整合組學在甲基苯丙胺所致精神障礙法醫(yī)學鑒定中的應用前景

趙龍瑞，張建波，韓衛(wèi)，朱莉，陳騰，官方霖

西安交通大學醫(yī)學部法醫(yī)學院，陜西 西安 710061

甲基苯丙胺（methamphetamine）是世界上繼大麻之后使用人數(shù)最多的非法精神活性物質?！?019 年中國毒品形勢報告》[1]指出，冰毒（甲基苯丙胺的俗稱）是我國濫用人數(shù)最多的毒品。甲基苯丙胺濫用可產生一系列精神癥狀，包括聽、觸幻覺，思維混亂，偏執(zhí)性妄想等[2-3]，而偏執(zhí)性妄想常常與暴力犯罪的發(fā)生相關[4]。但是，在我國刑法理論中，甲基苯丙胺濫用導致危害類行為屬于“原因自由行為”，即自陷使自己處于限制刑事責任能力或無刑事責任能力的行為，這類人群做出違法行為時應承擔相應刑事責任。精神分裂癥雖然在癥狀上與甲基苯丙胺所致精神障礙（methamphetamine-associated psychosis，MAP）十 分相似，但本質屬于一種內源性精神障礙，這類人群在做出違法行為以及評定刑事責任能力時的情況可因疾病影響而有所不同。由于MAP 與精神分裂癥的癥狀高度重疊，現(xiàn)有的法醫(yī)學鑒識方法無法對兩者進行有效區(qū)分。在涉及肇事肇禍的刑事案件中，這將直接影響法庭對刑事責任的判定從而影響司法公正。因此，在司法實踐中，為保證審判的公正性，亟須司法鑒定工作者準確鑒別MAP 和精神分裂癥。整合組學已在精神分裂癥研究中取得了一些研究成果，鑒于MAP 和精神分裂癥存在一定的關聯(lián)性，本文從整合組學角度綜述了MAP 發(fā)病機制及法醫(yī)學鑒識的研究，為實現(xiàn)MAP 和精神分裂癥的精準鑒識提供新視角。

1 MAP 概述

1.1 MAP 的定義、癥狀及流行病學特征

甲基苯丙胺的毒性損傷作用[5-7]表現(xiàn)為：通過刺激單胺類遞質的釋放、抑制和逆轉單胺再攝取，使突觸前Ⅱ型囊泡單胺轉運體及單胺代謝酶活性降低，從而引起突觸間隙內多巴胺、5-羥色胺和去甲腎上腺素水平升高，引發(fā)神經毒性反應和神經元凋亡。據統(tǒng)計[8]，36.5%的甲基苯丙胺濫用人群會出現(xiàn)精神障礙，即MAP。一般情況下MAP 病程相對短暫，患者多表現(xiàn)為被害妄想和幻觸，停藥和相應治療后可以得到有效緩解，稱為短暫型MAP；還有一部分人群病程較為持續(xù)，即使在甲基苯丙胺停用30 d，甚至更久之后仍伴隨相應的神經癥狀，表現(xiàn)為關系妄想、思維干擾，以及復雜的視、聽、觸、嗅幻覺，稱為持久型MAP[9]。研究結果[10]顯示，30%的MAP患者癥狀持續(xù)時間長達6個月，另有10%～28% MAP 患者的癥狀持續(xù)時間甚至超過了6 個月。不僅如此，許多MAP 患者在甲基苯丙胺戒斷數(shù)月甚至數(shù)年后，上述癥狀仍會復發(fā)[11]。

在MAP 患病風險評估中，更高的藥物使用頻率、使用量和更嚴重的藥物依賴程度被認為是最強有力的風險因素[8，12-13]。既往有精神病史的患者多數(shù)預后不良，有精神分裂癥家族史的甲基苯丙胺使用者患精神病的風險是無家族史的5 倍[14]。此外，合并焦慮、抑郁的人群更容易出現(xiàn)MAP 相關的精神癥狀[15-16]，童年時期遭受虐待（包括身體虐待和性虐待）、家庭成員中有吸毒史、被監(jiān)禁史和心理障礙的人群患MAP 的風險也相應升高[13]。流行病學研究[17]發(fā)現(xiàn)，合并海洛因和（或）吸煙史以及易沖動人群患MAP 的風險也更高，此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，已婚或同居狀態(tài)可適當降低患病風險[17]。

