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2020 , Vol. 51 >Issue 9: 672 - 676

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-9802.2020.09.006

Association between APOE polymorphism with the onset of schizophrenia and cognitive function

  • Xia Xiaowei ,
  • Meng Zhaoran ,
  • Wu Xiuhua ,
  • Chen Shengyun ,
  • Wu Xiaoli ,
  • Han Zili
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  • Department of Psychiatry, the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Guangzhou 510630, China
Han Zili, E-mail:

Received date: 2020-03-25

  Online published: 2020-09-25

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Abstract

Objective To explore the association between the polymorphism of apolipoprotein E （APOE） with the onset of schizophrenia and cognitive function. Methods The polymorphism of APOE in 200 schizophrenia patients and 167 healthy controls was genotyped by using PCR-DNA sequencing. The cognitive function of all schizophrenia patients was assessed by using Hopkin Verbal Learning Test-Revision, Category Fluency Test, Wisconsin Card Sorting Test, Corsi Block Tapping Test, Connections Test and Continuous Performance Test. Results The genotype distribution and allelic frequency of APOE did not significantly differ between the schizophrenia and control groups （both P > 0.05）. The 3-digit D score in CPT-IP in ε3 allele carriers with APOE ε3+ genotypes was significantly higher than that in those with APOE ε3- genotypes （P < 0.05）. Conclusion APOE polymorphism is not associated with the incidence of schizophrenia. However, APOE ε3+ allele may be correlated with the attention function of patients with schizophrenia.

Key words： Apolipoprotein E; Polymorphism; Schizophrenia; Cognitive function

Cite this article

Xia Xiaowei , Meng Zhaoran , Wu Xiuhua , Chen Shengyun , Wu Xiaoli , Han Zili . Association between APOE polymorphism with the onset of schizophrenia and cognitive function[J]. JOURNAL OF NEW MEDICINE, 2020 , 51(9) : 672 -676 . DOI: 10.3969/j.issn.0253-9802.2020.09.006

精神分裂症是一类病因未明的重性精神疾病,越来越多的研究表明它是由遗传和环境因素交互作用引起的,遗传度约为80%[1,2]。精神分裂症患者普遍存在认知功能障碍[3]。既往研究显示认知功能障碍是精神分裂症的遗传内表型,与其他症状相比更具有可遗传性,可能更接近其生物学本质[4]。而精神分裂症患者认知功能障碍病因迄今尚未阐明。目前,精神分裂症基因数据库中共有1008个基因的8788个多态性位点,APOE基因就在其中。有研究显示,APOE ε4等位基因是精神分裂症的危险等位基因[5]。而APOE基因多态性与认知功能缺陷有关,参与了大脑神经功能的修复,已知APOE ε4等位基因是以认知功能损害为主要特征的阿尔茨海默病的遗传易感因素[6]。我们由此提出了APOE基因多态性是否与精神分裂症认知功能损害有关联性的疑问。目前关于全面广泛评定精神分裂症患者的语言学习记忆、处理速度、注意/警觉、工作记忆和执行功能等认知功能与APOE基因多态性关系的研究鲜有报道。本研究组采用中文版精神分裂症成套认知功能评定工具全面评估认知功能,并采用PCR-DNA测序检测基因多态性,探讨APOE基因多态性与精神分裂症及该病患者认知功能的关系。

