人类心理压力引发的线粒体反应及其前额叶皮层的生物标志物关联

《Translational Psychiatry》：Psychological stress induced mitochondrial response in humans and its medial prefrontal biomarker correlates

　　

摘要

应激反应会促使线粒体活性增加，以满足因应激而产生的高能量需求。这一应激与线粒体的相互作用过程不仅涉及糖皮质激素，还包括多种由中前额叶皮层自上而下调控的替代途径。这些途径与许多对压力敏感的神经精神疾病密切相关。然而，目前尚缺乏一种可靠且便于在临床中应用的应激与线粒体反应模型来研究人类体内的这一过程。我们在35名健康受试者（21名男性）中采用了已有的心理应激测试，并检测了唾液中的游离线粒体DNA水平，该指标可反映线粒体的变化或功能紊乱情况。此外，我们还通过磁共振波谱分析（MRS，N?=?16）研究了这些由应激引起的游离线粒体DNA水平升高是否与大脑代谢物有关，同时利用高分辨率脑成像技术分析了中前额叶皮层的厚度（N?=?30）。研究发现，心理应激测试后，唾液中的游离线粒体DNA水平会显著上升（p?=?2.0?×?10^?7），随后逐渐下降。进一步分析表明，游离线粒体DNA水平的变动与皮质醇水平的变动仅有轻微关联，并非主要由皮质醇的变化所驱动。相反，我们发现较高的基线水平的中前额叶皮层/背侧前额叶皮层乳酸水平——这可能部分反映了线粒体功能障碍——与游离线粒体DNA水平的变动存在显著关联（r?=?0.80，p?<?0.001）。较高的线粒体DNA反应水平还与较薄的中前额叶皮层厚度存在显著关联（r?=??0.52，p?=?0.003）。年龄则呈现出U形影响：在成年早期游离线粒体DNA水平呈下降趋势，而在老年人中则有所上升，这一因素可解释33.8%的游离线粒体DNA水平变动（p?=?0.003）。这种基于应激测试和唾液游离线粒体DNA检测的模型，或许能为评估衰老、精神药理学以及那些与心理应激相关的神经精神疾病中的应激与线粒体通路功能提供一种新的无创方法。