整合组学在甲基苯丙胺所致精神障碍法医学鉴定中的应用前景

赵龙瑞，张建波，韩卫，朱莉，陈腾，官方霖

西安交通大学医学部法医学院，陕西 西安 710061

甲基苯丙胺（methamphetamine）是世界上继大麻之后使用人数最多的非法精神活性物质。《2019 年中国毒品形势报告》[1]指出，冰毒（甲基苯丙胺的俗称）是我国滥用人数最多的毒品。甲基苯丙胺滥用可产生一系列精神症状，包括听、触幻觉，思维混乱，偏执性妄想等[2-3]，而偏执性妄想常常与暴力犯罪的发生相关[4]。但是，在我国刑法理论中，甲基苯丙胺滥用导致危害类行为属于“原因自由行为”，即自陷使自己处于限制刑事责任能力或无刑事责任能力的行为，这类人群做出违法行为时应承担相应刑事责任。精神分裂症虽然在症状上与甲基苯丙胺所致精神障碍（methamphetamine-associated psychosis，MAP）十 分相似，但本质属于一种内源性精神障碍，这类人群在做出违法行为以及评定刑事责任能力时的情况可因疾病影响而有所不同。由于MAP 与精神分裂症的症状高度重叠，现有的法医学鉴识方法无法对两者进行有效区分。在涉及肇事肇祸的刑事案件中，这将直接影响法庭对刑事责任的判定从而影响司法公正。因此，在司法实践中，为保证审判的公正性，亟须司法鉴定工作者准确鉴别MAP 和精神分裂症。整合组学已在精神分裂症研究中取得了一些研究成果，鉴于MAP 和精神分裂症存在一定的关联性，本文从整合组学角度综述了MAP 发病机制及法医学鉴识的研究，为实现MAP 和精神分裂症的精准鉴识提供新视角。

1 MAP 概述

1.1 MAP 的定义、症状及流行病学特征

甲基苯丙胺的毒性损伤作用[5-7]表现为：通过刺激单胺类递质的释放、抑制和逆转单胺再摄取，使突触前Ⅱ型囊泡单胺转运体及单胺代谢酶活性降低，从而引起突触间隙内多巴胺、5-羟色胺和去甲肾上腺素水平升高，引发神经毒性反应和神经元凋亡。据统计[8]，36.5%的甲基苯丙胺滥用人群会出现精神障碍，即MAP。一般情况下MAP 病程相对短暂，患者多表现为被害妄想和幻触，停药和相应治疗后可以得到有效缓解，称为短暂型MAP；还有一部分人群病程较为持续，即使在甲基苯丙胺停用30 d，甚至更久之后仍伴随相应的神经症状，表现为关系妄想、思维干扰，以及复杂的视、听、触、嗅幻觉，称为持久型MAP[9]。研究结果[10]显示，30%的MAP患者症状持续时间长达6个月，另有10%～28% MAP 患者的症状持续时间甚至超过了6 个月。不仅如此，许多MAP 患者在甲基苯丙胺戒断数月甚至数年后，上述症状仍会复发[11]。

在MAP 患病风险评估中，更高的药物使用频率、使用量和更严重的药物依赖程度被认为是最强有力的风险因素[8，12-13]。既往有精神病史的患者多数预后不良，有精神分裂症家族史的甲基苯丙胺使用者患精神病的风险是无家族史的5 倍[14]。此外，合并焦虑、抑郁的人群更容易出现MAP 相关的精神症状[15-16]，童年时期遭受虐待（包括身体虐待和性虐待）、家庭成员中有吸毒史、被监禁史和心理障碍的人群患MAP 的风险也相应升高[13]。流行病学研究[17]发现，合并海洛因和（或）吸烟史以及易冲动人群患MAP 的风险也更高，此外，该研究还发现，已婚或同居状态可适当降低患病风险[17]。

1.2 MAP 的发病机制

与精神分裂症相似，MAP 的发病与许多环境和遗传风险因素相关。研究[18]发现，MAP 的精神症状与纹状体多巴胺的过度释放有关。关于其发生机制，有研究[19]认为，可能最终归因于皮质中间神经元的损伤。甲基苯丙胺透过血脑屏障，引起突触间隙内多巴胺浓度升高和多巴胺能系统失调，纹状体多巴胺释放过多进而引起谷氨酸释放增加并传入皮层。谷氨酸的长期失调引起皮质中间神经元的损伤以及皮质功能破坏，最终产生MAP 的精神症状[19-20]。虽然目前尚无氧化应激和炎症在MAP 发病机制中的研究，但相关证据显示，使用甲基苯丙胺会导致促炎因子的增加和抗炎因子的减少[21]。在甲基苯丙胺成瘾患者的血浆和尸检脑组织中也发现了氧化应激标志物的升高[21]，提示以上两种机制可能参与MAP 的病理过程。GRANT 等[20]整理出MAP 的7 个易感基因（DAOA、

