精神分裂症或与乳酸有关联?这些疾病患者大脑会变酸

环球科学ScientificAmerican 2019-01-16 05:02:36
人脑酸性的变化往往会被忽视,但对一部分人来说,大脑酸性的微小变化和恐慌症及其他精神疾病相关。研究人员发现,与健康人相比,患有精神分裂症或双相障碍的人,大脑pH值明显更低。造成这种现象的原因尚不明确,科学家也将继续探究其中的因果联系和相关机制。




撰文 | 黛安娜·权(Diana Kwon)

翻译 | 马骁骁


人脑的酸性时刻在发生变化,原因之一是大脑在分解糖分产生能量时,会生成二氧化碳。不过,由于健康的大脑内还存在排出二氧化碳的其他活动——如呼吸过程等,大脑的酸碱性总体来说呈中性。也正因如此,大脑酸性的快速波动常常被人忽视。


然而,越来越多实验证据表明,对一部分人来说,这种酸性的微小变化和恐慌症及其他精神疾病相关。最近的一些发现进一步确认了两者之间的联系,而且认为大脑酸性与精神分裂症和双相障碍(bipolar disorder)也有关。


早期研究已经发现了一些线索,科学家曾测量过许多死者大脑的pH值(衡量酸碱度的指标),结果发现,生前患有精神分裂症和双相障碍的人,大脑pH值更低(酸性更强)。空气中的二氧化碳可以和人体内的水分结合,生成碳酸,过去几十年间的多个研究发现,当暴露于二氧化碳浓度偏高的环境中时,恐慌症患者比健康人更容易经历恐慌发作。人在持续使用大脑时,需要消耗大量能量,在这个过程中会产生和消耗大量乳酸。有一些研究就发现,恐慌症患者大脑内的乳酸含量比健康人偏高。

大脑pH值

研究者分析了10个研究的数据,比较了精神分裂症、双相障碍患者和健康人死亡后大脑的酸性。总体看来,精神疾病患者大脑pH值的中列数比健康人低,这说明他们大脑中的化学成分更偏酸性。


可是研究人员无法判断,大脑酸性增强是由于患有精神疾病,还是其他因素(例如,患者在去世前服用的抗精神病药物,或人临死亡前的身体状态)导致的。美国马里兰大学的教授、心理医生威廉·雷吉诺德(William Regenold)解释说:“假如一个人的死亡过程较慢,那么人体处于缺氧状态的时间会很长,这会影响到体内的新陈代谢。” 雷吉诺德说,这种情况下,身体和大脑更加依赖无氧方式产生能量,导致乳酸水平升高,大脑pH值降低。


受这些问题启发,日本藤田保健卫生大学(Fujita Health University)的神经科学家宫川刚(Tsuyoshi Miyakawa)和同事仔细检查了10个已有的关于死亡大脑的数据集,其中包括了400名精神分裂症或双相障碍患者的数据。他们想验证一下,大脑酸性和精神疾病到底有没有关系。


研究人员首先控制并排除了一些可能干扰结果的因素,如用药史、寿命等。结果和猜测的一样,对大脑pH值的分析显示,与健康人相比,患有精神分裂症或双相障碍的人,大脑pH值明显更低。此外,他们还进一步检查了5组小鼠模型(经过基因改造后,产生相同精神疾病症状的小鼠),并得到了类似的结论:与健康的对照组小鼠相比,20多只没有用药的患病鼠大脑pH值更低,且乳酸水平也偏高。而且,由于所有小鼠都是以同样的步骤接受了安乐死,这说明pH值的差异并不是由死亡过程长短导致的。


相关研究成果发表在近期的《神经心理药学》(Neuropsychopharmacology)杂志上。宫川认为,新研究有力地证实了大脑酸性和神经疾病之间的确存在关联。雷吉诺德(未参与该研究)也对这种看法表示认同,他说:“因为该结论是分析了所有数据集后得出的,这也再次证明了大脑酸性和神经疾病之间存在联系。我认为该研究具有创新性的一点是,他们单独关注了pH值这一因素,并认为它和神经疾病有直接关联,而没有纠结于pH值降低的原因。”


不过,艾奥瓦大学的神经科学家约翰·韦米(John Wemmie)认为,尽管这项分析死者大脑的研究很有意思,但并不一定能说明活体大脑pH值变化与精神疾病有关。对双相障碍、精神分裂症、恐慌症患者进行实时脑成像研究,能为酸性假说提供更直接的证据。利用能检测组织中生物化学变化的磁共振光谱仪,科学家已经发现上述患者大脑中的乳酸含量更高。


虽然研究人员越来越意识到,大脑酸性或许是精神分裂症和双相障碍的重要特征,但尚未搞清它们之间的因果关系。按宫川的说法,一种可能是这些患者脑内过多的神经活动导致酸性增加。另一种流行的解释则认为,酸性增加是“细胞发电站”——线粒体受损的结果,雷吉诺德说。当然这两种解释可能都是正确的。


宫川说,下一个难题是搞清楚大脑中的低pH值,是否会导致与精神疾病相关的认知变化和行为变化。一些证据似乎表明,答案是肯定的。韦米说:“我们知道(被酸激活的)受体可以影响动物的行为,所以很可能人们一直忽视了大脑在清醒状态时的pH值变化。”


2018年《环球科学》全年订阅

限时6折优惠

点击“阅读原文”立即订购