5-羥色胺2A受體基因T102C多態(tài)性與抑郁癥患者大腦灰質(zhì)密度的相關性☆

張婧 劉海燕 姚志劍 盧青△

5-羥色胺2A受體基因T102C多態(tài)性與抑郁癥患者大腦灰質(zhì)密度的相關性☆

張婧*劉海燕*姚志劍*盧青△

目的 探討5-羥色胺2A受體(5-HT2A)基因T102C多態(tài)性與抑郁癥患者大腦灰質(zhì)密度的相關性。方法 以1.5T超導型磁共振儀對57例抑郁癥患者及37名性別、年齡、受教育年限與患者組無差異的正常對照進行腦部的三維磁共振掃描，同時檢測受試者的5-HT2A受體基因T102C多態(tài)性。采用基于像素的形態(tài)學分析方法分析被試的腦灰質(zhì)圖，建立方差分析(校正P＜0.005)模型以比較不同組間灰質(zhì)密度差異，體素為10及以上(K≥10)的腦區(qū)為差異有統(tǒng)計學意義。結(jié)果 患者組與對照組T102C多態(tài)性的基因型和等位基因頻率差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。CC基因型患者組左楔葉、左丘腦、右后扣帶回灰質(zhì)密度較TC基因型組降低(校正P＜0.005)，同時左右后扣帶回、右額中回灰質(zhì)密度也較TT基因型患者組降低(校正P＜0.005);TC基因型患者組左扣帶回灰質(zhì)密度較TT基因型組降低(校正P＜0.005)。包括對照組不同基因型組在內(nèi)的其他各組間未發(fā)現(xiàn)各腦區(qū)灰質(zhì)密度存在差異(校正P＜0.005)。結(jié)論 5-HT2A受體C等位基因可能參與了抑郁癥后扣帶回等腦區(qū)結(jié)構(gòu)異常的病理機制。

抑郁癥 5-羥色胺2A受體 T102C 多態(tài)性 灰質(zhì)密度

抑郁癥患者可能存在大腦結(jié)構(gòu)的異常［1］，而遺傳因素可能是影響因素之一，故近年已有研究關注基因多態(tài)性與腦形態(tài)學的關聯(lián)［2－4］。5-羥色胺2A受體(5-HT2A)作為抗抑郁治療的重要靶點，該受體基因成為抑郁癥的候選基因之一［5］。對健康人群的研究顯示，5-HT2A基因His452Tyr多態(tài)性影響學習記憶等相關腦區(qū)結(jié)構(gòu)［6］，但目前尚未見該基因包括His452Tyr在內(nèi)的相關多態(tài)性與抑郁癥患者腦結(jié)構(gòu)影像的關聯(lián)研究。5-HT2A受體基因位于染色體13q14-q21，其中的T102C多態(tài)性位于非編碼區(qū)，它不能改變氨基酸的序列，但是與其它的多態(tài)性位于同一連鎖不平衡區(qū)，且信息量最高，所以最常作為DNA多態(tài)性遺傳標記。本研究擬對5-HT2A受體基因T102C多態(tài)性與抑郁癥患者及正常被試大腦結(jié)構(gòu)的關系進行初步探討。

1 對象與方法

1.1 研究對象 為來自2006年9月至2010年5月南京腦科醫(yī)院的抑郁癥住院患者。入組標準:①符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計學手冊第四版(DSM-Ⅳ)重性抑郁障礙的診斷標準(CCMD-3);②24項漢密爾頓抑郁量 表 (Hamihon Rating Scale for DePression，HAMD24)總分＞35分;③入組前至少2周內(nèi)未服藥;④右利手。排除其他精神障礙、頭部外傷史及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。共57例患者，男性20例，患者37例，年齡20～54歲，平均42歲(中位數(shù))，受教育年限5～15年，平均(10.1±3.1)年，病程0.25～20年，平均2年(中位數(shù))，HAMD24總分36～69，平均(47±10)分。

