Nature全面阐述:精神障碍之间隐藏的联系

2020
05/07

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Lauren / 转化医学网
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一个困扰研究人员100多年的基本问题:精神疾病的根源到底是什么?

导言:一个困扰研究人员100多年的基本问题:精神疾病的根源到底是什么?为了找出这个答案,研究人员找出了过去10年里通过对基因、大脑活动和神经解剖学的研究积累的大量数据。他们发现的证据表明,许多看似不同的疾病,如精神分裂症和自闭症,都是由相同的基因造成的,而且大脑决策系统的改变可能与许多情况有关。

在2018年,精神病学专家奥莱格·普拉纳·里波尔(Oleguer Plana-Ripoll)就全力解决一个有关精神障碍的令人疑惑的事实。他了解到许多个体都多种症状,例如焦虑和抑郁,或者称精神分裂症和双相情感障碍。他想要找出一种以上的诊断有多普遍,于是他找出了包含大约590万丹麦公民的医药细节的数据库。

他所找到的数据让他自己很是吃惊,不论症状有多明显,每一种单一的精神疾病都会使病人易患其他精神疾病,普拉纳·里波尔表示,“我们都知道共患病是非常重要的,但我们没想到能发现所有配对的关联。”

这项研究解决了一个困扰研究人员100多年的基本问题:精神疾病的根源是什么?

为了找出这个答案,研究人员找出了过去10年里通过对基因、大脑活动和神经解剖学的研究积累的大量数据。他们发现的证据表明,许多看似不同的疾病,如精神分裂症和自闭症,都是由相同的基因造成的,而且大脑决策系统的改变可能与许多情况有关。

研究人员也在彻底地重新思考我们大脑是如何出错的理论。精神疾病可以分为不同的、离散的类别,如“焦虑”或“精神病”,这种观点在很大程度上已经被证明是错误的。相反,疾病之间相互交织,没有严格的分界线——正如普拉纳·里波尔的研究清楚地证明了这一点。

目前,研究人员正在尝试了解构成这一精神病理学谱的生物学基础。

研究人员得出一个新的理论,也许精神疾病有多个方面,因此,根据一个人每个方面的得分情况,他可能比其他人更容易患上某些疾病,另一种更为激进的观点是,一般来说,单一因素会让人们患上精神疾病:他们患上哪种疾病是由其他因素决定的。尽管多维度的概念被研究人员更广泛地接受,但这两种观点都受到了重视。

尽管细节仍然模糊,但大多数精神病学家都认为有一点很明确:旧的将精神障碍分类成整齐的框架的系统是行不通的。研究人员也希望,从长远来看,用以生物学为基础的框架来取代这个框架,会导致新的药物和新的治疗方法的出现。例如,研究人员致力于揭露关键基因、大脑区域、与精神病理学相关的神经学过程,并以治疗为目标。麻省理工学院和哈佛大学建桥分校的史蒂文·海曼(Steven Hyman)表示,尽管要达到这个目标可能还需要一段时间,“如果这一领域真的奏效,我将长期持乐观态度。”

混乱的局面

最直接的挑战就是如何诊断患者,自从20世纪50年代以来,精神病学专家已经使用了一本详尽的名为《精神障碍的诊断和数据统计手册》(DSM)的书,目前已是第五版。这本书列举了所有公认的疾病,从自闭症和强迫症到抑郁症、焦虑症和精神分裂症。每一种都是通过症状来定义的,固有的假设是每一种精神障碍都是不同的,而且产生的原因也不同。

然而,甚至在2013年DSM-5出版之前,许多研究人员都认为这种方法是有缺陷的。帮助撰写第五版手册的海曼表示,“每一个临床医生可能都会告诉你,患者没有读过DSM了,也不符合DSM。”

很少有病人符合每一套标准,相反,人们通常有来自不同疾病的混合症状。即使有人有相当明确的抑郁症诊断,他通常也有其他例如焦虑等的疾病症状。费城宾夕法尼亚大学的神经精神病学家泰德·萨特斯威特(Ted Satterthwaite)表示,“如果你有一种疾病,你很有可能也会有其他疾病。”

这意味着临床医生划分精神障碍的方法是错误的,精神病学家试图通过将疾病分为更精细的亚型来解决这一问题。萨特斯威特说,“如果你看到DSM随着时间推移的演变方式,这本书会变得越来越厚,”但是,问题仍然存在,亚型仍然不能很好地反应许多患者的症状群。

