付思瑩 陳觀茂 陳盼 陳楓 龔佳英△ 鐘輝 賈艷濱 鐘舒明黃力 王穎

雙相障礙（bipolar disorder，BD）是常見的情緒異常精神疾病，根據(jù)躁狂或輕躁狂發(fā)作分為Ⅰ型（BD-Ⅰ）和Ⅱ型（BD-Ⅱ）。BD患者大腦結(jié)構(gòu)和功能異常與其外周血炎癥標志物濃度異常存在聯(lián)系[1-2]，表明炎癥過程可能影響腦活動[3]。低頻振蕩振幅（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）是靜息態(tài)功能磁共振（resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI）技術(shù)中反映腦自發(fā)活動的指標。ALFF常規(guī)頻段覆蓋范圍較廣，可能會混合頻段依賴性的生理波動，其亞頻段slow-5和slow-4信號振蕩分別分析皮質(zhì)和皮質(zhì)下灰質(zhì)核團信號，而slow-3和slow-2信號振蕩主要局限于白質(zhì)，亞頻段信號可反映局部腦區(qū)頻段依賴性的自發(fā)性功能活動[4-6]。BD-I和BD-II患者病理生理、神經(jīng)生物學(xué)、腦結(jié)構(gòu)和功能活動改變存在差異[7]。既往研究發(fā)現(xiàn)BD患者腦結(jié)構(gòu)與其促炎癥細胞因子濃度存在相關(guān)[8]，但深入探討B(tài)D-Ⅱ患者腦功能與促炎癥細胞因子濃度相關(guān)的研究較少。本研究探討 BD-Ⅱ患者 slow-5、slow-4亞頻段ALFF值改變與外周血促炎癥細胞因子濃度的關(guān)系，可能有助于尋找潛在的BD神經(jīng)標志物，并解釋腦功能異常改變的復(fù)雜相互作用。

1 對象與方法

1.1 研究對象 患者組來自2016年10月至2019年3月暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院精神科BD-Ⅱ患者。納入標準：①符合《精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊第四版》（Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，F(xiàn)ourth Edition，DSM-Ⅳ）BD-Ⅱ型診斷標準；②年齡18～55歲；③右利手；④未曾服用抗抑郁藥或至少停藥6個月；⑤24項漢密爾頓抑郁量表（Hamilton depression scale，HAMD24）總分＞21分，且楊氏躁狂量表（Young mania rating scale，YMRS）總分＜7分。排除標準：①合并其他精神疾病（包括人格障礙和精神發(fā)育遲滯）；②半月內(nèi)有急性感染、創(chuàng)傷、炎癥、發(fā)熱、過敏，或患有其他嚴重、不穩(wěn)定的軀體疾??；③存在MRI禁忌證；④月經(jīng)期、妊娠期或哺乳期女性。共收集42例患者，因MRI中頭動過大剔除3例，最終入組39例，其中未曾服藥患者26例，停藥6個月患者16例。

對照組為在本市招募的健康志愿者。入組標準：①無精神疾病和軀體疾?。虎谝患売H屬中無患精神疾病或遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)疾??；③年齡18～55歲；④右利手。排除標準同患者組。最終入組66名對照。

所有受試者均簽署知情同意書。本研究得到暨南大學(xué)倫理委員會審核批準，倫理審批號：[2016]倫審批科021號。

1.2 研究方法

1.2.1 量表評估 采用HAMD24、漢密爾頓焦慮量表（Hamilton anxiety scale，HAMA） 和 YMRS 對患者的抑郁、焦慮和躁狂癥狀進行評估。

1.2.2 MRI數(shù)據(jù)采集 采用3.0 T超導(dǎo)MR（美國GE Discovery 750）掃描儀，8通道相控陣表面頭線圈采集數(shù)據(jù)。使用頭部固定裝置減少受試者頭動，囑咐受試者靜息平臥、保持清醒。先進行常規(guī)結(jié)構(gòu)像MRI平掃以排除顱腦器質(zhì)性病變。rs-fMRI采用血氧水平依賴梯度回波-回波平面成像序列，軸狀位掃描，掃描參數(shù)：重復(fù)時間/回波時間2000 ms/25 ms，90°翻轉(zhuǎn)角，層厚/間距 3.0 mm/1.0 mm，視野240 mm×240 mm，矩陣 64×64，層數(shù) 35，激勵次數(shù)1，每次采集210個時間點，掃描時間7 min。結(jié)構(gòu)像采用三維顱腦容積MRI序列行軸面掃描，重復(fù)時間/回波時間 8.2 ms/3.2 ms，反轉(zhuǎn)時間 380 ms，12°翻轉(zhuǎn)角，層厚/間距 1.0 mm/0 mm，視野 240 mm×240 mm，激勵次數(shù) 1，矩陣 256×256，掃描時間3 min 45 s。