對照組為按照居住地相近的原則招募的健康志愿者，既往和目前無精神障礙，右利手。排除焦慮及抑郁情緒狀態(tài)、精神病家族史、頭部外傷史及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。共37名，男12名，女25名，年齡23～54歲，平均(39.3±10.3)歲，受教育年限8～17年，平均(11.3±2.6)年。患者組和對照組在性別比例(χ2=0.14，P=0.71)、年齡(t=1.87，P=0.06)、受教育年限(t=1.90，P=0.06)上差異均無統(tǒng)計學意義。本研究獲南京醫(yī)科大學醫(yī)學倫理會批準，受試者或其家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 5 -HT2A基因T102C多態(tài)性檢測 取受試者靜脈血2 mL，EDTA抗凝，分取500μL，經(jīng)典 KI法提取DNA。上、下游引物分別為:5'-TCTGCTACAAGTTCTGGCTT-3';5'-CTGCAGCTTTTTCTCTAGGG-3'。PCR 總反應體系為 20μL，包含:PCRmix 10 μL，上下游引物各0.25μL，模板 DNA1 μL，ddH2O 8.5 μL。PCR 反應條件為:95 ℃預變性 5 min，94 ℃ 30 s、55℃ 40 s、72 ℃30 s共35個循環(huán)，72℃延伸6 min，4℃終止。取PCR產(chǎn)物10μL加入限制性內(nèi)切酶 MSP I，37℃酶切，1.5%瓊脂糖凝膠電泳分離判讀基因型。PCR產(chǎn)物342 bp，完全不能被酶切開的為TT純合子(1條帶，342 bp)，不能完全被酶切開的為TC雜合子(3條帶:342 bp，216 bp，126 bp)，能完全被切開的為 CC純合子(2 條帶:216 bp，126 bp)。

1.2.2 腦影像學數(shù)據(jù)采集 應用1.5T超導型磁共振儀，正交頭顱線圈。掃描時，受試者平臥，固定頭部，常規(guī)T1W1、T2W1平面掃描后未發(fā)現(xiàn)異常者方繼續(xù)進行三維磁共振(3D)掃描。掃描參數(shù):TR/TE=9.9 ms/2 ms，Matrix=256 ×192，160 層，層厚1 mm。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析 在VBM 5.1工具箱內(nèi)(基于Matlab7.1平臺上的SPM5軟件中使用)對每個受試者的腦圖像進行空間標準化、分割、平滑，最終得到統(tǒng)計分析所需全腦灰質(zhì)圖。在SPM5中建立方差分析(校正，P＜0.005)模型并兩兩比較，分析不同組間灰質(zhì)密度差異，以體素為10及以上的腦區(qū)為差異有統(tǒng)計學意義，得出相應差異腦區(qū)的MNI坐標，轉(zhuǎn)換MNI坐標為T坐標，使用Talairch Daemon Client軟件判定具體腦區(qū)。WFU PickAtlas工具箱提取有意義腦區(qū)。采用SPSS11.5軟件的擬合優(yōu)度χ2檢驗分析 Hardy-Weinberg遺傳平衡，χ2檢驗分析組間基因型和等位基因分布差異(檢驗水準α=0.05)，二變量相關分析觀察基因型與差異腦區(qū)灰質(zhì)密度的相關性。

2 結(jié)果

2.1 5 -HT2A基因T102C多態(tài)性的基因型和等位基因分布 Hardy-Weinberg遺傳平衡吻合度檢驗結(jié)果顯示，患者組5-HT2A受體基因T102C多態(tài)性基因型頻率的觀察值與理論值吻合良好(χ2=1.58，P＞0.05)，對照組的基因型頻率觀察值與理論值吻合良好(χ2=1.87，P＞0.25)，達到遺傳平衡。

2.2 組間大腦灰質(zhì)密度的差異 根據(jù)T102C多態(tài)性的基因型將患者組和對照組各分為TT、TC和CC三種基因型組。6組在性別(χ21.86，P=0.30)、年齡(F=2.65，P=0.12)、受教育年限(F=1.23，P=03)方面的差異均無統(tǒng)計學意義。三種基因型患者組HAMD24評分也無明顯差異(F=1.40，P=0.23)。方差分析結(jié)果顯示，6組大腦灰質(zhì)密度在左楔葉、左丘腦、雙側(cè)后扣帶回、右額中回的差異均有統(tǒng)計學意義(校正，P＜0.005)。進一步比較顯示，僅患者組中不同基因型之間存在差異，即:CC基因型組的左楔葉、左丘腦、右后扣帶回灰質(zhì)密度較 TC基因型組降低(校正，P＜0.005)，也較TT基因型組的左右后扣帶回、右額中回灰質(zhì)密度降低(校正，P＜0.005);TC基因型組左扣帶回灰質(zhì)密度較TT基因型組降低(校正，P＜0.005)。其余各組間未見明顯差異(P＞0.05)。見表1。

