人脑的酸度经常发生变化,不时出现高峰。这些暂时性激增的一个主要原因是二氧化碳气体,它是大脑分解糖以产生能量时不断释放的。然而,健康大脑中的总体化学性质仍然相对中性,因为呼吸等过程(排出二氧化碳)有助于维持现状。因此,短暂的酸碱波动通常不会被注意到。
但越来越多的研究表明,对于某些人来说,即使这种平衡的轻微变化也可能与恐慌症和其他精神疾病有关。最近的发现进一步证明了这种联系是真实的——并表明它们可能延伸到精神分裂症和双相情感障碍。
早期有关于酸与疾病之间联系的暗示:直接测量 pH 值(衡量酸性或碱性程度的指标)的研究表明,在数十个死后人脑中,精神分裂症和双相情感障碍患者的 pH 值较低(酸度较高)。过去几十年来的多项研究发现,当恐慌症患者暴露于二氧化碳浓度高于正常水平的空气中时(二氧化碳会与体内的水结合形成碳酸),他们比健康人更容易经历恐慌发作。其他研究表明,恐慌症患者的大脑会产生更高水平的乳酸盐,这是一种酸性燃料来源,它在能量需求旺盛的大脑中不断产生和消耗。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
然而,研究人员一直在思考这种酸度是否真的与疾病相关,还是源于其他因素,例如抗精神病药物的使用或一个人死前的身体状况。例如,马里兰大学的精神病学家和教授 William Regenold 解释说:“如果你死得很慢,就会有更长的时间你可能会缺氧,这会改变你的新陈代谢。” 在这种情况下,他说,身体和大脑开始更多地依赖于不依赖氧气的途径来产生能量。这会导致乳酸水平高于正常水平,随后降低 pH 值。

图片来源:Amanda Montañez;来源:“精神疾病的共同内表型:脑 pH 值降低”,作者:Hideo Hagihara 等人,发表于Neuropsychopharmacology。在线发表于 2017 年 9 月 6 日
这些问题促使日本藤田保健卫生大学的神经科学家宫川刚(Tsuyoshi Miyakawa)及其同事搜寻了来自 400 多名精神分裂症或双相情感障碍患者死后大脑的 10 个现有数据集。他们的目的是检验关于酸与疾病之间联系的每一种主要理论。
首先,研究人员控制了潜在的混杂因素,例如抗精神病药物使用史和死亡年龄。正如他们所怀疑的那样,精神分裂症和双相情感障碍患者的脑 pH 值水平显着低于健康个体。该团队还检查了五种小鼠模型——携带与这些疾病相关的基因突变的啮齿动物——并发现了类似的结果:大约二十几只未用药小鼠的大脑 pH 值水平始终较低,乳酸水平较高,高于可比较的健康动物。更重要的是,研究人员以相同的方式对所有小鼠实施了安乐死——这表明 pH 值差异不能完全用死亡所需的时间来解释。
这些发现于今年秋季发表在Neuropsychopharmacology杂志上,共同提供了迄今为止最有力的证据,表明脑酸度与精神疾病之间的联系是真实的,宫川说。未参与这项新工作的 Regenold 表示同意。“当你将所有这些[数据集]结合起来,并且你发现很强的统计学意义时,那时就更有说服力,[较低的 pH 值]将是这些疾病固有的,”他说。“我认为这项[研究]的新颖之处在于,他们单独挑出较低的 pH 值,并说这本身很可能是这些疾病病理生理学的一部分,而与是什么原因导致它无关。”
但爱荷华大学的神经科学家 John Wemmie 表示,尽管死后发现的结果很有趣,但很难知道它们是否与活体大脑中的 pH 值变化有关。他对双相情感障碍、精神分裂症和恐慌症患者的活体脑成像研究为酸度假说提供了更直接的证据,他指出。科学家使用磁共振波谱法(一种可以检测组织中生化变化的方法)一致发现这些个体的大脑中乳酸盐水平升高。
即使脑酸度可能成为精神分裂症和双相情感障碍的关键特征变得越来越清晰,但这是否可能是原因或结果仍然是一个悬而未决的问题。宫川认为,一种可能性是,酸度增加是由于患有这些疾病的人的大脑中神经元活动高于正常水平造成的。Regenold 说,另一种流行的理论是,酸度升高可能是线粒体(细胞的能量工厂)功能障碍的结果。这两种假设可能不是相互排斥的。
宫川说,下一个大问题将是,大脑中的低 pH 值是否会导致与这些疾病相关的认知或行为变化。有迹象表明情况确实如此。“我们知道[被酸激活的]受体对动物的行为有显着影响,”Wemmie 说。“这意味着在清醒和功能正常的大脑中,可能存在人们还没有充分认识到的脑 pH 值变化。”