DTNBP1、FZD3、GRM2、5-HT1A、PROKR2、SLC6A9），其中4 个与谷氨酸能神经传递相关。与此同时，甲基苯丙胺成瘾患者LINE-1基因的部分甲基化模式被发现与正常人相比发生了显著改变，而且进一步引起了相应基因表达和DNA 修复的异常，可能通过氧化应激和免疫途径参与了MAP 的发生和发展。此外，泛素-蛋白酶体系统和生物钟相关基因的异常被证实与MAP 的发病相关[22]，MAP 患者的APOC2和APOH基因表达水平也发生了显著改变[23]，提示血清载脂蛋白可能通过脂质代谢参与MAP 的病理过程。尽管如此，目前关于MAP 病理机制的研究仍相对较少，未来需要进一步研究。

1.3 MAP 与精神分裂症的区别、关联与鉴别

MAP 的症状与精神分裂症十分相似[19，24]，在甲基苯丙胺戒断6 个月甚至更长时间后症状仍可持续存在（持久型MAP）[20，24]。研究发现，两种疾病的临床表现和发病机制不同：从临床症状的表现来看，MAP 与精神分裂症都表现为以幻觉和妄想为主要特征的精神病性症状，但精神分裂症患者阴性症状以及与周围环境的不适应感更加明显[20]，社会功能受损更严重。在病理学层面，MAP 与精神分裂症患者都有明显的神经元萎缩现象，但MAP 患者还表现为多器官的广泛损伤、线粒体损伤、氧化应激和广泛存在的炎症反应[21]，以及纹状体反应性胶质细胞增生[25]；而精神分裂症患者的病变主要集中在中枢神经系统，表现为神经元形态改变、突触减少、大脑皮层神经元异常迁移[26-27]。在脑影像学层面，MAP 及精神分裂症都伴随大脑皮层、小脑、海马等结构的异常，MAP 患者脑区灰质密度广泛降低，且白质纤维脱髓鞘现象明显，而精神分裂症患者灰质密度改变局限在部分脑区，白质纤维脱髓鞘现象不明显[28-29]。作为两种复杂性疾病，目前对MAP 与精神分裂症之间关系的认识主要有以下几种观点：（1）精神分裂症可能是遗传易感性和（或）甲基苯丙胺使用（一种环境风险因子）共同作用导致的复杂结果[24]；（2）MAP 和精神分裂症只是具有十分相似的临床过程的两种不同的疾病[11]；（3）MAP和精神分裂症并不是不同的诊断实体，而是同一种疾病连续发展的不同阶段[14]。虽然目前这两种疾病的发病机制尚不明确，但相比之下，甲基苯丙胺的毒性作用对中枢神经系统的转录表达和表观遗传调控具有广泛的强烈影响，其中既包含与神经生长发育、神经递质系统、细胞周期、免疫调节、炎症及能量调节等相关的遗传变异与生物元件，也涉及与精神分裂症相关的易感遗传标记。因此，在整合遗传学、分子生物学和信息科学结果的基础上，利用多组学生物大数据开展整合研究工作，将有望实现对MAP 与精神分裂症的精准鉴识。

