Relationship between cognitive function and fibroblast growth factor-2 in patients with schizophrenia and its gender difference
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摘要:目的
探讨精神分裂症患者成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)与认知功能的关系及其性别差异。
方法招募112例慢性精神分裂症患者作为研究对象, 将58例女性患者纳入女性组,将54例男性患者纳入男性组。采用Stroop测验、范围流畅性测验、连线测验和木块图测验分别评估患者的认知功能,采用酶联免疫吸附法检测患者血清FGF-2水平,分析血清FGF-2水平与认知功能相关性的性别差异,并通过调节分析探讨性别、FGF-2和认知功能之间的关系。
结果男性组范围流畅性测验-动物命名评分、木块图测验-空间广度(向后)评分均低于女性组,差异有统计学意义(t=3.131、2.215, P=0.002、0.029); 男性组血清FGF-2水平为(8.96±1.69) μg/mL, 低于女性组的(9.97±2.76) μg/mL, 差异有统计学意义(t=2.308, P=0.023)。相关性分析显示,女性组患者的血清FGF-2水平与范围流畅性测验-动物命名评分呈正相关(r=0.264, P=0.045), 与连线测验-B评分呈负相关(r=-0.401, P=0.002); 男性组患者血清FGF-2水平与各种认知功能评分均无相关性(P>0.05)。调节分析显示,性别和FGF-2交互影响连线测验-B评分(β=4.373, t=2.425, P=0.017)。
结论精神分裂症患者血清FGF-2水平与认知障碍具有相关性,且存在性别差异。男性精神分裂症患者相较于女性患者在注意记忆和执行功能方面的认知损害更严重,且血清FGF-2水平更低,而女性精神分裂症患者的认知障碍可能与血清FGF-2水平较低有关。
Abstract:ObjectiveTo explore the relationship between fibroblast growth factor-2 (FGF-2) and cognitive function in patients with schizophrenia and its gender difference.
MethodsA total of 112 chronic schizophrenic patients were recruited as study subjects, among whom 58 females were included in female group and 54 males in male group. Stroop test, range fluency test, connection test and block diagram were used to evaluate the cognitive function of patients. The serum FGF-2 levels of patients were detected by enzyme-linked immunosorbent assay. The difference in correlation between serum FGF-2 level and cognitive function in males and females was analyzed, and the relationships of gender, FGF-2 and cognitive function were discussed through adjustment analysis.
ResultsThe range fluency test-animal naming score and block diagram test-spatial breadth (backward) score in the male group were lower than those in the female group (t=3.131, 2.215; P=0.002, 0.029); the serum FGF-2 level in the male group was (8.96±1.69) μg/mL, which was lower than (9.97± 2.76) μg/mL of the female group (t=2.308, P=0.023). The correlation analysis showed that the serum FGF-2 level in the female group was positively correlated with the range fluency test-animal naming score (r = 0.264, P=0.045), and negatively correlated with the connection test-B score (r=-0.401, P=0.002); there was no correlation between serum FGF-2 level and cognitive function scores in the male group(P>0.05). Adjustment analysis showed that gender had reciprocal effect on connection test-B score(β=4.373, t=2.425, P=0.017).
ConclusionSerum FGF-2 level in schizophrenic patients is correlated with cognitive impairment, and there are gender differences. Compared with female patients, male schizophrenic patients have more severe cognitive impairment in attention memory and executive function, and lower level of serum FGF-2. The cognitive impairment of schizophrenic female may be related to the low level of serum FGF-2.
