肠道菌群改变对精神分裂症患者的影响研究
2021-08-22姚理慧王中娴张许来
姚理慧，王中娴，张许来,2★
（1.安徽医科大学附属心理医院，安徽 合肥；2.安徽省精神卫生中心，安徽 合肥）
0 引言
精神分裂症（Schizophrenia,SZ）是一种以特征性的思维和知觉歪曲、情感不恰当或迟钝为总体特点的重性精神疾病。SZ 的全球发病率为1%，但临床缓解率低、致残率高、死亡率高、预期寿命下降，给家庭及社会带来了沉重的负担[1-3]。近年来，研究发现胃肠道内定植的肠道微生物可借助微生物-肠-脑轴调节宿主的功能和行为，特定的微生物可以影响大脑结构功能和神经生化，造成宿主学习、记忆、认知、社交和情感行为等方面的神经功能缺陷。在SZ 的研究中也发现，肠道菌群与疾病发展存在关联，但目前的研究中对其具体作用机制仍尚不明确。故本研究以不同阶段的SZ 患者为研究对象，分析比较不同时期患者肠道菌群的变化特点，并分析其与临床症状的相关性，进一步解析肠道微生物在SZ 疾病发展中的作用，从而为疾病诊疗提供新的思路[4-6]。
1 对象与方法
1.1 研究对象
纳入合肥四院住院SZ 患者急性期（A 组）30 人，缓解期（B 组）29 人，志愿招募健康人群（C 组）30 人。纳入标准：（1）符合《精神障碍诊断和统计手册》第五修订版（DSM-5）中关于“SZ”相关诊断标准；（2）入院后阳性和阴性症状量表（Positive And Negative Syndrome Scale,PANSS）评估，PANSS 评分：急性期≥60 分，缓解期＜60 分。排除标准：（1）脑及躯体器质性疾病病史或合并其他符合DSM-5 诊断的精神障碍者；（2）精神活性物质滥用者；（3）近3 个月服用过影响肠道微生物制剂者。对照组：招募年龄、性别、BMI 匹配健康人群，排除标准同病例组。研究获得安徽医科大学附属心理医院医学伦理委员会批准[批准号HSY-IRB-PJ-JZB-001]，所有被试知情同意。
1.2 研究方法
1.2.1 一般资料
详细询问被试病史、姓名、性别、年龄、身高、体重等情况。SZ 患者采用PANSS 量表评估症状，应用5-因子模型分析，包括阳性（P1-P7），阴性（N1-N7），认知（P2，N5，N7，G10，G11），兴奋（P4，P7，G4，G8，G14），抑郁（G2，G3，G6）评分越高，症状越严重。
1.2.2 粪便标本DNA 提取
被试入组后采集粪便标本10 g，无菌密封至-80 ℃冰箱保存。标本采集完毕后，取200 mg 组织标本提取样本总DNA，并检测样品的完整性。
1.2.3 样本测序
将检验合格的DNA 样品及V4 可变区的融合引物进行PCR 扩增，扩增产物纯化溶于Elution Buffer 构建文库，采用Hiseq（美国Illumina 公司）平台进行高通量测序。
1.2.4 数据处理
将过滤后的Clean data 通过重叠关系将reads 拼接得到高变区Tags；并将相似度在97%以上的Tags 形成OTU（Operational Taxonomic Unit），并与数据库对比、进行物种注释；随后进行物种复杂度的分析，组间物种和功能的差异分析。
1.2.5 统计学方法
SPSS 25.0 软件进行数据分析，定量数据符合正态分布以Mean±SD 的形式表示，两组间比较应用t检验，三组组间方差齐采用方差分析，定性资料数据采用χ2检验，相关分析采用spearman 相关性分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般资料
研究纳入SZ 急性期（A 组）30例，缓解期（B 组）29例，健康对照（C 组）30例。三组间在年龄、性别比例和BMI 均无统计学差异（P＞0.05），见表1。
表1 一般资料（n,）
表1 一般资料（n,）
2.2 量表资料
SZ 急性期PANSS 评分各因子及总分得分均高于缓解期，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。
表2 急性期与缓解期PANSS 量表评分对比（）
表2 急性期与缓解期PANSS 量表评分对比（）
注：*P＜0.05 差异有统计学意义。
2.3 三组肠道菌群分析
2.3.1 物种多样性分析
16s 测序中共获得1261 个OUT，OUT 的PLS-DA 分析发现，三组间可较好的分离，这表明三组间的OUT 组成存在差异（图1a）。物种PCA 即主成分分析显示三组间的物种组成存在差异（图1b）。
图1 a OTU PLS-DA
图1 b 物种PCA 分析
2.3.2 差异物种分析
借助Kruskal-Wallis test 的差异物种分析发现，三组间有21 种具有显著差异的微生物类群（P＜0.05），其中巨球型菌属在SZ 患者体内富集（图2a），而粪球菌属丰度减少（图2b），这可能是区分SZ 与健康人群的潜在生物靶标。
图2 差异物种筛选
2.3.3 关联分析
将差异菌群与PANSS 量表的相关分析发现，巨球型菌属与PANSS 总分呈正相关（r=0.29，P＜0.05）；拟杆菌属与阳性因子成正相关（r=0.28，P＜0.05）。
2.3.4 功能注释
使用Picrust 软件对OTU 丰度表进行标准化并计算相应的KO 丰度，最终对三组肠道菌群的功能进行功能注释并比较差异性，发现三组的微生物功能存在差异。
3 讨论
SZ 的研究从未停止，近年来非人类遗传因素在SZ 发展中的所起的作用越加得到重视。本研究通过将不同时期SZ 患者的肠道菌群与对照组相比较，拟分析SZ 患者的肠道菌群对疾病的影响。本研究中OTU 的PLS-DA 分析和物种PCA 分析均提示三组被试的肠道菌群组成存在差异，差异物种分析发现三组间存在21 种具有显著差异的微生物类群，与对照组相比，SZ患者巨球型菌属丰度升高，而粪球菌属下降。以上研究结果均提示与健康对照组相比SZ 患者的肠道菌群组成发生改变，这与最新的研究结果类似，部分结果存在差异可能与菌群差异有关[7-8]。研究还发现急性期SZ 拟杆菌属丰度较缓解期升高，琥珀酸弧菌属丰度则下降，说明SZ 不同临床阶段其微生物组成也存在差异，这提示微生物改变可能与疾病发展有关。
综上，本研究初步探索了SZ 与肠道微生物群之间的关系，发现SZ 患者存在肠道微生物群组成改变，一些特殊的差异菌群可能是区分SZ 与健康对照人群的潜在生物标志物。研究还发现了拟杆菌属、巨球型菌属与疾病临床表现具有一定相关性，进一步说明了肠道微生物群与SZ 的关系。同时，我们还对微生物功能分析发现，肠道微生物群的改变可能造成了部分菌群功能的改变，从而进一步影响了疾病的病理生理。在今后的研究中我们会再此基础上进行进一步的研究，以期望为SZ 的早期干预、治疗提供新的理论依据和帮助。
