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背景: 精神分裂症是一种严重致残性的精神疾病,患病率及复发率高、病情迁延,给我国带来沉重的社会经济负担。因此,加强精神分裂症的防治具有十分重要的战略意义。尽管研究者围绕精神分裂症的发病机制已开展了大量研究,提出了各种假说,但尚无一致结论,迄今精神分裂症确切的发病机制不清。此外,目前精神分裂症的诊断主要基于患者的临床症状。但由于精神分裂症患者临床表现异质性高,基于症状学的诊断方法需经验丰富的专科医师、适用范围窄,且诊断过程耗时、极易误诊漏诊,不利于精神分裂症的早期识别和干预。 代谢组学是研究复杂疾病的有效策略,该方法可全面反映机体代谢物质在疾病进展中的变化规律,可对疾病发病机制及生物标志物的挖掘提供有力线索,目前已广泛应用于神经精神疾病的研究中。 外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)临床采样便捷安全、患者接受度高、可动态观察疾病进展情况、其细胞功能及分子表达特征与中枢神经系统相似度高,PBMCs现已成为神经精神疾病临床研究的重要靶点。 因此,以PBMCs为研究靶点,开展精神分裂症的代谢组学研究将为精神分裂症发病机制及客观诊断标志物的挖掘奠定理论基础、提供丰富的线索及启示。 目的: 1.采用非靶向代谢组学方法比较精神分裂症及健康对照的PBMCs代谢谱,筛选出精神分裂症的特征代谢物。 2.筛选出诊断效能最高的精神分裂症特征代谢物组,并采用独立样本验证其诊断及鉴别诊断效能。 3.对精神分裂症的特征代谢物进行功能分析,探讨精神分裂症可能的致病机制。 4.结合本研究结果及既往文献报道,采用靶向代谢组学方法对精神分裂症关键的代谢通路进行靶向验证,明确该通路是否存在代谢紊乱及紊乱程度,并分析这一改变是否具有疾病特异性。 方法: 1.采用GC-MS非靶向代谢组学方法对训练集(45例精神分裂症患者及50例健康对照)进行代谢物测定,比较组间代谢物的差异程度,筛选出精神分裂症的特征代谢物。 2.采用受试者工作特征曲线( Receiver operating characteristic curve,ROC)筛选出对训练集两组区分效果最佳的精神分裂症特征代谢物组,并纳入独立样本(测试集1:24例精神分裂症患者、35例抑郁症患者及35例健康对照)验证其诊断及鉴别诊断效能。 3.通过代谢数据库及文献检索,分析精神分裂症特征代谢物的潜在功能,并对所有代谢物进行功能聚类,探寻精神分裂症患者可能异常的代谢通路。 4.纳入独立样本(测试集2:35例精神分裂症患者、35例抑郁症患者及35例健康对照),采用靶向代谢组学方法对精神分裂症患者可能异常的代谢通路进行全面系统的代谢物检测,通过三组比较,分析精神分裂症患者中是否存在该通路代谢紊乱及紊乱程度,并分析这一改变是否具有疾病特异性。 结果: 1.多元统计分析显示,训练集的精神分裂症与健康对照两组间存在明显的代谢差异。与健康对照相比,精神分裂症患者PBMCs中有7种代谢物含量显著增高,11种代谢物含量显著降低。生物信息学分析显示,这18种代谢物主要参与能量代谢、氧化应激及神经递质代谢通路。 2.采用ROC曲线比较上述18种代谢物对精神分裂症的诊断效能,结果发现在训练集中,这18种代谢物的联合诊断效能(ROC曲线下面积为0.914)要明显优于单个代谢物的诊断效能(ROC曲线下面积为0.238~0.692)。在测试集1中,这18种代谢物区分精神分裂症患者及健康对照的 ROC曲线下面积为0.832,区分精神分裂症及抑郁症患者的ROC曲线下面积为0.869。 3.本研究通过比较训练集两组的代谢谱,结果发现18种组间差异代谢物中,有7种代谢物均与能量代谢相关。由于糖代谢是能量供应的主要途径,我们纳入测试集2样本,采用靶向代谢组学方法对糖代谢相关的12种代谢物进行全面系统的检测,结果发现与健康对照相比,精神分裂症患者 PBMCs中有9种糖代谢物表达异常,但抑郁症患者PBMCs中仅有3种代谢物表达异常。 结论: 1. PBMCs的能量代谢、氧化应激及神经递质代谢紊乱与精神分裂症密切相关,可能是精神分裂症关键的致病因素,为今后深入探讨精神分裂症确切的致病机制提供了新的证据及线索。 2.本研究成功筛选出18种精神分裂症潜在的诊断标志物,该标志物组具有较高的诊断及鉴别诊断效能,为最终构建精神分裂症客观的诊断方法提供了优质的候选指标。 3.本研究从代谢层面上证实,精神分裂症患者 PBMCs中确有糖代谢明显紊乱,且这一改变具有高度的疾病特异性,提示糖代谢异常可能是精神分裂症重要的病理生理过程及潜在的致病因素。