精神分裂症关联分析与母亲孕期饥荒致子代易感精神分裂症机制研究

论文摘要

第一部分精神分裂症关联分析精神分裂症易感基因和易感位点的研究已经取得了很多成果,位于mRNA3’-UTR的单核苷酸多态性（SNP）可能会影响miRNA与mRNA的结合并最终导致疾病的发生。大量研究表明,miRNA在精神分裂症发病过程中发挥重要作用,但是mRNA3’-UTR的SNPs是否通过改变miRNA和3’-UTR的结合,进而影响基因的表达,从而在精神分裂症发病过程中起作用依然不清楚。因此,十分有必要探究这些SNPs与精神分裂症的关联。我们采用生物信息学的办法筛选了位于425个精神分裂症候选基因的3’-UTR区域的803个SNPs。基于miRBase数据库,通过用miRanda, microinspector, PicTar和RNAhybrid等计算这些miRNA与SNPs结合的自由能,选择9个最有可能影响miRNA与3’-UTR区域结合的SNPs在汉族人群中验证,结果发现,rs3219151（C＞T, GABRA6）可以显著降低精神分裂症发病风险（OR=0.8121, P=0.008, P adjust=0.03）。本研究说明,采用新的候选SNPs的选择方法有利于加深对精神分裂症的认识,同时可以提高候选SNPs的筛选效率,为进一步研究miRNA在精神分裂症发病过程中的作用提供研究基础。第二部分母亲孕期饥荒致子代精神分裂症高度易感机制研究流行病学研究已经证明出生前饥荒暴露可导致精神分裂症风险上升,出生在饥荒年代的人精神分裂症的相对易感性是正常人的近两倍,国内外学者对出生前饥荒暴露导致精神分裂症发病风险上升的机制研究一直没有中断过。已有研究表明,母亲孕期营养不良可以导致成年子代大脑的结构和功能精神分裂症样异常,但是饥荒导致成年子代精神分裂症易感性增加的机制至今不明。为了研究饥荒导致子代精神分裂症发病风险上升的机制,我们建立了大鼠饥荒动物模型RLP50,对子代大鼠海马和前额叶皮质全基因组基因表达情况进行分析,发现RP50组后代前额叶皮质中神经递质相关受体表达紊乱,并且嗅觉相关基因表达也有差异。通过对海马的研究发现大规模基因表达重编程,其中表达差异明显的基因主要集中在突触功能相关和转录调控功能相关的功能区域；紧接着我们对海马全基因组甲基化情况进行全基因组甲基化分析,结果表明饥荒组RLP50后代出现一个系统的甲基化重编程,主要表现是基因的高甲基化（86.9%）。对发生甲基化差异的基因进行GO分析发现：差异甲基化基因和差异表达基因共同集中在相同的功能区域,分别是：质膜,RNA聚合酶Ⅱ活性调控,细胞环路,金属阳离子运输,钙离子通道活性和神经元投射环路等。其中最显著的是质膜（表达谱中P=2.37×10-9,DNA甲基化组中P=5.36×10-9）。于此同时我们发现,Mecp2和slc2a1两个基因在海马中表达下调,并且在海马中DNA甲基化显著增高。综上,本研究表明母亲孕期饥荒导致成年子代海马和前额叶皮质中基因表达重编程,致使大量基因转录活性下降,这种机制可能会导致精神分裂症的发生。

