首发精神分裂症患者血清miR-103a和BDNF的表达及临床意义

张 欣,孟 杰,吕 华,贺 方,赵素银*

(1河北省精神卫生中心精神科,保定 071000;2河北大学附属医院精神科;*通讯作者,E-mail:1581843867@qq.com)

精神分裂症(episode schizophrenia,ES)是一种多在青壮年时期起病的重性精神病,其病因不明,并涉及多方面功能障碍[1]。ES具有发病率高、复发率高、致残率高及治愈率低的特点,患者需长期甚至终身服用抗精神病药物以缓解精神症状,但抗精神药物会引起心源性猝死、心血管死亡,严重威胁患者生命安全,因此需要引起高度关注[2]。然而,目前关于ES发病原因尚未明确,多种微小RNA(microRNA,miRNA)已被证明在ES患者体内表达异常,可能影响ES发病,其中miR-103a在精神类疾病帕金森中呈高表达,进而引发神经系统紊乱,可能影响疾病的发生[3,4]。脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)是人体表达量最高的神经营养因子,在神经细胞增殖生长、神经元发育过程中起重要调节作用[5]。但miR-103a、BDNF与ES的发病关系尚不清楚,对此本研究通过研究首发精神分裂症(first-episode schizophrenia,FES)患者血清中miR-103a、BDNF表达情况,探讨二者之间的关系,并分别探讨两者与阳性与阴性症状量表(Positive and Negative Syndrome Scale,PANSS)评分、威斯康星卡片分类测验(Wsiconsin Card Sorting Test,WCST)评分间关系,以期发现两者在FES发病中的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2016-08～2017-09本院69例FES患者为研究对象,男44例、女25例,年龄20-68岁,平均年龄(45.65±9.56)岁;同期选取70例健康体检者作为对照组,男43例、女27例,年龄25-71岁,平均年龄(46.54±8.75)岁。各组性别、年龄统计差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

纳入标准:①FES患者符合国际精神与行为障碍分类中ES的诊断标准[6];②患者首次发病;③患者未服用过抗精神药物;④PANSS总分≥60分;⑤患者无其他神经类疾病病史;⑥获得患者监护人的知情同意。排除标准:①其他精神病患者;②曾诊断为ES患者;③具有明显自杀、危害自身或他人安全倾向患者;④伴有严重药物过敏者。

应用PANSS对患者症状进行评估,其中阳性量表7项,阴性量表7项,一般精神病理量表16项,3个补充项目评定攻击危险性。由经过量表培训并达到合格要求的3名精神科医生在相互不影响下对患者进行精神检查,并结合监护人提供的信息综合打分,取平均分为该患者PANSS评分。克朗巴赫系数评价量表的内部一致性信度系数为0.742,高于0.7,表明量表对ES症状严重程度测评具有较好的内部一致性信度。

应用WCST评估患者抽象思维能力,采用WCST计算机版,包括完成分类数、错误应答数、持续性错误数、非持续性错误数4项指标。

1.2 主要试剂与仪器

核糖核酸(Ribonucleic Acid,RNA)提取试剂盒(北京索莱宝科技有限公司,货号:R1200),逆转录互补脱氧核糖核酸(complementary Ribonucleic Acid,cDNA)试剂盒(北京智杰方远,货号:K1622),人酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)BDNF试剂盒(武汉默沙克生物科技有限公司,货号:69-98123),实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,qRT-PCR)仪(美国应用生物系统公司,型号:StepOne TM),酶标仪(南昌普朗医用设备有限公司,型号:DNM-9606)。

1.3 研究方法

1.3.1 样品采集及保存 于患者住院当日早晨用促凝管采集约5 ml静脉血,体检者体检时亦用促凝管采集约5 ml静脉血,血样3 000 r/min离心10 min,收集血清后分装,qRT-PCR检测样品置于-80 ℃保存待测,ELISA检测样品置于-20 ℃中待测。

