精神障碍与常见身体疾病在全球范围内高度共病,但身心共病的病理机制仍未被回答。传统研究往往聚焦于单一疾病或单一系统,使得跨精神、身体的共享风险结构难以被捕捉。
针对这一科学瓶颈,昆明理工大学灵长类转化医学研究院、省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室王骄健教授团队,基于英国生物样本库(UK Biobank)的大规模多模态数据,构建了可定量表征个体身心疾病易感性的“一般疾病因子(d 因子)”。研究从疾病结构、大脑结构偏离、全基因组遗传机制与社会环境暴露等多个层面进行了系统解析。相关成果以 “Neural–genetic–environmental evidence for a disease factor in mental and physical health multimorbidity” 为题,发表于 Nature子刊Nature Communications杂志。
研究团队首先基于UK Biobank大规模精神类与身体类疾病数据,构建了Bifactor-ESEM(Exploratory Structural Equation Modeling)模型,用以从多个疾病领域中识别共享的潜在结构。这一模型的构建,旨在解决传统方法中存在的局限性,从而更精准地理解不同疾病之间的潜在联系。相比传统的 Bifactor-CFA方法,Bifactor-ESEM 能够更准确地估计跨疾病的交叉负荷结构,从而获得更稳定的 d 因子。这种优势使得 Bifactor-ESEM 模型在处理复杂疾病数据时具有更高的有效性和可靠性。根据得出的d因子估计,研究团队进一步通过影像学和全基因组关联分析来揭示d因子潜在的神经生物学基础,为未来的临床诊断和多病同治的治疗提供新的思路和方向(图1)。
为了揭示d因子的脑机制,研究人员构建了大脑结构的规范化模型,深入探讨了d因子与大脑结构偏离之间的潜在关联。发现d因子与被试大脑结构的极端负偏差脑区数量呈显著负相关,即d因子分数越高,大脑灰质萎缩越明显,白质连通性也越差,表明多病共存与共同的神经结构脆弱性密切相关。进一步特定脑区相关分析发现d因子与广泛的灰质体积减少以及白质微结构异常密切相关,这些异常主要集中分布于小脑、杏仁核、内囊前肢及丘脑放射等关键脑区和白质纤维束,而这些区域在情绪调节、压力反应以及跨系统信息整合中扮演着至关重要的角色(参见图2)。
为了进一步探索d因子是否存在遗传基础。运用全基因组关联分析(GWAS),研究鉴定出与 d 因子显著关联的多个基因位点,相关基因与脑形态、生活方式以及端粒和钙相关过程相关,这些过程与细胞衰老、应激反应和身心健康的系统调节有关。这些发现也支持了d因子的脑成像结果,揭示了多种疾病加速与年龄相关的大脑衰退的可能性,其中d因子捕获了更广泛的与衰老相关的脆弱性。此外,研究人员通过遗传相关分析进一步发现,d因子与健康相关的多种方式紧密相连比如吸烟、体重指数(BMI)、血压、睡眠模式和酒精摄入量等。这些关联与此前将上述因素与身体及精神疾病联系起来的报告一致。根据这些发现,研究团队认为d因子不仅捕获了共同的遗传易感性,而且还捕获了与共同影响疾病风险的衰老过程和生活方式途径的趋同。这一观点超越了单一疾病的解释,将d因子定位为一个统一的结构,整合了遗传、神经生物学和环境对多种疾病的影响(见图3)。
环境暴露是精神和身体疾病的一个重要危险因素,为了进一步探究环境对共病的影响,研究使用多重剥夺指数(IMD)来表示多维环境逆境,通过孟德尔随机化方法确定了IMD对d因子的正因果效应,支持了d因子反映了风险积累的广泛生物心理社会机制的观点。中介分析发现d因子完全介导环境剥夺对大脑灰质体积的影响,部分介导环境剥夺对大脑白质微观结构的影响。上述这些发现表明遗传倾向和环境逆境汇聚在d因子上,塑造了大脑结构,并赋予了跨诊断风险(见图4)。
这项研究在精神-身体疾病的研究和临床治疗方面具有多方面的启发性。在概念层面,这些发现揭示了一种潜在的共同因素,它同时影响着心理健康与身体健康。多病通常指的是一个人同时患有两种及以上的慢性疾病,其量化方式常常是通过简单的计数或两两之间的关联。而相比之下,d因子则代表了一个潜在的维度,它通过更为复杂精密的统计方法,例如双因子模型,揭示了广泛健康状况中共同的差异性,从而推动了我们对健康概念化的理解方式。
从研究的角度看,将精神条件与身体条件结合起来进行研究,可能有助于跨诊断地探索风险与疾病传播机制。因而,精神障碍与身体障碍是否应继续被视为完全不同的类别还是应该将它们置于一个更为广泛的健康状况框架下统一考量?此外,d因子为开发评估风险并指导跨诊断的干预措施以解决潜在的共同机制提供了基础。在疾病预防领域,d因子指出了可能的病因病理生理机制,从而能够有针对性地共同预防精神与身体状况,这将大大增强预防工作的价值与适用范围。值得注意的是,现有的精神卫生临床指南极少提供关于管理相关身体状况的指导,这一点凸显了亟需制定涵盖精神与身体健康两个领域的更全面协议。
从政策与服务组织的角度,该研究结果为促进身心健康服务整合的卫生政策提供了有力的证据。这种整合不仅可以提高资源利用效率,还能改善整体健康结果。此外,研究支持在老年人口的咨询-联络精神病学中采用综合护理方法,强调在一般医疗环境中心理健康专业知识的重要性,反之亦然,即在心理健康护理中纳入医学考量因素。鉴于在协商联络实践中经常遇到的身体与精神状况的共同潜在脆弱性(d因子),这一点显得尤为重要。
昆明理工大学2024级博士生陈锦和英国南安普顿大学张羽宁教授为本文的共同第一作者,昆明理工大学灵长类转化医院研究院、省部共建生物医学国家重点实验室的王骄健教授、英国南安普顿大学的Samuele Cortese教授和中国科学院自动化所脑网络组中心的初从颖副研究员为该论文的共同通讯作者。