首页 > 资讯 > 心脏不健康，大脑也危险！《科学》研究揭示心与脑的密切关联

心脏不健康，大脑也危险！《科学》研究揭示心与脑的密切关联

泰然健康网
2024-12-13 08:57

▎药明康德内容团队编辑

心脏和大脑是人体中至为重要的两大器官，尽管两者似乎各司其职，越来越多的研究却提示，心脏和大脑之间在结构和功能上都有密切联系。

例如，过去人们知道，大脑感到焦虑或恐惧时，心跳速度也会随之加快。而科学家们最近借助新技术发现，心跳加快，也会反过来促发紧张的情绪反应。

从疾病发生的角度来看，心脏健康与大脑健康之间也存在双向的关联。一些流行病学数据显示，房颤、心脏衰竭等心血管疾病的患者，发生卒中、痴呆症、脑小血管病或认知障碍等脑部疾病的风险增加。反过来，心理障碍和消极心理因素，可能促成心血管疾病的发病和发展。精神分裂症、躁郁症、癫痫或抑郁症等的患者，也更容易患心血管疾病。

日前，顶尖学术期刊《科学》发表的一项新研究，通过大规模数据分析，进一步揭示了心脏和大脑之间的表型和遗传关联，尤其是各种心血管疾病与卒中、痴呆和认知障碍等脑部疾病之间的密切关系。

在这项研究中，美国北卡罗来纳大学教堂山分校朱宏图教授课题组，联合宾夕法尼亚大学、普渡大学的研究人员，凭借在生物统计学、数据科学、放射学、计算机科学和遗传学方面的专长，对英国生物库（UK Biobank）研究中超过40000名参与者的磁共振成像（MRI）数据和基因信息进行了调查。

使用心脏的磁共振成像数据，研究人员提取出82项特征，包括心脏腔室、主动脉部分和区域特征的测量。与此同时，他们从不同形式的大脑MRI数据中提取了大量神经影像特征，包括结构、扩散和功能性测量，来全面了解脑部异常和连接情况。

▲整体研究设计和分析概观。(A) 研究总览：使用心脏磁共振成像（CMR）和脑部MRI特征作为内源表型，探索心脏和大脑之间的表型和遗传连接。(B) 对整体工作流程和每个步骤中涉及的关键分析的描述（图片来源：研究作者提供）

在控制了各种协变量之后，研究发现，心脏MRI特征在不同成像模式下与大脑健康明显相关。在大脑灰质形态学、白质微结构和功能网络方面，研究人员都观察到了多种形式的关联。

例如，心肌壁更厚与皮层下脑容量更大有关；远端主动脉面积较小与额叶和海马体的体积差异有关。心脏的左心室与大脑白质纤维束的微结构度量呈现出最强的相关性，这表明不良的心脏特征与较差的白质微结构密切相关。

▲大脑磁共振特征与心脏表型之间的关系（图片来源：参考资料[2]）

通过全基因组关联研究（GWAS），研究人员成功揭示了心脏和大脑连接的遗传结构，找出了与心脏MRI特征相关的80个基因座。性别特异性分析显示，这些对心脏结构和功能的遗传影响是男女一致的。

研究人员进一步发现，心脏表型与大脑复杂特征及各种疾病之间存在共享遗传影响和共定位。例如，不良的心肌壁厚度与卒中风险增加有遗传联系。运用孟德尔随机化探索其中的因果遗传联系发现，心脏不良特征可能对精神障碍和抑郁症具有遗传因果效应。

▲遗传相关性：心脏磁共振成像（CMR）特征与大脑复杂特征及其疾病之间的遗传相关性。(A) 呈现了CMR特征（x轴）与复杂特征和疾病（y轴）之间的选择性遗传相关性。星号表示的是使用Benjamini-Hochberg过程进行多重检验调整，将FDR控制在5%水平下显著的遗传相关性。(B至E) 是与卒中（B）、精神分裂症（C）、厌食症（D）和认知功能（E）存在遗传相关性的CMR特征的图示。（图片来源：研究作者提供）

论文作者指出，这项新研究让我们加深理解心脏和大脑之间错综复杂的联系，对疾病风险预测和预防具有重要意义。其中的多器官视角为减轻器官疾病对彼此的负面影响并改善整体人类健康提供了新的机会。

值得一提的是，为推进心脏和大脑连接以及相关的复杂特征和疾病的遗传基础的进一步研究提供宝贵资源和见解，研究团队已将详细分析结果公开在“心脏成像遗传学知识门户网站”（Heart-KP，http://heartkp.org/）。

参考资料：

[1] Bingxin Zhao et al., (2023) Heart-brain connections: Phenotypic and genetic insights from magnetic resonance images. Science Doi: 10.1126/science.abn6598

[2] Julia Sacher & A. Veronica Witte (2023) Genetic heart–brain connections. Science 10.1126/science.adi2392