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Keywords:
- schizophrenia /
- cognitive function /
- fibroblast growth factor-2 /
- gender /
- cognitive impairment /
- sex hormone
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认知障碍是精神分裂症患者常见症状之一,严重影响患者的预后、社会功能和生活质量,目前的抗精神病药物并不能充分改善患者持续存在的认知障碍,故探寻精神分裂症认知障碍的潜在生物标记物至关重要。精神分裂症患者的认知损害存在性别差异,其中女性精神分裂症患者的认知障碍损害较男性轻微[1-2]。亦有研究[3]称,精神分裂症患者神经营养因子水平存在性别差异。成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)是生长因子家族成员之一,可促进神经元回路结构精细化,调节突触可塑性,改变海马依赖性学习和记忆功能[4]。此外,下丘脑FGF-2水平下调与认知功能衰退有关[5]。成纤维细胞生长因子(FGF)家族成员与精神疾病存在关联,例如FGF-1受体突变小鼠会表现出精神分裂症类似行为[6]。临床研究[7]表明,外周血FGF-2水平改变可能与精神分裂症的病理生理机制有关。FGF-2已被证实参与认知损害疾病的病理机制[8], 但精神分裂症患者血清FGF-2水平与认知功能的关系是否存在性别差异目前尚未明确。本研究探讨精神分裂症患者血清FGF-2水平与认知功能的关系及其性别差异,现报告如下。
1. 对象与方法
1.1 研究对象
采用横断面研究方法,于2019年12月—2021年6月从扬州五台山医院住院患者中招募112例精神分裂症患者作为研究对象,其中男54例、女58例,分别纳入男性组、女性组。所有患者均符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版(DSM-Ⅳ)精神分裂症的诊断标准,并由2位有经验的精神科医生根据DSM-Ⅳ的结构化临床访谈(SCID)独立完成诊断。所有患者进入本研究前至少口服稳定剂量的抗精神病药物1个月,服用的抗精神病药物包括非典型抗精神病药物(氯氮平10例、奥氮平20例、阿立哌唑19例、利培酮17例、喹硫平18例、氨磺必利15例)和典型抗精神病药物(氟哌啶醇3例、奋乃静3例、氯丙嗪4例、舒必利3例),平均抗精神病药物剂量(氯丙嗪当量)为(783.56±498.06) mg/d。排除标准: ①合并躯体疾病(癌症、感染、肺病、糖尿病、高血压病和脑血管疾病)者; ②有脑外伤史者; ③痴呆或智力低下者; ④有酒精或物质依赖史(烟草依赖除外)者。本研究经扬州五台山医院医学伦理委员会审核批准,所有患者及其监护人均签署书面知情同意书。从患者病历资料中获取人口统计学资料和临床指标数据,包括年龄、体质量指数(BMI)、性别、受教育程度和首次发病年龄等。
1.2 方法
1.2.1 临床评估
采用阳性和阴性症状量表(PANSS)评估精神分裂症患者精神症状的严重程度,且当天采集患者血液,以确保研究评级的一致性和可靠性。此外,参与本研究的精神科医生均接受与各量表评估方法有关的培训。
1.2.2 认知功能测评
① Stroop测验,包括单词、颜色和色词3个分测验; ②范围流畅性测验,包括动物命名、动作命名2个分测验; ③连线测验,包括连线测验-A和连线测验-B; ④木块图测验,包括空间广度(向前)、空间广度(向后)和总分。为确保评价量表的一致性和可靠性, 2位临床心理学家在研究前同时使用一个规范的认知工具进行训练,重复评估认知量表组内相关系数为0.92。
1.2.3 血清FGF-2水平检测
于上午7: 00—9: 00点抽取精神分裂症患者空腹血样,使用酶联免疫吸附试验试剂盒(R&D Systems公司)以酶联免疫吸附法检测血清FGF-2水平,所有样品的处理由技术人员(不清楚临床分组)操作,且每个样品均为双份。所有受试者的身份用首席研究员编写的代码编号表示,直至所有生化分析完成。组内和组间变异系数分别为8%和5%。
1.3 统计学分析
