Transl Psychiatry︱王学义团队在早年应激对成年期认知功能影响的脑机制研究取得新进展
人类生命周期各阶段，包括胎儿期都可能暴露于不同的应激状态下[1]。创伤性事件会引起个体产生明显的生理心理应激反应，长期的应激会增加各种精神障碍和心身疾病的患病风险。胎儿期经历应激会导致个体神经发育障碍、认知损害、精神障碍的风险增加，并且应激的影响具有“远期效应”，可能延迟至数十年甚至终生[2-5]。
基因-环境的交互作用一直是精神障碍发病机制研究的重点。下丘脑-垂体-肾上腺（hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA）轴可调控体内激素水平变化，与应激相关疾病关系密切，表观遗传学特别是DNA甲基化修饰在应激所致HPA轴负反馈功能异常中起重要作用[6,7]。糖皮质激素受体基因（glucocorticoid receptor gene，NR3C1）作为HPA轴系统功能的关键基因之一，是一种环境响应型生物传感器，可在应激条件下调节HPA轴相关基因表达和激素水平，NR3C1启动子甲基化的变化可导致整个基因表达下降或沉默，从而影响HPA轴功能活动，增加应激相关疾病的易感性[8-10]。胎儿期是大脑发育的关键阶段，易受环境影响，胎儿的HPA轴系统对母体环境的变化高度敏感[11-13]。越来越多的研究表明[14-16]，胎儿期经历应激与儿童期甚至成年期认知功能的发展之间存在相关性，而导致这些结果的机制尚不明确。以往关于胎儿期应激的研究大多存在应激源同质性差，应激条件不一的限制，因此采用同质性应激条件的研究极为重要。
2022年4月29日，河北医科大学第一医院精神卫生中心的王学义团队在《转化精神病学》（Translaltional Psychiatry）上发表了题为“Prenatal earthquake stress exposure in different gestational trimesters is associated with methylation changes in the glucocorticoid receptor gene (NR3C1) and long-term working memory in adulthood”的临床研究论文，将经历1976年唐山大地震的胎儿作为研究对象，并首次将胎儿期应激分为孕前、中、后，探讨了胎儿发育的不同阶段经历应激与38年后成年期认知功能之间的相关性，以及NR3C1 DNA甲基化在其中的作用机制。王冉为论文的第一作者，王学义教授为论文的通讯作者。
于2014年1月至2015年3月在唐山开滦煤矿集团筛选胎儿期暴露于唐山大地震者947名，根据研究设计，排除受试者母亲孕期有感染、癫痫、高血压、糖尿病等慢性疾病史、服药史、饮酒史或除地震外应激创伤史，以及受试者本人有高血压、糖尿病等慢性疾病史、服药史、饮酒史、 吸烟史或除地震外创伤史，最终成功进入本研究者100名（prenatal earthquake exposed group，PEE）；对照组选择河北省石家庄市石钢集团未经历过胎儿期地震应激者501名，最终符合入组条件者76名（control group，CN），并进一步根据母亲孕期经历地震的时间节点分为三个亚组，分别为孕早期暴露组（first trimester，T1）、孕中期暴露组（second trimester，T2）、孕晚期暴露组（third trimester，T3），并对两组的社会人口学资料和临床资料比较分析，除躯体忽视外，PEE组和CN组的人口学和临床资料未见差异（表1）。
本项研究采用美国精神障碍诊断标准第四版（DSM-IV），并经SCID- I/P进行精神疾病的筛查及诊断，采用儿童创伤问卷（CTQ）评估受试者儿童期创伤史，生活事件量表（LES）评估受试者成年期应激创伤史，17项条目汉密尔顿抑郁量表（HAMD-17)及14项条目汉密尔顿焦虑量表（HAMA）评估受试者近2周的焦虑、抑郁症状。采用简易视觉图形记忆测验（ BVMT-R）和霍普金斯词语学习测验（HVLT-R）评估受试者成年期工作记忆。选取与早年应激相关的NR3C1外显子1F区启动子的9个GpC位点（图1），使用亚硫酸盐测序法（bisulfite sequencing PCR）检测其DNA甲基化水平，经BiQ Ananlyzer v2.0软件分析甲基化程度。
