评价自主神经系统,唾液皮质醇水平,重度抑郁症患者的认知功能

文摘

重度抑郁症(MDD)与自主神经系统的变化有关(ANS)和认知障碍。心率变异性(HRV)和脉压(PP)参数反映了交感和副交感神经系统的影响。皮质醇对海马发挥它最大的作用,大脑区域与认知功能密切相关。本研究旨在分析HRV的影响,分,唾液皮质醇水平,认知功能在MDD中患者通过使用非侵入性技术。我们招募了MDD患者,诊断基于DSM-V-TR标准与健康对照组相比。HRV和PP测量心电图(ECG)和photoplethysmography (PPG)。唾液皮质醇水平被收集和测量在同一天。MDD病人表现出升高值指的是人力资源,人力资源标准偏差(SDHR),低频(LF)权力,低频/高频(LF / HF)比率,意味着PP、标准差的脉压(SDPP)和唾液皮质醇水平。同时,他们显示较低价值的均值的rr间隔(NN),标准偏差的rr间隔(SDNN)、高频(HF)力量,WCST的分数。结果表明,俺们MDD的患者主要由交感神经活动和他们认知缺陷特别是执行能力的领域。

1。介绍

从历史上看,精神疾病被视为一个纯粹的心理现象。然而,在神经病学发展改变了这种观点透露,在许多生理表现源于精神疾病的发展。一个重要的生理标记是自主神经失调,与临床抑郁症通常存在于人口。多项研究表明,临床抑郁症经常伴随着自主神经失调与整体降低心率变异性、高频低心率变异性,迷走神经的控制不同的功能(1]。此外,临床抑郁症被分类为一个强大的心脏发病率和死亡率的危险因素在冠心病患者(2),以及postmyocardial梗塞患者(3]。从心理因素对自主监管和实施这样一个伟大的影响心脏的身体状况,使用心电图和心率变异性的分析由指尖photoplethysmography-which脉压的直接表示心脏chronoscopic控制将大大澄清之间的联系主要抑郁障碍和自主神经失调。重度抑郁症的另一个重要的生理表现涉及所谓的应激激素,皮质醇。人们已经发现,重度抑郁症患者表现出高水平的皮质醇(4),这可能是由于肾上腺(HPA)轴失调(5]。这种高水平的皮质醇有关心理和生理的影响。的意思是精神病重度抑郁症患者皮质醇水平与更大的认知障碍在口头记忆(6]。在平均海拔皮质醇水平不仅与记忆障碍,还可以关联执行能力的各种指数(7]。在生理方面的影响,另一个回顾性研究发现,皮质醇水平升高之间有一种强烈的关系,抑郁,腹部肥胖,和骨密度的损失5]。因为皮质醇和自主神经系统功能协调的方式在应对压力事件(8),调查皮质醇和重度抑郁症之间的关系将允许一个更好的全面了解患者的自主神经系统活动患有这种精神状态。

此外,抑郁症被认为是最重要的风险为0.9%的死亡人数与suicide-accounted大约三分之二的自杀发生在MDD患者(9]。虽然临床抑郁症是一种危及生命的精神疾病,误诊率较高。从超过50371病人在41元研究在英国已经表明,每100个没有独立诊断的情况下(没有严重程度量表的使用,诊断仪器,教育项目,或其他组织方法)在初级保健,有更多的假阳性( )比错过了( )或确定情况下( )[10]。这个问题的可能的原因可能是时间之前官方诊断和客观生理诊断工具的不足。因此,心率变异性分析,脉冲压力,抑郁患者和皮质醇水平,导致客观诊断和预后预测工具的发展,具有十分重要的意义。本研究的目的是检查生物标志物的功效,心电图(ECG),和photoplethysmography (PPG),以评估测量的心率变异性(HRV)、脉压(PP)和唾液皮质醇水平从非侵入性技术作为重度抑郁症的辅助诊断工具在泰国。

2。材料和方法

2.1。参与者

重度抑郁症是最常见的慢性疾病之一,在整个一生中17%的成年人可能开发(11]。情绪障碍的发病的年龄分布(抑郁症、精神抑郁症和双相情感障碍)29-43岁,世界卫生组织(世卫组织)报告的世界心理健康(负责人)12]。这个研究的参与者招募都是成年人,20岁至43岁,男性和女性(以避免性别差异的影响),共有40名学员,20个参与者在MDD组和对照组20个参与者。参与者在MDD组患者(MDD)都是由精神科医生评估从Panyananthaphikkhu Chonprathan医学中心与DSM-V-TR标准,使用诊断访谈作为初步筛查不相关的精神疾病。相比之下,对照组的参与者必须没有过去或当前任何精神疾病的历史。所有参与者没有过去或当前的历史心血管疾病、慢性疾病(如癌症、癫痫、糖尿病和中风),或任何其他慢性病的心血管疾病的危险因素(如高血压、高胆固醇血症或肥胖),或物质滥用或依赖(如酒精、尼古丁成瘾,或毒品上瘾)。任何参与者经历了神经外科手术或持续的头部受伤之前被排除在研究之外。数据收集之前,所有的参与者被告知关于这项研究的细节和被要求签署知情同意,批准Panyananthaphikkhu Chonprathan医疗中心(没有。欧共体021/58)和Mahidol大学伦理委员会(COA。MU-CIRB 2016/103.1608)。

