血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平與精神分裂癥患者精神癥狀及認知功能的相關性

黃偉杰,李一蘭,王西林,盧林生,肖攀攀

精神分裂癥(schizophrenia,SCZ)是由遺傳因素與環境因素共同作用導致的嚴重精神疾病,主要特征是陽性、陰性癥狀以及認知功能喪失,影響全球近1%的人口,其患病率的上升導致欠發達國家的負擔加重[1-2]。SCZ癥狀通常出現在青春期或成年早期,因此,尋找能在早期階段預測SCZ的生物標志物具有重要意義[3]。長鏈非編碼RNA(lncRNA)與神經發育和大腦進化有關,lncRNA HOX轉錄本反義基因間RNA(lncRNA HOTAIR)參與許多神經系統疾病的發病機制,HOTAIR在阿爾茨海默病(AD)中表達上調,并參與其認知和炎性反應自主運動的調控[4-5]。微小RNA(MicroRNA,miRNA)與多種神經精神疾病有關,miR-197-3p參與腫瘤、炎性反應等多種病理過程,還與神經精神疾病顯著相關[6]。研究表明,miR-197-3p表達與抑郁癥狀嚴重程度相關[7]。因此,本研究通過研究SCZ患者血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平變化,觀察二者與精神癥狀及認知功能的相關性,探討其在SCZ發病中的作用,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2021年4月—2023年3月廣州醫科大學附屬腦科醫院精神科診治SCZ患者118例為研究對象(SCZ組),其中男65例,女53例,年齡(38.25±4.07)歲,體質量指數(BMI)為(21.47±2.59)kg/m2;受教育年限(13.86±1.42)年;病程(5.17±1.52)年;病因:家族遺傳史21例,心理因素45例,環境因素41例,內在因素11例;合并癥:糖尿病28例,高血壓9例,抑郁癥31例;吸煙史43例,飲酒史39例。并選取同期健康體檢者110例作為健康對照組,其中男63例,女47例,年齡(37.58±3.94)歲,BMI(22.04±2.38)kg/m2,受教育年限(13.76±1.51)年。2組性別、年齡、BMI、受教育年限比較差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。本研究已經獲得醫院倫理委員會批準(202103170032),患者或家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準:①患者符合美國精神障礙診斷與統計手冊第5版(DSM-Ⅴ)中的相關標準[8],由2名及以上主治醫師診斷為SCZ;②患者未服用抗精神病藥物;③具有小學及以上文化水平。(2)排除標準:①合并其他精神疾病(如智力低下等)或嚴重神經系統疾病;②妊娠或哺乳期婦女;③酒精及藥物依賴或濫用者;④合并未控制高血壓、心腦血管、肺部疾病、甲狀腺疾病等嚴重軀體疾病者;⑤有嚴重軀體疾病和精神障礙家族史的患者。

1.3 觀察指標與方法

1.3.1 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平檢測:SCZ患者入院次日清晨、健康體檢者體檢當日采集空腹肘靜脈血5 ml,離心分離血清,-80 ℃冰箱凍存待測。采用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平:使用總RNA提取試劑盒(北京百泰克生物技術有限公司,批號RP5908)從血清樣品中分離總RNA,分光光度計法(上海翌圣生物科技股份有限公司,貨號80480ES03)對RNA進行濃度和純度定量,使用逆轉錄試劑盒(北京天根生化科技公司,批號FP313-01)將miRNA按照試劑盒說明書反轉錄為cDNA,使用Sequence Detection System(美國ABI公司,型號7900HT)進行qRT-PCR,按照試劑盒說明書(北京天根生化科技公司,批號FP313-01)檢測lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達水平。反應條件:95℃預變性2 min,95 ℃變性15 s,60℃退火/延伸30 s,共計40個循環。引物序列如下:lncRNA HOTAIR:上游引物5'-GCAGTGGAATGGAACGGATT-3',下游引物5'-CGTGGCATTTCTGGTCTTGTA-3';miR-197-3p:上游引物5'-AGTTGTTCACCTTCTCCAC-3',下游引物 5'-TATCGTTGTACTCCAGTCCAAGTC-3';GAPDH:上游引物 5'-GGAGCGAGATCCCTCCAAAAT-3',下游引物 5'-GGCTGTTGTCATACTTCTCATGG-3';U6:上游引物 5'-GTGCTCGCTTCGGCAGCACATATAC-3',下游引物 5'-AAAAATGGAACGCTCACGAATTTG-3'。分別以GAPDH、U6為內參,采用2-△△CT法計算lncRNA HOTAIR、miR-197-3p的相對表達量。

1.3.2 陽性與陰性癥狀量表(PANSS)評分:由2名經過培訓的精神科主治醫師采用PANSS評分量表[9]對SCZ患者進行臨床癥狀評價:陽性癥狀(7項,評分7～49分)、陰性癥狀(7項,評分7～49分)、一般精神病理癥狀(16項,評分16～112分)。PANSS總分及各分癥狀得分越高,精神癥狀越嚴重。

