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目的:(1)通过检测首发精神分裂症患者抗精神病药物治疗前、后肠道菌群的水平,探索精神分裂症及抗精神病药物对患者肠道菌群的影响。(2)应用代谢组学分析,观察首发精神分裂症患者应用抗精神病药物前、后糖脂代谢水平的动态变化,并通过与临床代谢指标变化的比较,探讨精神分裂症患者的潜在代谢风险。(3)检测精神分裂症患者抗精神病药物治疗前、后短链脂肪酸的变化,结合肠道菌群与代谢指标的相互关系,探讨与菌群相关的短链脂肪酸在肠道菌群影响糖脂代谢中的可能作用。方法:(1)采用病例对照研究方法,精神分裂症(病例组)是根据DSM-Ⅳ诊断为精神分裂症的本地汉族患者95例,抗精神病药物利培酮治疗,在治疗前以及治疗后24周末均评定PANSS量表;对照组为健康志愿者73例。(2)采用16S核糖体RNA基因高通量测序技术检测精神分裂症患者治疗前后以及对照组肠道菌群的水平,了解肠道菌群的变化和差异的肠道菌。(3)采用液相色谱-质谱(LC-MS)方法检测精神分裂症患者治疗前后以及对照组外周血代谢组学,寻找差异代谢物和代谢通路。应用全自动生化仪测定血清血糖、血清胆固醇(TCHO)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HD L-C)及低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。(4)采用气相色谱-质谱(GC-MS)方法检测精神分裂症患者治疗前后以及对照组外周血短链脂肪酸水平,寻找差异短链脂肪酸。(5)所有数据均用SPSS软件24.0版本以及R软件4.0.0版本进行统计分析。结果:(1)病例组基线肠道菌群α多样性的水平低于对照组,β多样性的水平显著高于对照组(p’s<0.001)。在门的水平,与对照组比较,病例组拟杆菌门丰度较低,厚壁菌门和放线菌门丰度较高(p’s<0.001)。在科水平,我们发现两组间17个科的菌群丰度差异有统计学意义(p’s<0.05)。病例组治疗后,与治疗前相比,α多样性水平无显著差异(p>0.05),治疗后β多样性显著降低(p<0.001)。治疗后,在门水平,拟杆菌的丰度降低(p<0.001),而变形杆菌的丰度升高(p=0.006)。在科水平上,我们发现Christe nsenellaceae菌的丰度(p=0.002)和Prevotellaceae菌的丰度(p=0.033)降低,Enterobacteriaceae菌的丰度(p=0.019)和Lachnospiraceae(p=0.005)菌的丰度升高。(2)代谢组学结果提示,病例组基线与对照组比较发现66种差异代谢物,这些差异代谢物共参与了 11条代谢途径,即蛋白质消化吸收途径、胰高血糖素信号通路途径、丙酮酸代谢途径、柠檬酸盐循环(TCA循环)途径、亚油酸代谢途径、不饱和脂肪酸生物合成途径、花生四烯酸代谢途径、脂肪酸生物合成途径、糖酵解/糖异生途径、色氨酸代谢途径以及β-丙氨酸代谢途径。病例组治疗前、后发现39种差异代谢物,这些差异代谢物共参与了 7条代谢途径,包括柠檬酸盐循环(TCA循环)、磷酸转移酶系统(PTS)、代谢途径、胰高血糖素信号通路、半胱氨酸和蛋氨酸的代谢、亚油酸代谢和鸟氨酸、赖氨酸和烟酸衍生生物碱的生物合成。(3)基线与对照组相比,病例组血清葡萄糖水平明显增高,差异有显著性(p=0.019)。与对照组比较,病例组基线血脂相关指标(TG,TCHO,HDL-C,L DL-C)以及BMI水平差异无统计学意义(p’s>0.05)。病例组治疗后血清葡萄糖水平、血脂相关指标(TG,TCHO,HDL-C,LDL-C)以及BMI水平与治疗前相比差异有统计学意义(p’s<0.05)。(4)基线期,病例组与对照组比较,乙酸、丁酸水平差异有统计学意义(p=0.001,p=0.039)。