精神分裂癥患者外周色氨酸-犬尿氨酸代謝通路中代謝物水平與臨床癥狀的關(guān)系

吳 月，徐 艷，黃 鑫，王大可，黃晨韻，梁素改

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心，杭州市第七人民醫(yī)院，浙江 杭州 310013

精神分裂癥是一種常見的重性精神障礙，臨床表現(xiàn)多樣，異質(zhì)性較高，病理機(jī)制復(fù)雜［1］。精神分裂癥終生患病率約為0.6%［2］，給家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)。既往研究結(jié)果顯示，犬尿氨酸（kynurenine，KYN）代謝通路失調(diào)是精神分裂癥發(fā)病機(jī)制的假設(shè)之一［3-5］。精神分裂癥患者色氨酸（tryptophan，TRP）水平較低，可能與腦結(jié)構(gòu)完整性較差有關(guān)［6］。TRP是一種人體必需的氨基酸，主要通過犬尿氨酸通路代謝，形成多種具有神經(jīng)活性的代謝產(chǎn)物，參與調(diào)節(jié)精神疾病相關(guān)的氧化應(yīng)激，并與免疫炎癥過程密切相關(guān)［7-8］。TRP-KYN 代謝通路與精神分裂癥患者精神病性癥狀及認(rèn)知功能受損有關(guān)，也與抗精神病藥物療效及疾病預(yù)后有關(guān)［9-11］。既往研究顯示，腦脊液和腦組織中犬尿喹啉酸（kynurenic acid，KYNA）水平異常與精神分裂癥發(fā)病機(jī)制有關(guān)［12-14］。KYN水平升高，黃嘌呤酸水平降低，可能是精神分裂癥的生物標(biāo)志物［15-16］。KYN 作為TRP-KYN 代謝通路的第一步產(chǎn)物，本身無神經(jīng)活性，在相關(guān)酶的作用下迅速降解為具有神經(jīng)活性的下游代謝產(chǎn)物［17］。在正常生命活動(dòng)狀態(tài)下，該代謝通路的下游代謝產(chǎn)物處于平衡狀態(tài)；當(dāng)下游代謝產(chǎn)物之間失去平衡時(shí)，會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)可塑性改變，影響精神疾病的發(fā)生發(fā)展。目前關(guān)于精神分裂癥血清KYN 和KYNA 水平的研究較多，缺乏對(duì)KYN 下游代謝物水平異常以及代謝物之間平衡狀態(tài)的全面分析。此外，目前研究主要集中于外周血KYN 代謝物，尚缺乏同時(shí)分析外周血和尿液TRP-KYN 代謝通路代謝物對(duì)精神分裂癥影響的研究。故本研究檢測(cè)首發(fā)未服藥的精神分裂癥患者與健康對(duì)照組血清和尿液TRP-KYN 代謝物及白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）水平，比較兩組血清和尿液TRP-KYN 代謝物及IL-6 水平的差異，并分析精神分裂癥患者血清和尿液代謝物之間的相關(guān)性以及代謝物水平與臨床癥狀的相關(guān)性，為進(jìn)一步探索精神分裂癥相關(guān)的潛在生物標(biāo)志物提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

選取2021年12月—2022年12月在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心（杭州市第七人民醫(yī)院）住院或門診治療的精神分裂癥患者為研究對(duì)象（患者組）。入組標(biāo)準(zhǔn)：①符合《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)（第5 版）》（Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders， fifth edition，DSM-5）精神分裂癥診斷標(biāo)準(zhǔn)；②漢族；③年齡16～46 歲；④小學(xué)及以上受教育程度；⑤首次發(fā)病且未服藥。排除標(biāo)準(zhǔn)：①符合DSM-5 其他診斷標(biāo)準(zhǔn)者；②合并軀體疾病者。符合入組標(biāo)準(zhǔn)且不符合排除標(biāo)準(zhǔn)共38例。

