《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Dysregulation of neurodevelopmental regulatory networks in Anorexia Nervosa: an integrated multi-layered omics analysis
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摘要：神经性厌食症(AN)是一种严重的代谢-精神障碍，在精神疾病中死亡率最高。其典型发病于青春期，提示关键期的神经发育过程紊乱可能参与疾病病理生理机制。在此项探索性研究中，研究人员开展整合多层次组学分析，旨在识别影响AN患者神经发育通路的分子改变。研究采用三种
摘要：神经性厌食症(AN)是一种严重的代谢-精神障碍，在精神疾病中死亡率最高。其典型发病于青春期，提示关键期的神经发育过程紊乱可能参与疾病病理生理机制。在此项探索性研究中，研究人员开展整合多层次组学分析，旨在识别影响AN患者神经发育通路的分子改变。研究采用三种互补策略：通过简化代表性亚硫酸氢盐测序(RRBS)检测DNA甲基化，利用基于芯片的定量PCR(qPCR)分析微小核糖核酸(miRNA)表达谱，以及通过16S核糖体RNA(rRNA)测序表征微生物组。研究对象包括38例AN患者与40例健康对照(HC)，分析聚焦于神经发育过程的分子机制。RRBS分析发现神经发育相关基因存在甲基化差异，尤其是电压门控钙通道基因CACNA1C与转录因子ZNHIT2。miRNA表达谱显示广泛失调，AN混合样本中74种miRNA水平发生改变。网络分析提示miR-135家族靶向编码神经元兴奋性相关SK3通道的基因KCNN3，而miR-374b调控胰岛素样生长因子结合蛋白3(IGFBP3)——胰岛素样生长因子-1(IGF-1)信号通路调节因子。微生物组分析显示，42%的AN群体存在显著的口腔菌群失调，表现为变形菌门(Proteobacteria)占优势。研究结果表明，青春期神经回路成熟过程中的多层调控机制发生协调性失调，支持从神经发育框架理解AN。分子改变在离子通道与生长因子信号通路的汇聚提示发育调控机制的系统层面扰动。鉴定出的miRNA具有成为生物标志物与治疗靶点的潜力，而微生物组的异质性提示存在不同的临床亚型。尽管属探索性质，此项工作为AN分子结构提供了新的见解，并为未来结合个体数据验证候选分子并建立稳健临床相关性的机制研究提供了可检验的假设。
本研究由意大利卡坦扎罗大学医院研究团队完成，发表于《Frontiers in Cell and Developmental Biology》。神经性厌食症(AN)是一种以持续限制能量摄入、强烈体重增长恐惧及体像感知障碍为特征的精神疾病，女性终身患病率可达4%，男性约0.3%。该病是精神科死亡率最高的疾病之一，但其神经生物学机制长期不明，且缺乏客观生物标志物。AN发病高峰与青春期大脑发育关键期重合，提示神经发育过程紊乱可能是潜在致病因素。当前诊断完全依赖行为和心理评估标准，尚无可用于检测、预后或治疗监测的分子检测方法。此外，AN的临床异质性高，不同亚型、病程和治疗反应差异显著，背后可能存在未被充分揭示的分子异质性。整合多层次组学分析能够同时解析多种分子调控层面的相互作用，尤其适用于精神障碍这种多机制参与的疾病。
研究人员纳入38例AN患者与40例健康对照，所有样本均采集唾液，并分别进行简化代表性亚硫酸氢盐测序(RRBS)、基于qPCR的miRNA表达谱分析以及16S rRNA测序。RRBS用于全基因组DNA甲基化检测，miRNA分析采用包含384个已注释miRNA的人类miRCURY LNA miRNA PCR芯片，微生物组分析使用QIIME2流程处理扩增子序列并进行物种分类。
在DNA甲基化分析中，研究人员发现差异甲基化位点主要集中在基因间区，但启动子区变化与神经发育密切相关。其中CACNA1C（编码电压依赖性L型钙通道α1C亚基）与ZNHIT2（锌指HIT结构域蛋白2）的甲基化水平在AN组显著不同于对照组。miRNA分析显示，AN组共74种miRNA表达异常，其中11种下调，63种上调。网络分析表明，miR-135家族成员miR-135a-5p和miR-135b-5p靶向KCNN3（编码小电导钙激活钾通道3，SK3），而miR-374b-5p调控IGFBP3（胰岛素样生长因子结合蛋白3）。微生物组分析揭示，约42%的AN患者口腔菌群出现显著失调，变形菌门(Proteobacteria)丰度明显升高，优势菌种包括假单胞菌属(Pseudomonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、沙雷氏菌属(Serratia)及肠杆菌科(Enterobacteriaceae)。
讨论部分指出，CACNA1C甲基化变化可能影响活动依赖性基因转录与神经元发育，该基因是多种精神疾病的风险基因，其变异与精神分裂症、双相情感障碍等相关。ZNHIT2启动子甲基化改变可能与应激、能量平衡和营养相关通路的长期调控有关。miRNA的广泛失调提示AN中存在复杂的转录后调控网络重塑，miR-135家族上调可能抑制KCNN3表达，从而增加神经元兴奋性，或与AN患者的焦虑特征相关。miR-374b-5p对IGFBP3的调控可能干扰IGF-1信号通路，进而影响突触成熟和结构发育。口腔微生物组失调可能源于营养摄入模式改变、免疫功能受损、唾液成分变化及慢性应激的综合作用。研究还观察到两组AN患者在Fusobacteriota（梭杆菌门）丰度上均低于对照组，提示这一改变可能是AN的共同特征。
研究结论认为，整合多层次组学分析揭示了AN中与神经发育调控相关的协调失调模式，涉及DNA甲基化、miRNA网络和微生物组组成。这些分子改变共同指向青春期神经回路成熟过程中的关键调控机制紊乱，支持将AN视为一种神经发育性疾病。miRNA的显著失调是最稳健的分子特征，具有成为非侵入性生物标志物的潜力，而微生物组异质性则提示临床亚型的存在。虽然研究受限于横断面设计、外周组织采样及样本混合分析，但为后续机制研究和个体化治疗开发提供了可检验的假设基础。
