下丘脑亚区形态与食欲激素的关联解码：探索性证据揭示厌食症与肥胖的神经生物学机制

《Translational Psychiatry》：Deciphering the association between morphological differences in hypothalamic subregions and circulating ghrelin and leptin concentrations: exploratory evidence in anorexia nervosa and obesity

本研究针对厌食症（AN）与肥胖（OB）患者下丘脑亚区结构异常机制不清的问题，通过高分辨率神经影像技术，对127名女性（含AN、OB伴进食障碍OB+ED、OB无进食障碍OB-ED及健康对照HC）的下丘脑亚区体积、激素水平（ leptin、ghrelin）及临床指标进行关联分析。结果发现AN患者下丘脑后区（PS）及下丘脑结节下部（ITS）体积显著萎缩，且与 leptin 浓度负相关；OB+ED患者下丘脑前下部（AIS）体积增大，且与病程正相关。这些发现提示下丘脑亚区结构可能作为极端体重表型的神经标志，为代谢-精神共病机制研究提供新视角。

　　

在探索人类进食行为的神经基础时，下丘脑始终处于核心地位。这个深藏于大脑深处的小小结构，通过其复杂的亚核网络，精细调控着饥饿、饱腹感和能量代谢。然而，在极端体重表型——如神经性厌食症（AN）和肥胖症（OB）——中，下丘脑的功能与结构是否发生了改变，这些改变又与体内关键的食欲调节激素（如 leptin 和 ghrelin）有何关联，仍是悬而未决的科学难题。既往研究虽提示下丘脑可能参与其中，但结果常不一致，部分原因在于传统神经影像技术难以精确解析下丘脑内微小的亚结构。

为了解决这一难题，由 Enrico Collantoni 和 Romina Miranda-Olivos 作为共同第一作者的研究团队在《Translational Psychiatry》上发表了最新研究成果。他们采用一种先进的自动化深度学习工具（SynthSeg），对127名成年女性（包括AN、OB伴进食障碍OB+ED、OB无进食障碍OB-ED及两个年龄匹配的健康对照组HC）的高分辨率T1加权磁共振成像（MRI）数据进行了精细分析，将下丘脑分割为五个亚区：前上区（ASS，含室旁核PVN等）、前下区（AIS，含视上核SON等）、结节上区（STS，含背内侧核、外侧下丘脑LH等）、结节下区（ITS，含弓状核ARC、腹内侧核等）和后区（PS，含乳头体、LH等）。所有参与者均接受了临床评估（包括进食障碍量表EDI-2、症状自评量表SCL-90-R）、空腹血液采样（用于测定总 ghrelin 和 leptin 浓度）及人体测量（计算体重指数BMI）。研究通过一般线性模型（GLM）比较组间下丘脑体积差异（分别校正年龄、颅内总体积TIV，以及额外校正全脑体积TBV以区分全局与局部效应），并利用Spearman偏相关分析探讨了下丘脑亚区体积与激素水平、临床变量（如BMI、病程、发病年龄）之间的关系。

主要技术方法概述

研究纳入127名女性参与者，包括临床患者（来自贝尔维特大学医院）和社区招募的健康对照。使用3.0T MRI扫描仪获取高分辨率T1加权图像，通过FreeSurfer和SynthSeg工具进行下丘脑亚区的自动分割，确保高精度和可重复性。采用GLM进行组间体积比较，并利用偏相关分析探索体积与临床/激素变量的关联，统计显著性经过Bonferroni或错误发现率（FDR）校正。

下丘脑亚区体积的组间差异

与健康对照组相比，AN患者表现出全下丘脑、后区（PS）和结节下区（ITS）体积的显著减小，即使在校正了全脑体积（TBV）后差异依然存在，提示这些区域的萎缩可能超越了AN中常见的全局性脑萎缩，具有特异性。

在肥胖组中，OB+ED患者相较于健康对照，其结节下区（ITS）体积增大；相较于OB-ED患者，其前下区（AIS）体积也显著增大。然而，当模型校正TBV后，OB+ED与健康对照在ITS的差异不再显著，但与OB-ED在AIS的差异依然存在，表明OB+ED中前下区的增大可能反映了与进食障碍病理相关的特异性改变，而非单纯由整体脑大小驱动。OB-ED组与健康对照组之间未发现显著差异。

下丘脑亚区与激素、临床变量的关联

在AN组中，较低的 leptin 浓度与较小的前下区（AIS）和前上区（ASS）体积呈负相关。更早的AN发病年龄与全下丘脑、AIS、ASS、PS和ITS的更小体积显著相关，其中与ASS的负相关在经过FDR校正后依然显著，提示下丘脑前上区（含PVN）的发育或早期易感性可能在AN的起病中扮演重要角色。

在OB+ED组中，更长的进食障碍病程与较大的前上区（ASS）体积呈正相关。在OB-ED组中，较高的BMI与较大的前上区（ASS）、前下区（AIS）和结节上区（STS）体积正相关。这些关联在未校正TBV的模型中更为明显，提示体重状态与下丘脑前部及结节上区体积存在联系。

研究结论与意义

本研究通过高精度下丘脑分割技术，揭示了AN和OB伴随或不伴随进食障碍患者存在 distinct 的下丘脑亚区结构改变模式。在AN中，下丘脑后部和结节下部的体积减小，且与 leptin 水平低下和早发起病相关，支持了AN作为一种“代谢-精神”共病的假说，其下丘脑结构改变可能部分源于长期饥饿和代谢应激。在OB中，下丘脑结构的改变似乎与是否共病进食障碍更为相关，OB+ED患者前下区的增大可能反映了与暴食等行为相关的神经炎症过程。

研究强调了在分析极端体重表型的脑结构时，区分绝对体积变化和相对于全脑体积变化的重要性。下丘脑前上区（含PVN）的体积既与AN的早发起病负相关，又与OB+ED的病程正相关，提示该区域可能是应激反应和食欲调节交汇的关键节点，其结构可塑性可能反映了疾病持续时间累积的神经生物学影响。这些初步发现为理解进食和体重极端状况的神经生物学机制提供了新的见解，并指出下丘脑特定亚核的体积或许能作为肥胖严重程度（如BMI）以及进食障碍起病和病程的潜在临床指标，为未来针对下丘脑回路的新型治疗策略（如某些药物）提供了神经解剖学依据。