1.3.3 認知功能評價:由2名經過培訓的精神科主治醫師采用SCZ認知功能成套測驗(MCCB)[10]對SCZ患者進行認知功能評價:連線測驗(TMT)、符號編碼(BACS)、WMS-III空間跨度(WMS-III-SS)、簡明視覺記憶測驗(BVMT)、霍普金斯學習記憶測驗(HVLT)、持續操作測驗(CPT)、Stroop色詞測驗(SCWT)。對于以上7個測驗,主要包括執行功能、注意、言語學習、視覺記憶、工作記憶和處理速度等6個認知領域,其測驗評分越高認知功能越好。

2 結 果

2.1 2組血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平比較 與健康對照組比較,SCZ組血清lncRNA HOTAIR表達水平升高,miR-197-3p水平降低(P<0.01),見表1。

表1 健康對照組及SCZ組血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平比較Tab.1 Comparison of serum lncRNA HOTAIR and miR-197-3p levels between healthy control group and SCZ group

2.2 SCZ患者lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達相關性分析 生物信息學預測,lncRNA HOTAIR與miR-197-3p存在結合位點,見圖1。Pearson相關性分析結果顯示,SCZ患者血清中lncRNA HOTAIR表達與miR-197-3p表達呈負相關(r=-0.543,P<0.001)。

圖1 lncRNA HOTAIR和miR-197-3p互補序列示意圖Fig.1 Schematic diagram of lncRNA HOTAIR and miR-197-3p complementary sequences

2.3 2組PANSS評分比較 與健康對照組比較,SCZ組陽性癥狀、陰性癥狀、一般病理癥狀及PANSS總分均顯著升高(P<0.01),見表2。

表2 健康對照組及SCZ組PANSS評分比較分)Tab.2 Comparison of PANSS scores between healthy control group and SCZ group

2.4 2組認知功能比較 SCZ組TMT、BACS、WMS-III-SS、BVMT、HVLT、CPT以及SCWT中單詞測驗、顏色測驗評分顯著低于健康對照組(P<0.01),見表3。

表3 健康對照組及SCZ組認知功能比較分)Tab.3 Comparison of cognitive function between healthy control group and SCZ group

2.5 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達與精神癥狀的相關性 Spearman相關分析結果顯示,SCZ患者lncRNA HOTAIR水平與陰性癥狀、PANSS總分呈正相關(P<0.01),miR-197-3p水平與陰性癥狀、PANSS總分呈負相關(P<0.01),兩者與陽性癥狀、一般病理癥狀均無相關性(P>0.05),見表4。

表4 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達與精神癥狀的相關性Tab.4 Correlation between serum lncRNA HOTAIR, miR-197-3p expression and psychiatric symptoms

2.6 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達與認知功能的相關性 Spearman相關分析結果顯示,SCZ患者lncRNA HOTAIR水平與TMT、CPT呈負相關(P<0.01),miR-197-3p水平與TMT、CPT呈正相關(P<0.01),兩者與其他評分均無相關性(P>0.05),見表5。

表5 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達與認知功能的相關性Tab.5 Correlation between serum lncRNA HOTAIR, miR-197-3p expression and cognitive function

2.7 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p對SCZ發生的預測價值 繪制lncRNA HOTAIR、miR-197-3p對SCZ發生的預測價值ROC曲線,并計算曲線下面積(AUC),結果顯示:血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p及二者聯合預測SCZ發生的AUC分別為0.819、0.885、0.927,二者聯合預測AUC顯著高于各自單獨預測(Z/P=4.580/<0.001、2.953/0.003),見圖2、表6。

圖2 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達預測SCZ發生的ROC曲線Fig.2 ROC curve for predicting the occurrence of SCZ based on serum lncRNA HOTAIR and miR-197-3p expression

表6 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表達對SCZ發生的預測價值Tab.6 Predictive value of serum lncRNA HOTAIR and miR-197-3p expression for the occurrence of SCZ

3 討 論

SCZ是一種病因不明的嚴重精神疾病,長期反復發作,殘疾率高,涉及感覺、思維、情感和行為等方面[1]。SCZ主要癥狀包括陽性癥狀、陰性癥狀以及一般精神病理癥狀,其中通過陽性癥狀(如妄想、幻覺)診斷SCZ,而陰性癥狀(虛弱、快感缺乏、情感遲鈍、功能缺失、行為和動力喪失、社交退縮)主要表現出對SCZ患者功能和生活質量的不利影響[11]。