本项研究首先对PEE组和CN组的NR3C1 1F区启动子总体甲基化水平进行了比较分析，结果发现PEE组的甲基化水平明显高于CN组（t=3.051，P=0.000）（图2A），在校正可能的混杂因素，如年龄、性别、出生体重、童年期虐待、当前慢性应激以及焦虑/抑郁情绪后，分析显示较高程度的NR3C1甲基化水平仅与地震应激存在相关性。进一步分析T1，T2和T3组之间甲基化水平的差异，结果显示PEE组中T2（t=3.315，P=0.002）、T3（t=2.124，P=0.044）亚组的NR3C1 甲基化水平显著高于T1（图2B）。为了明确GpC 9个位点的甲基化程度，本研究同时分析了1-9每个GpC位点的甲基化水平，结果发现GpC1位点的甲基化率高于80%，而其他位点的甲基化率均低于5%。随后，进一步的亚组分析发现仅PEE T2亚组的甲基化水平显著升高（t=2.291，P=0.035）（图3）。这些结果显示，高水平的NR3C1甲基化程度与孕中后期、特别是孕中期的地震应激暴露相关，而NR3C1 1F区启动子GpC1位点的甲基化可能在其中起关键作用。
在以上研究结果的基础上，本项研究使用BVMT-R和HVLT-R测试评估PEE和CN组在视觉空间记忆和语言学习能力之间的差异，分析发现PEE组的HVLT-R和BVMT-R总分（HVLT-R：Z=−5.477，P= 0.019；BVLT-R：Z=−8.123，P= 0.004）显著低于CN组。亚组分析的结果显示，T1组的BVMT-R总分分别显著高于T2（Z= 20.850，P= 0.000）、T3（Z= 8.997，P= 0.003）组（图4）。进一步的相关性分析显示，PEE T2组的GpC1位点的高甲基化水平与BVMT-R总分呈中度负相关（图5）。这一结果表明NR3C1 GpC1位点的高甲基化对于孕中期经历地震应激者的BVMT-R分数降低起关键作用，并可能提供联系胎儿期应激与远期工作记忆功能的潜在表观遗传学机制。
值得注意的是，本研究存在以下几点局限性。首先对照组选择同省不同市的受试者，无法排除环境、饮食习惯不同等混杂因素。第二，由于受试者工作性质的限制，男性居多，因此无法针对性别差异进一步分析。最后，因实验条件限制，本研究并未进行相关激素水平的检测。
总的来说，本研究可作为胎儿期应激影响远期认知功能的表观遗传学机制研究的第一步，未来仍需要增加样本量，同时增加HPA轴相关激素水平的检测，进一步验证NR3C1及其他HPA轴相关基因表观遗传改变在其中的作用机制。
第一作者王冉（左），通讯作者王学义（右）
（照片提供自：王学义实验室）
第一作者简介：王冉，副主任医师，副教授，硕士生导师。河北省“三三三人才工程”人才；主持国家自然科学基金1项、省级科研项目6项，共发表SCI及中文核心期刊共30余篇。
通讯作者简介：王学义，主任医师，二级教授，博士生导师。现任河北医科大学第一医院精神卫生中心名誉主任，河北省精神心理疾病临床医学研究中心主任，享受国务院特殊津贴专家。兼任中国心理卫生协会理事，中国民族卫生协会心理健康分会常务委员，北方精神医学论坛副主席，河北省心理卫生学会理事长，河北省医学会精神病学分会主任委员。获河北省科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等奖3项，在国内外发表文章328篇，主编合编著作47部。
单位简介：河北医科大学第一医院精神卫生中心暨河北省精神卫生研究所是河北省精神病学医学重点学科，河北省精神科临床重点专科，河北省精神心理疾病临床医学研究中心等。是河北省唯一的精神病学与精神卫生博士、硕士研究生培养单位。目前中心开放床位335张，是集医疗、教学、科研、预防、康复为一体的综合医院精神心理专科医疗及研究机构。
参考文献（上下滑动阅读）
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制版︱查佳雪
本文完