同期在杭州市社區(qū)招募與患者組年齡和性別相匹配的健康人群為健康對(duì)照組。入組標(biāo)準(zhǔn)：①漢族；②年齡16～46歲；③小學(xué)及以上受教育程度。排除標(biāo)準(zhǔn)：①目前或既往符合DSM-5 任何診斷；②兩系三代精神疾病家族史陽性；③既往有顱腦損傷且伴昏迷史。符合入組標(biāo)準(zhǔn)且不符合排除標(biāo)準(zhǔn)共26例。

本研究通過杭州市第七人民醫(yī)院倫理審查委員會(huì)批準(zhǔn)，批件號(hào)：（2021年）倫審第（083）號(hào)。

1.2 評(píng)定工具

采用自制問卷收集被試的一般資料，包括年齡和性別。

采用陽性和陰性癥狀量表（Positive and Negative Syndrome Scale，PANSS）［18］評(píng)定患者的精神病性癥狀。該量表共30個(gè)條目，包括陽性癥狀（7項(xiàng)）、陰性癥狀（7項(xiàng)）、一般精神病理（16項(xiàng)）3個(gè)分量表。采用1～7 分7 級(jí)評(píng)分，總評(píng)分為各分量表評(píng)分之和，總評(píng)分范圍30～210分，總評(píng)分越高表明精神病性癥狀越嚴(yán)重。本研究中，該量表Cronbach’sα系數(shù)為0.871。

1.3 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)

血清樣本采集：于8∶00抽取被試空腹肘靜脈血3 mL，靜置1 h 后，3 500 r/min（r=4 cm）離心5 min，取上清液，于-80℃冰箱凍存待測(cè)。尿液樣本采集：收集隨機(jī)尿（中段）3 mL，3 500 r/min（r=4 cm）離心5 min，取上清液，于-80℃冰箱凍存待測(cè)。

采用超高效液相色譜串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)色氨酸/犬尿氨酸代謝物，使用Agilent 1290 Infinity UHPLC 系統(tǒng)進(jìn)行分離，使用QTRAP 5500 質(zhì)譜儀在正/負(fù)離子模式下進(jìn)行質(zhì)譜分析。檢測(cè)代謝物包括TRP、KYN、KYNA、QUIN、吡啶甲酸（picolinic acid，PIC）、黃尿酸和5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）。采用酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)IL-6水平。

1.4 評(píng)定方法與質(zhì)量控制

由兩名經(jīng)過一致性培訓(xùn)的精神科醫(yī)師在安靜的評(píng)估室進(jìn)行PANSS 評(píng)定。評(píng)定耗時(shí)30～40 min。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用Python Pingouin 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)原始數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。計(jì)數(shù)資料以［n（%）］表示，組間比較用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切概率檢驗(yàn)；計(jì)量資料均不符合正態(tài)分布，故以［M（Q1～Q3）］表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)；比較患者組與健康對(duì)照組TRP-KYN 通路代謝物比值（5-HT/KYN、KYN/TRP、KYNA/KYN、QUIN/KYNA 和QUIN/PIC）。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，控制年齡和性別的影響后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Z-score 標(biāo)準(zhǔn)化處理。采用Pearson 相關(guān)分析考查患者組血清和尿液KYN 代謝物之間的相關(guān)性以及代謝物水平與PANSS 評(píng)分的相關(guān)性。經(jīng)FDR 校正P＜0.05，認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料

患者組共38例，其中男性26例（68.42%），女性12 例（31.58%），年齡16～46 歲［（24.39±8.30）歲］。健康對(duì)照組共26例，其中男性16例（61.54%），女性10 例（38.46%），年齡16～46 歲［（27.73±5.27）歲］。兩組年齡和性別差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。

2.2 兩組IL-6 及TRP-KYN 代謝通路代謝物水平比較

患者組血清IL-6 水平高于健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［0.74（0.41～1.64） vs. 0.41（0.22～0.43），U=798.500，P＜0.01］。兩組血清TRP-KYN 代謝通路代謝物水平及其比值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。見表1。

患者組尿液PIC 水平低于健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（U=253.000，P=0.013）。見表2。

表2 兩組尿液TRP-KYN代謝通路代謝物水平及其比值比較［M（Q1～Q3）］Table 2 Comparison of urine tryptophan-kynurenine pathway metabolites level and ratios between two groups