1.2 MAP 的發(fā)病機制

與精神分裂癥相似，MAP 的發(fā)病與許多環(huán)境和遺傳風險因素相關。研究[18]發(fā)現(xiàn)，MAP 的精神癥狀與紋狀體多巴胺的過度釋放有關。關于其發(fā)生機制，有研究[19]認為，可能最終歸因于皮質中間神經元的損傷。甲基苯丙胺透過血腦屏障，引起突觸間隙內多巴胺濃度升高和多巴胺能系統(tǒng)失調，紋狀體多巴胺釋放過多進而引起谷氨酸釋放增加并傳入皮層。谷氨酸的長期失調引起皮質中間神經元的損傷以及皮質功能破壞，最終產生MAP 的精神癥狀[19-20]。雖然目前尚無氧化應激和炎癥在MAP 發(fā)病機制中的研究，但相關證據顯示，使用甲基苯丙胺會導致促炎因子的增加和抗炎因子的減少[21]。在甲基苯丙胺成癮患者的血漿和尸檢腦組織中也發(fā)現(xiàn)了氧化應激標志物的升高[21]，提示以上兩種機制可能參與MAP 的病理過程。GRANT 等[20]整理出MAP 的7 個易感基因（DAOA、

DTNBP1、FZD3、GRM2、5-HT1A、PROKR2、SLC6A9），其中4 個與谷氨酸能神經傳遞相關。與此同時，甲基苯丙胺成癮患者LINE-1基因的部分甲基化模式被發(fā)現(xiàn)與正常人相比發(fā)生了顯著改變，而且進一步引起了相應基因表達和DNA 修復的異常，可能通過氧化應激和免疫途徑參與了MAP 的發(fā)生和發(fā)展。此外，泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和生物鐘相關基因的異常被證實與MAP 的發(fā)病相關[22]，MAP 患者的APOC2和APOH基因表達水平也發(fā)生了顯著改變[23]，提示血清載脂蛋白可能通過脂質代謝參與MAP 的病理過程。盡管如此，目前關于MAP 病理機制的研究仍相對較少，未來需要進一步研究。

1.3 MAP 與精神分裂癥的區(qū)別、關聯(lián)與鑒別

MAP 的癥狀與精神分裂癥十分相似[19，24]，在甲基苯丙胺戒斷6 個月甚至更長時間后癥狀仍可持續(xù)存在（持久型MAP）[20，24]。研究發(fā)現(xiàn)，兩種疾病的臨床表現(xiàn)和發(fā)病機制不同：從臨床癥狀的表現(xiàn)來看，MAP 與精神分裂癥都表現(xiàn)為以幻覺和妄想為主要特征的精神病性癥狀，但精神分裂癥患者陰性癥狀以及與周圍環(huán)境的不適應感更加明顯[20]，社會功能受損更嚴重。在病理學層面，MAP 與精神分裂癥患者都有明顯的神經元萎縮現(xiàn)象，但MAP 患者還表現(xiàn)為多器官的廣泛損傷、線粒體損傷、氧化應激和廣泛存在的炎癥反應[21]，以及紋狀體反應性膠質細胞增生[25]；而精神分裂癥患者的病變主要集中在中樞神經系統(tǒng)，表現(xiàn)為神經元形態(tài)改變、突觸減少、大腦皮層神經元異常遷移[26-27]。在腦影像學層面，MAP 及精神分裂癥都伴隨大腦皮層、小腦、海馬等結構的異常，MAP 患者腦區(qū)灰質密度廣泛降低，且白質纖維脫髓鞘現(xiàn)象明顯，而精神分裂癥患者灰質密度改變局限在部分腦區(qū)，白質纖維脫髓鞘現(xiàn)象不明顯[28-29]。作為兩種復雜性疾病，目前對MAP 與精神分裂癥之間關系的認識主要有以下幾種觀點：（1）精神分裂癥可能是遺傳易感性和（或）甲基苯丙胺使用（一種環(huán)境風險因子）共同作用導致的復雜結果[24]；（2）MAP 和精神分裂癥只是具有十分相似的臨床過程的兩種不同的疾病[11]；（3）MAP和精神分裂癥并不是不同的診斷實體，而是同一種疾病連續(xù)發(fā)展的不同階段[14]。雖然目前這兩種疾病的發(fā)病機制尚不明確，但相比之下，甲基苯丙胺的毒性作用對中樞神經系統(tǒng)的轉錄表達和表觀遺傳調控具有廣泛的強烈影響，其中既包含與神經生長發(fā)育、神經遞質系統(tǒng)、細胞周期、免疫調節(jié)、炎癥及能量調節(jié)等相關的遺傳變異與生物元件，也涉及與精神分裂癥相關的易感遺傳標記。因此，在整合遺傳學、分子生物學和信息科學結果的基礎上，利用多組學生物大數(shù)據開展整合研究工作，將有望實現(xiàn)對MAP 與精神分裂癥的精準鑒識。