应用IBM SPSS 26.0统计学软件分析数据, 2组连续变量、分类变量的比较分别采用独立样本t检验、χ2检验。通过调节分析探讨性别、FGF-2和认知功能之间的关系,并探讨FGF-2是否介导性别与认知功能的关系,采用SPSS PROCESS宏3.4进行调节分析(模型1)验证假设。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 临床资料和认知功能比较
2组患者在年龄、BMI、受教育程度、首次发病年龄、PANSS评分等方面比较,差异无统计学意义(P>0.05); 男性组患者范围流畅性测验-动物命名评分、木块图测验-空间广度(向后)评分均低于女性组,差异有统计学意义(t=3.131、2.215, P=0.002、0.029); 男性组血清FGF-2水平低于女性组,差异有统计学意义(t=2.308, P=0.023)。见表 1。
表 1 2组患者临床资料和认知功能比较(x±s)[n(%)]指标 分类 女性组(n=58) 男性组(n=54) t/χ2 P 年龄/岁 33.03±12.02 31.52±13.08 0.639 0.524 体质量指数/(kg/m2) 24.53±3.77 23.70±3.76 1.167 0.246 受教育程度/年 7.60±4.35 7.59±4.33 0.013 0.989 首次发病年龄/岁 24.12±6.81 24.83±6.02 -0.585 0.560 阳性和阴性症状量表评分/分 阳性 18.79±8.92 20.39±8.58 -0.964 0.337 阴性 25.55±9.83 26.67±10.57 -0.578 0.564 总分 73.36±14.13 77.04±14.09 -1.377 0.171 氯丙嗪当量/(mg/d) 773.42±417.72 799.59±602.24 -0.269 0.789 服用非典型抗精神病药物 49(84.48) 50(92.59) 1.793 0.181 Stroop测验评分/分 单词 85.03±8.62 84.91±7.14 0.085 0.933 颜色 57.26±8.99 56.07±7.48 0.755 0.452 色词 33.78±7.40 31.33±7.27 1.761 0.081 范围流畅性测验评分/分 动物命名 10.86±2.91 8.85±3.85 3.131 0.002 动作命名 7.91±2.49 8.72±2.19 -1.816 0.072 连线测验评分/分 连线测验-A 81.66±8.59 81.69±7.54 -0.020 0.984 连线测验-B 193.74±26.06 197.74±10.31 -1.053 0.295 木块图测验评分/分 空间广度(向前) 7.84±1.85 8.04±2.01 -0.527 0.599 空间广度(向后) 7.15±2.05 6.24±2.27 2.215 0.029 总分 14.09±3.45 15.07±3.62 -1.479 0.142 成纤维细胞生长因子-2/(μg/mL) 9.97±2.76 8.96±1.69 2.308 0.023 2.2 血清FGF-2水平与认知功能相关性的性别差异分析
全组患者、女性组患者的血清FGF-2水平与范围流畅性测验-动物命名评分均呈正相关(r=0.194、0.264, P=0.040、0.045), 与连线测验-B评分均呈负相关(r=-0.320、-0.401, P=0.001、0.002); 男性组患者血清FGF-2水平与各种认知功能评分均无相关性(P>0.05)。见表 2。
表 2 各组患者血清成纤维细胞生长因子-2水平与认知功能的相关性分析项目 全组(n=112) 女性组(n=58) 男性组(n=54) r P r P r P Stroop测验-单词评分 -0.007 0.944 -0.010 0.939 -0.006 0.967 Stroop测验-颜色评分 -0.031 0.743 0.069 0.609 -0.195 0.051 Stroop测验-色词评分 -0.027 0.774 -0.039 0.770 -0.117 0.400 范围流畅性测验-动物命名评分 0.194 0.040 0.264 0.045 0.005 0.972 范围流畅性测验-动作命名评分 -0.021 0.827 0.054 0.685 -0.058 0.674 连线测验-A评分 -0.011 0.909 0.045 0.737 -0.123 0.377 连线测验-B评分 -0.320 0.001 -0.401 0.002 0.087 0.532 木块图测验-空间广度(向前)评分 0.086 0.365 0.117 0.383 0.083 0.553 木块图测验-空间广度(向后)评分 -0.165 0.082 -0.074 0.583 -0.235 0.087 木块图测验-总分 -0.036 0.704 0.014 0.915 -0.042 0.763 2.3 FGF-2在性别与认知功能关系中的调节作用
