《Experimental Gerontology》：Eye-brain structural alterations and associated neurotransmitter profiles in high myopia: Evidence from cross-modal correlation
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高近视患者眼形态与脑结构及神经递质受体存在关联，灰质体积减少区域包括前额叶、杏仁核等，眼轴长度和体积与特定脑区灰质呈负相关，并涉及5-HT1b/2a、D1、mGluR5受体改变。
张晓盼|刘亮|韩少强|金旭敏|潘行正|Jessica L. Gu|张勇|程景良|张斌|文宝红
中国郑州大学第一附属医院磁共振成像科
摘要
有证据表明，高度近视与眼睛和大脑的同时性结构和功能改变有关。然而，大脑和眼睛之间的相互作用及其潜在的调节机制仍不清楚。本研究旨在利用综合方法探讨高度近视患者的眼部形态和大脑结构变化，以及神经递质谱型的潜在变化，以研究高度近视患者的眼脑相互作用。我们的分析显示，高度近视患者的八个脑区灰质体积（GMV）发生了改变（所有P<0.05，高斯场校正后）。这些区域包括右侧下额回（眶部和三角部）、左侧杏仁核、左侧颞极、右侧辅助运动区、左侧楔前叶、右侧舌回、右侧枕叶和右侧海马体。值得注意的是，轴向长度和眼体积与下额回特定亚区的GMV呈负相关（三角部：ρ=-0.520，-0.435；眶部：ρ=-0.598，-0.439；所有P<0.05）。此外，这些GMV的变化与特定神经递质受体的密度显著相关，包括5-HT1b、5-HT2a、D1和mGluR5（P<0.005，Bonferroni校正）。这些发现表明，在高度近视中存在眼脑结构共变模式，这可能受到神经递质系统的调节。
引言
高度近视的全球患病率正在上升，预计到2050年将影响全球9.8%的人口，对公共视觉健康构成重大挑战（Y. Du等人，2024年）。这种增长将对视觉健康产生重大影响。虽然高度近视主要与眼睛的轴向延长有关，但越来越多的证据表明，高度近视个体的大脑也可能发生结构改变（Y. Du等人，2024年；Haarman等人，2020年）。然而，连接这些眼脑结构变化的相关模式和调节机制仍不清楚，阻碍了对高度近视潜在神经病理机制的进一步探索。
眼睛的过度轴向延长是高度近视的特征之一（R. Du等人，2021年）。这种情况可能导致视神经盘延长（Xu等人，2007年），以及视神经头解剖结构的改变，从而干扰视觉信号向大脑的传递（Jonas等人，2017年；Jonas等人，2020年）。多项神经影像学研究表明，高度近视患者通常伴有视觉相关脑区的灰质体积（GMV）变化，这表明长期的异常视觉输入可能通过突触传递变性或代偿机制影响大脑结构（Huang等人，2018年；Zhai等人，2016年；Zhang等人，2025年）。这些观察结果表明，眼部病理与中枢神经适应之间存在复杂的相互作用，强调了研究可能介导这些结构变化的神经递质途径的必要性。
神经递质在调节视觉通路功能中起着关键作用，通过受体介导的信号传导、钙动态和突触蛋白修饰来调节兴奋-抑制平衡、特征选择性和突触可塑性（Froemke，2015年；Trophea等人，2008年）。这些过程在视网膜-丘脑-皮层网络中通过递质级联和反馈回路协同整合。大多数现有研究集中在单一神经递质（如多巴胺和谷氨酸）的局部效应上。例如，多巴胺已被证实与视觉功能调节有关（Jackson等人，2012年；Landis等人，2021年），但由于缺乏有效的体内研究技术，其与其它递质（如血清素和乙酰胆碱）的协同或拮抗机制尚未明确。最近在混合成像方面的进展，特别是将正电子发射断层扫描（PET）或单光子发射计算机断层扫描（SPECT）得到的神经递质图与磁共振成像（MRI）结构数据相结合，使得能够无创地研究神经递质分布与大脑形态的关系（Dukart等人，2021年）。
在这项研究中，我们使用高分辨率MRI全面评估了高度近视患者的眼部几何结构、大脑结构和神经递质活性之间的关系。通过量化眼部尺寸、脑区体积和相关的神经递质谱型，我们旨在阐明近视的神经解剖学和神经化学相关性。通过整合多模态的眼部和神经数据，这项工作为高度近视患者的眼脑结构和生化相互作用提供了新的见解，从而加深了对其病理生理学的理解。
方法
这项前瞻性病例对照研究于2022年5月至2024年1月在一家综合医院（郑州大学第一附属医院）进行。在招募前获得了所有参与者或其监护人的知情同意。本研究遵循了《赫尔辛基宣言》的原则，并获得了郑州大学第一附属医院科学研究和临床试验伦理委员会的批准（编号：KY-2021-00659）。
GMV的组间比较结果
高度近视组的右侧下额回（眶部和三角部）、左侧杏仁核、左侧颞极、右侧辅助运动区、右侧枕叶、右侧舌回和左侧楔前叶的GMV显著小于正常对照组；而右侧海马体的GMV显著大于正常对照组（所有P<0.05；详见图3和表2）。相关性分析结果
对高度近视患者不同脑区的GMV与眼部参数之间的Spearman相关性分析
讨论
在这项研究中，我们探讨了高度近视患者大脑的结构变化及其与眼部形态的相关性，同时研究了相关的神经递质谱型。研究结果证实，高度近视的大脑结构差异不仅限于初级视觉皮层（V1），还包括前额叶皮层GMV的显著减少。此外，我们观察到眼部形态与GMV之间存在显著相关性
局限性
这项研究首次全面报告了高度近视患者的大脑结构与眼部形态之间的关系，以及相关的神经递质谱型。然而，存在一些局限性需要考虑。首先，由于采用的是横断面设计，无法完全阐明大脑结构改变与高度近视进展之间的因果关系。在未来的研究中，需要结合多模态信息
结论
这项研究揭示了高度近视患者的眼部形态与大脑灰质结构变化之间的关系。具体来说，前额叶皮层GMV的减少与轴向长度延长和异常眼体积显著相关。此外，这些GMV的变化与特定神经递质受体和转运体的密度变化有关，尤其是5-羟色胺受体和多巴胺
作者贡献声明
张晓盼：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。刘亮：撰写——初稿、可视化、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理。韩少强：验证、软件、资源、方法学、正式分析、概念化。金旭敏：监督、项目管理、正式分析
致谢
本研究得到了河南省医学科学技术研究项目的支持（项目编号：LHGJ20230217）；郑州大学第一附属医院（项目编号：YNQN2017160）。
