基于基因芯片技术研究焦虑抑郁障碍对女性高血压患者基因表达谱的影响

郜 琳，王 倩，刘永政

(秦皇岛市第一医院 1.老年病二科；2.心血管病一科，河北 秦皇岛066000)

根据世界卫生组织的数据，全球大约三分之一的成年人伴有血压升高，其中一半的人将罹患中风或心脏疾病[1]。随着经济的高速发展，社会节奏不断加快，越来越多的人患有焦虑抑郁障碍(ADC) 等精神疾病。研究表明，ADC与多种疾病的发生发展密切相关[2]。流行性病学调查表明，焦虑使非高血压人群患高血压风险增加约2倍，抑郁使非高血压人群患高血压风险增加约3.5倍[3]。为了进一步探索ADC在高血压中的潜在机制，我们选取女性高血压伴或不伴ADC患者作为研究对象，通过基因芯片检测，从而进一步了解ADC对高血压患者基因表达谱的影响。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选取2016 年10月至2017 年10 月在我院门诊和住院诊治的老年女性原发高血压并患ADC的患者(平均年龄：65±1.0岁)10例作为研究对象(ADC组)。同时，选取同期老年女性原发高血压不伴ADC的患者(平均年龄：65±1.0岁)10例作为对照组(Control 组)。原发性高血压根据WHO原发性高血压诊断标准[4]。排除既往有恶性肿瘤，急性心肌梗死，心功能不全，心脏瓣膜病，药物或酒依赖，精神病病史及病情严重者。两组患者对试验操作和目的均充分了解并签署了知情同意书。

1.2 ADC诊断方法

在患者就诊时，3名经过严格训练的专业人员分别对病人进行问卷调查，利用HADS量表对患者的精神状态进行评估。ADC诊断符合中国精神障碍分类与诊断标准第3版诊断标准(CCMD-3)[5]。HADS由焦虑(HADS.A) 14 项评分和抑郁(HADS.D) 17 项评分两部分组成。项目评分为0-3分，焦虑和抑郁总分为21分。本研究选取>8分作为筛选临界值(>8分认为有焦虑或抑郁症状，记为ADC阳性)。

1.3 方法

确诊后次日7时，分别采集Control 组和ADC组患者空腹血液标本10 ml，并分装为2管(其中1管用于基因检测，另一管用于PCR验证)，保存于-80℃冰箱中备用。北京博朗生物科技公司进行基因芯片制备、RNA 标记、芯片杂交和芯片扫描实验。

在本研究中，我们利用String在线工具(https://string-db.org/cgi/input.pl)分析差异表达基因间的可能内部联系。差异表达基因的基因本体论(GO)分析被用于注解基因和基因产物，包括生物学过程(BP)、细胞成分(CC)和分子功能(MF)三大类信息[6]。京都基因与基因组百科全书(KEGG)是基于基因功能的系统性分析，包括一系列基因组和酶的方法[7]。String在线工具10.0版本包括取自2031个器官的9,643,763种蛋白[8]。String数据库(https://string-db.org/cgi/input.pl)被用于评估和检测蛋白与蛋白间的相互作用，包括直接和间接的联系。为了评估不同差异表达蛋白间的相互联系，我们根据通路和功能富集分析，使用String在线工具建立了差异表达蛋白间的蛋白相互作用(PPI)网络。

1.4 统计学方法

采用SPSS 20.0 软件进行统计数据处理。计量资料以均数±标准差(means±SD)表示。各组间差异采用单因素方差分析。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基因芯片结果

与Control 组比较，ADC组共有287基因表达上调，141个基因表达下调。根据差异倍数(Fold Change,FC)，分别将表达差异最大的10个基因筛选出来(见表1，2)。