因此,,世界上最大的心理健康科学基金——美国国家心理健康研究所改变了它资助研究的方式。从2011年开始,它开始要求根据一个名为“研究领域标准”(Research Domain Criteria)的项目,对疾病的生物学基础(而非症状)进行更多研究。

此后,研究人员对精神病理学的生物学基础进行了大量研究,重点放在遗传学和神经解剖学等领域。但如果研究人员希望揭开精神病理学的神秘面纱,他们仍有很长的路要走:关键的发现就是精神病理学到底有多复杂。

有争议的集群

从临床上来讲,症状跨越疾病的证据越来越多了,因为人们通常有不止一种疾病。因此,尽管情绪改变或推理障碍等个体症状可以被可靠地诊断出来,但将患者分配到“双相情感障碍”这样的整体诊断是困难的。

即使看似分离的疾病也是有联系的,在2008年,在国王大学伦敦精神病机构的遗传学家安吉利卡·罗纳德(Angelica Ronald)和她的同事发现,自闭症和注意力缺陷多动障碍(ADHD)重叠了。罗纳德表示,“同时,你不能同时被诊断出这两种情况,这是因为DSM在更早期版本的一条规则。但罗纳德和她的团队发现,自闭症和ADHD的特征有很强的相关性,并且部分受基因控制。

此外,似乎有一系列症状跨越了疾病的界限,一个2018年的研究检查了被诊断患有严重抑郁症、恐慌症或创伤后应激障碍(PTSD)的人,研究人员根据志愿者的症状、认知功能和大脑活动进行评估。他们发现,受试者分成六组,其特点是情绪不同,例如‘紧张’和‘忧郁’。这些小组跨越了三个诊断类别,就好像诊断类别根本不存在一样。

许多人都认为现在的诊断分类是错误的,问题是,以生物学为指导,精神病的诊断和治疗应该是什么样的?

多个维度

一个突出的模型是,每个人都有许多不同的神经心理特性或“维度”。每个特性都决定了我们对特定类型疾病的敏感性。例如,有些人可能容易患上焦虑症等情绪障碍,但不会患上精神分裂症等思维障碍。

一些精神病学家准备去重新构建他们的纪律与维度的思想,在20世纪10年代早期,有人推动从DSM-5中消除障碍类别,转而采用建立在个体症状的“维度”方法。然而,这一尝试失败了,部分原因是由于医疗资金和病人护理是围绕DSM的类别建立起来的。然而,其他疾病的分类也已经转向维度了。在2019年,世界卫生大会批准了最新的国际疾病分类(也称为ICD-11),其中一些精神病理学是使用维度症状,而非类别进行新的分类。

维度假设的挑战是显而易见的:有多少个维度,分别是什么?萨特斯威特称之为“一个非常大的问题”。

一个过去10多年得到很多研究支持的流行理论,认为只有两个维度。第一个包含所有的‘内化’障碍,例如抑郁症,主要的症状影响了一个人的内部状态。这和‘外部化’障碍形成反差,‘外部化障碍’有多动症和反社会行为,其中一个人对世界的反应被影响了,如果有人被诊断出有2种或2种以上的疾病,研究表明这一疾病可能来自同一类别。

但是,将大量脑成像数据与机器学习相结合的研究发现了不同的数字——甚至在同一个实验室进行的研究中也是如此。去年萨特斯威特和他的团队发表了一项针对1141名有内化症状的年轻人的研究,并发现他们可以根据大脑结构和功能分为两组。2018年,萨特斯威特领导了一项类似的研究,确定了四个维度,每个维度都与大脑连接的不同模式相关。

一些团队研究大脑区域之间的连接强度,以确定大脑功能是否与特定诊断相关。

海曼说,最终,DSM的未来版本可能会有专门针对每个维度的章节。它们可以列出每一种疾病的集群,以及它们的症状和任何来自潜在生理学和遗传学的生物标记。两个有相似症状但有不同突变或神经解剖改变的人可以得到不同的诊断和治疗。

在基因中

这种未来方法的一个支柱是更好地理解精神疾病的遗传学。在过去的十年里,对精神病理遗传学的研究已经发展到足以得出有力结论的地步。

研究表明,没有一个单独的基因对精神病的风险有多大的贡献,相反,数百个基因每个都有一个小的影响。2009年的一项研究发现,数以千计的基因变异是精神分裂症的危险因素。许多人还与双相情感障碍有关,这表明一些基因与这两种疾病有关。