2.2 相關性分析 從全腦分析看，扣帶回最能代表一個隨著C等位基因攜帶數(shù)目增多而密度降低越明顯的趨勢，故提取所有抑郁癥患者雙側(cè)扣帶回灰質(zhì)密度值，與基因型做相關分析。結(jié)果顯示，扣帶回灰質(zhì)密度與基因型的相關有統(tǒng)計學意義(r=－0.43，P=0.03)。

3 討論

影像基因組學研究理論假設，某些腦結(jié)構(gòu)和功能可能是抑郁癥等精神疾病的生物內(nèi)表型，相關研究也許能在抑郁癥和疾病基因之間建立聯(lián)系［7］。故本研究對5-HT2A受體基因T102C多態(tài)性與大腦灰質(zhì)密度的

表1 不同基因型患者組灰質(zhì)密度具有差異的腦區(qū)1)

1 )P＜0.005，校正，K≥10為腦區(qū)差異有統(tǒng)計學意義;t值、Z值為檢驗統(tǒng)計量，值越大，P值越小關系進行了探討。結(jié)果顯示，在年齡、性別和受教育年限匹配的條件下，攜帶C等位基因的抑郁癥患者左楔葉、左丘腦、雙側(cè)后扣帶回、右額中回存在異常降低，特別是扣帶回的密度存在一個隨著C等位基因數(shù)目增高出現(xiàn)依次降低趨勢，相關分析也驗證了該結(jié)果。推測5-HT2A受體基因T102C多態(tài)性C等位基因可能參與了抑郁癥患者以扣帶回為主的多個腦區(qū)結(jié)構(gòu)異常的病理機制。此外，本研究未在正常人群中發(fā)現(xiàn)不同基因型攜帶者之間大腦密度存在差異，提示正常人群和抑郁癥患者不同內(nèi)外環(huán)境的相互作用下，C等位基因可能作為易感等位基因影響抑郁癥易感人群的腦結(jié)構(gòu)，但對正常人大腦結(jié)構(gòu)卻無明顯影響。

因缺乏既往同類研究的比較，本研究顯示的5-HT2A受體基因T102C多態(tài)性與抑郁癥腦區(qū)結(jié)構(gòu)異常可能相關的機制尚不清楚。既往研究認為抑郁癥患者5-HT2A受體興奮性增多、結(jié)合增高是一種原發(fā)性病理功能亢進［8］，他對于 5-HT1A 受體產(chǎn)生抑制作用［9］，導致抑郁癥狀的出現(xiàn)，部分抗抑郁藥也正是通過阻斷該受體的興奮性起到抗抑郁作用。T102C多態(tài)性位于5-HT2A受體基因第一外顯子區(qū)，胞嘧啶C替換胸腺嘧啶T，不產(chǎn)生蛋白結(jié)構(gòu)的改變，但由于C是可以被甲基化的，因而能夠降低基因的表達，所以說C等位基因與5-HT2A結(jié)合位點數(shù)目的降低有關［10］。并且有研究認為該等位基因可能是抑郁癥發(fā)病的一個保護性因子［11］，并預示著抗抑郁治療效果較佳［12］。同時也有研究認為，排除種族、其他基因影響，T、C等位基因仍各自與抑郁癥癥狀因子存在相關［12］。本研究中發(fā)現(xiàn)C等位基因與抑郁癥患者扣帶回等腦區(qū)灰質(zhì)密度降低有關，這與之前所認為的C等位基因存在保護作用產(chǎn)生了沖突，對此結(jié)果可能存在以下幾種可能性:首先，抑郁癥的發(fā)病與大腦功能失調(diào)更為相關，在C等位基因的介導下，扣帶回等腦區(qū)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，促使著這些相關腦區(qū)代償性的功能［13］維持在一個穩(wěn)定的水平上，抑制抑郁癥狀的發(fā)生，并使得腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子表達上調(diào)，這與大腦的代償可塑性的觀點是一致的［14］。其次，扣帶回、額葉、丘腦結(jié)構(gòu)異常可能是抑郁癥診斷的預測因子，但是診斷預測腦區(qū)與治療效果預測腦區(qū)在各自的大腦模式中不是完全一致的［15］。既往研究認為，抑郁癥患者前扣帶回、額中回、顳葉皮層功能由基線較低到出現(xiàn)回彈是治療效果較好的一個預測性指標［16］;攜帶5-HT轉(zhuǎn)運體基因l等位基因的抑郁患者海馬體積顯著縮小，而l等位基因攜帶者一般治療預后卻較s攜帶者更佳［17］，C等位基因的保護作用可能與l等位基因的作用是一致的，其中可能牽涉到保護性代償?shù)纫幌盗袕碗s的機制。再次，單個易感基因的作用是有限的，本研究尚不能完全排除其他相關基因等因素的影響。

