓鞘谜题提供线索。这项研究成果发表在《Biological Psychiatry》杂志上,为该领域带来了新的曙光。
研究人员为开展此项研究,采用了多种关键技术方法。首先,招募了 72 名儿童作为研究对象,其中 49 名患有 RASopathies(包括 15 名神经纤维瘤病 1 型(Neurofibromatosis type - 1,NF1)患儿和 34 名努南综合征(Noonan syndrome,NS)患儿) ,23 名是典型发育(Typical Developing,TD)儿童。其次,运用了 QT1、扩散加权和结构磁共振成像(MRI)扫描技术。让参与者先在模拟 MRI 扫描仪中进行行为训练,适应扫描环境后,使用 GE Premier 3.0 特斯拉全身系统采集数据。此外,还采用了主成分分析、多变量方差分析(MANOVA)以及支持向量机(SVM)等数据分析方法。
下面来看具体的研究结果:
- 白质束髓鞘含量分析:研究人员对 39 条白质束进行分析,发现 RASopathies 患儿与 TD 儿童相比,39 条白质束中有 34 条的白质大分子组织体积(Macromolecular Tissue Volume,MTV)更高(pFDR<.05)。这一结果表明,RASopathies 患儿的白质髓鞘呈现广泛的增多现象,就像电线的绝缘层加厚了许多。这一发现与之前对 NS 小鼠模型预临床研究中推测的髓鞘形成不足的预期不同,显示出 RASopathies 患儿髓鞘化的独特特征。
- 皮质髓鞘模式分析:主成分分析捕捉了 360 个区域的皮质髓鞘化模式,随后的 MANOVA 分析揭示了组间在皮质 R1(1/T1 弛豫,是常用的皮质髓鞘标记物)上存在显著差异(p = .002,η2=.028)。这意味着 RASopathies 患儿和 TD 儿童在皮质髓鞘化方面存在明显区别。进一步分析发现,RASopathies 患儿在主成分 2(PC2)上得分更高,这暗示着他们可能有着独特的皮质髓鞘化模式,这种模式与正常发育儿童有所不同,影响着大脑的功能。
- 特征判别分析:支持向量机(SVM)分析确定了区分两组的最具判别力的特征,结果显示认知和皮质 R1 特征在区分 TD 儿童和 RASopathies 患儿方面最为显著,分类准确率达到了 87%。这表明通过这些特征,可以较好地区分两类儿童,也为后续进一步研究两者之间的差异提供了关键线索。
综合研究结果和讨论部分,此次研究意义重大。一方面,研究人员首次利用 QT1 技术在 RASopathies 患儿中发现了广泛升高的白质束髓鞘和区域依赖性的皮质髓鞘化模式,这不仅为理解 RASopathies 的病理机制提供了新的视角,也为研究其他 NDDs 的髓鞘变化提供了有价值的参考模型。另一方面,基于前期临床模型显示少突胶质细胞(产生髓鞘的神经胶质细胞)功能障碍,QT1 技术揭示出的髓鞘早熟现象,为将髓鞘作为神经发育障碍的治疗靶点提供了可能。未来,进一步探索髓鞘变化与认知功能之间的关系,有望推动当前治疗策略的发展,为 NDDs 患儿带来新的希望。