中國漢族右利手大學生5-HTTLPR、性別與其海馬體積的關系

李峰，薄奇靜，王傳躍

(首都醫科大學附屬北京安定醫院·北京腦重大疾病研究院精神分裂癥研究所，北京100088)

中國漢族右利手大學生5-HTTLPR、性別與其海馬體積的關系

李峰，薄奇靜，王傳躍

(首都醫科大學附屬北京安定醫院·北京腦重大疾病研究院精神分裂癥研究所，北京100088)

目的 探討中國漢族右利手大學生5-羥色胺轉運體啟動子區基因連鎖多態性(5-HTTLPR)及性別與海馬體積的關系。方法 選擇663例漢族右利手大學生，采用PCR技術檢測其5-HTTLPR基因型，L/L、L/S和S/S三種基因型各抽取18例大學生用磁共振掃描測算顱腔體積、海馬相對體積及絕對體積， 用多元方差分析基因型與性別對海馬體積的交互影響。結果 54例大學生左右側海馬相對體積、絕對體積比較差異有統計學意義(P均<0.05)。不同基因型大學生左右側海馬絕對體積、相對體積、顱腔體積比較差異無統計學意義(P均>0.05)。不同性別大學生右海馬絕對體積、左右海馬相對體積及顱腔體積比較差異有統計學意義(P均<0.05)。基因型及性別之間的交互作用對兩側海馬的相對及絕對體積的影響差異無統計學意義(P均>0.05)。結論 不同基因型大學生海馬體積無差別,不同性別大學生海馬體積有差別;二者對海馬體積不存在交互影響。

海馬體積；5-羥色胺轉運體；基因多態性；漢族；大學生；性別；右利手；情感障礙

5羥色胺(5-HT)是人體內神經抑制性遞質，受5-HT轉運體(5-HTT)蛋白的調控。同時，是選擇性5-HT再攝取抑制劑(SSRIs)類藥物的作用靶點。而5-HTT啟動子區基因連鎖多態性(5-HTTLPR)共有4個等位基因，最常見的是S與L等位基因。S等位基因被認為是情感性障礙特別是重性抑郁障礙的易感因素。5-HT神經元主要分布在不同縫核，在多數腦區表達，如參與構成邊緣系統的海馬。邊緣系統與腦區構成了網狀結構，同時起到了情緒調節作用。因此，5-HTTLPR與海馬均是目前情感性精神障礙的研究熱點之一。研究發現，具有不同5-HTTLPR等位基因的重性抑郁患者海馬體積不同，但健康者各基因型尚未發現有此變化。目前僅較少國外研究[1，2]有相關報道，國內尚未見報道。5-HTTLPR與種族密切相關[3]，中國人群中是否存在與國外報道相同的變化尚未可知。若在國內健康人群中能獲得某一基因型與海馬體積的關聯，那這一關聯可能只是素質性指標，而不是狀態性指標[2]。2015年9～12月，本研究探討5-HTTLPR及性別與右利手中國漢族大學生海馬體積的關系，從生理水平上揭示遺傳對情感障礙的調節作用，為情感障礙的早期診斷和治療提供依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇北京師范大學一年級新生663例，均體檢健康。其中男331例、女332例，年齡(20.44±0.88)歲。入選標準：①中國漢族；②右利手；③既往無精神疾病史、無精神疾病家族史；④無嚴重或不穩定狀態的其他軀體疾病；⑤自愿參加本研究，并簽署知情同意書。本研究已獲得北京安定醫院倫理委員會批準。

1.2 5-HTTLPR基因型檢測 采用PCR技術。抽取大學生外周靜脈血4 mL，采用美國Omega公司提供的試劑盒提取DNA，并在-80 ℃冰箱中冷凍貯存。根據5-HTTLPR位點兩側序列設計PCR引物和PCR反應條件。PCR擴增引物均由北京奧科生物技術有限責任公司合成。引物序列上游：5′-GGCGTTGCCGCTGAATGC-3′、下游：5′-GAGGGACTGAGCTGGACAACCAC-3′。PCR反應體系25 L，含基因組DNA 50 ng、10×PCR反應Buffer 2.5 L、1.5 mmol/L Mg2+1.0 L、引物各0.5 L、0.2 mmol/L dNTPs 0.5 L、0.6 U/ L Taq DNA聚合酶0.3 L，加雙蒸水至25 L。PCR反應條件：95 ℃預變性4 min，96 ℃ 45 s，58 ℃ 90 s，72 ℃ 90 s，35個循環，出循環后72 ℃再延伸10 min。PCR產物直接經2%瓊脂糖水平凝膠電泳分離鑒定基因型，電泳后，經Gel Doc2000成像系統照相并讀取基因型。區分出3種基因型：長純合子基因型(L/L)為528 bp，長短雜合子基因型(L/S)為528、488 bp，短純合子基因型(S/S)為488 bp。

