Biol. Psychiatry：肠易激综合症与大脑健康相关性的神经影像学、行为、生化和遗传分析

肠易激综合征 （IBS） 是一种功能性胃肠道疾病，其特征是腹痛、腹胀和肠功能障碍，影响全球每 10 人中约有 1 人。越来越多的证据表明，肠易激综合征与大脑健康有关。IBS患者患心理健康疾病的风险增加，包括焦虑症，抑郁症和躯体症状障碍。但肠易激综合征（IBS）与精神病理学的相互作用十分复杂，人们对其潜在的大脑、生化和遗传机制知之甚少。

为了明确肠易激综合征与大脑健康之间的表型和遗传关联，这篇研究对大量人群进行了全面的回顾性队列研究。研究包括来自英国生物库（UK Biobank）的 171104 名参与者，他们都接受了肠易激综合征的全面评估，其中大多数人还提供了神经影像、行为、生化和遗传信息。

研究方法上，首先对IBS-SSS和IBS-SSS的多基因风险评分（IBS-SSS PRS）进行了表型组相关性分析。表型分为4种数据格式，包括连续型、有序分类型、无序分类型和二元型。以下变量被用作协变量：年龄、性别、体重指数、汤森剥夺指数、学历、吸烟状况和饮酒状况。此外，在神经影像学分析中将颅内总容积和扫描部位添加为协变量，在PRS分析中添加遗传主成分作为协变量。在脑结构关联分析中进行FDR校正，在其他分析中使用Bonferroni校正。将小于 0.05 的校正 p 值设置为显著性水平。

接着，作者进行了IBS与大脑结构之间的体素水平关联分析，以生成IBS相关的脑图谱以供后续分析。为了进一步研究IBS与不同指标系统之间的关系，作者研究了IBS与代表每个指标系统的典型脑健康标志物之间潜在的表型和遗传关联。首先，表型关联涉及10个类别，包括IBS-SSS、IBS-SSS PRS、抑郁、认知功能、神经影像学、免疫代谢、脂蛋白颗粒浓度、甘油三酯、炎症和血小板。对于具有多种表型的类别，我们选择每个类别中与IBS显著相关的表型，然后根据它们与IBS的关联调整方向，最后对值进行归一化和平均，以表示分类评分。使用双样本 MR 分析研究因果关系，包括反方差加权 （IVW）、加权中位数 （WM） 和 MR-Egger这几种方法。

图 1.研究流程图

全表型关联分析表明，肠易激综合征与大脑健康问题（包括焦虑和抑郁）以及认知能力低下有关。

图2.IBS 的表型组关联

在基于体素的形态测量法 （VBM） 分析中可以看到，大多数重要的区域脑容量与IBS症状呈负相关。内侧眶额叶皮层/腹内侧前额叶皮层（vmPFC）延伸至前扣带皮层、背外侧前额叶皮层、前扣带回皮层和中扣带皮层、前岛、海马、海马旁皮层、丘脑、中央前回和辅助运动区等脑区体积与IBS症状呈负相关。

图3.肠易激综合征与脑结构和生化标志物的关联

此外，总共 38 种血液标志物和 83 种代谢标志物与 IBS 显着相关。

IBS相关区域的脑容量（图3A）与认知能力（如语言技能、记忆处理）呈正相关，与情绪（如冲动和情感障碍）呈负相关。第一个PLS（PLS1）组分的基因表达图谱与IBS相关脑图谱显示出显着的空间关联（r = 0.353，p = 0.005）。

图4.与 IBS 相关脑图谱相关的功能注释、递质结构和转录组学谱

最后，孟德尔随机化分析表明了肠易激综合征与大脑健康之间的潜在因果关系，并指出了低脂血症和高密度脂蛋白的可能中介效应。

图5.孟德尔随机化 （MR） 分析揭示 IBS 与大脑健康之间的因果关系 

这篇研究的主要优势在于将多维数据与大样本量相结合，为IBS与大脑健康之间的关联提供了系统的新见解。此外，作者系统地描述了与IBS相关的脑区改变，并探讨了其潜在的分子结构和基因表达谱，为脑-肠轴在IBS中的作用提供了更详细和客观的依据。最后，这篇研究提供了一个适用于不同肠道疾病的强大研究框架，并有望在未来的研究中增进对各种胃肠道疾病的成像和遗传基础的理解。

原始出处：

Li Z, Ma Q, Deng Y, Rolls ET, Shen C, Li Y, et al. Irritable Bowel Syndrome is Associated with Brain Health by Neuroimaging, Behavioral, Biochemical, and Genetic Analyses. Biol Psychiatry 2024:S0006-3223(24)00027-1. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2023.12.024.