1.2.3 圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理 運用SPM12和DPARSF軟件對rs-fMRI圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。操作步驟：①格式轉(zhuǎn)換；②剔除前10個時間點；③時間層校正；④頭動校正，剔除頭動平動＞2 mm或旋轉(zhuǎn)＞2°被試的數(shù)據(jù)；⑤空間標準化（重采樣為3 mm×3 mm×3 mm）；⑥去線性漂移；⑦低頻濾波（0.01～0.1 Hz）和回歸去除協(xié)變量 （24個Friston頭動模型參數(shù)、腦白質(zhì)、全腦均值信號和腦脊液）。

1.2.4 ALFF計算 使用快速傅里葉變換將每個體素的時間序列變換到頻域。計算每個體素的頻域開方根，并計算在0.01～0.1 Hz頻段的頻域開方根均值，該開方根均值即常規(guī)頻段ALFF值。將低頻段分成 5 個亞頻段，即 slow-6（0～0.01 Hz）、slow-5（0.01～0.027 Hz）、slow-4（0.027～0.073 Hz）、slow-3（0.073～0.198 Hz）、slow-2（0.198～0.25 Hz），計算每個體素分別在slow-5和slow-4亞頻段的頻域開方根均值，即為對應(yīng)亞頻段的ALFF值，排除與白質(zhì)信號和生理噪聲有關(guān)的slow-6、slow-3和slow-2亞頻段。最后得到每名被試常規(guī)頻段ALFF，以及slow-5和slow-4亞頻段ALFF腦圖，將單體素的ALFF除以全腦所有體素的平均ALFF，得到標準化的ALFF腦圖，以減少受試者全腦體素間ALFF信號變異的影響。

1.2.5 外周血促炎癥細胞因子檢測 所有被試于入組次日早晨使用非抗凝管采集空腹靜脈血4 mL，凝血30 min，于4℃條件下以1000 r/min離心15 min，血清再次離心（3000 r/min，10 min，4℃），-80℃保存。使用Bio-Plex Pro人細胞因子檢測試劑盒檢測外周血促炎癥細胞因子IL-6、IL-8和TNF-α，用Bio-Plex Manager軟件（6.1版）采集細胞因子濃度數(shù)據(jù)，使用Bio-Plex 200陣列閱讀器顯示濃度結(jié)果。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析，MRI數(shù)據(jù)使用DPABI軟件分析。兩組年齡和教育年限采用獨立樣本t檢驗，促炎癥細胞因子水平采用Mann-Whitney U檢驗，性別比較采用檢驗。兩組間常規(guī)頻段ALFF腦圖比較行雙樣本t檢驗。以疾病分組作為組間因素，slow-5和slow-4亞頻段作為組內(nèi)因素，將年齡、性別、教育年限作為協(xié)變量，對ALFF值進行基于體素的雙因素重復(fù)測量方差分析，在有交互效應(yīng)腦區(qū)對slow-5和slow-4亞頻段兩組ALFF值分別進行事后雙樣本t檢驗，用高斯隨機場 （Gaussian random field，GRF）進行多重比較校正，單個體素P＜0.005和校正后的簇水平P＜0.05腦區(qū)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義的區(qū)域。進一步提取組間有差異腦區(qū)ALFF值與促炎癥細胞因子濃度、臨床變量進行Spearman相關(guān)分析。檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 兩組間性別、年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），教育年限差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=-3.788，P＜0.001），見表 1。

