描述损失外周血细胞的染色体Y男汉族精神分裂症患者

背景

精神分裂症(SCZ)全球患病率1%,会增加死亡的风险,减少寿命。越来越多的证据表明,这种疾病的风险在男性比女性更高,它往往在成年早期发展。Y染色体被认为是参与生物过程除了性别决定和精子发生。研究表明,损失的Y染色体(阿来)外周血细胞与多种疾病(包括癌症)和全因死亡率增加。阿来和精神分裂症之间的关系的分析是十分必要的。

方法

共有442名中国男性(271名精神分裂症患者和171名对照)包括在这项研究中。X和Y染色体的复制数字被积极滴目标amelogenin基因检测Y染色体(阿梅尔)和X染色体(分别amee和AMELX),使用滴数字PCR (ddPCR)。阿来比例被定义为不同的浓度AMELX和ame的浓度除以AMELX的浓度,表示为(X - Y) / X。

结果

汉族人口,阿来百分比是精神分裂症组高于对照组(p< 0.05),尽管没有明显差异的存在阿来在两组之间。之间存在很强的相关性疾病的平均持续时间和阿来的平均百分比(R²= 0.506,p= 0.032)。逻辑回归分析暗示阿来的风险增加0.058和0.057每年根据疾病的发病年龄和持续时间,分别为(p_发病= 0.013,p_持续时间= 0.017)。

结论

汉族人口,阿来的百分比疾病组明显不同于对照组。精神分裂症的发病的年龄和持续时间可能是阿来在外周血细胞的危险因素。一个更大的样本量和扩大临床信息需要更深入和具体的分析。

精神分裂症(SCZ)一词是由瑞士精神病学家Eugen Bleuler(第一次使用1]在19世纪指的是一个复杂的心理障碍,对个人和社会影响深远的影响。全球SCZ患病率大约是1%,这导致人口相当大的精神分裂症在许多国家,如美国(2),每年大卫生保健和社会负担。目前,这种精神障碍的诊断依赖于临床评估,主要根据病史和精神状态检查。SCZ的特征症状包括阳性症状(妄想,幻觉),阴性症状(减少意志、情感冷漠)和认知功能障碍。还应该注意给SCZ和其他精神疾病的鉴别诊断,如双相情感障碍。1973年,世界卫生组织(世卫组织)的一项研究与811名参与者进行,实现一个系统12识别精神分裂症的症状和体征(3]。然而,约翰·麦格拉思的分析等。4)表明,发病率可能随流动状态,雅致,经济状况和其他因素。有一个大这种疾病对预期寿命的影响(5),自杀和死亡的风险增加患者SCZ相比正常的个体。

几十年来,研究人员普遍接受神经发育假说来解释其他环境因素对SCZ的发病率的影响,包括产妇感染、宫内生长迟缓,妊娠和分娩的并发症(6]。此外,遗传和环境因素之间的相互作用将增加疾病的风险,导致病人之间的异质性。越来越多的证据强烈表明,遗传是SCZ发展的一个至关重要的因素。全基因组关联研究(7],108身体不同的位点与SCZ和相关位点的数量增加了额外的大规模测序研究[8,9]。此外,测序技术的进步使得许多研究人员识别多个罕见的拷贝数变异(CNVs)与SCZ的风险显著相关,增进了解的遗传结构SCZ [10,11,12]。然而,风险因素和潜在机制的重叠导致的可能性的许多基因变异与SCZ也可能与其他精神疾病。需要新的基因生物标记和诊断价值。