鉴于男性患者的认知功能评分和血清FGF-2水平低于女性患者,且女性患者FGF-2与范围流畅性测验-动物命名评分、连线测验-B评分具有相关性,本研究推测性别与认知功能之间的关系可能是由FGF-2调节的,并通过调节分析检验该假设。采用Hayes(2012)编制的SPSS宏中的模型1(简单的调节模型),以性别作为自变量,认知功能评分(连线测验-B评分)作为因变量, FGF-2作为调节因素,在控制年龄、受教育程度、BMI、首次发病年龄、PANSS-阴性评分和氯丙嗪当量的情况下对FGF-2在性别与认知功能关系中的调节效应进行检验,结果显示FGF-2的调节作用显著(β=4.373, t=2.425, P=0.017), 见表 3。但以范围流畅性测验-动物命名评分为因变量时,并未发现交互作用(P>0.05)。简单斜率分析结果表明,对于FGF-2水平较高(均值+1个标准差)的患者而言,性别对连线测验-B评分有正向预测作用(β=12.593, t=2.140, P=0.035), 对于FGF-2水平较低(均值-1个标准差)的患者而言,性别对连线测验-B评分无预测作用(β=-7.721, t=-1.488, P=0.140), 表明随着患者FGF-2水平的降低,性别对连线测验-B评分的预测作用呈逐渐降低趋势甚至消失。
表 3 FGF-2在性别与连线测验-B评分关系中的调节作用项目 β SE t P 95%CI 年龄 0.100 0.146 0.684 0.495 -0.189~0.389 BMI -0.068 0.501 -0.135 0.893 -1.061~0.925 受教育程度 0.026 0.421 0.063 0.950 -0.808~0.861 首次发病年龄 0.185 0.282 0.658 0.512 -0.373~0.744 PANSS-阴性评分 -0.406 0.176 -2.304 0.023 -0.756~-0.057 氯丙嗪当量 0.001 0.004 0.274 0.785 -0.006~0.008 性别 -38.592 17.004 -2.270 0.025 -72.319~-4.864 FGF-2 -8.143 2.403 -3.389 0.001 -12.909~-3.377 FGF-2×性别 4.373 1.804 2.425 0.017 0.796~7.951 BMI: 体质量指数; PANSS: 阳性和阴性症状量表; FGF-2: 成纤维细胞生长因子-2。 3. 讨论
范围流畅性测验-动物命名评分和木块图测验-空间广度(向后)评分可评估注意记忆和执行功能,本研究结果显示,精神分裂症患者的认知障碍存在性别差异,其中男性患者的注意记忆和执行功能认知缺陷相较于女性患者更严重,与ZHANG B等[9]研究结论一致。但也有研究[10]称,女性精神分裂症患者的认知损害重于男性患者或并无差异。各研究结论不一致的原因可能与认知测试工具、疾病进展阶段、病程、抗精神病药物种类、治疗剂量和治疗时间等不同有关。BANGASSER D A等[11]报道,男女认知表现不同的潜在神经生物学机制可能是蓝斑-唤醒中心压力受体信号传导和运输存在性别差异。此外,在学习回路中,树突形态同样具有性别差异。海马体的可塑性、认知能力和海马体完整性亦存在性别差异[12]。这些可能是精神分裂症患者认知损害情况存在性别差异的内在机制。与男性患者相比,女性精神分裂症患者表现出更好的记忆功能和执行表现,提示女性或可避免与精神分裂症相关的认知功能衰退,这可能与性腺激素对认知功能的影响有关,因为雌激素和睾酮可能通过特定区域的多巴胺和5-羟色胺效应影响认知表现[13]。例如,雌激素能降低多巴胺浓度,调节纹状体和海马多巴胺受体的敏感性与数量,故女性可能比男性有更好的认知能力。本研究推测,女性精神分裂症患者的这种认知保护现象可能与较少的阴性症状相关,还可能与抗精神病药物正常化大脑中雌激素的活性相关,但女性患者认知优势的确切机制仍有待进一步研究。值得注意的是,女性患者在其他认知领域方面并未显示出优势,目前尚无法解释女性患者为何仅在2个认知领域表现更好。