2.2。仪器

2.2.1。心电图

心电图测量使用Bluetooth-operating遥测监控叫BIOPAC BioHarness(美国),它可以记录或查看各种参数如心电图原始信号,呼吸数据,rr ECG信号的时间间隔,心率、呼吸率、皮肤温度、姿势、呼吸波振幅与无线电频率(RF)传输(13]。是建议BioHarness需要AcqKnowledge™软件和计算机集成蓝牙或外接USB蓝牙适配器。

2.2.2。指尖Photoplethysmography

指尖photoplethysmography (PPG)测量使用BIOPAC MP150系统及其探测。MP150单位将寄存器输入信号探针,并将其转换成数字信号,由计算机进行处理(14]。它是一个完整的数据采集系统,包括所有硬件和软件(AcqKnowledge)系统操作所需的任何计算机。

2.2.3。唾液样本集合

唾液样本收集在消毒1.5毫升Eppendoft®安全锁微型离心机管,聚丙烯制成的。样品被聚集在医院后不久在正常工作日基线进行了采访。受试者被要求避免饮食、吸烟、喝茶或咖啡,刷牙前15分钟唾液收集和前24小时不得牙科工作样本集合。收集当天,现场采集标本,收集后冷藏,带回Mahidol大学的实验室。

2.2.4。威斯康辛卡片分类测验(WCST)

WCST认知功能的测量;电脑版本的许可WCST被用于这项研究检查认知障碍在MDD中。WCST由4刺激卡和128响应卡。他们是不同的形式(十字架、圆、三角形或明星),颜色(红、蓝、黄、绿),和数据的数量(一、二、三或四)(15]。为了解决测试中,参与者必须选择的四种类型之一相匹配的响应卡片刺激卡在形状、颜色,或数字。计算机随后决定响应是否正确。连续10个正确反应时,分类标准将不另行通知,参与者必须适应新的排序策略为了得到另一组正确的响应(15]。WCST的电脑版本包含11个措施,包括类别的数量完成,试验的数量,正确的响应的数量,错误的数量,数量的持续的反应,持续的错误的数量,nonperseverative错误的数量,数量的试验完成第一类,概念性的百分比响应,未能维护组,和学会学习16]。注意,WCST软件获得了法律上没有任何侵犯其版权。

2.3。过程

2.3.1。心率变异性和Photoplethysmography测量

心率(HR)、SDHR低频,高频,低频/高频比率,意味着NN, SDNN测量使用心电图测量。平均脉压(PP)和标准偏差的脉压(SDPP)是通过分测量获得的。参与者被要求穿BIOPAC BioHarness设备,采取的形式是一个带,他们赤裸的胸膛上,对在胸骨的结束。参与者穿上后BIOPAC BioHarness带,研究人员要求他们正常呼吸,以便确定皮带太紧或太松。这样做是为了确保皮带是最舒适的适合参与者。参与者被允许把他们的衬衫虽然系统日志数据。分测量,研究人员在分传感器参与者的非惯用的食指,把它放在直到完成数据记录。分的反射模式获得压力脉搏波从参与者的手指脉搏轮廓。此外,实验是在一个房间进行相同的照明条件为所有参与者减少环境光的影响的推论。

每个参与者的心电图和PPG录音开始同时从静止期的开始到结束的恢复期;因此,心电图和分记录持续了约则高达55 -分钟。从心电图和PPG措施记录的数据进行了处理和分析,提供的配套软件系统。这两个过程是完全非侵入性不需要凝胶或穿刺。

注意,为了减少运动工件的影响可能是由于参与者的运动而完成WCST测试、心电图和分设备及其外设的对面电脑鼠标的位置。

2.3.2。唾液皮质醇的测量

唾液样品制备。测量的活跃自由皮质醇使用酶免疫测定(EIA)方法执行。样本由室温解冻,旋转的旋涡混合器,和离心法在每分钟3000转(rpm) 15分钟为了消除黏蛋白和其他颗粒物,这可能影响免疫测定的结果。