最近,詹姆斯B et al。13)和汉娜E Jongsma et al。14)表明,男性疾病的风险更高,更容易患在成年早期13,15]。因为男性的患病率较高,有趣的是探索男性改变。众所周知,男性和女性不同的寿命。先前的研究显示,在物种的性别是由Y染色体,雌性(XX染色体)一直有更长的寿命16,17]。男性Y染色体是特定的,它的大小(如最短的一条染色体在人类染色体组型),它仍然是正确的男性发展的关键(18]。损失的Y染色体(阿来)是最常见的一种体细胞突变可能发生在任何阶段的男性个体的生命,和它的患病率随着年龄的增加。越来越多的研究表明,阿来可能与多种健康问题,例如癌症、心血管疾病、老年性疾病,吸烟状态(19,20.,21]。近年来,阿来的检测方法已经更新和完善,包括传统荧光原位杂交(鱼)22),以及新兴Illumina公司单核苷酸多态性(SNP)数组,下一代测序技术(19,21],qPCR [23),多路复用荧光PCR (24],阿来的第一绝对量化比例使用滴数字PCR (ddPCR),由Danielsson et al。25]。这些方法为未来的研究提供技术依据和基础。

值得注意的是,一项研究发现,阿来在外周血细胞的频率与自杀有关完成(26]。据报道,男性比女性的自杀率要高”这一在大多数国家(26,27,28),和遗传因素,尤其是性染色体,被认为部分解释了性别差异在精神疾病和各种心理问题的结果29日]。这表明SCZ的高患病率男性可能与阿来有关,这是我们探索的问题在目前的研究。隆Hirata的团队exploried这个问题在日本人口,但他们没有发现显著差异在阿来SCZ患者之间的频率和控制(30.]。然而,这项研究仍然激励我们当前的研究中,尚不清楚是否有阿来精神分裂症患者和正常个体之间的差异的汉族人口。因为缺乏生物标志物来诊断SCZ在临床实践中,阿来与SCZ将增强诊断SCZ使用生物标记的能力。

样品

研究进行了符合世界医学协会道德规范(赫尔辛基宣言)和获得的样本与四川大学医学伦理委员会批准,(参考号:K2018092)。血液样本来自参与者在汉族人群中。书面知情同意,并提供一些相关信息。本研究队列由271男性SCZ(年龄中位数:48岁的图S1)。此外,进行更全面的分析,我们也使用数据从171年汉族正常男性(平均年龄:44)作为对照组(在另一个公认的手稿,压机)的比较。相关的表中给出的患者的临床特征1(详细数据见补充材料)。

阿来测定外周血

利用盐析法提取基因组DNA或QIAamp DNA迷你包(试剂盒、希尔登,德国)按照制造商的建议和量化了Nanodrop 1000(美国沃尔瑟姆热费希尔科学)。DNA样本存储在-20℃之前使用。

量化的阿来是由TaqMan分析基于同源Amelogenin(阿梅尔)基因位于X和Y染色体长度相差6英国石油公司,这可能与同一引物被放大。TaqMan探测目标AMELX amee,分别是为了量化X和Y染色体的复制没有放大的偏见(25]。TaqMan引物和探针被命令从热费希尔科学(美国马)货号C_990000001_10。DNA样本浓度超过20 ng /µl消化了HindIII(热费希尔科学硕士,美国)在37℃,持续15分钟。然后,50 ng消化和稀释使用DNA样本作为输入DNA ddPCR™Supermix为探针(没有dUTP)(美国Bio-Rad实验室,Inc . CA)一起TaqMan探针和引物。

产生的雾滴QX200液滴发生器(Bio-Rad实验室,Inc .)、钙、美国)遵循制造商的指示。目标和背景的DNA被随机分布在水滴。随后,水滴被放大在C1000触摸热循环仪(美国Bio-Rad实验室,Inc . CA)使用下列条件中提供制造商的指令:95℃10分钟,94℃的循环30年代和60℃1分钟,98℃10分钟和结束10℃。然后将amplification-completed 96孔板转移到QX200滴读者(Bio-Rad实验室,Inc .)、钙、美国)。水滴的荧光被使用Bio-Rad阅读和分析一个接一个的软件QuantaSoft(版本1.7),家人是有针对性的,amee和蓝色所示所示当维克针对AMELX和绿色。每个液滴经历了双色光学检测系统作为一个独立单位。所有的样品都在重复运行和测量的标准差比率计算。如果标准差为1.2或更高,样本重新分析根据前面研究的标准。