關于MAP 及精神分裂癥的法醫(yī)學鑒定，目前我國主要依靠《中國精神障礙分類與診斷標準（第三版）》（Chinese Classification of Mental Disorders Ver?sion 3，CCMD-3）的標準進行診斷，再根據行業(yè)相關法律能力評定指南進行責任能力評定。根據CCMD-3 的標準，MAP 屬于精神活性物質所致的精神障礙，符合“停用后，典型病例在1 個月內有不同程度的緩解，6 個月內痊愈”的要求；對于精神分裂癥的鑒定，CCMD-3 除要求“符合癥狀標準和嚴重標準且至少已持續(xù)1 個月”外，還明確規(guī)定必須要排除精神活性物質和非成癮物質所致的精神病性障礙。除CCMD-3外，國際上也常用《精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊（第五版）》（The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，fifth edition，DSM-5）的標準鑒別MAP 和精神分裂癥[30]。按照DSM-5 的標準，當精神病性癥狀在患者最后一次攝入甲基苯丙胺或者戒斷后30 d內消失，可診斷為MAP；若超過30 d，則診斷為持續(xù)性精神疾??；若符合精神分裂癥的癥狀和分期，就可以診斷為精神分裂癥。然而，在實際工作中，由于精神疾病本身具有復雜的病因及發(fā)病機制，還受到遺傳、環(huán)境因素、個體差異等的綜合影響，癥狀及病程均呈現(xiàn)多樣化，不典型病例占絕大多數(shù)。此外，涉及司法鑒定時，需要回顧使用甲基苯丙胺的時間線及案發(fā)當時的精神狀況，多數(shù)情況下只能依靠被鑒定人的自述。從這些角度來看，按照上述標準來鑒別兩種疾病具有很大的局限性和主觀性。因此，尋找更加客觀準確的方法對MAP 和精神分裂癥進行準確鑒別，將突破針對兩者進行法醫(yī)學鑒識的困境，不但對理解MAP 與精神分裂癥之間的關系及相應發(fā)病機制具有重要提示，也為有效監(jiān)測預警方法的探索提供了借鑒與參考。

2 整合組學在法醫(yī)精神病學鑒定工作中的應用前景

2.1 整合組學概述

高通量技術的飛速發(fā)展使得基因組學、表觀遺傳學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等多個組學在探究復雜疾病的發(fā)病機制和治療策略等方面發(fā)揮了重要的作用，但單個組學并未考慮到不同層面生物數(shù)據間的復雜交互作用。整合組學借助于多個分子水平數(shù)據的整合分析[31]和機器學習[32]等技術在充分考慮不同分子水平的組學數(shù)據特征的基礎上，打破單一組學的限制，挖掘不同維度數(shù)據間的分子特征和調控網絡，有助于在多個分子水平上明確相關的生物標志物，進而建立整合多組學分子標志物和臨床診療信息的風險評估與精準診斷模型。不同組學數(shù)據整合可分為3 個層次：（1）比較兩個組學數(shù)據，分析其間相關性和差異性；（2）針對給定的三個或多個組學數(shù)據，分析其間的聯(lián)系及交互作用；（3）開發(fā)新的方法和軟件，對已有不同組學的數(shù)據進行深度整合分析[33]。近年來，借助于Systems-genetics.org 等一些公共數(shù)據分析平臺和統(tǒng)計方法[34]，整合組學已初步應用于包括精神分裂癥在內的一些復雜性疾病的研究，并取得了一些具有應用前景的成果。

