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大脑扫描揭示:不同疾病如何留下独特的脑衰老“指纹”

一项发表于开放获取期刊《PLOS Medicine》的大规模研究显示,痴呆、轻度认知障碍、酒精成瘾以及精神分裂症等精神疾病患者,其大脑可能表现出加速衰老的迹象。该研究由南京航空航天大学的祁世乐(Shile Qi)领衔,发现不同疾病似乎与大脑不同区域各具特征的衰老模式相关。研究人员通过分析数万份脑部磁共振成像(MRI)数据,揭示了九种神经及精神疾病对大脑衰老时钟的独特影响。

预测年龄差:量化大脑衰老的标尺

研究人员能够评估一个人的大脑看起来比其实际年龄更老还是更年轻。其中一种方法是计算预测年龄差(PAD),即比较一个人的实际年龄与通过脑成像估算出的年龄。PAD为正值意味着大脑看起来比预期年龄更老。为了探究不同脑部疾病如何影响这一指标,研究团队分析了来自多个脑成像数据库的45,900名对照者的结构性MRI数据,并将其与2,698名患有多种疾病和差异的个体数据进行了比较,这些疾病包括注意缺陷多动障碍(ADHD)、自闭症谱系障碍(ASD)、酒精或烟草成瘾、阿尔茨海默病(AD)、轻度认知障碍(MCI)、精神分裂症、双相情感障碍或重度抑郁症。

神经退行性疾病关联最强,不同疾病影响各异脑区

在所检查的疾病中,神经退行性疾病AD和MCI与较高的PAD值关联最强,表明其大脑加速衰老的程度最为显著。成瘾和精神疾病也与PAD升高相关。相比之下,研究人员发现对照组与ADHD或ASD患者之间的PAD总体没有差异。研究团队还检查了各个脑区的PAD,并研究了与不同疾病相关的基因表达模式。一个突出的区域是前额叶皮层,它在多种脑部疾病中都显示出较高的PAD。精神疾病与额叶和颞叶的PAD升高相关,而痴呆则与额叶和枕叶皮层的PAD升高相关。成瘾则表现出不同的模式,其PAD升高出现在默认模式网络、突显网络、壳核和丘脑。

研究人员还识别出与特定疾病和差异相关的基因转录差异,表明脑衰老的模式可能与不同的潜在生物学过程有关。这些发现并未表明这些疾病直接导致脑衰老加速。该研究是相关性研究,而且某些疾病,特别是精神疾病和成瘾,经常同时发生,这使得难以分离它们的个体效应。尽管如此,研究人员认为,更深入地研究PAD最终可能有助于识别与常见脑部疾病相关的生物标志物,并为涉及的生物学通路提供新线索。作者补充道:“不同的神经系统疾病似乎在大脑衰老时钟上留下了不同的印记,这可能有助于研究人员更好地理解这些疾病所涉及的神经和生物学通路。”

本研究由江苏省重点研发计划(BE2023668)和国家自然科学基金(62376124)资助。资助方在研究设计、数据收集和分析、发表决定或手稿准备中均未发挥作用。


Journal Reference:

  1. Chuang Liang, Godfrey Pearlson, Juan Bustillo, Peter Kochunov, Jiayu Chen, Xiangrong Zhang, Rongtao Jiang, Kent E. Hutchison, Jing Sui, Zening Fu, Xiao Yang, Yuhui Du, Daoqiang Zhang, Shile Qi, Vince D. Calhoun. Brain aging patterns among nine neurological disorders: A case-control study. PLOS Medicine, 2026; 23 (7): e1004860 DOI: 10.1371/journal.pmed.1004860
(责任编辑:泉水)