1.3 海馬體積測算 L/L、L/S、S/S型中各抽取18名大學生接受磁共振掃描。使用北京師范大學腦成像中心的西門子3T磁共振行頭顱磁共振掃描。T1結構像：128層矢狀位掃描，層厚1.33 mm，層間距0 mm，層內分辨率為256×192，脈沖重復時間2 530 ms，回波時間3.39 ms，翻轉角7°，視野256 mm×256 mm。采用手工分割的方法，根據海馬的標準解剖圖譜[4]，在矢狀位層面上以大腦前后連合的水平連線為定位基線，使用ITK-SNAP軟件，在斜冠狀位對海馬進行逐層分割。海馬結構包括Ammon′s角、齒狀回及下托。采用基于體素的形態測量學技術，使用SPM8軟件，對受試對象進行顱腔體積、海馬體積測量。海馬體積的標準化：為消除個體頭顱大小對海馬體積大小的影響，對海馬體積進行標準化處理。海馬相對體積=海馬絕對體積/顱腔體積×1 000。

2 結果

2.1 5-HTTLPR基因型分布 受試對象的基因頻率分布符合Hardy-Weinberg遺傳平衡定律。其中S等位基因頻率0.72(476/663)。基因型分為L/L型、L/S型及S/S型，各抽取18例大學生，共54例。L/L型男8例、女10例，年齡(20.17±0.99)歲；L/S型男7例、女11例，年齡(20.67±0.77)歲；S/S型男9例、女9例，年齡(20.50±0.86)歲。三型年齡、性別比較差異無統計學意義(P均>0.05)。

2.2 54例大學生左右側海馬體積比較 54例大學生右側海馬相對體積、絕對體積分別為(2 251.27±216.86)、(2 343.80±245.35)mm3，左側分別為(1 514.64±158.82)、(1 575.96±170.91)mm3。左右側海馬相對體積、絕對體積比較差異有統計學意義(P均<0.05)。

2.3 不同基因型大學生海馬體積比較 三種基因型大學生左右側海馬絕對體積、相對體積、顱腔體積組間比較差異無統計學意義(P均>0.05)。見表1。

表1 不同基因型大學生海馬體積比較

2.4 不同性別大學生海馬體積比較 不同性別大學生右側海馬絕對體積、左右海馬相對體積及顱腔體積比較差異有統計學意義(P均<0.05)。見表2。

2.5 性別與基因型對海馬體積的交互影響 使用

表2 不同性別大學生海馬體積比較

多元方差分析，在排除年齡基礎上分析性別、基因型對左右側海馬體積的影響。結果發現，性別對左右側相對海馬體積影響差異有統計學意義(P均<0.05)；而基因型及其與性別之間的交互作用對兩側海馬絕對及相對體積的影響差異無統計學意義(P均>0.05)。見表3。

表3 海馬體積的影響因素

3 討論

5-HTTLPR是基因啟動子上的插入(缺失)，等位基因中最常見的是一個22 bp的14或16倍體重復，通常分別稱為S和L等位基因。本研究中S等位基因頻率為0.72，該分布與其他研究[5]結果一致。說明本研究選取人群具有一定代表性。

人類海馬結構由灰質及白質兩部分構成。一般海馬指Ammon氏角、齒狀回和下托。其中海馬的手工測量法被認為體積測量的金標準[6]。臨床上使用的分割方法仍以人工分割為主[7]。國內外已有很多學者對海馬的體積進行了測量，但結果尚不統一。本研究結果同既往文獻[8]報道一致。但部分報道[9]數值較本研究偏大，這可能與本研究不包含海馬傘等白質結構、各測量者所選標準不同、場強、層厚等因素有關，也可能與本研究所選用的受試對象學歷水平較高有關。因為既往有研究顯示，青年人海馬體積越小，記憶力越好[10]；且Amat等[11]發現，擁有較小海馬體積的健康受試對象的智力高。

本研究結果顯示，雙側海馬體積存在著非對稱性，即右側海馬體積顯著大于左海馬體積，這與既往文獻[12]報道一致。這種非對稱性可能與受試者均為右利手有關[13]；或者也有可能是因為右利手者作為左側聽覺中樞和聽感覺性語言中樞體積較大，雖位于左顳葉，但沿左顳葉上面分布，位于側裂的后端，在所定前顳葉后界的后方，故測量中未包入其內。也有研究[14]發現，標準化后的海馬體積無利手差異，右側均略大于左側。目前尚無被試均為左利手的文獻報道。

本研究發現，右海馬絕對體積男性較女性大，這可能與男女顱腔體積大小存在差異有關。海馬相對體積男性均較女性小。這與既往文獻[15]報道一致。本研究結果發現，性別對海馬體積有影響，且性別在許多疾病上均表現出差異。如抑郁癥的患病率女性高于男性，而雙相情感障礙患病率男女之比1∶1.2，且這一趨勢在各種文化和人群中一致。這也說明擁有相對較大海馬體積的女性患情感障礙的概率高于擁有相對較小海馬體積的男性，這意味著海馬體積的大小在一定程度上與情感障礙的患病率有關。

