Zespół metaboliczny a zmiany w strukturze mózgu u pacjentów ze schizofrenią

Czy zespół metaboliczny modyfikuje strukturę mózgu u pacjentów ze schizofrenią?

Badanie przekrojowe przeprowadzone przez zespół badaczy z instytucji medycznych w Chinach wykazało istotne zmiany w strukturze sieci białej materii u pacjentów ze schizofrenią ze współistniejącym zespołem metabolicznym (MetS), którzy byli leczeni risperidonem lub klozapiną. Jest to pierwsze tego typu badanie analizujące zmiany w sieci białej materii u tej specyficznej grupy pacjentów.

Badanie objęło trzy grupy uczestników: 19 pacjentów ze schizofrenią i zespołem metabolicznym (MetS-SZ), 20 pacjentów ze schizofrenią bez zespołu metabolicznego (nMetS-SZ) oraz 25 zdrowych osób stanowiących grupę kontrolną (HC). Wszystkie grupy były dopasowane pod względem wieku, płci i wykształcenia. Pacjenci ze schizofrenią byli diagnozowani zgodnie z kryteriami ICD-10, mieli co najmniej 2-letni przebieg choroby i byli leczeni stabilnymi dawkami risperidonu lub klozapiny. Zespół metaboliczny diagnozowano według kryteriów International Cholesterol Education Programme-Third Adult Treatment Panel z uwzględnieniem dostosowań rasowych, obejmujących m.in. podwyższony obwód talii (≥90 cm dla mężczyzn i ≥80 cm dla kobiet chińskich), podwyższone trójglicerydy (≥1,7 mmol/l), obniżony HDL-C, podwyższone ciśnienie krwi oraz podwyższoną glukozę na czczo.

Jakie narzędzia obrazowania wykorzystano do analizy sieci białej materii?

Do oceny sieci białej materii wykorzystano obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) wraz z analizą metodą teorii grafów. DTI umożliwia pośredni pomiar organizacji białej materii na poziomie mikrostrukturalnym, natomiast teoria grafów pozwala na charakterystykę topologiczną sieci mózgowych poprzez metryki takie jak efektywność globalna (integracja sieci), efektywność lokalna (przetwarzanie lokalnych podsieci), centralność stopnia (znaczenie węzła poprzez bezpośrednie połączenia) oraz efektywność węzłowa (rola w przepływie informacji). Zebrano również dane dotyczące wskaźników metabolicznych oraz przeprowadzono ocenę funkcji poznawczych za pomocą skali Brief Assessment of Cognition in Schizophrenia (BACS).

Wyniki wykazały, że pacjenci z grupy MetS-SZ charakteryzowali się znaczącym obniżeniem efektywności globalnej i lokalnej sieci białej materii w porównaniu z pacjentami nMetS-SZ i zdrowymi kontrolami. Efektywność globalna odpowiada zdolności sieci mózgowych do integracji informacji, podczas gdy efektywność lokalna odzwierciedla zdolność sieci do separacji informacji. U pacjentów ze schizofrenią (zarówno z MetS, jak i bez) zaobserwowano obniżone wartości degree centrality (DC) i nodal efficiency (NE) w obustronnym wzgórzu w porównaniu z grupą kontrolną. Wzgórze jest kluczowym komponentem różnych obwodów funkcjonalnych mózgu, które są zaburzone w schizofrenii.

Co istotne, pacjenci z grupy MetS-SZ wykazywali bardziej nasilone obniżenie NE w porównaniu z grupą nMetS-SZ, szczególnie w obszarach takich jak lewy środkowy zakręt czołowy, lewy przyśrodkowy i przykręgowy zakręt obręczy, prawa górna część zakrętu potylicznego, lewy środkowy zakręt potyliczny, prawy zakręt kątowy oraz lewy biegun skroniowy. Przyśrodkowa kora przedczołowa, znajdująca się w przedniej części mózgu, jest związana z emocjonalnym lub intuicyjnym podejmowaniem decyzji i jest ściśle powiązana z otyłością. Zakręt kątowy, związany z funkcjami poznawczymi i samoregulacją, ma bezpośredni wpływ na zachowania żywieniowe i zarządzanie wagą.

Czy zależności między siecią mózgową a funkcjami poznawczymi są oczywiste?

