成年早期重度抑郁症患者灰质与白质对比度的改变：部分反映了结构上的变化

《Journal of Affective Disorders》：Altered gray-white matter contrast in early adulthood major depressive disorder: A partial reflection of structural changes

本研究比较了早期成年期抑郁症患者与健康对照组的灰质-白质对比（GWC）、皮质厚度及白质微结构，发现患者GWC在多个脑区显著升高，并伴随皮质变薄及白质纤维各向异性、扩散性改变，提示GWC可能作为早期生物标志物，与认知功能（如视觉再生、数字跨度任务）及脑区（如岛叶、颞叶、海马旁回）病理相关。

　　早期成人期的主要抑郁症（MDD）与广泛的皮层厚度（CT）减少以及白质微结构异常密切相关。然而，关于灰白质对比度（GWC）在这一群体中的研究仍然较为有限。GWC作为一项反映灰质与白质特性差异的指标，其变化可能与神经发育过程中的异常有关，例如髓鞘形成（ICM）的不完善或受损。因此，研究MDD患者与健康对照组（HC）在早期成人期的GWC差异，同时结合CT和白质微结构的变化，有助于更全面地理解抑郁症的神经生物学基础。

本研究纳入了365名早期成人期的MDD患者和234名健康对照组成员，所有参与者均接受了T1加权结构磁共振成像（MRI）和扩散加权MRI扫描。通过分析T1图像，提取了GWC和CT数据；通过扩散数据，获得了各向同性分数（FA）、平均扩散率（MD）、径向扩散率（RD）和轴向扩散率（AD）等指标。研究采用了全脑分析和感兴趣区域（ROI）分析的方法，比较了两组之间的差异，并评估了这些变化与临床和认知指标之间的关系，包括视觉再现（VR）、数字顺背测验（DSF）和数字逆背测验（DSB）。

研究结果显示，与健康对照组相比，MDD患者在多个脑区表现出GWC的增加，同时部分区域的CT减少，且FA、MD和RD等白质微结构指标出现改变。在GWC增加的脑区中，左侧岛叶表现出CT减少，MD和RD增加，且GWC与CT呈正相关，与VR呈负相关。左侧颞中回的CT减少，而左侧海马旁回的FA降低，这些变化均与GWC呈正相关，后者还与DSF和DSB呈正相关。右侧舌回的RD降低，且与DSB呈正相关。这些结果表明，GWC在MDD患者中存在显著变化，可能反映了神经结构的异常。

GWC可能作为早期成人期抑郁症结构异常的一个潜在生物标志物。研究还发现，左侧岛叶、海马旁回、右侧舌回和颞中回可能在早期抑郁症的病理过程中起重要作用，其中前三个区域与认知功能障碍密切相关。这提示我们，这些脑区可能在抑郁症的发展过程中扮演关键角色，其异常可能影响患者的认知表现和情绪调节能力。

抑郁症是一种影响全球约1.85亿人的精神疾病，其主要特征包括持续的低情绪、兴趣丧失以及反复的自杀念头。该疾病在年轻人，尤其是早期成人期（18-30岁）的发病率显著上升，这正是大脑发育和结构优化的关键时期。早期成人期的抑郁症不仅与更高的复发风险相关，还可能增加对其他精神疾病易感性，并导致长期的社会适应、人际关系、教育和就业能力受损。因此，理解抑郁症在这一阶段的临床表现及其神经生物学机制尤为重要。

以往的研究已经揭示了抑郁症患者的结构脑异常，主要涉及皮层和白质微结构的变化。皮层厚度在早期成人期表现出较高的敏感性，并且在MRI中比体积测量更为可靠。荟萃分析表明，抑郁症患者的皮层厚度在多个区域减少，尤其是在成年群体中更为明显。然而，在首次发作且未接受药物治疗的患者中，皮层厚度的变化可能呈现异质性，即某些区域可能增加，而另一些区域可能减少，这表明个体差异的存在。

扩散张量成像（DTI）研究也显示，抑郁症患者的各向同性分数（FA）普遍降低，尤其是在胼胝体及其相关纤维束中。类似的变化在青少年和年轻成人中也有所观察。此外，平均扩散率（MD）和径向扩散率（RD）的改变进一步支持了早期成人期抑郁症患者白质完整性受损的假设。这些结果表明，抑郁症的神经结构异常可能涉及多个层面，包括皮层和白质微结构的改变。

尽管抑郁症的灰质和白质异常已被广泛报道，但整合这两种特性进行分析的方法仍较为有限。GWC作为一种反映灰白质边界信号强度差异的指标，其变化可能与神经发育过程中的异常有关。GWC在个体发育和衰老过程中呈现出独特的变化轨迹。从晚期儿童到青少年阶段，随着皮层内髓鞘形成（ICM）的逐步发展，灰白质边界变得模糊，导致GWC持续下降，直到早期成人期趋于稳定。这一发育轨迹与精神疾病高发的关键神经发育阶段高度重合，提示GWC可能对疾病风险具有一定的敏感性。进入老年后，GWC再次下降，这可能与白质信号强度的减弱有关。

临床研究表明，GWC的异常在不同疾病中表现各异。在神经退行性疾病和神经发育障碍中，如阿尔茨海默病、帕金森病和自闭症中，GWC呈现出下降趋势。相比之下，在注意力缺陷多动障碍（ADHD）、强迫症（OCD）以及精神分裂症和双相情感障碍中，GWC则表现出升高，这可能反映了灰质信号减弱和ICM发育受损。此外，基于GWC的结构网络分析也发现，MDD和多发性硬化症（MS）中存在相似的异常，这可能与共同的炎症机制有关，进一步支持了GWC作为神经生物学标志物的潜力。