表1 患者組與對照組人口統(tǒng)計學(xué)資料和臨床特征

2.2 患者組與對照組ALFF比較 在常規(guī)頻段，未發(fā)現(xiàn)患者組與對照組差異有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)（P＞0.05）。全腦重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示，疾病分組主效應(yīng)無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；頻段主效應(yīng)顯示slow-5頻段比slow-4頻段ALFF值高（P＜0.05）的腦區(qū)主要位于皮質(zhì)，slow-5頻段比slow-4頻段ALFF值低（P＜0.05）的腦區(qū)主要位于皮質(zhì)下腦區(qū)；交互效應(yīng)有統(tǒng)計學(xué)意義（F=11.372，P＜0.05）。對組別與頻段有交互效應(yīng)的腦區(qū)進行事后檢驗，經(jīng)過GRF校正，在slow-5亞頻段，患者組左側(cè)眶額回 （延伸到前扣帶回）（布魯?shù)侣謪^(qū)11區(qū)；MNI坐標：X=12 mm，Y=33 mm，Z=-18 mm）的ALFF 值比對照組減低（t=-4.279，P＜0.05，簇大小=5832 mm3）（圖 1），在 slow-4 亞頻段，未發(fā)現(xiàn)患者組與對照組存在統(tǒng)計學(xué)差異的腦區(qū)（P＞0.05）。

圖1 slow-5亞頻段患者組比對照組ALFF值減低的腦區(qū) 藍色區(qū)域為患者組ALFF值低于對照組ALFF值，即左側(cè)眶額回（延伸到前扣帶回）。ALFF為低頻振蕩振幅。

2.3 患者組與對照組促炎癥細胞因子比較 與對照組比較，患者組血清 IL-6（Z=-1.974，P=0.048）、IL-8（Z=-3.000，P=0.003）、TNF-α（Z=-1.965，P=0.049）濃度升高，見表 2。

表2 患者組與對照組外周血促炎癥細胞因子濃度

2.4 相關(guān)性分析 患者組左側(cè)眶額回（延伸到前扣帶回）在slow-5亞頻段的ALFF值與血清IL-8（r=-0.326，P=0.043）、TNF-α（r=-0.329，P=0.041）濃度呈負相關(guān)?；颊呓M血清TNF-α與其總病程呈正相關(guān)（r=0.330，P=0.041）?；颊呓M左側(cè)眶額回延伸到前扣帶回的slow-5亞頻段的ALFF值與臨床變量（發(fā)作次數(shù)、發(fā)病年齡、總病程、HAMD24評分、HAMA評分、YMRS評分）之間無統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性（P＞0.05）。對照組 ALFF 值與血清 IL-6、IL-8、TNF-α 濃度無統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性（P＞0.05）。

3 討論

本研究結(jié)合基于rs-fMRI技術(shù)的全腦ALFF亞頻段分析和外周血促炎癥細胞因子水平測定，探討B(tài)D-Ⅱ患者靜息態(tài)腦功能活動與炎癥反應(yīng)的聯(lián)系。結(jié)果顯示，BD-Ⅱ患者slow-5亞頻段的左側(cè)眶額回（延伸到前扣帶回）ALFF值較對照組減低，血清 IL-6、IL-8、TNF-α 濃度升高，且眶額回（延伸到前扣帶回）slow-5亞頻段ALFF值與IL-8、TNF-α濃度呈負相關(guān)。本研究結(jié)果提示BD-Ⅱ患者眶額回和前扣帶回局部功能活動異常及免疫調(diào)節(jié)失衡，且兩者具有相關(guān)性。

眶額回主要參與愉快、憤怒和悲傷等情緒調(diào)節(jié)[9]。本研究中BD-Ⅱ患者眶額回在slow-5亞頻段的ALFF值較對照組下降。既往meta分析報告BD患者眶額回靜息態(tài)腦血流灌注不足，在情緒刺激的任務(wù)下眶額回激活減低，提示BD眶額回參與情緒調(diào)節(jié)[10]。結(jié)構(gòu)MRI研究發(fā)現(xiàn)BD患者眶額回體積減少[11]和灰質(zhì)密度降低[12]，提示BD患者存在眶額回結(jié)構(gòu)損傷，本研究與文獻結(jié)果一致。任務(wù)態(tài)fMRI研究顯示，BD-Ⅱ患者眶額回皮層激活降低，且與工作記憶和情緒學(xué)習(xí)相關(guān)的額顳回路連接改變有關(guān)[13]，提示BD-Ⅱ患者眶額回功能異?？赡芘c其記憶損害和情緒調(diào)節(jié)障礙有關(guān)。另有基于識別情緒面孔任務(wù)的fMRI研究顯示BD患者眶額回激活減低，尤其在識別負性情緒面部表情任務(wù)時[14]，提示眶額回功能異常與BD患者情緒處理有關(guān)。結(jié)合本研究結(jié)果，推測BD-Ⅱ患者眶額回自發(fā)功能活動減低可能與其情緒調(diào)節(jié)障礙有關(guān)。