1.3.2 qRT-PCR法检测血清中miR-103a表达水平 采用qRT-PCR检测受测者血清中miR-103a表达水平。RNA提取试剂盒提取血清中总RNA,cDNA试剂盒反转录得cDNA。qRT-PCR仪对hsa-miR-103a、内参hsa-U6进行扩增。cDNA上样量1 μl(50 ng/μl),10 μmol/L上下游引物各0.5 μl,miScript SYBR®Green Mix 10 μl,ddH2O 8.0 μl。反应条件:95 ℃ 75 s;95 ℃ 30 s,62 ℃ 30 s,45个循环。hsa-miR-103a及内参hsa-U6的引物序列(见表1)。采用2-ΔΔCt法对血清中miR-103a表达水平进行定量分析。

表1 qRT-PCR引物序列

Table 1 The qRT-PCR primer sequence

基因 正向引物(5′-3′) 反向引物(5′-3′)hsa-miR-103aTCAATGCCTTCATAGCCCTGTTTACAGTGCTGCCTTGTTGChsa-U6ATTGGAACGATACAGAGAAGATTGGAACGCTTCACGAATTTG

1.3.3 ELISA法检测血清中BDNF表达水平 采用ELISA法检测血清中BDNF蛋白水平,按照ELISA试剂盒说明书操作步骤测BDNF和标准品,在450 nm波长处测定各孔的OD值。在Excel工作表中,以标准品浓度为横坐标、对应OD值为纵坐标绘制标准品线性回归曲线,按曲线方程计算血清中BDNF浓度。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 两组一般资料比较

两组受试者性别、年龄、体质量指数、吸烟状况差异无统计学意义(P>0.05,见表2)。

表2 2组一般资料比较结果

Table 2 Two groups of general data comparison results

组别n性别(男/女)年龄(岁)体质量指数(kg/m2)吸烟状况(吸烟/不吸烟)对照组7043/2746.54±8.7521.45±3.4619/51FES组6944/2545.65±9.5621.56±4.3817/52t/χ20.0810.5730.1640.114P0.7760.5680.8700.736

2.2 两组血清中miR-103a表达水平比较

FES组血清中miR-103a表达水平明显高于对照组,BDNF表达水平明显低于对照组(P<0.05,见表3)。

2.3 FES患者血清中miR-103a与BDNF表达的相关性

Pearson法分析结果显示,FES患者血清中miR-103a与BDNF表达呈负相关(r=-0.566,P=0.016,见图1)。

组别nmiR-103a/U6BDNF(pg/ml)对照组701.00±0.0936.78±6.98FES组691.27±0.2522.34±5.76t8.49513.293P0.000 0.000

图1 FES血清中miR-103a与BDNF的相关性分析Figure 1 Correlation between miR-103a and BDNF in FES serum

2.4 FES患者血清中miR-103a、BDNF水平与PANSS评分的相关性

FES患者PANSS总分为(78.45±16.56)分、PANSS阳性为(18.97±5.43)分、PANSS阴性为(21.69±6.38)分、一般精神病理症状为(36.46±11.46)分、攻击危险性为(5.56±1.89)分。

Pearson法分析结果显示,FES患者血清中miR-103a水平与PANSS总分、PANSS阳性、PANSS阴性、一般精神病理症状相关性不明显(P>0.05),与攻击危险性呈正相关(P<0.05)。FES血清中BDNF水平与PANSS总分、PANSS阳性、攻击危险性、一般精神病理症状相关性不明显(P>0.05),与PANSS阴性呈负相关(P<0.05,见表4)。

表4 FES患者血清中miR-103a、BDNF水平与PANSS评分的相关性

Table 4 Correlation between miR-103a, BDNF levels and PANSS scores in serum of FES patients

指标 miR-103aBDNFrPrPPANSS总分0.3190.247-0.3670.089PANSS阳性0.3240.271-0.3470.176PANSS阴性0.1770.468-0.4080.000一般精神病理症状0.0590.737-0.2680.357攻击危险性0.6820.000-0.3030.289

2.5 FES患者血清中miR-103a、BDNF水平与WCST评分的相关性

FES患者WCST完成分类数(4.16±1.02)分、错误应答数(66.78±13.57)分、持续性错误数(49.89±14.67)分、非持续性错误数(18.98±4.89)分。

Pearson法分析结果显示,FES患者血清中miR-103a水平与完成分类数、持续性错误数相关性不明显(P>0.05);与错误应答数、非持续性错误数呈正相关(P<0.05)。FES血清中BDNF水平与完成分类数相关性不明显(P>0.05);与错误应答数、持续性错误数、非持续性错误数呈负相关(P<0.05,见表5)。