本研究结果显示,男性精神分裂症患者的血清FGF-2水平显著低于女性精神分裂症患者。相关研究[14-17]证实血浆FGF-2水平与月经周期激素变化存在密切关系,提示FGF-2水平受激素水平影响,且性激素在神经营养因子的表达和调控中发挥重要作用,高水平雌激素可能诱导FGF-2的产生和释放。因此,女性精神分裂症患者FGF-2水平较高可能与性激素水平有关,但不同性别精神分裂症患者血清FGF-2水平存在差异的原因尚无法阐明,还需进一步研究证实。值得注意的是本研究未能控制女性患者的月经周期,存在不足之处,在今后的研究中应予以纠正。
本研究还发现,精神分裂症患者血清FGF-2水平与一些认知域显著相关且存在性别差异,即女性患者血清FGF-2水平与一些认知域具有相关性,而男性患者则无此关联。调节FGF受体信号可以作为阿尔茨海默病的潜在疗法[18], 并能够调节衰老[19]。一项针对老年人群的研究[20]表明,血浆FGF-2水平是老年人认知功能障碍的一个生物标志物。动物实验[21]结果显示,多巴胺能D2受体激活调节大鼠前额叶皮层和海马中FGF-2基因的表达。向脑室内输注FGF-2后,海马中新齿状回颗粒细胞的产生和树突生长增强[22]。FGF受体具有神经保护和记忆增强特性, FGF-2基因敲除小鼠海马长时程增强能力明显受损,这种损伤可通过上调FGF-2或予以重组FGF-2治疗改善[21-22]。由此表明, FGF-2在学习和改善认知功能过程中起着重要作用,为本研究的相关发现提供了生物学基础。
本研究进一步行调节分析后发现, FGF-2可调控性别与连线测验-B评分的关系。精神分裂症患者血清FGF-2水平与认知功能关系的性别差异可能与性激素有关,例如雌二醇可诱导FGF-2表达,海马中雌二醇的作用可能由FGF-2介导[14, 17]。动物实验[15-16]显示,雌激素治疗可增加海马中FGF-2的表达。此外, RUBIN L H等[23]研究表明,催产素水平较高的女性精神分裂症患者在面部情绪处理测试中感觉更快乐,表明催产素可能改善女性精神分裂症患者的情绪状态和社会交往。总之,性激素与认知功能存在密切关系,且可能由FGF-2调控。精神分裂症患者血清FGF-2水平与认知功能关系的性别差异还可能与氧化应激有关,因为氧化应激增强会影响神经元功能并导致精神分裂症患者神经认知功能和社会认知功能受损[24-25]。在生理条件下,女性似乎不太容易受到氧化应激的影响,因为雌激素可以发挥抗氧化作用,对精神分裂症患者的认知功能起到保护作用[25-26]。因此,本研究发现仅女性精神分裂症患者的FGF-2水平与执行功能和注意记忆显著相关。
本研究存在一些局限性: ① 2种性别的样本量均较小,且未将非典型抗精神病药物的类型作为协变量,可能混淆研究结果; ②未考虑一些混杂因素,如难治性精神分裂症和性激素水平,今后的研究有必要同时确定雌激素、FGF-2与认知功能的关系,阐明可能导致性别差异的分子机制,例如雌激素是否通过影响FGF-2而改善认知功能; ③作为一项横断面研究,本研究无法确定血清FGF-2水平与精神分裂症患者认知缺陷之间的因果关系,未来需在首次发病且从未服药的精神分裂症患者中进行纵向研究。
综上所述,精神分裂症患者血清FGF-2水平与认知障碍具有相关性,且存在性别差异。与女性精神分裂症患者相比,男性精神分裂症患者在注意记忆和执行功能方面的认知损害更严重,且血清FGF-2水平更低。此外,FGF-2与部分认知域的关联仅在女性精神分裂症患者中发现,进一步支持血清FGF-2水平失调可能与女性精神分裂症患者认知障碍有关的假设。
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表 1 2组患者临床资料和认知功能比较(x±s)[n(%)]
指标 分类 女性组(n=58) 男性组(n=54) t/χ2 P 年龄/岁 33.03±12.02 31.52±13.08 0.639 0.524 体质量指数/(kg/m2) 24.53±3.77 23.70±3.76 1.167 0.246 受教育程度/年 7.60±4.35 7.59±4.33 0.013 0.989 首次发病年龄/岁 24.12±6.81 24.83±6.02 -0.585 0.560 阳性和阴性症状量表评分/分 阳性 18.79±8.92 20.39±8.58 -0.964 0.337 阴性 25.55±9.83 26.67±10.57 -0.578 0.564 总分 73.36±14.13 