克罗恩病脑结构-功能共变模式及其与神经递质分布的空间对应关系

《Journal of Translational Medicine》：Multimodal CCA?+?joint ICA reveals fused gray matter volume and resting-state functional alterations with neurotransmitter associations in Crohn’s disease

　　

摘要

背景

克罗恩病是一种慢性炎症性肠病，常伴有肠-脑轴调节异常。然而，以往研究大多依赖单模态神经影像分析，使得共变结构-功能改变及其与神经递质谱之间的潜在关系在很大程度上仍然未知。

方法

从100例克罗恩病患者和50例健康对照者中获取了结构磁共振成像（灰质体积，GMV）和静息态功能磁共振成像（低频波动振幅分数，fALFF）数据。采用多模态典型相关分析联合联合独立成分分析（mCCA?+?jICA）来识别跨模态独立成分（ICs），随后进行与临床变量的相关性分析，并使用JuSpace进行神经递质空间映射。

结果

与健康对照相比，克罗恩病患者表现出一个组间差异联合成分[GMV IC1（FDR校正P?=?0.028）和fALFF IC1（FDR校正P?=?0.001）；丘脑、默认模式网络、脑岛、感觉运动皮层、枕叶、小脑和额区]，以及一个模态特异性组间差异成分[fALFF IC3（FDR校正P?=?0.009）；小脑和广泛额区]。fALFF IC1与fALFF IC3强烈相关（r?=?0.883，FDR校正P?< 0.001）。GMV IC1与疾病活动度呈负相关（r = ?0.430，FDR校正P?< 0.001），而fALFF IC1与生活质量呈正相关（r?=?0.261，FDR校正P?=?0.031）。空间映射揭示了与多巴胺能、5-羟色胺能、去甲肾上腺素能和阿片类系统的对应关系。

结论

我们的研究结果提示克罗恩病中存在结构-功能共变模式及其与神经递质分布的空间对应关系，为了解该疾病潜在的神经生物学机制提供了初步见解。