精神分裂症是一种严重的精神障碍，位列全球20大致残原因之一，其病程迁延和认知功能受损是疾病负担的主要原因。然而，精神分裂症的病理机制仍不清楚。近年来，脑转录组成像研究为量化疾病相关的人脑结构改变并且阐明其潜在的生物学机制提供了机会。免疫功能紊乱在精神分裂症的发病中起到了重要的作用。大量研究揭示了免疫相关的遗传变异在精神分裂症脑结构改变中的作用，以及神经炎症对疾病发生发展的影响[1,2]。然而，为了进一步解释精神分裂症的生物学机制，需要直接观察人脑转录组表达与疾病早期脑结构改变之间的关联。
2023年7月10日，空军军医大学崔龙彪联合西安交通大学官方霖、复旦大学常晓在BMC Medicine杂志（中科院1区Top）发表了题为“Transcriptional level of inflammation markers associates with short-term brain structural changes in first-episode schizophrenia”的研究论文，揭示了人脑炎症标志物转录组表达与首发精神分裂症短期治疗后脑结构改变的关联，为免疫介导的精神分裂症发病机制提供了脑转录组成像证据。崔龙彪为第一作者；崔龙彪、官方霖、常晓为通讯作者。
研究人员采集了首发精神分裂症患者和健康对照人群基线和2~4个月随访时行为学和脑影像数据，使用阳性与阴性综合征量表（Positive and Negative Syndrome Scale，PANSS）评估患者症状严重程度，使用韦氏成人智力量表（Wechsler Adult Intelligence Scale, WAIS）评估基础认知能力，并采集了患者的血常规数据。人脑转录组数据来自于公开数据库Allen Human Brain Atlas（AHBA）。
脑影像结果发现，随访时全脑体积、皮层厚度、表面积在患者中分别降低1.08%、0.87%、0.65%，在健康对照者中分别降低0.97%、0.76%、0.24%（图1）。运用混合线性模型，研究人员发现，与健康对照人群相比，首发精神分裂症患者表现出加速的前额叶皮层和前扣带回皮层厚度下降，顶枕叶皮层厚度增加，以及两侧苍白球的体积变大，其组别与时间交互效应显著（图2）。同时，首发精神分裂症患者较健康对照者的额上回皮层更薄、内嗅皮层更厚。
图1患者（SZ）与健康对照（HC）皮层厚度与表面积纵向变化率。
图2局部脑区结构测量显著的组别和时间交互效应（A）以及组别主效应（B）。
接下来，研究人员基于AHBA数据库，提取炎症和抗精神病药物反应相关的基因在人脑皮层的转录表达水平（图3），并分析大脑结构变化是否与转录组表达相关。结果表明，患者皮层厚度变化与单核细胞基因表达之间存在正相关（r = 0.54，p = 8.8 × 10-4，FDR校正），而健康对照组则不存在相关[3]（r = -0.05，p = 0.76）（图4）。研究人员运用另一项研究报道的炎症相关基因重复上述分析，结果验证了患者皮层厚度变化与单核细胞基因表达之间存在正相关[4]（r = 0.51，p = 0.002）。
图3感兴趣基因的皮层表达水平
图4脑结构变化与炎症相关基因表达、抗精神病药物反应基因表达之间的关联。
研究人员还发现脑结构改变与基础认知能力相关。在WAIS测试中，患者左侧顶上小叶的厚度变化与WAIS量表中数字广度（倒序）的变化相关（r = 0.57，p = 3.4 × 10-4），而对照组则不相关（r = 0.09，p = 0.54）（图5）。在PANSS评分改变和药物剂量方面，没有发现与脑结构变化的显著相关性。
图5患者（A）和对照组（B）脑结构变化与认知评分变化之间的相关性分析。
文章结论与讨论，启发与展望
本研究发现，与对照组相比，患者短期治疗后表现出广泛的额叶皮层变薄，顶叶、枕叶皮层增厚，单核细胞基因表达水平与患者皮层厚度的纵向变化呈正相关。本研究探讨了首发精神分裂症患者脑结构的变化模式，及其与炎症标志物转录组的相关性，为精神分裂症潜在生物学机制提供了初步证据。本研究也是团队精神分裂症磁共振成像系列研究[6-10]从宏观向微观层面的进一步深入。
原文链接：https://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12916-023-02963-y
崔龙彪（左） 空军军医大学 讲师，医师，硕导；官方霖（中） 西安交通大学 教授，博导；常晓（右） 复旦大学 青年副研究员，硕导。
（照片提供自：崔龙彪/官方霖/常晓团队）
团队简介：崔龙彪博士组建的精神分裂症成像实验室主要从事精神分裂症磁共振成像基础与临床研究，建成665例涵盖临床评估、神经影像、全转录组、全基因组的西安精神分裂症十年队列。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目等9项，获国家留学基金资助1项。发表学术论文110余篇，作为第一或通讯作者在Schizophrenia Bulletin、British Journal of Psychiatry、Radiology、BMC Medicine等国际期刊上发表论文45篇，被引1300余次，H指数为22；主编《影像医学中的精神障碍》《百例精神科疑难病远程会诊实录》；发明专利、登记软件著作权7项。Molecular Psychiatry等30余种国际期刊编审。获WPA世界精神病学大会Fellowship、精神分裂症国际研究学会Early Career Award等15项奖励。
参考文献（上下滑动查看）
[1] Cheng W, et al. Genetic Association Between Schizophrenia and Cortical Brain Surface Area and Thickness [J]. JAMA Psychiatry, 2021, 78(9): 1020-30.
[2] Williams J A, et al. Inflammation and Brain Structure in Schizophrenia and Other Neuropsychiatric Disorders: A Mendelian Randomization Study [J]. JAMA Psychiatry, 2022, 79(5): 498-507.
[3] Nalls M A, et al. Multiple loci are associated with white blood cell phenotypes [J]. PLoS Genetics, 2011, 7(6): e1002113.
[4] Keller M F, et al. Trans-ethnic meta-analysis of white blood cell phenotypes [J]. Human Molecular Genetics, 2014, 23(25): 6944-60.
[5] Yu H, et al. Five novel loci associated with antipsychotic treatment response in patients with schizophrenia: a genome-wide association study [J]. Lancet Psychiatry, 2018, 5(4): 327-38.
[6] Cui L B, et al. Transcriptional level of inflammation markers associates with short-term brain structural changes in first-episode schizophrenia [J]. BMC Medicine, 2023, 21(1): 250.
[7] Xi Y B, et al. Neuroimaging-based brain-age prediction of first-episode schizophrenia and the alteration of brain age after early medication [J]. 2022, 220(6): 339-46.
[8] Cui L B, et al. Connectome-Based Patterns of First-Episode Medication-Naïve Patients With Schizophrenia [J]. Schizophrenia Bulletin, 2019, 45(6): 1291-9.
[9] Cui L B, et al. Disease Definition for Schizophrenia by Functional Connectivity Using Radiomics Strategy [J]. Schizophrenia Bulletin, 2018, 44(5):1053-9.
[10] Cui L B, et al. Disturbed Brain Activity in Resting-State Networks of Patients with First-Episode Schizophrenia with Auditory Verbal Hallucinations: A Cross-sectional Functional MR Imaging Study [J]. Radiology, 2017, 283(3): 810-9.
本文转自“逻辑神经科学”
转自：“解说科研项目”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
