青少年早期疼痛、睡眠障碍与物质使用意图的遗传与环境共变机制研究

本研究通过双生子模型（ACE）分析ABCD计划中12/13岁青少年的多维度数据，发现疼痛与睡眠障碍存在共享遗传病因（rA=0.41），而疼痛与物质使用意图间存在独特环境关联（rE=0.09）。研究首次在种族多样化早期青少年群体中揭示了跨表型共变机制，为针对A（加性遗传）、C（共享环境）、E（独特环境）因素的早期跨诊断干预提供了关键证据。

　　

引言

疼痛、睡眠障碍和物质使用在青少年群体中普遍存在且具有高度共病性。研究表明25%-40%的青少年经历慢性疼痛，30%-40%存在睡眠障碍问题，而29%的青少年有饮酒行为。尽管成人研究提示这些表型间存在遗传和环境层面的共变机制，但针对早期青少年及多样化种族的系统性研究尚属空白。本研究利用青少年脑认知发展（ABCD）计划的双生子数据，首次探讨12/13岁青少年疼痛部位数量、睡眠障碍和物质使用意图之间的遗传与环境协方差。

研究方法

研究对象来自ABCD研究的2096对双生子（417对同卵双生子和631对异卵双生子），性别比例为1:1，种族构成包含64%白人、14%非洲裔、12%拉丁裔和10%多种族群体。疼痛评估采用电子化身体地图标记法，将疼痛部位数量分为0-4级；睡眠障碍采用儿童睡眠障碍量表（SDSC）父母报告版，计算6个维度的平均分（Cronbach's α=0.82）；物质使用意图通过6项好奇心与使用意向问卷评估，因数据偏态分布而进行二分类处理。

统计分析采用SPSS v28进行初步相关分析，随后通过Mplus软件构建单变量ACE模型和双变量Cholesky分解模型。模型比较基于AIC和-2LL指标，对分类变量采用Theta参数化估计，所有模型均控制年龄和性别因素，并通过1000次Bootstrap计算95%置信区间。

研究结果

描述性统计显示32%青少年报告至少1个疼痛部位，睡眠障碍平均得分为1.29(SD=0.24)，30%青少年存在物质使用意图。表型相关分析显示疼痛与睡眠障碍（r=0.14）、疼痛与物质使用意图（r=0.08）存在微弱但显著的相关。

单变量ACE模型显示：

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  疼痛的最佳拟合模型为AE模型，加性遗传解释18%方差（95%CI:0.05-0.33），独特环境解释82%方差（95%CI:0.70-0.89）

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  睡眠障碍的最佳拟合为全ACE模型，遗传贡献53%（95%CI:0.31-0.75），共享环境19%（95%CI:0.01-0.37），独特环境28%（95%CI:0.21-0.37）

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  物质使用意图拟合AE模型，遗传解释21%方差（95%CI:0.03-0.31），环境解释79%方差（95%CI:0.69-0.90）

双变量Cholesky分解发现：

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  疼痛与睡眠障碍在简化模型中存在显著遗传相关（rA=0.41,95%CI:0.19-0.68）

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  疼痛与物质使用意图在全模型中显示独特环境相关（rE=0.09,95%CI:0.02-0.17），但简化模型中不再显著

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  睡眠障碍与物质使用意图无显著遗传或环境相关

讨论与启示

本研究揭示了早期青少年疼痛与睡眠障碍之间存在中等程度的遗传共变，这与成人研究中发现的背痛与睡眠质量遗传相关结论一致。可能涉及多巴胺、食欲素等神经生物系统的共同通路调控，这些系统同时参与疼痛敏感性和睡眠-觉醒周期调节。值得注意的是，物质使用意图主要受环境因素驱动，且与疼痛的环境关联在简化模型中减弱，提示早期青少年的物质使用倾向更易受个体独特经历影响。

与成人研究相比，本研究发现疼痛的遗传度较低（18%），支持"遗传影响随年龄增长"的理论框架。行为遗传学研究表明，复杂行为的遗传贡献从青少年期到成年期会逐渐增强，这可能源于新遗传效应的显现以及基因与社会过程的发育性交互作用。

研究局限性包括样本量相对较小（尤其针对种族亚组分析），物质使用实际发生率较低，以及疼痛测量仅侧重部位数量而非强度或慢性化程度。未来研究应结合纵向设计，追踪ABCD样本在14/15岁及更高年龄的数据，考察遗传环境互作效应的发育动态变化。

临床意义在于提示早期识别具有遗传风险的青少年，针对共享神经生物机制（如食欲素系统）开发跨诊断干预策略。同时环境因素的发现表明，针对家庭功能、社会经济地位等环境风险的预防措施可能有效阻断疼痛向物质使用发展的路径。

贡献与展望

本研究首次在多样化早期青少年样本中揭示疼痛-睡眠-物质使用意图的跨表型共变机制，为发育敏感期的风险识别提供了新视角。未来研究需结合分子遗传学方法和环境测量，深入解析遗传环境交互作用的具体机制，为制定分层预防策略提供证据基础。