2.2 整合組學在精神分裂癥領域的研究成果及潛在應用價值

整合組學在精神分裂癥領域的研究主要集中在病理機制、臨床分型和風險評估3 個方面[35-36]。其中，整合基因組學和轉錄組學有助于識別疾病相關的非編碼區(qū)SNP 和刻畫疾病的分子生物學特征，為理解遺傳變異引起復雜性狀改變提供新的線索；全甲基化組關聯(lián)研究（methylome-wide association study，MWAS）和全基因組關聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）的數(shù)據整合分析揭示了表觀遺傳在疾病發(fā)生和發(fā)展中所起的作用；連接組學與基因組學的整合在精神分裂癥領域的研究中更為常見，CHRM3基因內的SNP rs6800381 對丘腦-眶額葉皮層連接異常具有顯著影響[37]；整合基因組學和蛋白組學可以對精神分裂癥相關基因進行較為全面的功能注釋[38]；整合代謝組學與蛋白組學可對參與生理穩(wěn)態(tài)和疾病發(fā)病過程中的細胞蛋白和代謝產物進行較為系統(tǒng)的研究，為篩選精神分裂癥早期診斷的生物標志物提供了新方向。

對于精神分裂癥的臨床分型，目前基于癥狀或顯著性SNP 計算多基因風險評分（polygenic risk score，PRS）的方法具有較多的局限性[39]。由于臨床分型的準確性取決于疾病發(fā)病機制研究的進展，因此整合組學的研究成果為精神分裂癥臨床分型提供了參考和思路。GWAS 和外周血蛋白組的整合有助于進一步闡明疾病相關遺傳風險位點的功能與作用，以及這些具有顯著關聯(lián)的遺傳位點是如何映射到特定的內表型，并對疾病分型發(fā)揮作用。例如，有研究[40]將30 套外周血蛋白組學數(shù)據進行了富集分析，識別出了一些蛋白組學和GWAS 數(shù)據的重疊區(qū)域，并在這個區(qū)域發(fā)現(xiàn)補體因子C3 和C4 與精神分裂癥發(fā)病風險的增加有關。單純的代謝組學研究結果很容易受到外界因素干擾，整合基因組學和代謝組學的方法不但降低了干擾因素的影響，還增加了研究結果的可靠性。目前，通過整合代謝組學和GWAS 數(shù)據的研究已經通過血清學篩查確定了幾種與疾病相關的代謝物[41]。在連接組學領域，功能性紋狀體異常已被視為是一種新的用于精神分裂癥診斷、預后和分型的神經影像學標志物。此外，遺傳學、表觀遺傳學和神經影像數(shù)據的整合也被證實可用于輔助精神分裂癥患者的診斷和預后預測[42]。