论文目录

• 目录
• 文中常用缩略语
• 中文摘要
• Abstract
• 序言
• 第一部分 汉族人群精神分裂症关联分析
• 第一章 精神分裂症研究进展
• 第一节 精神分裂症概述与临床分类
• 1.1 精神分裂症概述
• 1.2 精神分裂症的诊断标准
• 1.3 精神分裂症的临床分型
• 第二节 精神分裂症遗传学研究进展
• 2.1 精神分裂症遗传模式
• 2.2 精神分裂症遗传学方法学的研究
• 2.3 精神分裂症致病基因研究
• 2.4 全基因组关联分析在精神分裂症研究中的应用和进展
• 2.5 miRNA与精神分裂症研究进展
• 第二章 研究思路
• 第三章 材料和方法
• 第一节 主要设备
• 第二节 实验方法
• 2.1 研究人群
• 2.2 血样采集以及DNA提取
• 2.3 TaqMan-技术对DNA分型
• 第四章 实验结果和讨论
• 第一节 实验结果
• 1.1 预测miRNA靶向3'-UTR区域的SNPs
• 1.2 基于TaqMan（?）技术9个SNPs分型结果
• 第二节 结果讨论
• 2.1 基于影响miRNA与3'-UTR结合潜在精神分裂症易感SNPs选择
• 2.2 基于影响miRNA与3'-UTR结合潜在候选SNPs在中国人群中的验证
• 2.3 研究局限性
• 第三节 结论
• 第二部分 母亲孕期饥荒致子代精神分裂症高度易感机制研究
• 第一章 母亲孕期因素与精神分裂症发病关系研究
• 第一节 概述
• 第二节 精神分裂症的神经发育学说
• 第三节 母亲孕期饥荒导致子代精神分裂症相对风险升高的研究进展
• 第四节 母亲孕期饥荒导致子代精神分裂症发病风险升高动物模型探讨
• 第五节 表观遗传学与基因表达重编程
• 第六节 精神分裂症表观遗传学研究进展
• 第二章 研究思路
• 第三章 材料和方法
• 第一节 实验材料
• 第二节 实验方法
• 2.1 饥荒模型建立
• 2.2 成年子代大鼠脑组织剥离和保存
• RT_PCR'>2.3 RNA抽提与Q_RT_PCR
• 2.3.1 组织RNA抽提
• 2.3.2 RNA反转录为cDNA并Q-RT-PCR
• 2.4 NimbleGen 12×135K表达谱芯片
• 2.5 MBD-seq
• 2.6 亚硫酸氢盐处理后测序（BSP）
• 2.7 MassARRAY EpiTYPER（?）对DNA甲基化进行定量分析
• 2.8 数据统计与数据分析
• 2.8.1 常规数据分析
• 2.8.2 MBD-seq数据分析
• 2.8.3 基因表达谱芯片数据分析
• 第四章 结果和讨论
• 第一节 研究结果
• 1.1 怀孕期间饥荒大鼠表型
• 1.2 母亲孕期饥荒导致子代成年大鼠前额叶皮质基因表达重编程
• 1.2.1 子代成年大鼠前额叶皮质RNA提取与质控
• 1.2.2 子代成年大鼠前额叶皮质表达谱芯片筛选表达显著差异基因
• 1.2.3 子代成年大鼠前额叶皮质表达显著基因聚类分析
• 1.2.4 子代成年大鼠前额叶皮质差异表达基因GO分析
• 1.2.5 子代成年大鼠前额叶皮质差异表达基因Pathway分析
• 1.3 母亲孕期饥荒导致子代成年大鼠海马基因表达重编程
• 1.3.1 子代成年大鼠海马RNA提取和质控
• 1.3.2 子代成年大鼠海马表达谱芯片筛选表达显著差异基因
• 1.3.3 子代成年大鼠海马中差异表达基因聚类分析
• 1.3.4 子代成年大鼠海马中差异表达基因GO分析
• 1.3.5 子代成年大鼠海马中差异表达基因Pathway分析
• 1.4 母亲孕期饥荒致成年子代海马Mecp2启动子区域高甲基化
• 1.5 母亲孕期饥荒导致成年子代大鼠海马中全基因组甲基化重编程
• 第二节 结果讨论
• 2.1 结果讨论
• 2.1.1 母亲孕期饥荒模型的建立和可适性讨论
• 2.1.2 母亲孕期饥荒导致子代海马基因表达重编程的讨论
• 2.1.3 母亲孕期饥荒与子代成年大鼠海马中DNA甲基化研究
• 2.1.4 母亲孕期饥荒对子代成年大鼠前额叶皮质功能的影响
• 2.2 研究局限性
• 第三节 结论
• 参考文献
• 致谢
• 博士学位攻读期间发表论文
• 博士学位攻读期间参加会议、培训和访学