阿来ddPCR百分率计算如下:阿来比例= (AMELX - ame的浓度)的浓度/ AMELX的浓度。我们评估阿来的存在与否,编码阿来比例> 0.1阿来和阿来百分比≤0.1正常。阈值是基于以前的研究的结果(31日,32]。

统计分析

探索之间的相关性因素如年龄和阿来和群体之间是否有差异,皮尔逊相关性,Mann-Whitney紫外线测试,皮尔逊卡方以及逻辑回归分析进行SPSS软件(版本20日,IBM公司,阿蒙克,纽约,美国),是合适的。统计学意义是作为双尾p值< 0.05。此外,可视化分析是由Hiplot工具在线(https://hiplot.com.cn/home/index.html)。

图中的点。1a - b反映了液滴在厘清通道和维克发现频道,与灰色圆点表示消极的水滴,蓝点反映amee,对应于AMELX的绿点。图1c - d是图数据的图形表示。1a - b,反映荧光信号的频率分布的两个渠道。图1e提供了一个二维图像,结合了两个渠道。图1f是一个直方图的正面和负面的液滴检测样本的两个渠道针对AMELX和ame。最后,软件自动导出相应的基因复制数量基于积极的和消极的水滴的数量和泊松分布原则。

年龄之间的相关性和阿来SCZ患者和健康对照组的血

皮尔森相关分析年龄和阿来百分比进行显示弱正相关SCZ组(无花果。2a)。具体来说,相关系数为0.106 (R²= 0.011)pSCZ组中值为0.081,而系数为0.210 (R²= 0.044)p值为0.006的对照组。阿来的百分比分布两组图所示。2c;SCZ组的数据转移到正确的对照组相比。这意味着SCZ集团更有可能有更高比例的Y染色体的损失。我们也计算了意味着阿来比例在每个年龄段(按平均年龄分组)。相关系数增加到0.777,但并没有显著的相关性(R²= 0.604,p= 0.069)(图2b)。

与SCZ结果表明,13.653%的男性和15.789%的健康男性表现出阿来,还有在阿来的患病率无显著差异的两个组(p= 0.534)。我们发现在年龄之间的显著差异SCZ患者和没有阿来(p= 0.003)。在对照组,没有明显的个体之间的年龄差异与阿来和那些没有阿来(无花果。2d)。结果表明,年龄可能增加对阿来在精神分裂症患者的易感性。

因为我们发现,阿来百分比变化随着年龄的增长,这是与以往的研究一致,我们调整了年龄的影响通过各种方法,包括年龄、剩余校正法和倾向得分匹配(PSM)。校正年龄后,我们发现了一个显著差异在阿来SCZ患者和健康对照组之间的比例(p< 0.05,无花果。3)。结果表明,阿来百分比可以用来区分SCZ患者和健康对照组。

临床特征之间的相关性和阿来SCZ患者的血液中

我们确定的年龄发病186例,发现发病率达到20出头(无花果。4a)。这一结果与先前的结果是一致的和支持的结论SCZ通常发生在成年早期15]。

SCZ通常是复发性和长时间的。因此,当探索疾病持续时间和阿来百分比之间的关系,我们试图减少错误使用平均持续时间和平均阿来百分比。结果表明,阿来百分比显著增加与疾病的持续时间(R²= 0.506,p= 0.032)(图4b)。

进一步探索这些因素是否为最终的阿来,我们进行逻辑回归分析,阿来的响应变量,和疾病的发病的年龄和持续时间(表的解释变量2)。结果都具有统计学意义。这个结果表明,发病年龄和疾病的持续时间是阿来在当下的危险因素研究。此外,结果对疾病的持续时间符合日本人口的研究30.]。这意味着阿来的风险增加0.058和0.057每年与疾病的发病年龄和持续时间,分别为(p_发病= 0.013,p_持续时间= 0.017)。