唾液皮质醇酶免疫分析法。在实验室里,唾液管离心机在2000克10分钟,整除,储存在−80°C。皮质醇分析使用竞争性免疫测定Salimetrics®,美国。皮质醇的详细描述可以被测量的标准Salimetrics皮质醇酶免疫分析法工具包Salimetrics公司的协议,美国(17]。最后,板块中阅读板块的读者在450纳米酶免疫分析法的结果。

2.3.3。认知功能测试

认知功能由WCST测量。参与者与心电图和PPG传感器装备是坐在电脑前,要求尽可能少在整个测试。注意,参与者完成测试和手被允许自由移动它们,以确保他们的WCST成绩没有影响。第一个5分钟,参与者被要求试着用WCST测试为了习惯于测试,也防止任何潜在的唾液皮质醇飙升的原因从而导致实验结果不准确,当真正的WCST。参与者熟悉WCST测试后,休息期间开始;参与者被告知放松在接下来的15分钟。初的休息期间,心电图,分记录开始。后休息期间,第一个唾液样本立即被收集。然后,WCST管理,15 - 20分钟到日志记录时间。第二个唾液样本收集后立即测试结束了。 Participants were then allowed to relax on the chair for the next 20 minutes, in the recovery period. At the end of the recovery period, the ECG and PPG recording was terminated and the participants were dismissed (see experiment protocol Figure1)。

2.4。药物中使用MDD的病人。

这项研究还研究了MDD病人处方药物(如表所示1)表显示药物类别(抗抑郁药,苯二氮,心境稳定剂,抗精神病药物和增强),最小和最大的药物剂量。比例计算使用以下公式:

的话。病人可能需要不止一个药物相同的类别。

2.5。统计分析

使用GraphPad棱镜之间的显著差异计算和比较对照组和MDD组的平均年龄Mann-Whitney测试和配对测试人力资源,HRV,分,唾液皮质醇水平,WCST得分。结果表示为均值±SEM从每个测试的值。统计学意义是设定在 。

3所示。结果

3.1。人口数据的参与者

对照组的参与者的平均年龄 年,而在MDD组的平均年龄 年。有7个男性和13名女性对照组和MDD组。这些人口统计数据如表所示2。

3.2。心率变异性(HRV)

HRV数据采集和分析进行了使用一个软件叫BioHarness生理监测系统,从BIOPAC系统公司每个数据文件过滤去除低频复合振动波。自从QRS波群的ECG信号代表的去极化脑室HRV高频波,应用过滤器也强调了心电图QRS山峰和促进选择程序的在后面的部分。此外,每个图的项目公认的山峰和其他违规行为造成的异常值通过使用一个阈值就被淘汰了。结果所有HRV参数包括人力资源,SDHR,低频分量(低频),高频分量(高频),低频/高频比率,意味着NN,和SDNN如表所示3。

3.3。时间域分析

HRV时域分析指的是人力资源,SDHR,意味着NN, SDNN考虑在内。发现参与者的平均心率MDD组明显高于对照组的参与者(多党民主运动: BPM控制: BPM,p值= 0.0045)。意味着人力资源在MDD中集团的海拔也伴随着明显高于SDHR (MDD): 控制: ,p值= 0.0017)。MDD显示显著降低患者的价值意味着神经网络与正常相比参与者(MDD): 女士,控制: 女士,p值= 0.0286)。SDNN, MDD患者表现出的值显著降低 女士,而正常的参与者显示的值 女士( )如表所示3。

3.4。频域分析

光谱分析HRV的分成三个频率域特征如下:(1)高频(HF)组件(0.15 Hz - 0.40赫兹):主要是迷走神经(2)低频(LF)组件(0.04 Hz - 0.15赫兹):主要表示同情(3)低频/高频比率:sympathovagal平衡

高频(HF)组件,MDD病人显示显著降低高频值与正常人相比(MDD: 赫兹,控制: 赫兹, )。低频(LF)组件的值的参与者在MDD明显高于对照组的参与者(MDD): 赫兹,控制: , )。MDD病人因此表现出低频/高频比率明显高于正常人(MDD): 控制: , )如表所示3。

3.5。Photoplethysmography (PPG)

MDD指尖分的结果显示,患者有更高的价值意味着PP-a连续测量血液压力正常受试者(MDD): 控制: , )。SDPP也发现类似的结果,MDD组的参与者表现出SDPP值升高 毫米汞柱,而只有 毫米汞柱为对照组(参与者 )如表所示4。

3.6。唾液皮质醇水平和威斯康辛卡片分类测验分数

神经内分泌从唾液皮质醇免疫测定结果,和认知障碍的结果从WCST获得。唾液皮质醇水平,发现患者的唾液样本MDD中含有更高水平的皮质醇激素与正常人相比(MDD: 0.5803±0.045μ0.22±0.017 g / dl,控制μg / dl, )如图2。WCST得分,参与者在MDD组比对照组的参与者表现明显较差(MDD: 62.69±4.48%的概念上的响应,控制:74.6±3.11%的概念上的反应,值= 0.0132),如图3。