前扣帶回是參與情緒反應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)域，與獎賞反應(yīng)、情緒記憶功能密切相關(guān)[15]。本研究中BD-Ⅱ患者前扣帶回slow-5亞頻段的ALFF值減低，提示其局部功能活動破壞。近年單光子發(fā)射計算機斷層掃描和rs-fMRI研究均發(fā)現(xiàn)，BD患者前扣帶回的局部腦血流灌注和功能活動降低[16-17]，前扣帶回功能活動異常會引起情緒不穩(wěn)和注意力不集中等臨床癥狀[18]，既往文獻提示前扣帶回功能活動減低可能與BD-Ⅱ情緒調(diào)節(jié)障礙有關(guān)。聯(lián)合結(jié)構(gòu)和功能MRI的研究顯示，首發(fā)未治療BD患者前扣帶回體積減少，并伴有前扣帶回與左側(cè)眶額回的功能連接降低[19]。任務(wù)態(tài)fMRI研究發(fā)現(xiàn)，BD患者在執(zhí)行獎賞任務(wù)時前扣帶回激活減弱[20]，提示前扣帶回損傷可能影響B(tài)D患者獎賞機制。結(jié)合本研究BD-Ⅱ患者slow-5亞頻段ALFF值減低的結(jié)果，推測前扣帶回和眶額回自發(fā)功能活動破壞可能共同參與BD-Ⅱ患者的情緒調(diào)節(jié)障礙。

外周血促炎癥細胞因子是介導(dǎo)免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵生物因子，其中促炎趨化因子在促進和維持神經(jīng)炎癥中起重要作用[21]，促炎癥細胞因子通過炎癥反應(yīng)在BD病理生理機制中具有重要影響[22-23]。本研究發(fā)現(xiàn)BD-Ⅱ患者血清中促炎趨化因子IL-8和TNF-α濃度升高，且IL-8和TNF-α濃度與左側(cè)眶額回（延伸到前扣帶回）局部腦功能活動呈負相關(guān)，TNF-α濃度與BD-Ⅱ總病程呈正相關(guān)，與既往研究報道一致[24]。研究發(fā)現(xiàn)健康被試在情緒應(yīng)激狀態(tài)可誘導(dǎo)促炎趨化因子產(chǎn)生，刺激大腦中色氨酸的分解代謝[25]，進而對神經(jīng)遞質(zhì)代謝、神經(jīng)內(nèi)分泌功能產(chǎn)生影響[26]。BD-Ⅱ患者在抑郁發(fā)作時血清谷氨酸水平異常增高[27]，提示BD患者情緒應(yīng)激狀態(tài)可能誘導(dǎo)促炎癥細胞因子產(chǎn)生，引起神經(jīng)免疫失衡。既往彌散張量成像研究顯示，BD患者IL-8濃度異常與大腦前扣帶回低各向異性具有關(guān)聯(lián)[28]，促炎趨化因子IL-6的濃度異常升高與邊緣系統(tǒng)腦區(qū)灰質(zhì)體積減少呈高度相關(guān)[29]，提示BD患者體內(nèi)異常的炎癥因子可能損害與情緒相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)或功能。結(jié)合本研究結(jié)果，推測BD-Ⅱ患者由于情緒調(diào)節(jié)障礙，促炎癥細胞因子失衡，引起神經(jīng)炎癥，從而損害眶額回 （延伸到前扣帶回）等邊緣系統(tǒng)區(qū)域的功能活動，并進一步對情緒調(diào)節(jié)產(chǎn)生不利影響。

本研究存在一些不足：①兩組受教育年限有統(tǒng)計學(xué)差異，雖然比較分析中將其作為協(xié)變量控制，減少了對結(jié)果的影響，但進一步研究仍需擴大樣本量，招募臨床資料更匹配的被試者；②本研究僅為橫斷面研究，無法說明BD-Ⅱ患者腦功能改變是發(fā)病的原因還是疾病引起的后果，未來研究可深入探索干預(yù)前后BD-Ⅱ患者病程演變與免疫炎癥、腦功能變化的關(guān)系。綜上所述，本研究結(jié)果顯示靜息態(tài)下BD-Ⅱ患者眶額回和前扣帶回局部功能活動破壞與外周血促炎癥細胞因子濃度失衡相關(guān)，這些發(fā)現(xiàn)有助于從神經(jīng)免疫角度加深對BD病理生理機制的理解。