首发精神病患者腹内侧前额叶的神经递质代谢与功能连接的关系
——一项多模态磁共振影像学研究
岑海欣 刘登堂
上海交通大学医学院附属精神卫生中心
复旦大学附属华山医院
【问题导读】
精神分裂症是一种严重的致残性脑部疾病，发病机制仍不清楚。大量研究提示精神分裂症的发病机制与前额叶功能异常有关。我们课题组前期应用神经影像学技术对早期精神分裂症的神经机制进行了系列研究，发现首发精神分裂症患者腹内侧前额叶的γ-氨基丁酸（GABA）代谢异常。基于上述基础，本课题组进一步探究首发患者腹内侧前额叶的神经代谢与功能的关系。本项目由上海交通大学医学院附属精神卫生中心的刘登堂教授团队与生物医学工程学院的李瑶教授团队共同完成，已正式发表在《Australian & New Zealand Journal of Psychiatry》杂志上，岑海欣及许嘉乐为第一作者及共同第一作者，刘登堂教授及李瑶教授为通讯作者。
【研究介绍】
研究目的：研究发现，精神分裂症患者腹内侧前额叶（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC）的功能和神经递质（尤其是γ-氨基丁酸）代谢水平均存在异常。然而，精神分裂症患者vmPFC的功能与γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）浓度的关系仍不清楚。研究方法：本研究纳入23名未用药的首发精神病（first episode psychosis, FEP)患者及26名健康对照，均进行氢质子磁共振波谱（1H-MRS）及功能磁共振（fMRI）扫描。利用LCModel分析vmPFC内 GABA、谷氨酸盐（Glx）及N-乙酸门冬氨酸（NAA）的浓度；同时以vmPFC作为种子点对vmPFC与全脑的静息态功能连接进行分析。使用阳性与阴性症状量表（Positive and Negative Syndrome Scale, PANSS）评定患者的临床症状。利用独立样本t检验比较两组被试vmPFC的神经递质浓度和功能连接强度的差异，应用相关性分析探索GABA浓度与功能连接强度的关系。（1）FEP患者vmPFC内的GABA浓度升高（p=0.046），且GABA浓度与vmPFC和左侧眶额叶中部的功能连接强度成正相关（r=0.577,p=0.004）(图1)；
图1.首发精神病患者腹内侧前额叶的GABA浓度升高（b）；首发患者腹内侧前额叶与左侧眶额叶中部的功能连接增强（a），且与GABA浓度成正相关（d）。
（2）FEP患者vmPFC内的NAA和Glx浓度无明显变化。（3）FEP患者的NAA浓度与阳性症状评分成正相关（r=0.477,p=0.021）；FEP患者vmPFC和左侧楔前叶的功能连接强度与阴性症状评分成负相关（r=-0.422,p=0.045）（图2）。
图2.首发精神病患者腹内侧前额叶的NAA浓度与阳性症状成正相关（a）；腹内侧前额叶和左侧楔前叶功能连接强度与阴性症状成负正相关（b）。
研究结论：本研究结果提示FEP患者vmPFC内的GABA代谢水平存在异常，且vmPFC的GABA浓度与功能连接强度呈正相关，为探索精神分裂症的病理生理机制提供新方向。
多模态脑影像学是研究技术的新发展，可以实现不同技术的互补，从而有助于更加全面的认识脑代谢及功能。前额叶代谢与功能的异常与精神分裂症的发病机制密切相关，多模态技术有助于我们深入研究精神分裂症前额叶代谢与功能的关系。本研究结合1H-MRS及fMRI探索首发精神病患者的腹内侧前额叶神经递质代谢水平与静息态功能连接的关系，发现首发患者的GABA浓度升高，且与腹内侧前额叶-左侧眶额叶的功能连接成正相关，提示首发患者腹内侧前额叶的GABA抑制性信号通路可能出现异常，为精神分裂症的GABA机制假说提供新证据。谷氨酸假说是精神分裂症的重要病理机制假说，但本研究未发现首发患者腹内侧前额叶的谷氨酸水平变化，可能由于本研究聚焦于腹内侧前额叶的神经代谢水平，需要进一步探究。
刘登堂 教授
上海市精神卫生中心 临床科主任
复旦大学/上海交通大学 博士生导师
【原文索引】
Cen H, Xu J, Yang Z, et al. Neurochemical and brain functional changes in the ventromedial prefrontal cortex of first-episode psychosis patients: A combined functional magnetic resonance imaging-proton magnetic resonance spectroscopy study. Aust N Z J Psychiatry. 2020;54(5):519-527.
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（完）
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