本研究單純從大腦結(jié)構(gòu)與5-HT2A受體基因相關性的角度進行初步探討，結(jié)果表明5-HT2A受體基因C等位基因可能參與了抑郁癥后扣帶回等腦區(qū)結(jié)構(gòu)異常的病理機制，并推測C等位基因有可能作為一種治療預測因子值得進行深層次研究。在今后的研究中，可以結(jié)合藥物、認知心理治療的療效綜合探討基因、大腦與治療之間的關系。雖然影像基因組研究能最大限度的節(jié)約樣本量至單純基因研究的十分之一［18］，但本實驗作為一項初步研究，仍然存在許多不足之處，未能剔除藥物對于大腦結(jié)構(gòu)的影響，未能做到樣本性別、復發(fā)次數(shù)分層等等，在今后的研究中，需進一步完善。

［1］ 劉海燕，姚志劍，盧青，等.女性抑郁癥患者額葉灰質(zhì)密度與認知功能的研究［J］.中國神經(jīng)精神疾病雜志，2009，35(8):463－466.

［2］ Frodl T，Koutsouleris N，Bottlender R，etal.Reduced graymatter brain volumes are associated with variants of the serotonin transporter gene in major depression［J］.Mol Psychiatry，2008，13(12):1093－1101.

［3］ Hickie IB，Naismith SL，Ward PB，et al.Serotonin transporter gene status predicts caudate nucleus but not amygdala or hippocampal volumes in older personswithmajor depression［J］.JAffect Disord，2007，98(1 －2):137 －142.

［4］ Frodl T，Schule C，Schmitt G，et al.Association of the brain-derived neurotrophic factor Val66Met polymorphism with reduced hippocampal volumes in major depression［J］.Arch Gen Psychiatry，2007，64(4):410 －416.

［5］ 劉晉麗，王彥芳，孫寧，等.中國北方漢族人群5-羥色胺2A受體基因的T102C多態(tài)性與重性抑郁癥的關聯(lián)研究［J］.中國神經(jīng)精神疾病雜志，2008，34(3):181－182.

［6］ Filippini N，Scassellati C，BoccardiM，et al.Influence of serotonin receptor 2A His452Tyr polymorphism on brain temporal structures:a volumetric MR study［J］.Eur JHum Genet，2006，14(4):443－449.

［7］ Hasler G，DrevetsWC，Manji HK，et al.Discovering endophenotypes formajor depression［J］.Neuropsychopharmacology，2004，29(10):1765－1781.

［8］ 劉效巍，許晶，李曉秋，等.慢性應激抑郁模型大鼠腦內(nèi)5-HT1A和5-HT2A受體的變化［J］.基礎醫(yī)學與臨床，2004，24(2):174－178.

［9］ Wissink S，Meijer O，Pearce D，et al.Regulation of the rat serotonin-1A receptor gene by corticosteroids［J］.JBiol Chem，2000，275(2):1321－1326.

［10］ Fukuda Y，Koga M，AraiM，etal.Monoallelic and unequal allelic expression of the HTR2A gene in human brain and peripheral lymphocytes［J］.Biol Psychiatry，2006，60(12):1331 － 1335.