额外的测试样品高阿来百分比

在这个过程中,我们观察到几个样本(样本id: 141、291和325精神分裂症组)与高阿来百分比;我们确认这些百分比使用胶片阅读器™19 x直接ID系统(北京胶片阅读器遗传学、北京)基于毛细管电泳(CE)。提供的资料显示,这些样本两个等位基因在特定的X染色体位点(图S2);因此,我们推测,这些样本有47 XXY核型。这可以解释高阿来的百分比。这也突显出,当检测到异常值,额外的测试应该执行的详细评估。

研究SCZ和阿来之间的关系提供了洞察力和当前的研究动机30.]。然而,这项研究是第一个进行了与汉族人口和一个更大的样本量。之前的研究中发现,健壮和可重复的结果通过snp阵列方法可以获得当Y染色体的损失发生在> 10%的有核细胞在血液样本31日,32]。因此,我们使用了阿来百分比和阿来(即存在。,a binary variable, yes/no) to describe the phenomenon of LOY based on whether a set threshold was reached (LOY was considered present with a LOY percentage > 0.1). Additionally, this setup facilitated the comparison of our findings in the Han Chinese population with those in the Japanese population. According to the results, consistent with the healthy controls, patients exhibited a slight upwards trend in the LOY percentage with increasing age, but this trend was not significant (p= 0.081 SCZ组p在对照组= 0.006)。不同年龄组的进一步检查可以增加正相关。此外,符合日本人口中的发现,阿来的患病率在两组之间没有显著差异,但显著差异在阿来SCZ组和对照组之间的比例被发现(p< 0.05)。因此,阿来比例有可能区分SCZ患者和健康人。

目前,大多数数据在阿来的研究来源于血液的总DNA的DNA而不是一种特殊的白细胞。因此,我们测试了外周静脉血样的总DNA的参与者,这有利于比较和决心的阿来特点不同疾病组。最近扩张阿来研究方法用于测量阿来已经更新。在这项研究中,我们测量ddPCR阿来,由丹尼尔et al。25)的绝对量化阿来的频率。这不同于所使用的技术方法隆Hirata et al。30.),它具有较高的灵敏度和精度,不需要标准,适用于微量的模板。

与之前的研究一致,本研究参与者与SCZ可能他们第一集(SCZ发病)20多岁。我们的研究结果表明,发病的年龄和疾病的持续时间是阿来,阿来比例增加的危险因素与疾病持续时间。值得注意的是,疾病持续时间不可避免地与病人的自然老化有关。正如前面在大多数研究报告调查年龄之间的关系和阿来19,23,31日,33),阿来在白细胞本身的频率随着年龄的增长可能会增加。我们还研究了阿来百分比之间是否有差异不同患者症状(图S3)。有显著差异的阿来阴性症状组和妄想组之间的比例以及阴性症状组和abnormal-speech-and-behaviour组之间。这似乎表明可能的症状的性质之间的联系和阿来的百分比,但目前尚不清楚哪个变量是原因和效果。因为在同一个病人症状可能不同阶段的疾病,和多个症状可能出现,目前的结果不能完全阐明这复杂的关系。此外,许多因素,如类型和剂量的药物使用和吸烟状况,也可能影响阿来的分析。然而,一个更深入的分析是有限的,因为不完整的信息。应扩大样本规模和品种在将来的研究中,使评估的特定因素对阿来使用控制变量的影响。值得注意的是,具体和准确的临床信息和统一的评估标准,预计在未来的研究。

先前的研究结果之间的协会吸烟和阿来阐明我们的发现关于之间的关系阶段的康复期SCZ和阿来。吸烟影响阿来状态是一个重要的因素,之前报道,阿来的比例是与吸烟有关。具体来说,阿来的频率在吸烟者比不吸烟者高,虽然没有发现显著差异之间的人,从不吸烟者。这显示吸烟对阿来的诱变效应存在剂量依赖的相关性风险(21,34]。因为我们的结果显示无显著差异在阿来SCZ在场的情况下,我们可能怀疑阿来的状态改变的阶段SCZ的恢复期,因此可能会影响当前的研究的结果。然而,这需要在未来更深入地探索。

