越来越多的证据表明，心脏和大脑同作为人体最为重要的器官，它们的健康状态息息相关。
研究表明，心血管疾病可能导致脑部疾病，例如中风、痴呆和认知障碍。此外，精神分裂症、双相情感障碍、癫痫或抑郁症等精神疾病患者，患心血管疾病的几率更高。而且，由于突发精神压力导致的血管炎症和白细胞迁移，也会大大增加动脉粥样硬化的风险。
在对大脑和心脏进行评估时，磁共振成像（MRI）是不可或缺的好帮手，用于分析表型和生物标志物。然而，过去的研究主要集中在特定疾病或小样本中，分别借助MRI“深挖”大脑或心脏，很少有研究同时将这两位大佬聚在一起，将它们的MRI特征进行对比。因此，心脏和大脑之间的相互作用和相关风险因素的全貌仍不清楚。
美国北卡罗来纳大学教堂山分校朱宏图教授团队，利用超过40000人的多器官MRI数据，描述了82个心脏MRI特征、458个大脑MRI特征，发现心脏的许多MRI特征与灰质形态、白质微结构、脑功能网络等大脑的结构或功能相关。他们还通过孟德尔随机化研究，揭示心脏健康状况与大脑疾病之间具有遗传相关性以及因果关系[1]。
文章于今日发表在《科学》期刊上。
论文首页截图
在这项研究中，朱宏图教授团队获取了来自英国生物数据库的40000多人的多器官磁共振成像（MRI）数据，利用深度学习模型对图像进行处理。
根据分析结果，他们共鉴定出82个心脏MRI特征，包括质量、面积、体积、壁厚、泵送效率等。还有458个大脑多模态MRI特征，涵盖结构MRI、弥散张量成像（DIT）、静息态和任务态功能MRI的特征，体现了大脑形态、结构连接、功能等详细信息。
研究设计
控制多种协变量后，研究者们发现，心脏与大脑的MRI特征明显相关。
例如，心脏壁厚与下丘脑、海马体、杏仁核等多个皮质以下的脑结构体积呈正相关，尤其是双侧壳核。这些结构在大脑的功能调节、情绪处理、记忆和认知等方面扮演着重要的角色。
另外，心脏的左心室质量、舒张末期容积、壁厚等特征，与大脑白质完整性呈负相关、与白质平均弥散度呈正相关。大脑白质由神经纤维组成的，帮助神经信号快速传递，负责传递信息和连接不同的脑区域。白质的纤维连贯性、纤维走向、完整性等微观结构对大脑功能至关重要，有助于更快、更有效地进行信息传递和脑功能的整合。也就是说，不良的心脏左心室特征与白质微观结构的病理改变或损伤、较差的大脑连接性相关。
心脏与大脑特征相关[2]
随后，研究者们对以上82个心脏MRI特征进行全基因组关联分析（GWAS），确定了80个相关基因组位点（P<6.09×10-10）。而且性别特异性分析结果显示，遗传学因素对男性或女性的心脏MRI特征的影响没有差异。
进一步研究表明，心脏MRI特征与多种疾病或生理特征具有相同的遗传变异。
例如，高血压与主动脉、左心室特征之间存在明显的遗传相关性；心肌壁厚度与冠状动脉疾病、2型糖尿病、中风相关；心房颤动与主动脉、左心房、右心房特征相关。此外，精神分裂症、躁郁症、厌食症、认知功能障碍等，也与不同心脏MRI特征之间存在着遗传相关性。
心脏MRI特征与大脑健康具有遗传相关性
除了揭示心血管状况与大脑健康之间存在着共同的遗传基础，研究者们还利用孟德尔随机化研究发现，壁厚特征、主动脉最小面积和左室舒张末容积等心脏特征，与多种脑部疾病之间存在遗传因果关系。
最后，研究者们验证表明，整合遗传数据、心血管MRI特征、大脑MRI特征，能够对糖尿病等复杂性疾病进行预测，展示了这些数据在个体化医学中的潜力。
总体来说，朱宏图教授团队通过综合分析心血管磁共振成像特征、大脑磁共振成像特征和遗传数据，揭示了心脏和大脑之间的复杂关系。研究结果显示，心脏MRI特征与大脑结构、功能连接性以及多种疾病存在遗传相关性，并证实心脏与大脑健康状况的遗传因果关系。
这些发现为心脏和大脑疾病的预防和治疗提供了新的研究视角和证据。通过早期干预心血管状况，可能对大脑健康产生积极影响，这为心血管药物在精神健康和神经退行性疾病的治疗中的潜在疗效提供了线索，并有助于识别潜在的治疗靶点。
参考文献：
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn6598
[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi2392
来自： 奇点神思
更多阅读：