这并不是说所有的大脑疾病都与同一个基因有关:远非如此。由波士顿马萨诸塞州总医院遗传学家本杰明·尼尔(Benjamin Neale)和都柏林三一学院精神病学家艾登·科尔文(Aiden Corvin)领导的一个研究小组在2018年发现,癫痫和多发性硬化等神经疾病在基因上与精神分裂症和抑郁症等精神疾病不同(见“精神地图”)。

这些研究都着眼于最容易发现的常见变异。最近的一些研究集中在极为罕见的变异上,这确实表明了疾病之间的遗传差异。一项针对12000多人的研究发现,精神分裂症患者的超罕见突变率异常高,而且这些突变往往是一个人独有的。

结果是一团糟。很难预测哪些风险因素会跨越条件。尼尔表示:“其中一些在精神病理学上有广泛的共同点,而另一些则对一种或几种形式的精神病理学更为具体。”

p系数

一些精神病医生提出了一个激进的假设,他们希望能允许他们理解混乱。如果疾病有共同的症状,或者共同发生,如果许多基因与多种疾病有关,那么也许有一个单一的因素使人们容易患上心理病理学。

2012年,芝加哥大学公共卫生专家本杰明·拉希(Benjamin Lahey)首次提出了这一想法。拉希和他的同事研究了11种疾病的症状。他们用统计学来检验这个模式是否能最好地用三个不同的维度来解释,或者用这三个维度加上“一般”的倾向来解释。如果将一般因素考虑在内,该模型的效果会更好。

第二年,这一假设得到了北卡罗莱纳州达勒姆杜克大学(Duke University)夫妻心理学家艾夫沙洛姆·卡斯皮(Avshalom Caspi)和特丽·莫菲特(Terrie Moffitt)的更多支持,并得到了一个吸引人的名字。他们使用了1037人的长期研究数据,发现症状的大部分变化可以用一个单一的因素来解释。卡斯皮和莫菲特称之为“p因子”。自2013年以来,多项研究复制了他们的核心发现。

卡斯皮和莫菲特很清楚,p因子不能解释一切,也没有对其潜在的生物学进行猜测,只是推测一组基因可能介导了它。也有人提出p因子是一种心理病理学的普遍倾向,但其他因素——压力体验或其他基因改变——会促使一个人出现不同的症状。但如果这是真的,它有一个惊人的含义:可能有一个单一的治疗目标的精神障碍。

已经有迹象表明,全身治疗和靶向治疗同样有效。2017年的一项研究随机分配患有焦虑症(如恐慌症或强迫症)的患者接受针对其特定疾病的治疗或一般治疗。两种疗法都同样有效。

找到p因子的生理学基础将是基于它的治疗的第一步,但只有在过去几年,研究人员在遗传和神经解剖数据中发现了它的暗示。例如,一项对英国人群心理病理遗传学的研究发现了一种“遗传p因子”——一组基因中存在导致心理病理风险的变异。

同时,其他研究小组也在寻找一种发生在多种精神病理学中的神经解剖学变化。结果很有趣,但却自相矛盾。

一项对六种精神病理学的研究发现,大脑灰质在三个参与情绪处理的区域收缩:背侧前扣带回、右侧岛叶和左侧岛叶。但是,现在哈佛医学院和马萨诸塞州贝尔蒙特市麦克莱恩医院的临床心理学家阿德里安·罗默(Adrienne Romer)随后的研究,确定了一个完全不同的三个区域,其作用包括管理基本的身体功能和运动——脑桥、小脑和部分皮层。理解这一点的一个关键可能是关注大脑的执行功能:通过计划、注意和抵制诱惑来调节行为的能力,这依赖于大脑的许多区域。罗默和萨特斯威特在一系列心理病理学中独立地发现了执行功能的紊乱,怀疑这些紊乱可能是p因子的基础。

大多数科学家同意,需要的是更多的数据,许多人仍然不相信这种简单的解释。尼尔说:“我不太确定这就是比赛的结果。”尼尔表示,至少在基因水平上,仍有许多疾病,如创伤后应激障碍和广泛性焦虑症,人们对此知之甚少。

海曼说,所有这些广泛的假设都为时过早。“我认为现在应该进行更多的实证研究,而不是宏大的理论化。”

参考文献:https://www.nature.com/articles/d41586-020-00922-8


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