4所示。讨论

在这项研究中,我们旨在研究三个方面:(1)HRV的差异和PPG在健康人群和MDD病人,(2)之间的关系在MDD和认知障碍患者皮质醇水平,和(3)心电图的功效,photoplethysmography,唾液皮质醇测量作为重度抑郁症的辅助诊断工具。

关于HRV在两组之间的差异,获得HRV时域分析的数据显示,MDD病人非常高意味着人力资源和SDHR价值观,特别是低意味着NN和SDNN值相比正常人。这些发现是类似于Berntson和Cacioppo回顾研究1];一个总体减少HRV(即。,mean NN and SDNN) suggests that the cardiac chronotropic control in MDD patients is less flexible than that of normal subjects. The frequency domain analysis of HRV—which is directly associated with ANS activity—showed that MDD patients had a significant decrease in HF values (i.e., parasympathetic nervous system (PNS) modulation), an increase in LF values (i.e., sympathetic nervous system (SNS) modulation), and a larger LF/HF ratio (i.e., sympathovagal balance) when compared with normal subjects. The increase in LF values indicates that the ANS activity of MDD patients is predominantly controlled by the SNS. Since the branches of ANS function in a reciprocal manner, hyperactivation of SNS will reduce the activity of PNS; thus the HF values are lowered. In addition, as the difference between the LF and HF values gets bigger, it affects the LF/HF ratio. An increase in LF values, a decrease in HF values, and a larger LF/HF ratio have also been observed in a study by Udupa et al. [18]。此外,PPG MDD组显著增加平均脉压(PP)和标准偏差的脉压(SDPP)与对照组相比,反映血液脉动的变化;它可以用来估计血管合规压力-容积循环(19]。SNS还可能负责的hyperactivation海拔意味着人力资源,SDHR,意味着PP, SDPP MDD的病人。

至于皮质醇水平和认知障碍之间的关系,结果表明,早晨MDD患者的唾液中的皮质醇水平显著高于正常人。这个海拔唾液皮质醇水平是伴随着WCST的概念响应测量性能降低。这些发现匹配的结果的研究Egeland et al .,这表示,高水平的早晨唾液皮质醇与执行功能障碍(7]。一个可能的解释为认知impairment-especially执行功能是脑血流量的降低大脑的额叶皮质中最近的脑成像的MDD患者(20.]。

心电图的疗效,总结分,和唾液皮质醇测量作为辅助诊断工具MDD结果表明,多党民主运动的患者明显区别于正常受试者HRV和唾液皮质醇的概要文件。从今以后,有可能进一步发展这些测量为MDD在泰国辅助诊断工具。

5。结论

本研究进行了的分析心率变异性,photoplethysmography,及其在临床中的应用生理measurement-salivary皮质醇水平和认知损害两组受试者,重度抑郁症组和一个对照组。结果表明,重度抑郁患者的自主神经系统是由交感神经活动体现在心率变异性的整体降低,减少高频分量,海拔较低的频率分量,一个较大的低频/高频比率,增加脉冲压力的平均值和标准偏差。重度抑郁症患者还表现出更强的唾液皮质醇水平这发生恰逢赤字执行能力评估的威斯康辛卡片分类测试。此外,由于心率变异性脉压和唾液皮质醇的重度抑郁症患者明显不同于正常的受试者,这些措施可以进一步发展成重度抑郁症的辅助诊断工具。

附加分

局限性和进一步的研究。本研究的方法论的限制是,我们的人力资源,HRV,分,皮质醇,和WCST数据集包含一个共有20个科目在每一组中,每个参数的样本容量太小,计算的敏感性和特异性测试。我们发现它们之间的显著差异,这些参数可以是一个在不久的将来这种疾病生物标志物的可能性。因此,进一步的研究应探讨诊断测试的敏感性,特异性,在所有参数和预测价值更大的MDD的病人,为了证实的生物电势俺们反应,认知和皮质醇,这将使一个适当的评价。此外,进一步的研究应扩大测量不同的抗抑郁剂使用,相关的参数,加班的MDD的病人。

的利益冲突

作者认为没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢小姐Krisana Maluangwong为她协助收集数据在Panyananthaphikkhu Chonprathan医疗中心。作者还对蒂姆Noakes先生表示赞赏和町田小姐Soymat,一直负责手稿编辑和语法校正。

补充材料

表 :原始数据来自20个科目在对照组。表 :原始数据来自20个科目在MDD中组。可选的表 :30之前的原始数据对象在MDD中集团(之前切断了参与者的年龄43岁以上)。(补充材料)

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