尽管已有研究探讨了GWC在不同疾病中的变化，但针对早期成人期抑郁症患者的研究仍然较少。鉴于抑郁症患者中灰质和白质异常已被广泛报道，研究GWC与CT和白质微结构之间的关系可能有助于更全面地理解抑郁症的神经生物学基础。因此，本研究旨在探讨早期成人期MDD患者与健康对照组在GWC方面的差异，同时评估CT和白质微结构的变化。为了实现这一目标，我们采用基于顶点的分析方法来评估GWC的变化，基于ROI的分析方法来评估CT的变化，而白质微结构的变化则通过基于纤维束的分析（TBSS）和ROI分析方法进行评估。

在GWC增加的脑区中，左侧岛叶表现出CT减少，MD和RD增加，且GWC与CT呈正相关，与VR呈负相关。这提示我们，GWC的变化可能与CT的变化相互关联，且在某些区域中，GWC的增加可能反映了灰质信号强度的减弱或白质信号强度的增强。此外，左侧颞中回的CT减少，左侧海马旁回的FA降低，这些变化均与GWC呈正相关，而FA的变化还与DSF和DSB呈正相关。这表明，GWC的变化可能与认知功能的改变密切相关，尤其是在执行功能和记忆能力方面。

右侧舌回的RD降低，且与DSB呈正相关，这提示我们，白质微结构的变化可能对某些认知功能产生影响。这些结果表明，GWC的变化不仅反映了灰质和白质的异常，还可能与认知表现的变化相互关联。因此，研究GWC与CT和白质微结构之间的关系，有助于更全面地理解抑郁症的神经生物学机制。

研究还发现，GWC的变化在不同脑区表现出不同的模式。例如，在某些区域中，GWC的增加可能与CT的减少同步发生，而在另一些区域中，GWC的增加可能伴随FA的降低。这些变化可能反映了不同脑区在抑郁症中的不同病理机制。例如，左侧岛叶可能在情感调节和认知处理方面受到较大影响，而左侧海马旁回可能在记忆和情绪相关功能中表现出异常。此外，右侧舌回可能在某些认知功能中表现出特定的改变，如执行功能。

这些结果提示我们，GWC的变化可能不仅仅是灰白质边界模糊的简单表现，而是与神经结构的复杂变化密切相关。因此，GWC可能成为一种新的生物标志物，用于评估抑郁症的早期结构异常。这为抑郁症的早期诊断和干预提供了新的思路，同时也为理解抑郁症的神经生物学机制提供了新的视角。

此外，本研究的结果还表明，GWC的变化可能与抑郁症的临床表现和认知功能障碍密切相关。例如，GWC的增加可能与情绪调节困难、注意力不集中和记忆能力下降相关。而CT的减少可能与大脑结构的退化有关，这可能进一步影响患者的认知表现和情绪调节能力。因此，研究GWC与CT和白质微结构之间的关系，有助于更全面地理解抑郁症的神经生物学基础，并为未来的治疗和干预策略提供依据。

本研究还采用了多种分析方法，包括全脑分析和ROI分析，以确保结果的可靠性和全面性。全脑分析能够揭示GWC和CT在整体大脑中的变化模式，而ROI分析则能够聚焦于特定脑区的变化，从而更精确地评估不同脑区在抑郁症中的作用。这些方法的结合有助于更全面地理解抑郁症的神经生物学机制，并为未来的临床研究提供参考。

在数据处理过程中，我们采用基于顶点的分析方法来评估GWC的变化，这能够捕捉到更细微的灰白质边界变化。而基于ROI的分析方法则能够更精确地评估特定脑区的CT和白质微结构变化。这些方法的结合不仅提高了研究的准确性，还增强了对抑郁症神经结构异常的理解。

本研究的结果还表明，GWC的变化可能在某些脑区中与CT的变化相互关联，而在另一些脑区中则可能独立存在。例如，在左侧岛叶中，GWC的增加与CT的减少同时发生，而在左侧海马旁回中，GWC的增加与FA的降低相关。这些结果提示我们，不同脑区可能在抑郁症中的病理机制不同，且GWC的变化可能反映不同的神经结构异常。

此外，本研究的结果还表明，GWC的变化可能在某些脑区中与认知功能的变化密切相关。例如，在左侧岛叶中，GWC的增加与VR呈负相关，而在左侧海马旁回中，GWC的增加与DSF和DSB呈正相关。这些结果提示我们，GWC的变化可能与特定的认知功能障碍相关，如视觉记忆和执行功能。

本研究的结果还表明，GWC的变化可能在某些脑区中与情绪调节和认知处理的异常相关。例如，在左侧岛叶中，GWC的增加可能反映了情绪调节功能的受损，而在左侧海马旁回中，FA的降低可能与记忆功能的异常相关。这些结果提示我们，GWC的变化可能与抑郁症的多种症状相关，包括情绪低落、注意力不集中和记忆障碍。

综上所述，本研究首次系统地探讨了早期成人期抑郁症患者与健康对照组在GWC方面的差异，同时结合CT和白质微结构的变化进行分析。研究结果表明，GWC可能成为一种潜在的生物标志物，用于评估抑郁症的早期结构异常。此外，研究还发现，左侧岛叶、海马旁回、右侧舌回和颞中回可能在抑郁症的病理过程中起重要作用，其中前三个区域与认知功能障碍密切相关。这些结果为抑郁症的早期诊断和干预提供了新的依据，并为理解抑郁症的神经生物学机制提供了新的视角。