关于MAP 及精神分裂症的法医学鉴定，目前我国主要依靠《中国精神障碍分类与诊断标准（第三版）》（Chinese Classification of Mental Disorders Ver⁃sion 3，CCMD-3）的标准进行诊断，再根据行业相关法律能力评定指南进行责任能力评定。根据CCMD-3 的标准，MAP 属于精神活性物质所致的精神障碍，符合“停用后，典型病例在1 个月内有不同程度的缓解，6 个月内痊愈”的要求；对于精神分裂症的鉴定，CCMD-3 除要求“符合症状标准和严重标准且至少已持续1 个月”外，还明确规定必须要排除精神活性物质和非成瘾物质所致的精神病性障碍。除CCMD-3外，国际上也常用《精神障碍诊断与统计手册（第五版）》（The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，fifth edition，DSM-5）的标准鉴别MAP 和精神分裂症[30]。按照DSM-5 的标准，当精神病性症状在患者最后一次摄入甲基苯丙胺或者戒断后30 d内消失，可诊断为MAP；若超过30 d，则诊断为持续性精神疾病；若符合精神分裂症的症状和分期，就可以诊断为精神分裂症。然而，在实际工作中，由于精神疾病本身具有复杂的病因及发病机制，还受到遗传、环境因素、个体差异等的综合影响，症状及病程均呈现多样化，不典型病例占绝大多数。此外，涉及司法鉴定时，需要回顾使用甲基苯丙胺的时间线及案发当时的精神状况，多数情况下只能依靠被鉴定人的自述。从这些角度来看，按照上述标准来鉴别两种疾病具有很大的局限性和主观性。因此，寻找更加客观准确的方法对MAP 和精神分裂症进行准确鉴别，将突破针对两者进行法医学鉴识的困境，不但对理解MAP 与精神分裂症之间的关系及相应发病机制具有重要提示，也为有效监测预警方法的探索提供了借鉴与参考。

2 整合组学在法医精神病学鉴定工作中的应用前景

2.1 整合组学概述

高通量技术的飞速发展使得基因组学、表观遗传学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等多个组学在探究复杂疾病的发病机制和治疗策略等方面发挥了重要的作用，但单个组学并未考虑到不同层面生物数据间的复杂交互作用。整合组学借助于多个分子水平数据的整合分析[31]和机器学习[32]等技术在充分考虑不同分子水平的组学数据特征的基础上，打破单一组学的限制，挖掘不同维度数据间的分子特征和调控网络，有助于在多个分子水平上明确相关的生物标志物，进而建立整合多组学分子标志物和临床诊疗信息的风险评估与精准诊断模型。不同组学数据整合可分为3 个层次：（1）比较两个组学数据，分析其间相关性和差异性；（2）针对给定的三个或多个组学数据，分析其间的联系及交互作用；（3）开发新的方法和软件，对已有不同组学的数据进行深度整合分析[33]。近年来，借助于Systems-genetics.org 等一些公共数据分析平台和统计方法[34]，整合组学已初步应用于包括精神分裂症在内的一些复杂性疾病的研究，并取得了一些具有应用前景的成果。

2.2 整合组学在精神分裂症领域的研究成果及潜在应用价值

整合组学在精神分裂症领域的研究主要集中在病理机制、临床分型和风险评估3 个方面[35-36]。其中，整合基因组学和转录组学有助于识别疾病相关的非编码区SNP 和刻画疾病的分子生物学特征，为理解遗传变异引起复杂性状改变提供新的线索；全甲基化组关联研究（methylome-wide association study，MWAS）和全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）的数据整合分析揭示了表观遗传在疾病发生和发展中所起的作用；连接组学与基因组学的整合在精神分裂症领域的研究中更为常见，CHRM3基因内的SNP rs6800381 对丘脑-眶额叶皮层连接异常具有显著影响[37]；整合基因组学和蛋白组学可以对精神分裂症相关基因进行较为全面的功能注释[38]；整合代谢组学与蛋白组学可对参与生理稳态和疾病发病过程中的细胞蛋白和代谢产物进行较为系统的研究，为筛选精神分裂症早期诊断的生物标志物提供了新方向。

对于精神分裂症的临床分型，目前基于症状或显著性SNP 计算多基因风险评分（polygenic risk score，PRS）的方法具有较多的局限性[39]。由于临床分型的准确性取决于疾病发病机制研究的进展，因此整合组学的研究成果为精神分裂症临床分型提供了参考和思路。GWAS 和外周血蛋白组的整合有助于进一步阐明疾病相关遗传风险位点的功能与作用，以及这些具有显著关联的遗传位点是如何映射到特定的内表型，并对疾病分型发挥作用。例如，有研究[40]将30 套外周血蛋白组学数据进行了富集分析，识别出了一些蛋白组学和GWAS 数据的重叠区域，并在这个区域发现补体因子C3 和C4 与精神分裂症发病风险的增加有关。单纯的代谢组学研究结果很容易受到外界因素干扰，整合基因组学和代谢组学的方法不但降低了干扰因素的影响，还增加了研究结果的可靠性。目前，通过整合代谢组学和GWAS 数据的研究已经通过血清学筛查确定了几种与疾病相关的代谢物[41]。在连接组学领域，功能性纹状体异常已被视为是一种新的用于精神分裂症诊断、预后和分型的神经影像学标志物。此外，遗传学、表观遗传学和神经影像数据的整合也被证实可用于辅助精神分裂症患者的诊断和预后预测[42]。

