精神分裂症是一类以妄想、幻觉、情感淡漠、社交退缩和认知损害为主要特征的严重精神疾病，至今病理机制尚不清楚。传统理论强调多巴胺异常是核心病因，但近年来越来越多证据提示：脑铁代谢、髓鞘及少突胶质细胞功能，可能是被长期忽视的关键因素。

铁是脑内最重要的顺磁性物质之一，参与多巴胺合成及髓鞘形成等关键过程。髓鞘是白质中主要的抗磁性成分，可影响局部磁敏感信号，也与信息传导速度和网络效率密切相关。以往基于QSM的影像研究提示，精神分裂症患者的基底节铁水平存在异常，但不同研究结果“增”“减”不一，原因之一可能是铁信号与髓鞘信号在MRI上难以区分。为此，研究者提出两个相互“竞争”的假设：一，低χ来自“髓鞘增多”；二，低χ来自“铁减少”。

图1测试两种竞争假设的方法概述

在本研究中，研究者运用QSM和DTI技术，探究精神分裂症患者皮层下χ值差异是否源于铁含量或髓鞘水平的改变。研究者比较皮质下χ值、皮质下平均扩散系数及白质δχ值，检验两种竞争假说：(1)精神分裂症患者皮质下χ值降低源于髓鞘含量增加，该假说得到以下证据支持：患者皮质下平均扩散系数降低且白质δχ值升高；(2)皮质下χ值降低反映铁含量减少，该假说得到以下证据支持：患者皮质下平均扩散系数维持不变或升高，且白质δχ值维持不变或降低。为将疾病相关的χ差异与特定基因通路及细胞类型关联，研究者结合了精神分裂症患者皮质下平均扩散系数维持不变或升高，以及白质δχ值维持不变或降低的证据。这一观点得到精神分裂症患者皮质下平均扩散率不变或升高、白质δχ不变或降低的佐证。

研究团队将全脑体素水平病例对照t值图与Allen Human Brain Atlas公共数据库中6例健康人脑的基因表达谱相匹配，通过偏最小二乘回归（PLSR）和GO富集分析，探索了哪些细胞类型相关基因高表达的区域，会出现精神分裂症患者更明显的χ变化。

表1 研究参与者的人口学、临床和实验测量指标

表2 基于定量磁化率成像（QSM）MRI计算的群体平均区域χ值与基于扩散张量成像（DTI）生成的平均弥散率的比较

研究者发现，与健康对照相比，精神分裂症患者表现出整体皮质下χ明显降低，整体皮质下MD升高，提示组织更疏松、髓鞘/细胞密度降低。这一组合模式更符合“铁减少 + 髓鞘减少”而非“髓鞘增加”的情形。关键皮质下核团：基底节和中脑多巴胺环路更“缺铁”，在具体ROI中，精神分裂症患者表现为：尾状核χ↓（d ≈ −0.37），壳核χ↓（d ≈ −0.36），苍白球χ明显↓（d ≈ −0.57），SN-VTA χ 显著↓（d ≈−0.66）。χ降低的高峰主要集中在基底节（尾状核、壳核、苍白球）及 SN-VTA；少数局灶区域（右侧前丘脑、右侧伏隔核）出现χ升高的团块，可能与局部髓鞘丢失有关。

在白质主要纤维束（如胼胝体压部、上纵束、扣带束、视辐射等）中，研究发现：δχ在健康对照中为正值，符合“纤维与磁场夹角改变→χ随之变化”的物理特性；在精神分裂症患者中，平均δχ显著降低（d ≈ −0.37，p = 0.047），提示白质整体髓鞘水平下降；同时，白质各向异性FA下降，但MD整体差异不显著，与以往大样本DTI研究的白质微结构异常结果相呼应。

图2 在注释切片层面和方向上，T1加权MNI模板上的皮下磁化率（χ）t值图

图3 偏最小二乘回归（PLSR）模型根据皮下组织基因表达预测皮下磁化率（χ）t评分的能力

通过PLSR建模，研究者发现：基于15633个基因表达谱，模型对χ t值具有显著的预测能力（外部交叉验证r ≈ 0.48），远高于随机或空间自相关保留的置换分布；在χ较低的区域（即精神分裂症患者χ↓更明显的体素），富集程度最高的GO术语为“谷氨酸能突触”；细胞类型分析显示：χ较低的区域显著富集“少突胶质细胞相关基因”；χ较高的区域则富集抑制性神经元、兴奋性神经元及小胶质细胞相关基因。

参考文献

Vano, L.J., McCutcheon, R.A., Sedlacik, J. et al. The role of low subcortical iron, white matter myelin, and oligodendrocytes in schizophrenia: a quantitative susceptibility mapping and diffusion tensor imaging study. Mol Psychiatry(2025). https://doi.org/10.1038/s41380-025-03195-7

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2025-10-schizophrenia-linked-iron-myelin-deficits.html

解读：姜震宇