对象与方法

一、研究对象

患者组为2014年8月至2015年2月在我院精神科门诊和住院就诊的精神分裂症患者。入组标准:①符合美国精神病协会精神障碍诊断与统计手册第四版（DSM-Ⅳ）的精神分裂症临床诊断标准,由2名精神科主治或以上的医师诊断;②年龄16 ~ 45岁,男女不限;③汉族;④阳性与阴性症状量表（PANSS）总分< 60分,能配合完成认知功能测定;⑤受教育程度初中及以上,能够理解和遵守研究的相关要求;⑥受试者相互间无血缘关系。排除标准:①合并有其他精神疾病;②有脑外伤、昏迷史;③有肝、肾、呼吸、内分泌、心血管、神经系统及血液系统疾病或癌症等躯体疾病史;④有酒精和药物依赖病史;⑤入组前3个月内有服用激素类、促智药物或接受改良电痉挛治疗（MECT）;⑥有视听觉障碍;⑦妊娠期和哺乳期妇女。
对照组为同时期招募的健康体检者、本院实习生及工人。入组标准:①年龄16 ~ 45岁,男女不限;②汉族;③无精神病史,两系三代直系亲属无精神障碍;④受教育程度初中及以上,依从性好,能进行认知功能评估;⑤受试者相互间无血缘关系。排除标准:①既往有脑外伤、昏迷史; ②有肝、肾、呼吸、内分泌、心血管、神经系统及血液系统疾病或癌症等躯体疾病史;③有酒精和药物依赖病史,使用影响认知功能的药物;④有视听觉障碍;⑤妊娠期和哺乳期妇女。
患者组共200例,男122例、女78例,年龄（24.6±6.4）岁,发病年龄（20.8±5.7）岁,病程36.0（60.0）个月,初中文化程度63例、初中以上文化程度137例。对照组共167名,男99名、女68名,年龄（24.1±5.3）岁,初中文化程度42名、初中以上文化程度126名。2组性别、年龄、文化程度比较差异无统计学意义（P均 > 0.05）。本研究经我院伦理委员会批准,全部研究对象均知情同意,并签署知情同意书。

二、方法

1.认知功能评定工具

选取采用精神分裂症认知功能成套测验（MCCB）中文版中的霍普金斯词语学习测验（HVLT-R）、范畴流畅性测验（CFT）和持续注意力相同匹配测验（CPT-IP）3项,分别评定研究对象的语言学习和记忆、处理速度和注意/警觉。使用PEBL’s Corsi Blocks Test软件评定研究对象的工作记忆,PEBL’s Connections Test软件评定处理速度[7]。另外采用威斯康星卡片分类测验（WCST）工具评定研究对象的执行功能。

2.基因型检测

采集所有研究对象的外周静脉血2 ml （EDTA抗凝）,保存于-20℃冰箱。使用柱式微量血液基因组DNA抽提试剂盒提取所有研究对象的外周血DNA。采用PCR扩增APOE基因第112位与158位氨基酸的基因序列,产物片段270 bp。PCR引物序列分别为上游5’-TC-GGAACTGGAGGAACAACTG-3’,下游5’-CCCGG-CCTGGTACACTGC-3’,由Life公司合成。PCR反应条件:95 ℃预变性5 min;95℃变性30 s,58℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,40个循环;72 ℃延伸5 min。用1.5%的琼脂糖凝胶电泳检测扩增后的产物。利用ABI 3730xl DNA测序仪对PCR产物进行测序,判定基因多态性。根据APOE基因第112和158位密码子碱基的不同组合,确定ε2/ε2、ε2/ε3、ε2/ε4、ε3/ε3、ε3/ε4和ε4/ε4基因型。

三、统计学处理

采用SPSS 20.0进行统计分析。2组间年龄、神经认知功能评分、患者病程及起病年龄等定量资料符合正态分布,以$\bar{x}±s$表示,采用2组独立样本t检验。2组间性别、文化程度等定性资料以频数和百分率表示,比较采用X2检验。Hardy-Weinberg遗传平衡检验采用拟合优度X2检验。APOE基因型分布以及ε2、ε3、ε4等位基因频率比较采用X2检验或 Fisher确切概率法。P < 0.05 为差异有统计学意义。

结果

一、Hardy-Weinberg遗传平衡检验

精神分裂症组（X2 = 2.86,P = 0.090）和对照组（X2 = 1.86,P = 0.170）的APOE基因型分布符合Hardy-Weinberg遗传平衡定律,具有群体代表性。