负阿来百分比也被观察到,表明Y染色体。观察这一现象在阿来在纵向研究外周血样本成年男性在乌普萨拉25]。早在1987年,一项研究发现增加12 Y染色体的存在在一个男性肺癌样本的印迹杂交法(35]。没有解释这样的表型结果的获得染色体Y(异教徒);然而,它可能与特定类型的细胞的异常增殖,其中的机制需要进一步调查。

我们进行额外的测试样本与异常高阿来百分比,47,XXY染色体模式中发现这项研究表明细精管发育不全综合征的存在在这些男性参与者;这种情况可能是参与SCZ的病因学36]。额外的X染色体在认知的影响,特别是语言障碍,在评估一项研究(37]。有趣的是,语言障碍也突出SCZ和可能导致其他临床症状,如语言和思想的混乱38,39]。此外,还有候选人风险SCZ X染色体上的基因40]。这些基因拷贝数的增加可能参与SCZ发展个人与X染色体非整倍性(41]。尽管重复的X染色体影响精神分裂症的机制还不清楚,据报道,SCZ的风险几乎是在细精管发育不全综合症患者(高四倍42]。这将是有趣的探索47的发病率,XXY核型在未来的研究SCZ患者和健康对照组。

许多其他生物过程所涉及的Y染色体是除了性别决定和精子发生。阿来被认为是一个潜在的基因损伤的生物标志物和不稳定31日,43,有越来越多的证据表明,基因组和外遗传性稳定与神经精神障碍除了SCZ [44]。因此,阿来和其他精神疾病之间的关系和在未来的研究应该探索的病理生理机制。

目前的研究表明,汉族人口,SCZ患者阿来比例略高于健康对照组;这种差异在阿来的百分比是重要的和可能潜在的区分两组。然而,阿来的患病率无显著差异在两组之间。然而,疾病发病的年龄增加和延长持续时间似乎阿来的危险因素。为了更好地理解阿来和SCZ之间的关系,一个更大的群体更具体和准确的信息是必要的。

所有生成的数据或分析在本研究中包括发表的这篇文章(和它的补充信息文件)。

阿梅尔:

Amelogenin基因

SCZ:

精神分裂症

人:

世界卫生组织

基因拷贝数异变:

拷贝数变异

阿来:

Y染色体的损失

鱼:

荧光原位杂交

SNP:

单核苷酸多态性

ddPCR:

数字PCR滴

PSM:

倾向得分匹配

差:

四分位范围

异邦人:

获得的Y染色体

CE:

毛细管电泳

谢谢你的志愿者提供样品。

这项研究是由中国国家自然科学基金(82202614)、中国国家重点研发项目(No.2020YFC2005300)、中国博士后科学基金会(2018 m643488),中国国家自然科学基金(81901928)。

作者指出

1. Lanrui江和Mengyuan歌同样应该考虑这个工作和co-first作者。

作者和联系

1. 法医遗传学、中国西部基本医疗科学学院&法医学,四川大学,成都,610041年,四川,中国

   周Lanrui江,冯的歌,渝Hewen姚明& cata罗

2. 实验室医学系,华西医院,四川大学,成都,四川,中国

   Mengyuan歌

3. 法医精神病学、中国西部基本医疗科学学院&法医学,四川大学,成都,610041年,四川,中国

   Gangqin李

贡献

捷豹路虎可视化工作和执行是一个主要因素在写作手稿。SMY进行实验和分析数据。科幻负责样品管理并进行了实验。ZYX股票和YHW进行实验。LGQ和LHB修订手稿的工作。所有作者阅读和批准最终的手稿。

相应的作者

对应到Gangqin李或cata罗。

伦理批准和同意参与

本研究通过四川大学医学伦理委员会(参考号:K2018092),和所有的方法和程序进行了按照指导方针和有关规定。从所有参与者书面知情同意了。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

所有作者宣称他们没有利益冲突。

出版商的注意

施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。

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