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精神分裂症大脑加速老化,谁之过?

主要发现

加速大脑老化的原因主要是疾病本身,而非治疗及药物。因此,精神病患者不必“谈药色变”,尽早治疗并缓解症状仍是重中之重。

横断面MRI研究已证实,精神分裂症患者的脑体积较健康人小;其中,脑白质和结构的异常在精神分裂症发作前即已出现,而灰质体积减少通常在发病后更加明显。此外,大脑老化速度在发病后也逐渐加快,估计患者的平均脑龄差异为5.5岁。针对这一现象,神经影像学纵向研究证据尚不充分,导致人们对精神分裂症患者脑组织的动态变化仍存有疑问:加速了脑组织的老化究竟是精神分裂症本身,还是另有原因,如抗精神病药?

2月26日在线发表于《美国精神病学杂志》的一项研究中,HugoG博士等通过使用支持向量回归算法(supportvectorregression),探讨了精神分裂症患者大脑加速老化的模型。

支持向量回归算法是一种新型机器学习技术,可根据高维(图像)数据做出预测。该模型可被训练识别脑组织中与衰老有关的模式,然后建立模型来判断某一特定个体特定年龄时的脑年龄。该技术已成功应用于测定各年龄段的成年人年龄及预测儿童及青少年的成熟/发展指数。

此次研究的纵向研究样本为341名精神分裂症患者及386名健康对照,所有受试者均接受了基线MRI扫描,其中378名受试在1-13年随访期内至少扫描一次,最终共得到1,197张MRI扫描图像,预处理后得到灰质密度图。受试者基线扫描时年龄为16-67岁,随访时间为1-13年。研究人员分别计算了各横断面上的脑年龄与生理年龄之间的差异(“脑龄差异”,GBA)、精神分裂症评定量表得分与健康受试得分之间的差异(“精神分裂症差异”,GSZ)。脑老化加速率通过计算两次连续测量的脑龄差异的差值得出。脑年龄模型在一独立模型中得到验证(图1)。

精神分裂症大脑加速老化,谁之过?

主要发现

算法建立的脑年龄模型在基线上与80%健康受试相符,平均绝对误差为4.31岁,比以往任何研究都更为准确。基线时健康受试的GBA几乎为0(GBA=-0.0017岁,<1天,SD=5.40),随访结束时平均GBA=-0.045岁,相当于16天,仍然接近于0(SD=5.82),说明在研究期间,健康受试的脑衰老与生理衰老同步。

而精神分裂症患者的基线GBA=+3.36岁(SD=5.87,p<0.001),说明基线时精神分裂症患者的脑组织已出现过度老化,约比同龄人的脑龄大3岁以上。而在随访结束时,GBA=+4.32岁,(SD=6.20,p<0.001),脑龄差异扩大了1.24岁,老化的加速率达到了平均1.36岁/年。

然而脑组织老化的加速率并不稳定:自精神分裂症发作起5年后,加速度会从开始的2.5岁/年降低到0(图3)。换言之,首发精神分裂症患者发作后第一年里,他的生理年龄增长1岁,而脑年龄会增长3.5岁;而发作5年后,他的脑老化速度不再加快,脑龄差异就此维持在一个稳定水平上。

精神分裂症大脑加速老化,谁之过?

研究同时发现,精神分裂症患者与健康人群的疾病差异变化与脑老化差异的变化性质不同,精神分裂症差异(schizophreniagap,GSZ)随着时间变化明显扩大,与个体化差异及用药情况更加密切,即药物治疗等主要对精神分裂症症状表现有影响,而对脑年龄的影响不大;相反,疾病本身的因素,如精神分裂症的严重程度、住院时间长短、结局等,与脑老化加速呈现正相关,生活方式同样有一定影响。

综上所述,精神分裂症的脑组织损失与两条途径有关:

一条相对匀速,主要是疾病本身带来的脑加速老化,与各种结局相关;

一条相对多变,可能与个体差异及药物治疗相关。

对于这两条途径的区分,不仅能解释造成精神分裂症脑老化的原因,也可帮助提供个性化治疗方案。但即使是在健康人群中,脑老化的个体差异也颇大,与遗传、心理、生理状态均有关,其中的机制尚不明了,亟待进一步的研究探索。

文献索引:SchnackHG,etal.AcceleratedBrainAginginSchizophrenia:ALongitudinalPatternRecognitionStudy.

AmJPsychiatry.2016Feb26:appiajp201515070922.[Epubaheadofprint]

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