精神分裂症患者的注意及执行功能

精神分裂症是一种严重的精神疾病，多起病于青壮年，存在思维、知觉、情感和行为等多方面的障碍。它是一类复杂性遗传疾病，从分子遗传学角度进入深入研究，探索疾病的易感基因显得极为重要。近几年发展起来的全基因组关联分析可以不依赖于对疾病病因的先验假说，而同时检测全基因组的遗传信息，以分析基因组中已知或未知遗传变异与疾病的关系。既往研究显示，认知功能，特别是在注意和执行功能、记忆和言语能力等方面的损害，可能是精神分裂症的一类核心症状，并具有可遗传性和与疾病状态相对独立性、稳定性等特征。近十多年来，众多研究提示，认知功能可以作为精神分裂症的内表型之一。相对于临床症状和行为特质来说，以个体认知功能来评定的“内表型”可能更接近精神分裂症的生物学病因本质，因此减少遗传异质性有助于寻找和定位精神分裂症的易感基因。我们采用连线测验对精神分裂症的患者的注意及执行功能进行评估，并以此作为精神分裂症的内表型，结合全基因组扫描结果，以寻找与精神分裂症发病有关的易感基因。

 

对象和方法

对象

患者组：均为2009年2月至2010年10月四川大学华西医院心理卫生中心门诊或住院精神分裂症患者。入组标准：（1）符合《美国精神障碍诊断与统计手册（第4版）》精神分裂症诊断标准；（2）未曾服用过任何抗精神病药，即精神分裂首次发病患者。排除标准：（1）明确患有中枢神经系统疾病；（2）各种躯体疾病；（3）物质滥用史。共入组98例，均为汉族人；其中男48例，女50例；年龄13~49岁，平均（22±12）岁；受教育年限3~20年，平均（10±7）年；病程≥1个月。

 

对照组：均为2009年2月至2010年10月成都市以及周边地区招募的志愿者。入组标准：（1）无精神疾病和神经系统疾病。排除标准：（1）有精神病阳性家族史；（2）有酒精依赖及其他精神活性物质使用史。共入组60名，均为汉族人；其中男32例，女28例；年龄16~81岁，平均（31±17）岁；受教育年限5~19年，平均（13±43）年。

 

患者组与对照组的年龄（t=3.,855，P<0.01）和受教育年限（t=3.,041，P<0.01）的差异有统计学意义，性别分布差异无统计学意义（x²=0.282，p=0.595）；所有受试者均由本人或法定监护人签署书面知情书；本研究获四川大学华西医院伦理委员会审核批准。

 

方法

1.  采用连线测验评估受试者注意和执行功能。连线测验A要求受试者

2.  认知功能检测：采用连线测验评估受试者注意和执行功能。连线测验A要求受试者将随机分布在空间中的小写数字（1~25）按升序连接起来，完成随机记为TMTA，该部分主要反映受试者的注意力；连线测验B要求受试者将随机分布在空间中的小写数字（1~13）和大写数字（一~十二）按（1 ~ 一 ~ 2 ~ 二 ……）的顺序连接起来，完成时间记为TMTA，该部分主要反应受试者的执行能力。

 

3.  基因分型：使用Illumina Beadstation 和IlluminaHumanhap660 BeadArray 完成基因分型。对所有位点和样本进行质量控制：排除单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）分型<90%的3个样本；在最初的561 490个SNPs中，排除基因分型率<90%的3242个SNPs、最小基因频率<3%的95 918个SNPs和显著偏离HardWeinberg平衡的886个SNPs（-IgP>3）。最后共有464 301个SNPs用于本报告的关联分析。本研究样本在多维标度法（multidimensional scaling）测试后未显示出人群分层现象。

 

4.  统计学处理：将连线测301个验结果作为数量性状，与全基因组扫描的464 SCNPs进行主效应分析，通过多重线性回归模型，年龄、性别和受教育年限为协变量，应用Plink软件进行患者组和对组组的主效应分析。参照The Wellcome Trust Case Control Consortium推荐的P值范围，定义P<10^-4的位点与内表现高度关联，因此在患者组主效应结果中选取P<10^-4的位点。为了进一步控制假阳性，本研究筛选出≥2个位点所在的基因，分别为PTPRC、UGT2A1、VPS13A及CNTN1。

 

结果

患者组与对照组认知功能检测结果的比较（表1）

由（表1）可见，患者组的连线测验A和B时间均长于对照组，控制年龄、性别和受教育年限3个协变量后，连线测验A和B在患者组与对照组之间的差异均有统计学意义（P均<0.01）。

 

患者组与对照组分子遗传学分析

H患者组主效应结果在PTPRC、UGT2A1、VPS13A和CNTN1 4个基因上的12个SNPs、（rs3767742、rs12409128、rs7030802、rs12343395、rs7035855、rs7039192、rs12316203、rs13328933、rs10011630、rs4148284、rs4148283、rs4148282）的P值均<10^-4，而对照组主效应结果在上述4个基因上的12个SNPs的P值均>0.01。SNPs与注意力高度关联（P<10^-4），228个SNPs与执行功能高度关联（P<10^-4）。

 

