血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平与精神分裂症患者精神症状及认知功能的相关性

黄伟杰,李一兰,王西林,卢林生,肖攀攀

精神分裂症(schizophrenia,SCZ)是由遗传因素与环境因素共同作用导致的严重精神疾病,主要特征是阳性、阴性症状以及认知功能丧失,影响全球近1%的人口,其患病率的上升导致欠发达国家的负担加重[1-2]。SCZ症状通常出现在青春期或成年早期,因此,寻找能在早期阶段预测SCZ的生物标志物具有重要意义[3]。长链非编码RNA(lncRNA)与神经发育和大脑进化有关,lncRNA HOX转录本反义基因间RNA(lncRNA HOTAIR)参与许多神经系统疾病的发病机制,HOTAIR在阿尔茨海默病(AD)中表达上调,并参与其认知和炎性反应自主运动的调控[4-5]。微小RNA(MicroRNA,miRNA)与多种神经精神疾病有关,miR-197-3p参与肿瘤、炎性反应等多种病理过程,还与神经精神疾病显著相关[6]。研究表明,miR-197-3p表达与抑郁症状严重程度相关[7]。因此,本研究通过研究SCZ患者血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平变化,观察二者与精神症状及认知功能的相关性,探讨其在SCZ发病中的作用,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2021年4月—2023年3月广州医科大学附属脑科医院精神科诊治SCZ患者118例为研究对象(SCZ组),其中男65例,女53例,年龄(38.25±4.07)岁,体质量指数(BMI)为(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:家族遗传史21例,心理因素45例,环境因素41例,内在因素11例;合并症:糖尿病28例,高血压9例,抑郁症31例;吸烟史43例,饮酒史39例。并选取同期健康体检者110例作为健康对照组,其中男63例,女47例,年龄(37.58±3.94)岁,BMI(22.04±2.38)kg/m2,受教育年限(13.76±1.51)年。2组性别、年龄、BMI、受教育年限比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究已经获得医院伦理委员会批准(202103170032),患者或家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 病例选择标准 (1)纳入标准:①患者符合美国精神障碍诊断与统计手册第5版(DSM-Ⅴ)中的相关标准[8],由2名及以上主治医师诊断为SCZ;②患者未服用抗精神病药物;③具有小学及以上文化水平。(2)排除标准:①合并其他精神疾病(如智力低下等)或严重神经系统疾病;②妊娠或哺乳期妇女;③酒精及药物依赖或滥用者;④合并未控制高血压、心脑血管、肺部疾病、甲状腺疾病等严重躯体疾病者;⑤有严重躯体疾病和精神障碍家族史的患者。

1.3 观察指标与方法

1.3.1 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平检测:SCZ患者入院次日清晨、健康体检者体检当日采集空腹肘静脉血5 ml,离心分离血清,-80 ℃冰箱冻存待测。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平:使用总RNA提取试剂盒(北京百泰克生物技术有限公司,批号RP5908)从血清样品中分离总RNA,分光光度计法(上海翌圣生物科技股份有限公司,货号80480ES03)对RNA进行浓度和纯度定量,使用逆转录试剂盒(北京天根生化科技公司,批号FP313-01)将miRNA按照试剂盒说明书反转录为cDNA,使用Sequence Detection System(美国ABI公司,型号7900HT)进行qRT-PCR,按照试剂盒说明书(北京天根生化科技公司,批号FP313-01)检测lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表达水平。反应条件:95℃预变性2 min,95 ℃变性15 s,60℃退火/延伸30 s,共计40个循环。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'。分别以GAPDH、U6为内参,采用2-△△CT法计算lncRNA HOTAIR、miR-197-3p的相对表达量。

1.3.2 阳性与阴性症状量表(PANSS)评分:由2名经过培训的精神科主治医师采用PANSS评分量表[9]对SCZ患者进行临床症状评价:阳性症状(7项,评分7～49分)、阴性症状(7项,评分7～49分)、一般精神病理症状(16项,评分16～112分)。PANSS总分及各分症状得分越高,精神症状越严重。