2.3 相關(guān)分析

患者組血清KYN 水平與尿液QUIN/KYNA（r=0.562，P＜0.05）、QUIN/PIC（r=0.438，P＜0.05）均呈正相關(guān)?；颊呓M血清5-HT/KYN 與PANSS 總評(píng)分（r=0.458，P＜0.01）和陰性癥狀分量表評(píng)分（r=0.455，P＜0.01）均呈正相關(guān)。

3 討 論

本研究中，精神分裂癥患者尿液PIC 水平低于健康對(duì)照組。PIC 作為KYN 下游代謝物，具有神經(jīng)保護(hù)、免疫和抗增殖作用［19-20］。TRP-KYN 代謝過程中，2-氨基-3-羧基甲酸酯-6-半醛（2-amino-3-carboxymuconate-6-semialdehyde，ACMS）代謝生成QUIN，同時(shí)在2-氨基3-羧基粘康酸-6-半醛脫羧酶（2-amino 3-carboxymuconate 6-semialdehyde decarboxylase，ACMSD）的作用下代謝生成PIC［21］。ACMSD 是代謝過程的關(guān)鍵酶，能維持QUIN 和PIC之間的平衡［22］。PIC 水平降低可能是因?yàn)锳CMSD活性改變，引起QUIN和PIC兩種代謝產(chǎn)物失衡。

本研究結(jié)果還顯示，精神分裂癥患者血清KYN水平與尿液QUIN/KYNA 和QUIN/PIC 均呈正相關(guān)。血清KYN 水平改變會(huì)影響尿液KYN 代謝物之間的平衡，引起QUIN 的神經(jīng)毒性增加。QUIN 是一種N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受體激動(dòng)劑，可以直接刺激突觸末梢谷氨酸（glutamate，Glu）釋放，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Glu的再攝取，增加興奮性神經(jīng)毒性［23］。KYNA和PIC能夠?qū)筈UIN 的神經(jīng)毒性作用，QUIN 與KYNA 和PIC 的失衡會(huì)引起神經(jīng)損害，加重精神分裂癥患者的精神病性癥狀。QUIN 增加可能導(dǎo)致精神分裂癥患者陰性癥狀加重［24］。此外，KYNA 是NMDA 受體拮抗劑，具有神經(jīng)保護(hù)作用［25］，外周KYNA 水平降低可能導(dǎo)致精神分裂癥患者的臨床癥狀加重［26］。

相關(guān)分析結(jié)果顯示，精神分裂癥患者血清5-HT/KYN 與PANSS總評(píng)分及陰性癥狀分量表評(píng)分均呈正相關(guān)，提示精神分裂癥患者血清5-HT 和KYN 的比值與臨床癥狀嚴(yán)重程度有關(guān)，尤其與陰性癥狀嚴(yán)重程度有關(guān)。既往研究顯示［27］，KYN 通路和5-HT 通路失衡與社交孤立等陰性癥狀有關(guān)。外周及中樞5-HT 水平改變及5-HT 合成限速酶基因多態(tài)性與精神分裂癥的發(fā)病有關(guān)，且與患者的陽性癥狀和陰性癥狀相關(guān)［28-30］。精神分裂癥患者中樞5-HT 激活水平與陰性癥狀嚴(yán)重程度呈正相關(guān)［29］，外周5-HT 水平升高與精神疾病患者攻擊行為增加有關(guān)［30］。

綜上所述，精神分裂癥患者存在外周TRPKYN 代謝通路異常，血清KYN 代謝物水平與尿液KYN 神經(jīng)毒性代謝物比值有關(guān)，并與陰性癥狀嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。本研究存在一定局限性：①橫斷面研究無法推論因果關(guān)系，且樣本量較?。虎谖唇Y(jié)合其他表型數(shù)據(jù)（如腦影像、腦電等）；③本研究中的TRP-KYN 通路代謝物水平為單個(gè)時(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)。在未來研究中，可以進(jìn)一步增加研究樣本量，進(jìn)行多時(shí)點(diǎn)隨訪，同時(shí)結(jié)合其他表型數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的研究。