神經炎症（Neuroinflammation）是一種發生在體內的免疫反應。中樞神經系統（CNS）不僅可以被心理壓力、衰老、感染、創傷、缺血和毒素等因素激活，而且也會受性別、年齡和基因等因素的影響。神經炎症的主要功能是通過保護和修復機制來維持大腦穩態。
異常神經炎症激活可導致情緒、社會行為和認知能力的失調。神經炎症與多種腦疾病有關，但不同腦疾病中免疫相關基因（Immune relative genes, IRGs）變化的程度和幅度是否也存在差異尚不清楚。
圖1 神經炎症
最近，美國紐約州立大學上州醫科大學精神科Chunyu Liu教授課題組在國際著名期刊《Molecular Psychiatry》發表題為：「Neuroimmune transcriptome changes in patient brains of psychiatric and neurological disorders"的研究文章。文章研究了患六種主要神經系統疾病患者的大腦轉錄組學免疫相關特徵基因，並分析了差異表達的免疫相關基因（IRGs）在六種神經系統疾病患者大腦中的表達及其相關的共表達模式。
圖2 論文題目：精神疾病和神經系統患者腦的神經免疫轉錄組學改變
首先，研究人員在2467個健康對照和患有六種主要腦部疾病（包括精神分裂症（SCZ）、雙相情感障礙（BD）、自閉症譜系障礙（ASD）、重度抑鬱障礙（MDD）、阿爾茨海默病（AD）和帕金森病（PD））患者的死後大腦找到了1275個免疫相關基因（IRGs），並對其表達變化進行了研究。研究發現，在所有的微陣列和RNA-seq數據集中，有865個免疫相關基因（IRGs）。超過60%的免疫相關基因（IRGs）在六種疾病中至少有一種疾病的表達發生明顯改變。
為了確定免疫相關基因（IRGs）參與的特定免疫功能，研究人員在特異性免疫系統中檢測了差異表達免疫相關基因（dIRGs）的富集功能。6種dIRGs富集通路均為6種免疫功能障礙。先天免疫反應的調節是六種功能之一。這表明即使免疫功能障礙在六種疾病中普遍存在，先天免疫基因亞群的特徵模式足以區分神經疾病和精神疾病。因此，差異表達的免疫相關基因（IRGs）在疾病間的共表達主要與先天免疫有關。
圖３免疫基因在6種疾病中的差異表達
為了研究性別對免疫失調的影響，研究人員將免疫相關基因（IRGs）按性別劃分樣本重新計算。比較免疫相關基因（IRGs）在不同疾病中男性和女性組之間的差異，研究發現自閉症譜系障礙（ASD）和重度抑鬱障礙（MDD）的性別差異顯著，在其他疾病中沒有明顯差異。男性自閉症譜系障礙（ASD）的免疫相關基因（IRGs）變化幅度大於女性，而重度抑鬱障礙（MDD）的情況則相反，女性的變化比男性大。
為了研究大腦中免疫相關基因（IRGs）的改變是否可以在血液中反應出來。研究人員發現大部分免疫相關基因（IRGs）的變化在血液和大腦中不重疊，然而，部分IRGs在腦部和血液出現了一致的變化，如精神分裂症（SCZ）中的S100A8。因此，這些基因可以作為候選的疾病外周生物標誌物。
當兩種疾病有相似的遺傳風險時，他們的免疫相關基因（IRGs）會有相似的變化嗎？研究人員發現相關性不大。儘管樣本量很小，但是提示遺傳因素對其有影響。這一分析囊括了所有六種疾病。
此外，性別、組織和假定的細胞類型對不同神經精神疾病的免疫改變的影響，進行了系統評估。共表達網絡揭示了神經免疫系統的轉錄本與神經系統相互作用。
圖４ 疾病特異性共表達模式
A 鑑定疾病特異性IRG的流程圖；B 疾病特異性IRG的表達模式；C 疾病特異性IRG的表達模式聚類圖。
然而，在全基因組關聯研究中，只有少數表達變化的基因被確定為包含風險變異。在基因和網絡水平上的轉錄組改變可能有助於闡明免疫相關的病理生理機制和幫助我們更好地定義神經精神和神經障礙。
綜上所述，這項研究探討了六種主要神經和精神疾病的神經免疫系統功能障礙，研究發現超過60%的IRGs在六種疾病中至少有一種疾病的表達有明顯改變，這表明免疫功能障礙廣泛存在於這些腦部疾病中。免疫相關基因（IRGs）的功能注釋強調了先天免疫的共同功能障礙及其區分精神疾病和神經疾病的能力。
文章來源：
Chen Y, Dai J, Tang L, Mikhailova T, Liang Q, Li M, Zhou J, Kopp RF, Weickert C, Chen C, Liu C. Neuroimmune transcriptome changes in patient brains of psychiatric and neurological disorders. Mol Psychiatry. 2022 Nov 24. doi: 10.1038/s41380-022-01854-7. Epub ahead of print. PMID: 36424395.
作者: Dr.HU (Brainnews創作團隊)
校審: 神經小子 (Brainnews編輯部)