77.04±14.09 -1.377 0.171 氯丙嗪当量/(mg/d) 773.42±417.72 799.59±602.24 -0.269 0.789 服用非典型抗精神病药物 49(84.48) 50(92.59) 1.793 0.181 Stroop测验评分/分 单词 85.03±8.62 84.91±7.14 0.085 0.933 颜色 57.26±8.99 56.07±7.48 0.755 0.452 色词 33.78±7.40 31.33±7.27 1.761 0.081 范围流畅性测验评分/分 动物命名 10.86±2.91 8.85±3.85 3.131 0.002 动作命名 7.91±2.49 8.72±2.19 -1.816 0.072 连线测验评分/分 连线测验-A 81.66±8.59 81.69±7.54 -0.020 0.984 连线测验-B 193.74±26.06 197.74±10.31 -1.053 0.295 木块图测验评分/分 空间广度(向前) 7.84±1.85 8.04±2.01 -0.527 0.599 空间广度(向后) 7.15±2.05 6.24±2.27 2.215 0.029 总分 14.09±3.45 15.07±3.62 -1.479 0.142 成纤维细胞生长因子-2/(μg/mL) 9.97±2.76 8.96±1.69 2.308 0.023 表 2 各组患者血清成纤维细胞生长因子-2水平与认知功能的相关性分析
项目 全组(n=112) 女性组(n=58) 男性组(n=54) r P r P r P Stroop测验-单词评分 -0.007 0.944 -0.010 0.939 -0.006 0.967 Stroop测验-颜色评分 -0.031 0.743 0.069 0.609 -0.195 0.051 Stroop测验-色词评分 -0.027 0.774 -0.039 0.770 -0.117 0.400 范围流畅性测验-动物命名评分 0.194 0.040 0.264 0.045 0.005 0.972 范围流畅性测验-动作命名评分 -0.021 0.827 0.054 0.685 -0.058 0.674 连线测验-A评分 -0.011 0.909 0.045 0.737 -0.123 0.377 连线测验-B评分 -0.320 0.001 -0.401 0.002 0.087 0.532 木块图测验-空间广度(向前)评分 0.086 0.365 0.117 0.383 0.083 0.553 木块图测验-空间广度(向后)评分 -0.165 0.082 -0.074 0.583 -0.235 0.087 木块图测验-总分 -0.036 0.704 0.014 0.915 -0.042 0.763 表 3 FGF-2在性别与连线测验-B评分关系中的调节作用
项目 β SE t P 95%CI 年龄 0.100 0.146 0.684 0.495 -0.189~0.389 BMI -0.068 0.501 -0.135 0.893 -1.061~0.925 受教育程度 0.026 0.421 0.063 0.950 -0.808~0.861 首次发病年龄 0.185 0.282 0.658 0.512 -0.373~0.744 PANSS-阴性评分 -0.406 0.176 -2.304 0.023 -0.756~-0.057 氯丙嗪当量 0.001 0.004 0.274 0.785 -0.006~0.008 性别 -38.592 17.004 -2.270 0.025 -72.319~-4.864 FGF-2 -8.143 2.403 -3.389 0.001 -12.909~-3.377 FGF-2×性别 4.373 1.804 2.425 0.017 0.796~7.951 BMI: 体质量指数; PANSS: 阳性和阴性症状量表; FGF-2: 成纤维细胞生长因子-2。 -
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1. 周海福,陈宽玉,李飞,肖文焕. 喹硫平与电休克治疗对精神分裂症患者血清中成纤维细胞生长因子-2的影响. 心理月刊. 2024(21): 138-140+168 . 百度学术
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