2.2 差异表达基因的GO分析

通过利用STRING数据库 (https://string-db.org/cgi/input.pl)去评估和预测Control 组和ADC组差异表达基因可能存在的直接或间接的联系。结果表明，BP共涉及9种：肾素-血管紧张素对血液量的调节、肽激素处理、醛固酮生产的肾素-血管紧张素调节、血管大小调节、全身动脉血压调节、肾素-血管紧张素对全身动脉血压的调节、血液中血管紧张素水平的调节、血管紧张素成熟过程、β-淀粉样蛋白代谢过程(图1A)。CC为膜筏(图1B)。MF主要以基因产物生物活性为特征，包括特异性绑定到配体或结构。本试验中MF为：缓激肽受体结合，受体结合(图1C)。

表1 Control 组和ADC组差异表达基因(上调)

2.3 差异表达基因的KEGG分析

结果表明，明显富集的信号通路为：肾素-血管紧张素系统(图1D)。

表2 Control 组和ADC组差异表达基因(下调)

图1 差异表达基因的GO分析和KEGG分析

利用String在线工具，分析Control 组和ADC组差异表达基因。(A)GO分析的BP分类 (B) GO分析的CC分类 (C) GO分析的MF分类(D) 不同组的KEGG信号通路分析。

2.4 差异表达基因蛋白-蛋白相互作用网络分析

所有差异表达基因总共包括13个节点，6条线。 所有差异表达基因共有6种配对关系。该配对关系分别为：ACE-AGTR1(0.955)，ACE-REN(0.955)，AGTR1-REN(0.947)，AGTR1-CD4(0.912)，NPPA-REN(0.702)，NPPA-ACE (0.596)(图2)。

3 讨论

高血压是一种以动脉收缩压和舒张压升高并伴心、脑、肾和视网膜等器官受累为特征的全身性疾病。高血压对患者的生命安全有极大的威胁，是心血管疾病死亡的主要原因[9]。随着生活节奏的加快，人们的心理负担、生活压力不断加大，从而导致利用String数据库，分析Control 组和ADC组差异表达蛋白间的相互作用网络。每个彩色圆球代表一种蛋白，每一条直线代表某两个蛋白间的相互联系。

图2 差异表达基因的PPI分析

高血压的发病率也逐年递增。在环境因素刺激下，患者将反复出现明显的精神紧张、焦虑、烦躁等情绪波动，较大的情绪变化促使大脑皮层异常兴奋，交感神经活动增强，抑制平衡失调，从而使小动脉收缩，周围血管阻力上升，血压升高[9]。独立研究、系统综述及荟萃分析证据表明，焦虑是慢性身体疾病发生发展的一个独立风险因素，其与高血压、糖尿病、冠状动脉性心脏病等多种慢性疾病都有着密切的联系[10-12]。研究表明，ADC将导致自主神经功能的改变，包括激活交感神经和抑制副交感神经，从而升高血压。此外，ADC将导致下丘脑-垂体-肾上腺轴功能紊乱，进而引起促肾上腺皮质激素对促肾上腺皮质激素释放激素的反应性增强，增加促肾上腺皮质激素和皮质醇的分泌与释放，最终导致心排出量增加，血压升高[13]。

在本研究中，我们收集符合条件的高血压患者作为研究对象，同时利用HADS量表对患者的精神状态进行评估。此外，我们采用基因芯片技术对Control 组和ADC组差异表达基因进行分析。结果显示，与Control 组比较， ADC组共有287基因表达上调，141个基因表达下调。然后，我们根据FC分别将表达差异最大的10个基因筛选出来，并利用String在线工具对这20个基因关系进行分析。

结果显示，肾素-血管紧张素对血液量的调节，醛固酮生产的肾素-血管紧张素调节，血管大小调节，血液中血管紧张素水平的调节，以及肾素-血管紧张素系统等与高血压伴ADC明显相关。在这表达明显差异的基因中，REN、ACE是2个与高血压密切相关的基因。

过去研究发现，ACE(血管紧张素Ⅰ 转换酶)基因与冠心病、心肌梗死、原发性高血压、糖尿病肾病等疾病密切相关。胡福莉等指出，ACE基因插入缺失多态性与高血压左室肥厚有关[14]。本试验通过基因芯片检测，结果发现ADC组较Control 组REN明显上调，ACE明显下调，这可能预示着ADC在加重高血压患者病情过程中是通过调节REN和ACE基因的表达。