PANSS評分量表是評估SCZ癥狀嚴重程度應用最廣泛的衡量標準,具有較高信效度[12]。本研究發現,SCZ患者陽性癥狀、陰性癥狀、一般病理癥狀及總分均顯著升高,表明SCZ患者出現明顯的臨床癥狀。認知障礙也已成為SCZ的核心臨床特征,SCZ患者在處理速度、注意力、言語記憶、工作記憶、視覺記憶、言語學習和執行功能等多個領域存在不同程度的認知功能損害,嚴重影響了社會能力、職業康復和獨立生活,導致SCZ預后不良[13]。本研究發現,SCZ患者TMT、BACS、WMS-III-SS、BVMT、HVLT、CPT以及SCWT中單詞測驗、顏色測驗評分顯著低于健康對照組,表明SCZ患者在處理速度、工作記憶、注意力、視覺記憶和執行功能等認知方面較差,導致認知障礙的發生。目前,SCZ的病情主要通過該病患者的臨床表現來評估,對疾病的早期判斷還存在一定的困難。因此,尋找有效的特異性生物標志物對SCZ的診斷具有重要意義。

LncRNA是RNA的主要形式之一,在ceRNA機制中被鑒定出來,并在生理和病理機制中發揮重要作用,已經發現lncRNA與各種精神障礙如AD、SCZ和自閉癥譜系障礙有關[14]。lncRNA基因的遺傳改變與SCZ相關,大腦中lncRNA失調可作為SCZ診斷和治療的潛在生物標志物,Rao等[15]發現,LINC00461表達不足與SCZ發展有關,可能是一個SCZ的潛在風險基因;Qi等[16]發現,linc01080多態性可能影響SCZ患者的發病年齡和神經認知功能。lncRNA HOTAIR屬于同源異型盒超家族,在調節多種細胞功能中起關鍵作用,其表達失調可能會改變表觀基因組并導致人類疾病。已有研究表明,lncRNA HOTAIR的異常表達可能會影響神經元發育并參與神經性疾病的發病機制,Wang等[17]發現,lncRNA HOTAIR沉默對異氟醚誘導認知功能障礙具有神經保護作用,并能抑制神經炎性反應。此外,Sayad等[18]發現,lncRNA HOTAIR中的單核苷酸多態性與伊朗人群中各種神經精神疾病的風險之間具有相關性。因此,推測lncRNA HOTAIR參與SCZ的精神癥狀和認知損傷過程。本研究發現,SCZ患者血清lncRNA HOTAIR表達水平顯著高于健康對照組,且與PANSS評分中陰性癥狀、總分呈正相關,與認知功能TMT、CPT呈負相關,表明血清lncRNA HOTAIR參與SCZ的精神癥狀和認知障礙。推測SCZ患者體內lncRNA HOTAIR表達可促進炎性反應,抑制神經營養因子如腦源性神經營養因子表達,引發認知障礙。

miRNA通過附著在靶基因的非轉錄位點來控制靶基因表達,進而影響細胞中的生物學和信號轉導途徑,與神經發育信號傳導、突觸可塑性及成人神經元活動密切相關[19]。據報道,在大部分神經發育、神經退行性或精神疾病中,miRNA及其調控的下游機制顯著失調[20]。目前miRNA在SCZ發病中的作用知之甚少。miR-197-3p已被報道參與細胞增殖、凋亡、分化、轉移和耐藥等多種細胞過程,在包括腫瘤在內的人類疾病的血清/細胞中檢測到miR-197-3p表達失調。已有研究表明,miR-197-3p是多種精神疾病的預測因子,與神經退行性疾病(如阿爾茨海默病、抑郁)的潛在發展有關[7,21]。本研究發現,SCZ患者血清miR-197-3p表達水平顯著低于健康對照組,且與PANSS評分中陰性癥狀、總分呈負相關,與認知功能TMT、CPT呈正相關,表明血清miR-197-3p參與SCZ的精神癥狀和認知障礙。且生物信息學顯示,lncRNA HOTAIR與miR-197-3p存在結合位點,SCZ患者血清中lncRNA HOTAIR表達與miR-197-3p表達呈負相關。lncRNA HOTAIR可能作為競爭的內源性RNA海綿化miR-197-3p,進而參與SCZ的發生發展。且進一步ROC曲線分析結果顯示,血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平均可有效診斷SCZ的發生,兩者聯合預測價值更高,表明同時檢測lncRNA HOTAIR、miR-197-3p對SCZ的識別具有更高的價值。

綜上,SCZ患者體內血清lncRNA HOTAIR上調,miR-197-3p下調,與精神癥狀及認知功能相關,可作為SCZ診斷的重要指標。然而本研究中lncRNA HOTAIR與miR-197-3p的具體調控機制還需進一步研究。

利益沖突:所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

黃偉杰:設計研究方案,實施研究過程,論文撰寫;李一蘭:提出研究思路,分析試驗數據,論文審核;王西林:進行統計學分析;盧林生、肖攀攀:實施研究過程,資料搜集整理