2.3 整合組學在MAP 發(fā)病機制研究及法醫(yī)學鑒定工作中的應用前景

雖然MAP 與精神分裂癥癥狀極其相似，但整合組學與MAP 的相關研究主要是集中于單組學。與健康人相比，MAP 患者的表觀遺傳模式發(fā)生了顯著改變。MAP 患者唾液中DRD3、DRD4、MB-COMT、AKT1基因啟動子區(qū)表現(xiàn)出顯著的DNA 低甲基化狀態(tài)，且相應基因表達增高[43]。基于日本人群的研究[44-48]發(fā)現(xiàn)，GSTP1、ESR1、HTR1A、HTR6和GRM2基因多態(tài)性與MAP 的發(fā)生顯著相關。最近研究[49]結果顯示，MAP 患者血清中IL-6 和IL-8 水平顯著升高。使用基于體素形態(tài)學（voxel-based morphometry，VBM）分析對比MAP 患者和健康人腦容量的研究發(fā)現(xiàn)，MAP 患者的左側尾狀核和雙側海馬旁回體積明顯低于健康人[50]。值得注意的是，一些因素除與MAP 發(fā)病相關外，也與精神分裂癥的發(fā)生相關。除MAP 外，泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和生物鐘相關基因的失調同樣也參與精神分裂癥和其他精神疾病的發(fā)病過程[22]。GRANT等[20]整理出的7 個MAP 易感基因中有6 個與精神分裂癥相關。神經影像學研究[51]發(fā)現(xiàn)，與單純甲基苯丙胺使用者（無精神障礙）和健康人相比，MAP 患者情感調節(jié)相關腦區(qū)的皮質厚度較低，雙側海馬體積明顯減小，但該研究也指出，精神分裂癥和其他精神障礙患者的相應腦區(qū)體積也減小。以上數(shù)據都表明，單組學研究在鑒別MAP 和精神分裂癥上具有較大的局限性。MAP 和精神分裂癥作為復雜性疾病，其發(fā)病過程涉及不同層次、不同水平上的多個基因調控網絡[52]，單個組學數(shù)據難以反映疾病持續(xù)發(fā)展的動態(tài)特征，而整合組學可以將不同分子水平的組學數(shù)據與臨床診療數(shù)據所包含的疾病信息進行整合分析，不僅可系統(tǒng)揭示復雜疾病發(fā)病的分子特征、調控網絡，而且有助于在多個分子水平上明確相關的生物標志物，進而建立整合疾病多組學分子標志物和臨床診療信息的疾病風險評估與精準診斷模型?？紤]到整合組學在精神分裂癥研究中所取得的研究成果和潛在應用價值，以整合組學的策略進行MAP 發(fā)病機制及法醫(yī)學鑒識的研究思路，旨在完善對MAP 與精神分裂癥之間關系及相應發(fā)病機制的進一步理解，也為未來整合組學在法醫(yī)學精準鑒識及有效監(jiān)測預警方法的探索提供借鑒與參考。

3 展 望

在我國刑法體系中，做出違法行為的精神分裂癥和MAP 患者量刑標準并不相同?！毒裾系K者刑事責任能力評定指南》（SF/Z JD0104002—2011）也明確指出，“對自愿攝入者，如果精神癥狀影響其辨認或控制能力時，不宜評定其刑事責任能力，可進行醫(yī)學診斷并說明其作案時精神狀態(tài)”。雖然這并沒有直接對自愿攝入毒品導致精神障礙者的刑事責任能力進行評定，但根據“普通（急性）醉酒者評定為完全刑事責任能力”和《刑事訴訟法》（以下簡稱刑法）第18 條“醉酒的人犯罪，應當負刑事責任”的規(guī)定可以看出，我國刑法更傾向將原因自由行為視為主觀認同進行考慮[53]。從臨床角度來看，理論上MAP 患者出現(xiàn)精神癥狀不應超出甲基苯丙胺在體內代謝發(fā)揮作用的時間和戒斷癥狀出現(xiàn)的時間范圍，但實際上，已有不少報道[14，54]顯示，甲基苯丙胺使用者產生了長期、持續(xù)性的精神病性癥狀。精神分裂癥和MAP 的診斷主要依靠患者的臨床癥狀及體征，缺乏有效的客觀評價指標，對兩者的鑒別診斷仍沒有統(tǒng)一標準。作為復雜性疾病，其發(fā)生與發(fā)展涉及DNA、RNA、蛋白質及表觀遺傳等多個分子水平的共同作用。整合組學的策略可以把多組學數(shù)據與臨床診療數(shù)據系統(tǒng)地結合，在推進精神分裂癥和MAP 分子發(fā)病機制與診療研究的基礎上，實現(xiàn)從分子機制理解到法醫(yī)學精準鑒識應用的跨越式進步，為建立法醫(yī)學風險評估與精準鑒識模型及有效的監(jiān)測與預警方法奠定基礎。