2.3 整合组学在MAP 发病机制研究及法医学鉴定工作中的应用前景

虽然MAP 与精神分裂症症状极其相似，但整合组学与MAP 的相关研究主要是集中于单组学。与健康人相比，MAP 患者的表观遗传模式发生了显著改变。MAP 患者唾液中DRD3、DRD4、MB-COMT、AKT1基因启动子区表现出显著的DNA 低甲基化状态，且相应基因表达增高[43]。基于日本人群的研究[44-48]发现，GSTP1、ESR1、HTR1A、HTR6和GRM2基因多态性与MAP 的发生显著相关。最近研究[49]结果显示，MAP 患者血清中IL-6 和IL-8 水平显著升高。使用基于体素形态学（voxel-based morphometry，VBM）分析对比MAP 患者和健康人脑容量的研究发现，MAP 患者的左侧尾状核和双侧海马旁回体积明显低于健康人[50]。值得注意的是，一些因素除与MAP 发病相关外，也与精神分裂症的发生相关。除MAP 外，泛素-蛋白酶体系统和生物钟相关基因的失调同样也参与精神分裂症和其他精神疾病的发病过程[22]。GRANT等[20]整理出的7 个MAP 易感基因中有6 个与精神分裂症相关。神经影像学研究[51]发现，与单纯甲基苯丙胺使用者（无精神障碍）和健康人相比，MAP 患者情感调节相关脑区的皮质厚度较低，双侧海马体积明显减小，但该研究也指出，精神分裂症和其他精神障碍患者的相应脑区体积也减小。以上数据都表明，单组学研究在鉴别MAP 和精神分裂症上具有较大的局限性。MAP 和精神分裂症作为复杂性疾病，其发病过程涉及不同层次、不同水平上的多个基因调控网络[52]，单个组学数据难以反映疾病持续发展的动态特征，而整合组学可以将不同分子水平的组学数据与临床诊疗数据所包含的疾病信息进行整合分析，不仅可系统揭示复杂疾病发病的分子特征、调控网络，而且有助于在多个分子水平上明确相关的生物标志物，进而建立整合疾病多组学分子标志物和临床诊疗信息的疾病风险评估与精准诊断模型。考虑到整合组学在精神分裂症研究中所取得的研究成果和潜在应用价值，以整合组学的策略进行MAP 发病机制及法医学鉴识的研究思路，旨在完善对MAP 与精神分裂症之间关系及相应发病机制的进一步理解，也为未来整合组学在法医学精准鉴识及有效监测预警方法的探索提供借鉴与参考。

3 展 望

在我国刑法体系中，做出违法行为的精神分裂症和MAP 患者量刑标准并不相同。《精神障碍者刑事责任能力评定指南》（SF/Z JD0104002—2011）也明确指出，“对自愿摄入者，如果精神症状影响其辨认或控制能力时，不宜评定其刑事责任能力，可进行医学诊断并说明其作案时精神状态”。虽然这并没有直接对自愿摄入毒品导致精神障碍者的刑事责任能力进行评定，但根据“普通（急性）醉酒者评定为完全刑事责任能力”和《刑事诉讼法》（以下简称刑法）第18 条“醉酒的人犯罪，应当负刑事责任”的规定可以看出，我国刑法更倾向将原因自由行为视为主观认同进行考虑[53]。从临床角度来看，理论上MAP 患者出现精神症状不应超出甲基苯丙胺在体内代谢发挥作用的时间和戒断症状出现的时间范围，但实际上，已有不少报道[14，54]显示，甲基苯丙胺使用者产生了长期、持续性的精神病性症状。精神分裂症和MAP 的诊断主要依靠患者的临床症状及体征，缺乏有效的客观评价指标，对两者的鉴别诊断仍没有统一标准。作为复杂性疾病，其发生与发展涉及DNA、RNA、蛋白质及表观遗传等多个分子水平的共同作用。整合组学的策略可以把多组学数据与临床诊疗数据系统地结合，在推进精神分裂症和MAP 分子发病机制与诊疗研究的基础上，实现从分子机制理解到法医学精准鉴识应用的跨越式进步，为建立法医学风险评估与精准鉴识模型及有效的监测与预警方法奠定基础。