研究人员正在使用一种开创性的技术来可视化参与多种精神疾病患者神经传递的关键分子。这项技术利用正电子发射断层扫描（PET）和一种名为[11C]K-2的特殊化学示踪剂，能够直接观察大脑中AMPA受体的分布和密度，为理解精神疾病的生物学机制提供了前所未有的视角。

精神分裂症、双相情感障碍和自闭症谱系障碍（ASD）等精神疾病相对常见，但诊断和治疗仍然复杂。虽然临床医生可以识别与这些疾病相关的临床症状，但我们对它们的生物学特征和潜在生理学原因的了解仍然有限。专家一致认为，突触（允许神经元之间通信的连接）的问题可能是许多精神疾病的一个关键特征。理论上，如果能分析精神疾病患者的突触特征，就有可能理解它们的生物学基础。然而，到目前为止，在活人身上观察突触一直具有挑战性，这一领域的进展有限。

幸运的是，日本横滨市立大学和其他机构的研究人员一直在积极致力于解决这个问题。在2024年10月15日发表在《分子精神病学》上的一篇论文中，由横滨市立大学的Takuya Takahashi教授领导的研究团队报告了一项新技术，使用正电子发射断层扫描和一种称为[11C]K-2的特殊化学示踪剂来可视化AMPA受体。AMPA受体是中枢神经系统中介导快速兴奋性突触传递的关键分子，其功能异常与多种精神疾病密切相关。通过这种成像方法，研究人员能够非侵入性地评估活体大脑中AMPA受体的密度和分布，从而揭示精神疾病的突触病理学。

精神疾病的PET成像研究

在这项研究中，Takahashi及其同事对149名精神疾病患者的大脑进行了PET扫描。使用[11C]K-2示踪剂，他们可视化了整个大脑不同区域中AMPA受体的密度，并探讨了其与ASD、抑郁症、精神分裂症和双相情感障碍的疾病严重程度的关系。此外，研究团队还比较了这些疾病患者与健康受试者之间的AMPA受体密度。他们的分析表明，AMPA受体的总体减少和/或不平衡分布可能是各种精神疾病的起源。它还揭示了每种疾病的独特特征。例如，在精神分裂症中，与阳性症状（如幻觉、妄想）相关的区域并不总是与阴性症状（如情感淡漠、社交退缩）相关的区域重叠。这表明常见和症状特异性大脑区域之间的相互作用调节了不同症状的表达。同时，在ASD中，症状严重程度与大部分皮层中AMPA密度的显著增加密切相关。这种突触活动的升高可能破坏了感觉处理过程，这可能是ASD患者经常经历的外部感官信息溢出的原因。

疾病特异性的AMPA受体模式

除抑郁症外，其他三种精神疾病在与健康受试者相比时，在大脑的各个区域导致了AMPA受体密度的显著差异。虽然其中一些受影响的区域在疾病之间是相同的，但每种疾病都表现出总体上独特的AMPA受体分布。有趣的是，AMPA受体密度与疾病严重程度相关的区域与健康人和患病者之间存在差异的区域几乎没有重叠。虽然其原因尚不清楚，但研究人员假设，特质区域可能首先发展，并作为给定疾病的被动指标，而状态区域可能随后发展，并更直接地负责症状及其严重程度的表现。这一发现提示，精神疾病的病理过程可能涉及不同时间尺度的突触可塑性变化。

总体而言，这项研究的结果展示了所开发技术的力量，用于可视化重要的突触受体并在生物学水平上表征精神疾病。“这些发现可能通过提供一种通过AMPA受体成像诊断和理解精神疾病的新方法，对医疗保健和制药行业产生重大影响，”Takahashi乐观地总结道。他进一步补充说，“它可能导致基于突触功能的新靶向疗法和诊断方法，提高治疗的精确度和结果。”这种新方法促进的准确诊断和有效治疗将为精神疾病患者的生活质量铺平道路。

参考原文： Mai Hatano, et al. “Characterization of patients with major psychiatric disorders with AMPA receptor positron emission tomography”. Molecular Psychiatry. 15 October 2024. DOI: 10.1038/s41380-024-02785-1.