【目的】精神分裂症(Schizophrenia,SCZ)是一组重型、病程迁延、常导致患者进行性衰退的慢性精神病性临床综合征,主要特点是感觉、知觉、精神活动等与所处现实不匹配,严重者,甚至出现上述功能与现实完全不协调。SCZ起病较早,大部分患者在青春期或成年早期发病,迁延难愈,因而病程长,甚或终生患病,给个人,家庭及社会带来沉重负担。然而,当前对SCZ的诊断标准仍然依赖于症状学,缺乏客观生物学参考指标。本研究通过较大样本量,分别对精神分裂症患者及健康对照组的外周血白细胞进行RNA测序,对测序数据进行系统性分析,并利用数据库中抑郁障碍(major depressive disorder,MDD)及双相障碍(bipolar disorder,BD)的外周血RNA测序结果,对三种疾病的外周血差异基因进行比对,筛选出特异性较好的差异表达基因作为SCZ诊断及鉴别诊断的辅助参考。同时,结合前期研究及既往报道,筛选SCZ患者外周血与脑内一致性异常表达基因,利用动物模型进行体内探究,阐明筛选出的一致性异常表达基因是否介导SCZ异常行为的发生。【方法】1、对符合入组标准的50例SCZ患者及50例健康对照志愿者进行外周白细胞收集,利用高通量RNA测序技术,对两组外周血白细胞进行检测,下机数据标准化后,利用R平台limma统计包进行分析,计算SCZ患者外周血白细胞中差异表达基因(DEGs)。2、使用R平台加权基因共表达网络(WGCNA)统计包ZD1839分子量,对SCZ患者外周血白细胞中DEGs进行共表达网络构建,筛选与疾病相关度高的模块,利用String数据库immunocytes infiltration进行PPI网络构建,筛选出候选hub DEGs。3、利用在线数据库GEO平台,筛选符合要求的MDD及BD外周血RNA测序数据集(筛选数据集中,两组患者均有各自的健康对照组),并利用GEO2R对所选数据集进行计算,分别得到MDD及BD外周血差异表达DEGs。4、利用WGCNA网络构建方法,对MDD及BD患者外周血DEGATPase抑制剂s进行构建,筛选出与疾病相关度高的模块,利用PPI,筛选候选hub DEGs。分别对三种疾病的候选hub DEGs进行通路富集分析,找到三种疾病共有的通路。分析共有通路中,SCZ较为特异的hub DEGs,通过数理模型,构建诊断模型。检验模型效能及准确度。5、对孕14.5日小鼠腹腔注射LPS,构建动物模型,待子代小鼠进入青春期后,通过行为学实验,检测小鼠海马及前额叶NLRP3/IL-1β是否介导SCZ样异常行为。6、随机选取SCZ样异常行为及对照组小鼠前额叶及海马进行测序,分析筛选介导SCZ样异常行为的hub DEGs下游分子,利用SH-SY5Y细胞,验证是否受到hub DEGs调控。【结果】1、三种疾病候选核心基因功能富集通路中,均存在Signaling by Interleukins、Cellular responses to stress及Cytokine Signaling in Immune system通路。进一步分析发现,富集在3条通路的候选hub DEGs中,NLRP3、CASP1、IL1B及IL-18可能在SCZ中具有重要意义,且特异性较高。对SCZ的交互富集通路分析,发现NLRP3、CASP1、IL1B及IL-18在response to lipopolysaccharide通路上富集,提示此4个基因的m RNA水平上调与机体应对脂多糖过程有关,与既往研究吻合。同时,该通路在SCZ的候选hub DEGs富集的交互通路中,具有极高的连接度,表明其可能影响其他多种通路。2、使用Lasso回归及Logistic回归拟合模型,并使用Receiver operating characteristic curve(ROC曲线)评估其在SCZ的诊断中的参考价值,同时,对比上述四个基因在MDD及BD中的诊断效能,发现与SCZ的诊断模型具有较为明显区别(Lasso模型AUC及95%CI:BD,0.763(0.592-0.935);MDD,0.6(0.502-0.698),SCZ,0.894(0.831-0.958);Logistic模型AUC及95%CI:BD,0.763(0.592-0.934);MDD,0.605(0.507-0.702);SCZ,0.894(0.829-0.958))。3、采用腹腔注射方式,向孕14.5日小鼠腹腔注射LPS,对青春期子代小鼠进行分子及行为学检测,发现LPS暴露组雄性子代小鼠前额叶及海马组织NLRP3及IL-1β显著升高,而二者在雌性子代小鼠相应脑组织中并未发现异常。而随后的行为学检测中,仅雄性子代小鼠出现SCZ样异常行为表现,而雌性子代小鼠与孕期Na Cl暴露组雌性子代小鼠行为学表现并未发现具有统计学意义。4、为筛选IL-1β介导SCZ样异常行为的下游分子,本研究随机选取两组小鼠前额叶及海马组织进行RNA-seq检测,并且,结合课题组前期对过表达IL-1β后的SH-SY5Y细胞进行的RNA-seq检测后的数据进行分析。结果显示,CUX2可能为IL-1β调控神经发育的关键分子。采用IL-1β与SH-SY5Y细胞共培养后,发现CUX2 m RNA水平显著降低,而给予IL-1RA处理后,CUX2 m RNA水平恢复。【结论】1、NLRP3、CASP1、IL1B及IL-18的m RNA水平在SCZ患者的外周血中异常升高,并且,此4个基因的异常表达对SCZ的诊断有较好的参考价值,此外,这些基因的异常表达有助于SCZ、MDD及BD三种疾病的鉴别2、NLRP3/IL-1β介导了SCZ样异常行为的发生。3、IL-1β可能通过降低CUX2 m RNA,造成神经元发育受损,从而介导SCZ样异常行为。