1.3.3 认知功能评价:由2名经过培训的精神科主治医师采用SCZ认知功能成套测验(MCCB)[10]对SCZ患者进行认知功能评价:连线测验(TMT)、符号编码(BACS)、WMS-III空间跨度(WMS-III-SS)、简明视觉记忆测验(BVMT)、霍普金斯学习记忆测验(HVLT)、持续操作测验(CPT)、Stroop色词测验(SCWT)。对于以上7个测验,主要包括执行功能、注意、言语学习、视觉记忆、工作记忆和处理速度等6个认知领域,其测验评分越高认知功能越好。

2 结 果

2.1 2组血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平比较 与健康对照组比较,SCZ组血清lncRNA HOTAIR表达水平升高,miR-197-3p水平降低(P<0.01),见表1。

表1 健康对照组及SCZ组血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平比较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表达相关性分析 生物信息学预测,lncRNA HOTAIR与miR-197-3p存在结合位点,见图1。Pearson相关性分析结果显示,SCZ患者血清中lncRNA HOTAIR表达与miR-197-3p表达呈负相关(r=-0.543,P<0.001)。

图1 lncRNA HOTAIR和miR-197-3p互补序列示意图Fig.1 Schematic diagram of lncRNA HOTAIR and miR-197-3p complementary sequences

2.3 2组PANSS评分比较 与健康对照组比较,SCZ组阳性症状、阴性症状、一般病理症状及PANSS总分均显著升高(P<0.01),见表2。

表2 健康对照组及SCZ组PANSS评分比较分)Tab.2 Comparison of PANSS scores between healthy control group and SCZ group

2.4 2组认知功能比较 SCZ组TMT、BACS、WMS-III-SS、BVMT、HVLT、CPT以及SCWT中单词测验、颜色测验评分显著低于健康对照组(P<0.01),见表3。

表3 健康对照组及SCZ组认知功能比较分)Tab.3 Comparison of cognitive function between healthy control group and SCZ group

2.5 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表达与精神症状的相关性 Spearman相关分析结果显示,SCZ患者lncRNA HOTAIR水平与阴性症状、PANSS总分呈正相关(P<0.01),miR-197-3p水平与阴性症状、PANSS总分呈负相关(P<0.01),两者与阳性症状、一般病理症状均无相关性(P>0.05),见表4。

表4 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表达与精神症状的相关性Tab.4 Correlation between serum lncRNA HOTAIR, miR-197-3p expression and psychiatric symptoms

2.6 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表达与认知功能的相关性 Spearman相关分析结果显示,SCZ患者lncRNA HOTAIR水平与TMT、CPT呈负相关(P<0.01),miR-197-3p水平与TMT、CPT呈正相关(P<0.01),两者与其他评分均无相关性(P>0.05),见表5。

表5 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表达与认知功能的相关性Tab.5 Correlation between serum lncRNA HOTAIR, miR-197-3p expression and cognitive function

2.7 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p对SCZ发生的预测价值 绘制lncRNA HOTAIR、miR-197-3p对SCZ发生的预测价值ROC曲线,并计算曲线下面积(AUC),结果显示:血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p及二者联合预测SCZ发生的AUC分别为0.819、0.885、0.927,二者联合预测AUC显著高于各自单独预测(Z/P=4.580/<0.001、2.953/0.003),见图2、表6。

图2 血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p表达预测SCZ发生的ROC曲线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表达对SCZ发生的预测价值Tab.6 Predictive value of serum lncRNA HOTAIR and miR-197-3p expression for the occurrence of SCZ

3 讨 论

SCZ是一种病因不明的严重精神疾病,长期反复发作,残疾率高,涉及感觉、思维、情感和行为等方面[1]。SCZ主要症状包括阳性症状、阴性症状以及一般精神病理症状,其中通过阳性症状(如妄想、幻觉)诊断SCZ,而阴性症状(虚弱、快感缺乏、情感迟钝、功能缺失、行为和动力丧失、社交退缩)主要表现出对SCZ患者功能和生活质量的不利影响[11]。

PANSS评分量表是评估SCZ症状严重程度应用最广泛的衡量标准,具有较高信效度[12]。本研究发现,SCZ患者阳性症状、阴性症状、一般病理症状及总分均显著升高,表明SCZ患者出现明显的临床症状。认知障碍也已成为SCZ的核心临床特征,SCZ患者在处理速度、注意力、言语记忆、工作记忆、视觉记忆、言语学习和执行功能等多个领域存在不同程度的认知功能损害,严重影响了社会能力、职业康复和独立生活,导致SCZ预后不良[13]。本研究发现,SCZ患者TMT、BACS、WMS-III-SS、BVMT、HVLT、CPT以及SCWT中单词测验、颜色测验评分显著低于健康对照组,表明SCZ患者在处理速度、工作记忆、注意力、视觉记忆和执行功能等认知方面较差,导致认知障碍的发生。目前,SCZ的病情主要通过该病患者的临床表现来评估,对疾病的早期判断还存在一定的困难。因此,寻找有效的特异性生物标志物对SCZ的诊断具有重要意义。

