精神分裂症：脑毛细血管结构与其神经元结构相关

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Itokawa、Mizutani 博士及其同事对SPring-8同步辐射装置的 BL20XU 光束线进行了显微断层摄影实验，发现大脑毛细血管结构与其神经元结构存在相关性。

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脑血管构成一个微米级的血管网络，负责提供氧气和营养。在这项研究中，我们通过使用同步辐射显微断层扫描或显微 CT 分析了精神分裂症病例和年龄/性别匹配对照的前扣带皮层和颞上回的脑组织，以检查脑血管的三维结构。

使用东海大学医学院临床研究审查委员会（申请号 07R-018）和东京都立研究所伦理委员会批准的方案，在获得合法近亲的知情同意后收集所有死后人脑组织医学科学（批准号 17-18）。这项研究是根据赫尔辛基宣言在东海大学人类受试者研究伦理委员会的批准下进行的（批准号 11060、11114、12114、13105、14128、15129、16157、18012、19001、20021 和20022)。本研究的精神分裂症患者 S1-S4 和对照病例 N1-N4 与我们之前关于神经元结构的报告中分析的相同。从死后大脑的左半球收集颞上回布罗德曼区 22 (BA22) 和前扣带皮层 BA24 的脑组织并进行高尔基体浸渍。然后使用环氧树脂将高尔基染色的组织嵌入硼硅酸盐玻璃毛细管中。

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(A) 每种情况下 BA22 或 BA24 区域的平均毛细血管曲率与平均神经突曲率之间的关系。虚线表示线性回归。精神分裂症病例 S1-S4 和对照 N1-N4 用颜色编码。(B) 平均毛细血管直径与平均神经突厚度半径之间的关系。案例按 (A) 中的颜色编码

采用同步辐射显微断层扫描或显微CT对颞上回BA22和前扣带回BA24脑组织血管网络的三维结构进行可视化。追踪超过 1 m 的脑血管以建立笛卡尔坐标模型，然后用于计算结构参数，包括血管的直径和曲率。

曲率图说明了毛细血管的平均曲率与神经突的曲率显着相关（Spearman 的 ρ = 0.63，p = 0.011，n = 16），表明具有曲折神经元网络的脑组织具有曲折的毛细血管。在精神分裂症组和对照组之间没有观察到斜率的显着差异。平均毛细血管曲率在脑区之间显示出差异。BA22 的毛细血管曲率分布广泛，而 BA24 的毛细血管曲率仅限于有限范围（图 A），导致方差存在显着差异（p = 0.019，Bartlett 检验，n = 8）。我们还检查了毛细血管直径和神经突厚度半径之间的关系（图 B）。与曲率相关性相反，平均毛细血管直径与神经突厚度半径无关，但与神经突厚度无关，它相当恒定。该结果表明毛细血管的大小是独立于神经元结构确定的。

我们之前的研究表明，与对照组相比，精神分裂症病例的神经突薄而曲折。具有恒定直径的弯曲毛细血管应占据几乎恒定的体积，而遭受神经突变薄的神经元应具有减小的体积，从而导致神经元和血管之间的体积不平衡。我们认为观察到的神经元和血管之间的结构相关性与精神分裂症的神经血管异常有关。

Kraepelin 将精神分裂症置于其 1896 年出版的《精神病学》第五版中关于代谢紊乱的一章中。他预测代谢功能障碍和神经病理学变化是精神分裂症的基础。我们可以将上述结果视为第一个表明毛细血管和神经元失衡导致代谢异常的例子。

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