讨论

在过去的研究中，有学者分别以注意力、执行功能为内表现进行精神分裂症候选基因关联分析，发现DTNBP1（rs2619522，rs760761）及NRG1基因（SNP8NRG433E1006，SNP8NRG221533）与精神分裂症的注意功能缺损有关，Sult基因（rs138097）与精神分裂症的执行功能损害有关，支持这几个基因可能是精神分裂症的易感基因，提示以注意和执行功能作为内表型对揭示精神分裂症的易感基因有着重要的作用，并为进一步研究精神分裂症的分子机制提供了理论依据。

 

本研究提供连线测验评估注意力和执行功能，并将其作为内表型，结合全基因组扫描数据进行分析，探索精神分裂症的易感基因。研究结果显示，位于PTPRC基因的2个SNPs位点与精神分裂症的注意功能缺损有关联，位于UGT2A1、VPS13A和CNTN1 3个基因内的10个SNPs位点与精神分裂症的执行功能缺陷有关联，且由患者组和对组组的P值可以推断这些位点与个体患精神分裂症的状态存在交互作用。提示这些位点所在基因可能是精神分裂症的易感基因。

 

PTPRC基因位于1号染色体上，编码受体类型蛋白酪氨酸磷酸酯酶C，是蛋白酪氨酸磷酸酯酶家族的成员。有研究显示，PTPRC主要与髓鞘形成相关的FcR^γ-Fyn-MBP及级联反应有关。一旦缺失PTPRC，髓鞘形式受阻，势必会影响神经冲动的传导，进而影响脑部发育。有研究证明，先天的髓鞘形成障碍会造成儿童的精神发育迟缓，成年后的脱髓鞘会造成认知功能下降。Tkachev等的研究显示，精神分裂症患者前额叶皮质中，在髓磷脂形成相关基因的表达量减少。

 

UGT2A1基因位于4号染色体上，表达于嗅神经上皮细胞，嗅神经是第一对脑神经，属于感觉性神经，起自嗅神经上皮细胞，以相互分离的无髓纤维小素分成若干根嗅丝穿过筛骨的筛板，止于嗅球，将从嗅器官来的感觉性刺激传导到脑。因此，嗅神经上皮细胞代表着脑和外部环境之间唯一的接触。也就是说，UGT2A1的表达与嗅觉信息的处理有关。而研究显示，精神分裂症患者存在嗅觉信息处理的异常。

 

VPS13A基因位于9号染色体上。有研究显示，VPS13A变异型小鼠后期会表现出运动障碍和认知功能的下降，与个体情绪紊乱有关。VPS13A是神经-棘状红细胞增多症的易感基因。神经-棘状红细胞增多症是一种罕见的常染色体隐性遗传神经系统退行性疾病，病征为成年人的不自主运动，基底神经节的逐步退化以及棘状红细胞的增多。有调查显示，神经-棘状红细胞增多症患者发生精神紊乱疾病的比例极高，推测可能是因为VPS13A变异造成蛋白功能的改变，导致纹状体和苍白求内神经元的大量减少和时间胶质增生，进而造成大脑额叶循环断裂诱发精神疾病。结合早期神经影像学文献报道，额叶回路在通过连线测验检测的执行功能中起着重要的作用，本研究结果支持VPS13A基因与精神分裂症的执行功能异常有关。

 

CNTN1基因位于12号染色体上，编码一种轴突糖蛋白，是细胞黏连分子的免疫球蛋白家族成员。CNTN1在少突胶质细胞分化过程中扮演着重要角色，可以作为少突胶质细胞中Notch的功能性配体，特异性激活Notch/Deltexl信号通路，促进少突胶质细胞分化并上调髓磷脂相关糖蛋白MAG，与髓鞘形成有着密切的关系。同时，CNTN1对发育过程中轴突生长液具有重要意义。CNTN1与细胞外基质（tenascin-R，tenascin-C）和磷酸聚糖RPTP^ζ/^β相互作用介导神经元和少突胶质细胞接触，促进神经元的轴突生长，敲除CNTN1的小鼠表现出髓鞘形成和轴突长向上的缺陷。有文献报道，CNTN1在突触中的极化分布暗示着其在突触形成过程中的潜在作用，它的质膜信号传导活动控制着突触的形成和维持，蛋白表达量会随着轴突生长和突触形成而上升。

 

综上所述，PTPRC、UGT2A1、VPS13A、CNTN1分别影响髓鞘的形成、少突胶质细胞的分化、轴突的生长和触突的形成、嗅觉信息处理以及额叶回路等不同方面，提示这些基因可能是精神分裂症的易感基因。在过去的研究中都未曾报道这4个基因与精神分裂症的相关性，本研究为进一步研究这些基因在精神分裂症发病中的作用提供了重要的线索和科学依据。

 

    值得注意的是，本研究采用HumanHap660 BeadArray进行基因分型的只是全基因组上的标签SNPs，这些SNPs所发现的与精神分裂症及其认知内表型间存在的相关性，可能提示这些相关位点与表型性状间的连锁不平衡，而并非疾病的致病位点。同时，尽管本研究采用精神分裂症患者所存在的注意和执行功能损害作为内表型并进行数量性状分析，使统计效能得以提高，在一定程度上解决了以疾病诊断作为表型的病例 – 对照组设计中样本量不足的难题。但是本研究结果尚需在独立样本中进行检验，特别是在其他人群中予以独立的验证。（参考文献：吴俊瑶  向波  马晓红 王英成  邓伟  陈壮飞  李名立  王强  何宗岭  蒋丽君 李涛 《精神分裂症注意及执行功能的全基因组关联分析》《中华神经科杂志》2013年2月  第46卷  第1期）

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