Badanie wykazało również istotne korelacje między parametrami sieci a funkcjami poznawczymi. W grupie MetS-SZ upośledzenie funkcji wykonawczych było związane z obniżonymi wartościami NE w prawym zakręcie kątowym oraz lewym przyśrodkowym i przykręgowym zakręcie obręczy. W przeciwieństwie do tego, w grupie nMetS-SZ wyższe wyniki funkcji wykonawczych były związane ze zwiększonymi wartościami NE w lewym przyśrodkowym i przykręgowym zakręcie obręczy. Wśród wszystkich pacjentów ze schizofrenią (MetS-SZ i nMetS-SZ) większy obwód talii i bioder był potencjalnie związany ze zmniejszeniem NE w lewym biegunie skroniowym, a upośledzenie funkcji wykonawczych korelowało z redukcją NE w przyśrodkowym i przykręgowym zakręcie obręczy. U zdrowych osób z grupy kontrolnej wyższe funkcje wykonawcze były potencjalnie związane z wyższymi wartościami NE w zakręcie kątowym.

Zarówno pacjenci z grupy MetS-SZ, jak i nMetS-SZ wykazywali znacząco niższe wyniki w skali BACS w porównaniu ze zdrowymi kontrolami, co obejmowało pamięć werbalną, pamięć roboczą, szybkość ruchu, płynność werbalną, uwagę i funkcje wykonawcze. Nie zaobserwowano jednak istotnych różnic w wynikach BACS między grupami MetS-SZ i nMetS-SZ. Podobnie, nie było znaczących różnic w skalach oceniających działania niepożądane leków (TESS) i objawy pozapiramidowe (RSESE) między tymi dwiema grupami pacjentów.

Jak interpretować patofizjologię i ograniczenia badania?

Wyniki sugerują, że zespół metaboliczny u pacjentów ze schizofrenią wiąże się z charakterystycznymi zmianami w sieci białej materii, które mogą wpływać na funkcje poznawcze. Pacjenci z MetS-SZ mogą doświadczać zmniejszonej zdolności do niezależnego przetwarzania informacji w różnych sieciach mózgowych. Uszkodzenia w przyśrodkowej korze przedczołowej mogą być zaangażowane w patogenezę i patofizjologię zespołu metabolicznego, podczas gdy uszkodzenia zakrętu kątowego mogą prowadzić do zmniejszonej zdolności podejmowania decyzji i samoregulacji mózgu, a tym samym do utraty kontroli nad potrzebą jedzenia, prowadząc do otyłości, a nawet MetS.

Badanie ma pewne ograniczenia, w tym brak projektu longitudinalnego, co uniemożliwiło uwzględnienie potencjalnych efektów indywidualnej heterogeniczności związanej z odpowiedzią na leki psychiatryczne, szczególnie na risperidon i klozapinę. Oba te leki były wcześniej związane z nieprawidłowościami metabolicznymi, ale ich konkretny wpływ na strukturę i funkcję mózgu u pacjentów ze schizofrenią nie był bezpośrednio badany. Ponadto, badanie miało małą wielkość próby, a wyniki mogą nie być szerzej zastosowalne, biorąc pod uwagę, że wszyscy włączeni pacjenci byli leczeni risperidonem lub klozapininą. Wreszcie, badanie nie było w stanie rozróżnić niezależnych efektów każdego składnika MetS.

Odkrycia te dostarczają podstaw do dalszych badań nad mechanizmami mózgowymi związanymi z współwystępowaniem zespołu metabolicznego u pacjentów ze schizofrenią i mogą przyczynić się do rozwoju nowych celów terapeutycznych. Wyniki podkreślają znaczenie monitorowania parametrów metabolicznych oraz funkcji poznawczych w ramach kompleksowego leczenia pacjentów ze schizofrenią.

Podsumowanie

Przełomowe badanie przekrojowe przeprowadzone w Chinach wykazało istotne zmiany w strukturze sieci białej materii u pacjentów ze schizofrenią i współistniejącym zespołem metabolicznym (MetS), leczonych risperidonem lub klozapiną. W badaniu wykorzystano obrazowanie tensora dyfuzji wraz z analizą metodą teorii grafów, porównując trzy grupy: pacjentów ze schizofrenią i MetS, pacjentów ze schizofrenią bez MetS oraz zdrową grupę kontrolną. U pacjentów z MetS zaobserwowano znaczące obniżenie efektywności globalnej i lokalnej sieci białej materii, szczególnie w obszarach związanych z funkcjami poznawczymi i samoregulacją. Wykazano również istotne korelacje między parametrami sieci a funkcjami poznawczymi, przy czym obie grupy pacjentów ze schizofrenią osiągały niższe wyniki w skali BACS w porównaniu ze zdrowymi kontrolami. Odkrycia te mogą przyczynić się do rozwoju nowych celów terapeutycznych i podkreślają znaczenie monitorowania parametrów metabolicznych w leczeniu schizofrenii.