基于脑龄MRI标记揭示9/11世贸中心救援人员创伤后应激障碍的加速脑老化机制

《Translational Psychiatry》：MRI signature of brain age underlying post-traumatic stress disorder in World Trade Center responders

本研究针对世贸中心救援人员中高发的创伤后应激障碍（PTSD）与脑老化关联机制不清的问题，采用新型卷积神经网络BrainAgeNeXt分析T1加权磁共振成像（MRI）数据，发现PTSD患者脑龄差（BAD）较非PTSD组显著增加3.5岁（p<0.001），且暴露持续时间通过脑脊液（CSF）和脑室体积变化介导此关联（p=0.05）。该成果为PTSD相关神经退行性病变提供了首个全脑生物标记，发表于《Translational Psychiatry》，对创伤暴露人群的早期干预具有重要临床意义。

　　

2001年9月11日，纽约世贸中心遭受恐怖袭击后，数以万计的救援人员奔赴现场进行搜救工作。二十余年过去，这群英雄中的23%仍遭受着创伤后应激障碍（PTSD）的困扰——一种由极端创伤事件引发的精神疾病，表现为过度警觉、创伤场景闪回、回避行为等症状。更令人担忧的是，越来越多的证据表明，PTSD患者不仅心理承受痛苦，其身体也似乎在加速老化。表观遗传学、免疫学和炎症指标均显示，这些患者的细胞老化速度远超其实际年龄。尤其值得注意的是，早年罹患PTSD的个体后期患阿尔茨海默病的风险倍增，且在中年时期就出现认知下降的迹象，这比通常与年龄相关的神经退行性变化提前了数十年。

面对这一严峻问题，研究人员迫切需要找到能够早期识别大脑加速老化的生物标记。传统的神经影像学方法虽能检测特定脑区的结构变化，但缺乏对整个大脑老化轨迹的整体评估。而“脑龄”这一概念，通过磁共振成像（MRI）数据估算大脑的生物学年龄，为识别细微的脑萎缩和早期神经退行性变化提供了新思路。

在此背景下，由Azzurra Invernizzi和Francesco La Rosa共同领导的研究团队在《Translational Psychiatry》上发表了一项开创性研究。他们利用新型卷积神经网络BrainAgeNeXt，分析了99名世贸中心救援人员（47名PTSD患者和52名非PTSD对照）的脑部MRI数据，首次揭示了PTSD与大脑加速老化之间的神经机制，并发现救援现场暴露时间对这一过程具有调节作用。

研究方法上，团队主要运用了三项关键技术：首先采用基于Transformer架构的3D卷积神经网络BrainAgeNeXt进行脑龄预测，该模型在11,574个健康人MRI数据集上训练，平均绝对误差仅2.78±3.64年；其次通过结构化临床访谈（SCID-IV）精确诊断PTSD；最后利用世贸中心健康计划收集的救援人员队列数据，包括人口学特征和现场暴露时长（以月在岗时间为指标）等信息。

脑龄差异分析

研究发现，虽然两组救援人员的实际年龄无显著差异（p=0.33），但PTSD患者的脑龄差（BAD）显著高于非PTSD组（3.07岁 vs -0.43岁，p<0.001）。这意味着PTSD患者的大脑比其实际年龄平均老了3.5岁，而非PTSD者的大脑年龄与实际年龄基本一致。这一结果在三种不同的脑龄预测算法（BrainAgeNeXt、brainageR和pyment）中均得到验证，证明了发现的稳健性。

脑体积相关性

为探究脑龄差的神经基础，研究人员分析了脑区体积与BAD的关系。结果显示，脑脊液（CSF）和脑室体积与BAD呈最强正相关：第四脑室（r=0.424）、第三脑室（r=0.621）、侧脑室（r=0.461）等。这种关联在PTSD患者中尤为明显，表明脑室扩大和脑脊液增加可能是加速脑老化的结构基础。有趣的是，丘脑是唯一与预测脑龄负相关的非脑室结构，且仅见于PTSD组，提示丘脑萎缩可能在PTSD相关脑老化中起特殊作用。

暴露时长调节效应

研究进一步发现，救援现场暴露时间（月在岗时间）显著调节PTSD与BAD的关系（交互作用p=0.05）。在PTSD患者中，暴露时间越长，BAD值越高；而非PTSD组无此关联。这表明长期暴露于灾难现场的心理和环境应激源可能加剧PTSD对大脑老化的负面影响。

这项研究首次在世贸中心救援人员队列中建立了PTSD与加速脑老化间的可靠联系，为理解创伤相关精神障碍的神经生物学机制提供了重要见解。脑龄差作为量化大脑老化程度的客观指标，不仅有助于早期识别高风险个体，也为评估干预措施效果提供了潜在工具。值得注意的是，暴露时长的调节作用提示，减少创伤暴露可能有助于缓解PTSD的神经毒性效应。未来研究应关注丘脑等特定脑区在创伤相关神经退行性变中的作用，并探索脑龄与表观遗传老化标志物的关联，从而为开发针对性干预策略提供新方向。