病例组的乙酸和丁酸水平均高于对照组。病例组和对照组差异菌包括产短链脂肪酸的厚壁杆菌、拟杆菌、双歧杆菌和Enterobacteriace ae菌。其中,乙酸水平与Enterobacteriaceae菌丰度呈正相关(p=0.015)。病例组治疗前后乙酸、丙酸及丁酸差异有统计学意义(p’s<0.05)。与基线相比,利培酮治疗后乙酸和丁酸水平升高、而丙酸水平降低(p’s<0.05)。病例组治疗前后拟杆菌、Prevotellaceae菌、Enterobacteriaceae菌和Lachnospiraceae菌的变化与短链脂肪酸的变化有关。(5)病例组基线,Enterobacteriacae菌的丰度及Actinobacteria菌的丰度均与TG、血清葡萄糖呈正相关(p’s<0.05)。Christensenellaceae菌的丰度与T G呈负相关(p=0.034),Lachnospiraceae菌的丰度与血清葡萄糖水平(p=0.039)呈正相关,与HDL-C呈负相关(p=0.018)。另外,Proteobacteria菌的丰度与 TCHO(p=0.026)、LDL-C(p=0.007)和 TG(p=0.017)的水平均呈正相关。病例组治疗前后,TG水平的变化与Enterobacteriaceae菌的变化(p=0.015)及 Proteobacteria 菌的变化(p=0.029)呈正相关,与Christensenellaceae 菌的变化(p<0.001)及Bacteroidetes菌的变化(p=0.025)呈负相关;Christe nsenellaceae菌的变化与BMI的变化呈负相关(p<0.001)。Proteobacteria菌的变化与 TG 水平(p=0.029),HDL-C 水平(p=0.007)和 LDL-C(p=0.002)的变化呈正相关。(6)病例组治疗前乙酸水平与血糖、总胆固醇和甘油三酯均呈正相关(p’s<0.05),基线丁酸水平与TG水平呈正相关(p=0.001)。进一步在代谢组学研究,病例组治疗前乙酸水平与尿酸、硬脂酸以及5,6-脱氢表雄酮呈正相关(p’s<0.05),与生物素呈负相关(p=0.026)。丁酸与硬脂酸以及5,6-脱氢表雄酮呈正相关(p’s<0.05)。病例组治疗后,乙酸变化与血糖变化、甘油三酯变化均呈正相关(p’s<0.05),丙酸变化与BMI变化呈正相关(p=0.011)。进一步分析得出,乙酸变化与硬脂酸、15,16-Dihydrobiliverdin 变化呈正相关(p’s<0.05),与 Cellobiose变化呈负相关(p=0.005)。丙酸变化与硬脂酸变化呈负相关(p=0.033)。丁酸变化与硬脂酸,15,16-Dihydrobiliverdin变化呈正相关(p’s<0.05)。(7)病例组基线乙酸与Enterobacteriaceae菌的相互作用与治疗24周的T G变化显著相关(p=0.004)。进一步研究提示,病例组基线乙酸与Enterobact eriaceae菌的相互作用与治疗24周的硬脂酸变化显著相关(p=0.003)。结论:(1)精神分裂症患者存在肠道菌群紊乱,抗精神病药物治疗后加重了肠道菌群的紊乱。(2)精神分裂症患者治疗前就存在糖脂代谢异常,但是临床生化指标变化不明显;抗精神病药物治疗后加重了糖脂代谢紊乱,且与肠道菌群的变化密切相关。提示在精神分裂症治疗过程中要密切关注糖脂代谢指标的变化。(3)精神分裂症患者治疗前、后均存在短链脂肪酸水平的变化,且短链脂肪酸水平与肠道菌群、糖脂代谢指标密切相关,短链脂肪酸在肠道菌群影响糖脂代谢过程中可能起了一定的作用。(4)精神分裂症患者基线Enterobacteriaceae菌与乙酸的相互作用与利培酮治疗后血脂水平有关,提示基线Enterobacteriaceae菌与乙酸水平可能早期预测治疗后糖脂代谢水平。