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【摘要】华南理工大学生物医学科学与工程学院、广东省精神疾病转化医学工程技术研究中心吴凯教授与广州医科大学附属脑科医院吴逢春主任、广州体育学院侯晓晖教授合作，使用中介效应模型探究了肠道微生物、大脑网络与临床症状的关联性。2024年1月24日，《Neuroimage: Clinical》杂志在线发表了题为《Relationships among the gut microbiome, brain networks, and symptom severity in schizophrenia patients: A mediation analysis》的研究论文，华南理工大学生物医学科学与工程学院的博士生梁丽琴和阿姆斯特丹大学博士生李时佳为共同第一作者。
精神分裂症(Schizophrenia, SZ)是一种严重的精神疾病，患者常常表现为妄想、幻觉、思维/言语紊乱、运动行为异常。虽然SZ的病因尚未完全阐明，但它可能是由于肠道和中枢神经系统(CNS)之间的双向通讯系统“微生物-肠-脑轴”的改变而发生。目前许多神经精神疾病的研究都报道了“微生物-肠-脑轴”的失调现象，包括抑郁症、双相情感障碍、阿尔兹海默症等。然而，SZ患者肠道微生物群、大脑网络特征和症状严重程度之间相互作用的潜在机制在很大程度上仍然未知。
研究分别收集了38例SZ患者和38例健康对照的粪便样本、结构和功能磁共振成像数据。同时对患者采集了阳性和阴性症状量表(PANSS)评分，用于评估临床症状严重程度。粪便样本进行了16S rRNA基因测序，基于测序数据分析肠道微生物物种丰度；基于多模态磁共振数据构建三个脑网络：白质网络、灰质网络和功能连接网络，结合AAL90模板使用人脑网络分析方法计算90个脑区的节点特征。最终，获得了SZ患者的261个肠道微生物、810个网络节点特征和4个PANSS评分。基于上述特征，研究一共构建了1,691,280个中介效应模型，用于探究SZ患者肠道微生物群、大脑网络特征和症状严重程度之间潜在的相互作用关系。
主要研究结果如下：
1、肠道微生物与大脑网络特征之间存在很强的相关性(r = 0.89)。更重要的是，PANSS评分与肠道微生物(r = 0.5)和大脑网络(r = 0.59)均呈线性相关（如图1所示）。
图1 三种类型数据的全局连接情况
2、当大脑网络特征作为中介因子时，Sellimonas菌属的丰度通过白质网络中三角部额下回与杏仁核的介数中心性显著影响SZ患者的PANSS阴性评分（如图2）。
图2 Sellimonas与PANSS评分相关结果
3、当肠道微生物作为中介因子时，19个显著的中介效应模型表明， 7个脑区的多个节点特征显著影响SZ患者的PANSS评分，这7个脑区主要来自视觉、语言与动作控制系统（如图3）。
图3 大脑网络特征与PANSS评分相关结果（部分）
综上所述，研究结果揭示了肠道微生物、大脑网络与PANSS评分三者之间存在显著相关关系，同时表明肠道微生物与大脑网络特征作为中介因子时，能够介导另一变量与临床症状的相关性。
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