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基于UK Biobank的心電圖自主神經特征解析:揭示抑郁癥與自殺風險的生理標記與應對策略
《npj Mental Health Research》:Electrocardiography-derived autonomic profiles in depression and suicide risk with insights from the UK Biobank
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月15日 來源:npj Mental Health Research
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本研究通過UK Biobank隊列15,768名參與者的心電圖數據,首次識別出四種自主神經系統(ANS)活動模式,發現低心率變異性(HRV)伴高副交感張力與高呼吸頻率的群體(LRS簇)抑郁癥狀和自殺行為風險顯著增高,而高相對交感張力群體(HRS簇)表現出心理韌性。該成果為抑郁癥的生理分型及自殺風險預警提供了新型生物標志物,對發展個性化干預策略具有重要臨床價值。
抑郁癥與心血管疾病作為全球兩大健康負擔,其共病機制長期困擾醫學界。傳統觀點認為自主神經系統(ANS)功能紊亂是連接二者的關鍵橋梁,但關于交感/副交感平衡(sympathovagal balance)在精神疾病中的具體作用模式仍存爭議。尤其令人困惑的是,既往研究對心率變異性(HRV)指標的解讀存在矛盾:既有報道稱抑郁癥患者表現為副交感活性下降(HF功率降低),也有證據顯示其伴隨交感神經過度激活(LF/HF比值升高)。這種分歧提示我們可能需要超越單一生物標記的視角,從系統層面重新理解ANS的調控模式。
更迫切的臨床需求來自自殺風險的早期預警。雖然已知ANS功能異常與自殺傾向相關,但現有研究多聚焦于單向的"過度激活"理論,忽視了自主神經動態調節能力的潛在價值。呼吸性竇性心律不齊(RSA)等衍生指標能否提供更精細的風險分層?不同ANS調控模式是否對應特定的心理應對策略?這些問題亟待通過大樣本研究予以解答。
蘇黎世大學醫院的研究團隊在《npj Mental Health Research》發表的研究,創新性地采用機器學習方法分析了UK Biobank中15,768名中老年參與者的靜息心電圖數據。通過整合時域(SDNN、RMSSD)、頻域(LF、HF、LFnu)和非線性(Poincaré圖SD1/SD2)等16項HRV參數,結合呼吸頻率(BR)評估,首次建立了ANS功能的四分類模型,并系統探討了各亞型與抑郁癥狀、自殺行為的關聯特征。
研究采用的關鍵技術包括:1)從UK Biobank獲取標準化12導聯心電圖數據;2)使用HeartPy軟件提取多維度HRV特征;3)通過K-means聚類識別ANS亞型;4)應用CIDI-SF和PHQ-9量表評估精神癥狀;5)采用多變量回歸控制年齡、性別和BMI等混雜因素。
研究結果部分,"Distinct ANS clusters"小節揭示:最優模型識別出四個特征迥異的群體。其中高副交感簇(HP)表現出最高HRV功率(TP 3204.4±1239.9 ms2)和RMSSD(76.5±29.9 ms),而兩個低HRV群體呈現鮮明對比——高相對交感簇(HRS)的LFnu達74.0±15.7,低相對交感簇(LRS)則表現為副交感優勢(LFnu 35.5±20.2)伴高BR(0.23±0.05 Hz)。
"Association of classes with depression and suicidality"部分顯示:LRS簇成員符合CIDI-SF抑郁癥診斷標準的比例顯著高于HRS簇(23.13% vs 20.43%),其PHQ-9總分(2.67±3.59)和"興趣喪失"(0.23±0.56)、"情緒低落"(0.25±0.54)等核心癥狀評分均最高。在自殺風險方面,LRS簇有4.26%報告自傷史,顯著高于HRS簇(2.85%)。
討論部分指出,該研究突破了傳統"單向失衡"理論,提出ANS調控的層級模型:HRS簇雖表現為低HRV,但其高相對交感張力(LFnu)與低BR(0.15±0.04 Hz)的組合可能反映認知調控主導的適應性應對策略;而LRS簇的高副交感張力(HF 127.2±143.9 ms2)伴快呼吸(0.23 Hz)特征,符合"警戒性僵化"假說——即慢性壓力導致副交感系統代償性過度激活,形成生理性應對策略的剛性化。這種動態視角完美解釋了為何既往研究會得出看似矛盾的結論。
該研究的臨床意義在于:1)建立了可應用于常規心電圖的抑郁癥風險分層工具,LRS簇的敏感度達61.9%(女性占比);2)提出呼吸頻率作為ANS調控的"頂層開關"假說,為生物反饋療法提供新靶點;3)為抗抑郁藥個性化選擇提供依據,如高警覺狀態(HRS)患者可能對SSRIs反應更佳。未來研究需通過縱向設計驗證這些生理標記的預測價值,并探索ANS模式與特定治療反應的關聯機制。
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