LncRNA是RNA的主要形式之一,在ceRNA机制中被鉴定出来,并在生理和病理机制中发挥重要作用,已经发现lncRNA与各种精神障碍如AD、SCZ和自闭症谱系障碍有关[14]。lncRNA基因的遗传改变与SCZ相关,大脑中lncRNA失调可作为SCZ诊断和治疗的潜在生物标志物,Rao等[15]发现,LINC00461表达不足与SCZ发展有关,可能是一个SCZ的潜在风险基因;Qi等[16]发现,linc01080多态性可能影响SCZ患者的发病年龄和神经认知功能。lncRNA HOTAIR属于同源异型盒超家族,在调节多种细胞功能中起关键作用,其表达失调可能会改变表观基因组并导致人类疾病。已有研究表明,lncRNA HOTAIR的异常表达可能会影响神经元发育并参与神经性疾病的发病机制,Wang等[17]发现,lncRNA HOTAIR沉默对异氟醚诱导认知功能障碍具有神经保护作用,并能抑制神经炎性反应。此外,Sayad等[18]发现,lncRNA HOTAIR中的单核苷酸多态性与伊朗人群中各种神经精神疾病的风险之间具有相关性。因此,推测lncRNA HOTAIR参与SCZ的精神症状和认知损伤过程。本研究发现,SCZ患者血清lncRNA HOTAIR表达水平显著高于健康对照组,且与PANSS评分中阴性症状、总分呈正相关,与认知功能TMT、CPT呈负相关,表明血清lncRNA HOTAIR参与SCZ的精神症状和认知障碍。推测SCZ患者体内lncRNA HOTAIR表达可促进炎性反应,抑制神经营养因子如脑源性神经营养因子表达,引发认知障碍。

miRNA通过附着在靶基因的非转录位点来控制靶基因表达,进而影响细胞中的生物学和信号转导途径,与神经发育信号传导、突触可塑性及成人神经元活动密切相关[19]。据报道,在大部分神经发育、神经退行性或精神疾病中,miRNA及其调控的下游机制显著失调[20]。目前miRNA在SCZ发病中的作用知之甚少。miR-197-3p已被报道参与细胞增殖、凋亡、分化、转移和耐药等多种细胞过程,在包括肿瘤在内的人类疾病的血清/细胞中检测到miR-197-3p表达失调。已有研究表明,miR-197-3p是多种精神疾病的预测因子,与神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、抑郁)的潜在发展有关[7,21]。本研究发现,SCZ患者血清miR-197-3p表达水平显著低于健康对照组,且与PANSS评分中阴性症状、总分呈负相关,与认知功能TMT、CPT呈正相关,表明血清miR-197-3p参与SCZ的精神症状和认知障碍。且生物信息学显示,lncRNA HOTAIR与miR-197-3p存在结合位点,SCZ患者血清中lncRNA HOTAIR表达与miR-197-3p表达呈负相关。lncRNA HOTAIR可能作为竞争的内源性RNA海绵化miR-197-3p,进而参与SCZ的发生发展。且进一步ROC曲线分析结果显示,血清lncRNA HOTAIR、miR-197-3p水平均可有效诊断SCZ的发生,两者联合预测价值更高,表明同时检测lncRNA HOTAIR、miR-197-3p对SCZ的识别具有更高的价值。

综上,SCZ患者体内血清lncRNA HOTAIR上调,miR-197-3p下调,与精神症状及认知功能相关,可作为SCZ诊断的重要指标。然而本研究中lncRNA HOTAIR与miR-197-3p的具体调控机制还需进一步研究。

利益冲突:所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

黄伟杰:设计研究方案,实施研究过程,论文撰写;李一兰:提出研究思路,分析试验数据,论文审核;王西林:进行统计学分析;卢林生、肖攀攀:实施研究过程,资料搜集整理