脑影像表型与腰痛风险的因果关联：孟德尔随机化研究揭示神经调控新靶点

本研究通过双向两样本孟德尔随机化分析（MR），首次系统评估了587个脑影像表型（IDPs）与腰痛（LBP）的因果关联。基于UK Biobank和FinnGen数据库的GWAS数据，发现31个IDPs（如右苍白球体积、左海马旁回皮层面积）可显著调控LBP风险（OR 0.61-1.93），反向MR揭示LBP可导致14个IDPs改变（β -0.15~0.17）。该研究为LBP的神经机制提供了遗传学证据，为影像学生物标志物开发奠定基础。

　　

慢性腰痛（Low back pain, LBP）是全球生产力损失的首要原因，也是致残年数的头号诱因。尽管大量观察性研究发现脑影像表型（Imaging-derived phenotypes, IDPs）与LBP存在关联，但传统研究无法区分这种关联是因果驱动还是混杂因素所致。更棘手的是，既往关于脑结构改变与LBP关系的研究结论相互矛盾——例如有的报告显示LBP患者苍白球体积增大，有的却显示减小。这种混乱局面亟需通过更严谨的方法学来澄清。

中山大学附属医院的研究团队在《Brain Research Bulletin》发表的研究，创新性地采用双向两样本孟德尔随机化（Mendelian randomization, MR）方法，利用英国生物银行（UK Biobank）33,224人的IDPs数据和FinnGen数据库177,860人的LBP数据，首次系统揭示了脑结构与LBP的因果双向关系。研究不仅确认了多个脑区的保护性或风险性作用，更发现LBP本身会导致特定脑区结构的改变，为理解疼痛-脑结构互作提供了全新视角。

研究主要采用三大关键技术：1）双向两样本MR分析框架，分别以587个IDPs和LBP作为暴露/结局；2）多维度IDPs分类体系，涵盖结构MRI（sMRI）测量的灰质体积、皮层面积和扩散MRI（dMRI）测量的白质各向异性分数（FA）、取向分散指数（OD）等9类指标；3）七种互补的MR算法（IVW、MR-Egger等）结合敏感性分析（MR-PRESSO、留一法）确保结果稳健。

3.1 正向MR：脑结构驱动LBP风险
研究发现31个IDPs对LBP存在因果效应：左尾侧额中回皮层面积每增加1个标准差（SD），LBP风险降低27%（OR=0.73）；右苍白球体积增大则风险降低14%（OR=0.86），这与既往部分临床观察一致，但通过遗传学证据首次确认其保护性因果作用。相反，左上前扣带回皮层面积增大会使风险升高14%（OR=1.14），右楔前叶皮层增厚则风险增加19%（OR=1.19）。白质分析更揭示左扣带束海马部OD值升高可降低39%风险（OR=0.61），而右丘脑后辐射平均扩散率（MD）降低与风险下降相关（OR=0.86）。

3.2 反向MR：LBP重塑脑结构
令人惊讶的是，LBP本身会导致14个IDPs改变：遗传预测的LBP风险每升高1个单位，左距状沟周围皮层体积增加0.12 SD（β=0.12），右岛叶皮层面积扩大0.17 SD（β=0.17）。这些区域涉及疼痛的情感-认知加工，提示慢性疼痛可能通过神经可塑性持续改变脑结构。

4.讨论与意义
该研究突破性地构建了LBP的"双重中枢机制"模型：1）初始的脑结构异常（如苍白球体积不足、白质完整性降低）通过削弱疼痛调控通路诱发LBP；2）持续的疼痛输入又进一步重塑脑结构（如岛叶扩张），形成恶性循环。这一发现为开发新型干预策略提供了靶点——例如通过非侵入性脑刺激增强保护性脑区的活动，或利用白质完整性指标预测疾病转归。

研究也存在若干局限：FinnGen队列的LBP样本量（13,178例）可能影响统计效力；部分IDPs（如右扣带束海马部ICVF）的生物学解释仍需实验验证。未来扩大GWAS样本量和结合功能影像数据将有助于深化发现。

这项研究首次通过遗传学证据系统描绘了脑影像特征与LBP的因果图谱，不仅解决了长期存在的学术争议，更为临床转化开辟了新路径——通过脑影像标记物实现LBP的早期预警和精准分型，最终推动疼痛医学进入"神经调控时代"。