［11］ Jokela M，Keltikangas-Jarvinen L，Kivimaki M，et al.Serotonin receptor 2A gene and the influence of childhood maternal nurturance on adulthood depressive symptoms［J］.Arch Gen Psychiatry，2007，64(3):356－360

［12］ Kato M，ZanardiR，RossiniD，etal.5-HT2A gene variants influence specific and different aspects of antidepressant response in Japanese and Italian mood disorder patients［J］.Psychiatry Res，2009，167(1－2):97－105.

［13］ Georgios K，Harel ZS.Structural plasticity can producemetaplasticity［J］.PLOSONE，2009，4(11):e8062.

［14］ Duman RS，Malberg J，Nakagawa R，et al.Neuronal plasticity and survival in mood disorders［J］.Biol Psychiatry，2000，48(8):732－739.

［15］ Costafreda SG，Chu C，Ashburner J，et al.Prognostic and diagnostic potential of the structural neuroanatomy of depression［J］.PLOSONE，2009，4(7):e6353.

［16］ Walsh ND，Williams SC，Brammer MJ，et al.A longitudinal functional magnetic resonance imaging study of verbal working memory in depression after antidepressant therapy［J］.Biol Psychiatry，2007，62(11):1236－1243.

［17］ Frodl T，Meisenzahl EM，Zill P，etal.Reduced hippocampal volumes associated with the long variant of the serotonin transporter polymorphism in major depression［J］.Arch Gen Psychiatry，2004，61(2):177 －183.

［18］ Hariri AR，Drabant EM，Weinberger DR.Imaging genetics:perspectives from studies of genetically driven variation in serotonin function and corticolimbic affective processing［J］.Biol Psychiatry，2006，59(10):888 －897.

Association study on 5-HT 2A receptor gene T102C polymorphism and the concentration of graymatter in pa- tientswith major depressive disorder.

ZHANG Jing，LIU Haiyan，YAO Zhijian，lU Qing.Department of Psychiatry，Affiliated Brain Hospital of Nanjing Medical University.No 264 GuangZhou Road，Nanjing 210029.China.Tel:025 －82296252.

ObjectiveTo explore the correlation of5-hydroxytryptamine 2A receptor(5-HT2A)gene T102C polymorphism and the concentration of gray matter in patients with major depressive disorder and healthy participants.M ethods Fifty-seven patients with depression，as well as 37 gender-，age-，education-matched healthy controls，underwent brain structuralmagnetic resonance imaging(3D)using 1.5T nuclearmagnetic resonance imaging.Genotypes of 5-HT2A gene T102C polymorphism were detected using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism(PCRRFLP)method.The concentration of greymatter in differentgenotype groupswere compared using analysis of variance(correctedP＜0.005)after voxel-based morphometry(VBM)analysis.Cluster size≥10 voxels(K≥10)was used to determine significant difference.Results There were not significant differences in the frequencies of genotype and alleles between the depressed group and the healthy group(P＞0.05).In the patientgroup，CC genotype carriers had reduced concentration ofgreymatter(GMC)in the left cuneus，left thalamus and right posterior cingulated gyrus than the carriers of TC genotype(corrected，P＜0.005).In addition，CC genotype carriers also had reduced concentration of GMC in the bilateral posterior cingulated gyrus and rightmiddle frontal gyrus than TT genotype carriers(corrected，P＜0.005).GMC in left cingulated gyruswas lower significantly in carriers of TC genotype than in carriers of TT genotype(corrected，P＜0.005).Conclusions C allele of5-HT2A receptor gene T102C polymorphism may contribute to the pathomechanism of abnormality in brain structure including posterior cingulate in patientswithmajor depressive disorder.

book=211,ebook=68

Depression 5-HT2A receptor T102C Polymorphism Graymatter concentration

749.4

A

☆國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)(編號:2008AA02Z410)，國家自然科學基金(編號:30900356，81071135)，南京市醫(yī)學科技發(fā)展重點項目(編號:ZKX09037)

* 南京醫(yī)科大學腦科醫(yī)院精神科(南京 210029)

E-mail:yaozhijian@yahoo.cn)△東南大學學習科學研究中心

2010－10－28)

(責任編輯:曹莉萍)

·論 著·