表5 FES血清中miR-103a、BDNF水平与WCST评分的相关性

Table 5 Correlation between miR-103a, BDNF levels and WCST scores in serum of patients with FES

指标 miR-103aBDNFrPrP完成分类数0.1890.199-0.1580.145错误应答数0.3980.029-0.4150.000持续性错误数0.1660.158-0.5430.000非持续性错误数0.4210.000-0.4780.000

3 讨论

ES患者认知能力会出现一定的缺陷,严重时做出自残或威胁照料者安全的行为,其中神经调控会影响认知[7]。miRNA是一类内源性高度保守的单链非编码RNA,可与影响神经网络模式的靶基因mRNA 3′端非编码区特异性结合,使基因表达或沉默,进而干扰神经生物。已有报道发现,多种miRNA表达异常在ES发生发展进程中起重要作用,如miR-30e低表达、miR-107高表达均可诱导相关基因变化,从而对ES发病具有一定影响[8,9]。miR-103a和miR-107都是以GRCh38.p12为前体并经一系列加工而成,同属于旁系同源物,功能上可能存在类似之处。已有研究证明miR-103a在神经系统性疾病帕金森病患者中高表达,可能通过引发神经系统紊乱促使疾病发生[4,10],然而miR-103a是否与FES有关鲜有报道。本研究中miR-103a在FES组患者血清中高表达,提示miR-103a高表达可能影响FES。而且,本研究结果与Zhang等[9]miR-107在ES中高表达类似,但与Akif等[11]miR-107在ES中未高表达存在差异,推测其可能与样本数量、采样时间、环境因素等多种因素有关,也可能与miR-103a本身有关。

BDNF是广泛分布于中枢神经系统的一种蛋白质。在中枢神经系统发育过程中,BDNF对神经元的存活、生长发育、分化起重要作用,能防止神经元受损死亡,改善神经元病理状态,促进受损伤神经元再生及分化,也是维持成熟神经中枢及周围神经系统神经元的生存及正常生理功能所必需的物质[12]。本研究中BDNF在FES患者血清中低表达,与多项研究BDNF在ES中低表达的结果一致[13-15],提示FES患者血清中BDNF表达受到抑制,可能导致BDNF对神经系统各项指标的保护作用减弱,继而引起ES疾病发生。Mellios等[16]发现在前额皮质中miR-103a可作为转录抑制剂抑制BDNF的表达,但具体机制没有进一步研究;Wang等[17]发现在神经胶质瘤中BDNF为miR-103的直接功能靶标,miR-103和BDNF mRNA表达水平之间存在负相关,并影响细胞功能。本研究中FES患者血清中miR-103a与BDNF水平呈负相关,提示miR-103a高表达可能通过降低BDNF表达水平从而减弱其对神经系统保护作用。

PANSS是为评价不同类型ES症状严重程度而设计和标准化的评定量表。本研究发现FES患者血清中miR-103a与攻击危险性呈正相关,而BDNF与PANSS阴性呈明显负相关;提示miR-103a表达升高可能使患者的攻击危险性增加,BDNF表达降低可能加重患者疾病程度。WCST是神经心理相关测试,可检测人的抽象思维能力,可有效评估患者执行功能。FES患者血清中miR-103a与错误应答数、非持续性错误数呈明显正相关,BDNF与错误应答数、持续性错误数、非持续性错误数呈负相关,提示miR-103a表达升高、BDNF表达降低可能增加患者的错误应答数、非持续性错误数,从而使患者抽象思维能力及执行力减弱。两项评分均可反映患者认知能力,提示FES患者血清中miR-103a表达升高、BDNF表达降低可能影响PANSS、WCST评分中某些指标,从而加强患者攻击性,减弱抽象思维能力及认知能力,使患者疾病加重。

综上所述,FES患者血清中miR-103a呈高表达,BNDF呈低表达,且二者为负相关,提示二者可能参与了FES疾病发生发展的调控。本研究中并没有对患者受教育程度、生活质量水平等因素进行详细分析,存在一定不足,为使患者更好地了解自己病情、更优质的生活质量,今后在进行研究设计时应尽可能多的收集相关影响因素并归纳总结,以精确诊治疾病。