二、患者组和对照组APOE基因型及等位基因频率分布的比较

患者组和对照组均为ε3/ε3基因型分布频率最高,ε4/ε4基因型最低,而其中对照组ε2/ε4基因型频率与ε4/ε4相同。2组基因型频率分布比较差异无统计学意义（P = 0.730）。患者组和对照组等位基因分布显示均为ε3频率最高,患者组中ε4次之、ε2最低,对照组中ε2次之、ε4最低,2组3种等位基因频率比较差异无统计学意义（P = 0.782）,见表1。
表1 患者组与对照组基因型及等位基因分布比较 [例（%）]
组别 基因型频数及频率 X2值 P值 等位基因频数及频率 X2值 P值
ε2/ε2 ε2/ε3 ε2/ε4 ε3/ε3 ε3/ε4 ε4/ε4 ε2 ε3 ε4
患者组 4（2.0） 28（14.0） 4（2.0） 129（64.5） 32（16.0） 3（1.5） - 0.963a 40（10.0） 318（79.5） 42（10.5） 0.491 0.782
对照组 2（1.2） 28（16.8） 1（0.6） 108（64.7） 27（16.2） 1（0.6） 33（9.9） 271（81.1） 30（9.0）

注:a采用Fisher确切概率法

三、APOE等位基因与精神分裂症患者认知功能的关系

按是否携带APOE ε2、ε3、ε4等位基因将精神分裂症患者进一步分组,分析3个等位基因与患者认知功能的关系。APOE ε2等位基因携带者与非携带者之间各项认知功能测验得分比较差异无统计学意义（P均> 0.05）,APOE ε4等位基因携带者与非携带者之间认知功能测验得分比较差异也无统计学意义（P均> 0.05）。APOE ε3携带者与非携带者认知功能比较显示,APOE ε3等位基因携带者CPT-IP中3位数D值得分高于APOE ε3非携带者（P < 0.05）,见表2。
表2 APOE等位基因与精神分裂症患者认知功能的关系
项 目 ε2 t或t'值 P值
ε2-（164例） ε2+（36例）
HVLT-R总分 20.87±6.02 20.06±4.82 0.877 0.384
CFT 18.52±4.98 18.72±4.31 -0.221 0.825
Corsi得分 47.51±22.56 43.39±21.55 1.000 0.319
简单连线数 17.82±5.22 17.54±5.42 0.286 0.775
复杂连线数 13.60±3.63 13.90±3.66 -0.448 0.655
WSCT
正确应答数 88.87±13.44 90.39±12.46 -0.621 0.535
错误应答数 38.25±14.40 37.08±13.05 0.447 0.655
持续应答数 47.16±13.72 46.39±12.37 0.312 0.755
持续错误数 23.35±11.65 21.92±10.42 0.682 0.496
随机错误数 14.90±10.75 15.17±8.40 -0.142 0.888
完成分类数 5.31±2.10 5.36±2.15 -0.129 0.897
CPT-IP
2位数D值 2.68±0.99 2.47±0.95 1.143 0.254
3位数D值 1.99±0.88 1.75±0.71 1.523 0.129
4位数D值 1.10±0.73 1.04±0.73 0.507 0.613
项 目 ε3 t或t'值 P值
ε3-（11例） ε3+（189例）
HVLT-R总分 21.27±3.17 20.69±5.94 0.553 0.589
CFT 19.36±5.26 18.51±4.84 0.564 0.573
Corsi得分 46.09±13.51 46.80±22.81 -0.162 0.874
简单连线数 18.00±4.97 17.76±5.28 0.150 0.881
复杂连线数 14.84±3.35 13.58±3.64 1.121 0.264
WSCT
正确应答数 93.27±9.02 88.90±13.43 1.063 0.289
错误应答数 33.09±10.99 38.33±14.27 -1.195 0.233
持续应答数 41.55±10.60 47.34±13.58 -1.392 0.166
持续错误数 17.91±7.12 23.40±11.57 -1.554 0.122
随机错误数 15.18±9.37 14.93±10.43 0.078 0.938
完成分类数 5.36±2.25 5.32±2.10 0.071 0.944
CPT-IP
2位数D值 2.84±0.82 2.63±0.99 0.683 0.496
3位数D值 1.61±0.24 1.97±0.87 -3.723 0.001
4位数D值 0.96±0.46 1.09±0.74 -0.922 0.373
项 目 ε4 t或t'值 P值
ε4-（161例） ε4+（39例）
HVLT-R总分 20.45±5.82 21.85±5.76 -1.344 0.180
CFT 18.39±4.84 19.26±4.91 -0.999 0.319
Corsi得分 46.25±22.85 48.87±20.46 -0.654 0.514
简单连线数 17.84±5.18 17.48±5.56 0.381 0.704
复杂连线数 13.66±3.58 13.61±3.87 0.079 0.937
WSCT
正确应答数 88.99±13.43 89.79±12.61 -0.341 0.734
错误应答数 38.25±14.27 37.18±13.73 0.423 0.673
持续应答数 47.07±14.09 46.82±10.65 0.105 0.916
持续错误数 23.17±11.83 22.79±9.71 0.182 0.855
随机错误数 15.08±10.75 14.38±8.59 0.223 0.707
完成分类数 5.30±2.14 5.41±1.96 -0.298 0.766
CPT-IP
2位数D值 2.60±0.97 2.84±1.03 -1.458 0.146
3位数D值 1.92±0.84 2.03±0.91 -0.724 0.470
4位数D值 1.08±0.73 1.15±0.72 -0.593 0.554

讨论

本研究采用病例对照研究方法,发现患者组和对照组之间APOE基因型及等位基因分布频率无差异,提示APOE基因多态性可能与精神分裂症发病无关,本结果与多项研究结果一致。Chee等[8]和Chen等[9]的研究结果均显示APOE基因与精神分裂症发病无关联性。近年一项Meta分析也证实了APOE基因与精神分裂症发病无关[10]。但是,一些学者的研究显示APOE基因与精神分裂症发病有关,Allen等[11]的一项荟萃分析显示APOEε4+基因型是精神分裂症的危险因素。Lee等[12]的研究结果表明ε2和ε3等位基因可能参与精神分裂症的发病机制。一项纳入380例沙特阿拉伯人的研究显示,ε2等位基因及其杂合基因型可能增加精神分裂症的易感性[13]。
认知功能障碍是精神分裂症的核心症状,到目前为止,认知功能障碍的病理生理机制仍然不明[14,15]。不过有研究显示遗传因素是精神分裂症患者认知功能受损的机制之一,很多候选基因已被发现,如脑源性神经营养因子（BDNF） 表达基因、DNA甲基转移酶1（DNMT1）基因等[16,17]。
多项研究证实APOE基因与阿尔茨海默病及轻度认知功能障碍发病密切相关[18,19]。关于APOE基因与精神分裂认知功能障碍关系的研究报道相对较少。关于全面广泛评定精神分裂症患者的语言学习记忆、处理速度、注意/警觉、工作记忆和执行功能等认知功能与APOE基因多态性关系的研究鲜有报道。本研究组采用MCCB中文版中的HVLT-R、CFT和CPT-IP全面广泛地评定患者认知功能的各领域,并分别比较了携带APOE ε2、ε3、ε4等位基因的精神分裂症患者与非携带者各项认知功能测验评分差异,结果提示APOE ε3等位基因可能与精神分裂症患者注意功能有关。根据研究结果可知携带ε3等位基因的患者注意功能相对较好,非携带ε3等位基因的患者注意功能损害严重,目前尚未见与本研究结果类似的报道。
本研究组未发现ε2、ε4等位基因与精神分裂症患者认知功能有关。目前关于APOE基因多态性与认知功能相关的报道,多数为ε4等位基因与认知功能有关[20,21]。国内有研究显示携带ε4等位基因的女性患者注意功能受损严重[5]。
本研究无显示APOE基因遗传变异与精神分裂症发病有关,也未发现APOEε4等位基因与认知功能之间的关联性。这可能与仅选取了APOE基因2个多态性位点,未结合多个位点考虑单倍型的影响有关。其次也可能由于本研究样本量不足,以致可能与认知功能有关的等位基因频率偏低,从而达不到检验效能。Caselli等（2004年）的研究显示,ε4等位基因与记忆功能受损有关,其中ε4等位基因频率为25%。而本研究中患者组ε4等位基因频率仅为10.5%。再者可能不同种族、地域和群体之间存在遗传结构差异,精神分裂症发病存在遗传异质性。今后我们将针对上述不足进一步补充和完善相关研究数据,扩大样本量,提高样本同质性,纳入更多可能影响精神分裂症认知功能的候选基因,以进一步研究该基因与精神分裂症及其认知功能的关联性。

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