隨著高場強磁共振的出現，遺傳學與影像學的結合也將越來越緊密。但目前，有關5-HTTLPR與海馬體積關系的報道仍相對較少。Thomas等[1]在2004年首次報道了重性抑郁障礙患者及與之匹配的健康對照者5-HTTLPR多態性與海馬體積的關系，研究表明，L/L基因型的患者較同一基因型的健康對照具有明顯減小的海馬白質及灰質體積；同時，L/L基因型的患者較L/S或S/S基因型的患者具有明顯減小的海馬白質體積。這說明，L等位基因與重性抑郁障礙患者的海馬體積減小有關。Warren等[2]研究也得出相似結論。但二者的研究中均未發現健康對照間5-HTTLPR與海馬體積的關聯，與本文的結論一致。這說明雖然5-HTTLPR存在種族間差異[5]，但各種族健康人群5-HTTLPR與海馬體積均未見明顯關聯。而這可能意味著，重性抑郁障礙患者5-HTTLPR與海馬體積的關聯不僅僅是基因敏感性，更是重性抑郁障礙的一種狀態性指標。換言之，5-HT系統及5-HTT可能會影響海馬形態的改變，這為今后重性抑郁的影像遺傳學研究奠定了基礎。

本研究存在以下不足，只對漢族青年人群進行了研究，年齡相近，且研究人群學歷較高，而未針對其他人群進行研究；未包括近來報道的5-HTTLPR的L等位基因上Lg的單核苷酸多態性進行探討，該基因是否對結果產生影響，需進一步研究加以證實。

[1] Thomas F, Eva M, Meisenzahl P, et al. 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.

[2] Warren D, David C, Martha E, et al. Influence of serotonin transporter promoter region polymorphisms on hippocampal volumes in late-life depression[J] .Arch Gen Psychiatry, 2005,62(5):537-544.

[3] Gelernter J, Kranzler H, Cubells JF. Serotonin transporter protein (SLC6A4) allele and haplotype frequencies and linkage disequilibria in African- and European-American and Japanese populations and in alcohol-dependent subjects[J]. Hum Genet, 1997,101(2):243-246.

[4] Henri M. The human hippocampus: functional anatomy, vascularization and serial sections with MRI[M]. New York: Berlin, 1998:260.

[5] Yoshida K, Ito K, Sato K, et al. Influence of the serotonin transporter gene-linked polymorphic region on the antidepressant response to fluvoxamine in Japanese depressed patients[J]. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry, 2002,26(2):383-386.

[6] Pruessner JC, Collins DL, Pruessner M, et al. Age and gender predict volume decline in the anterior and posterior hippocampus in early adulthood [J]. J Neurosci, 2001,21(1):194-200.

[7] Martin SB, Covell DJ, Joseph JE, et al. Human experience seeking correlateswith hippocampus volume: convergent evidence from manual tracing and voxel-based morphometry[J]. Neuropsychologia, 2007,45(12):2874-2881.

[8] 林濤,韓鴻賓,王麗穎,等.首發抑郁癥海馬體積及影響因素研究[J].中國神經精神疾病雜志,2008,34(6):368-370.

[9] 李月峰,姜平,王冬青,等.正常與抑郁癥成人女性海馬體積的磁共振研究[J].中國臨床解剖學雜志,2009,27(1):61-63.

[10] Cyma Van Petten. Relationship between hippocampal volume and memory ability in healthy individuals across the lifespan: review and meta-analysis[J]. Neuropsychologia, 2004,42(10):1394-1414.

[11] Amat JA, Bansal R, Whiteman R, et al. Correlates of intellectual ability with morphology of the hippocampus and amygdala in healthy adults[J]. Brain and Cognition, 2008,66(2):105-114.

[12] 張海軍,林志國,陳曉光,等.中國人腦立體定位MRI海馬結構體積的測定[J].立體定向和功能性神經外科雜志,2008,21(4):193-195.

[13] 鄒翎,肖家和,周翔平,等.正常成人海馬結構、杏仁核及前顳葉的MRI體積測量[J].四川大學學報,2003,34(4):719-722.

[14] 杜緒倉,王擇忠,魚博浪,等.海馬結構的磁共振體積測量[J].西安醫科大學學報,2001,22(3):209-211.

[15] 孫鵬,王巍,劉鵬飛.正常成人核磁共振定量測量研究[J].哈爾濱醫科大學學報,2013,46(3):281-284.

Relationship between 5-HTTLPR genotype, gender and hippocampal volumes in right-handed Chinese Han students

LIFeng,BOQijing,WANGChuanyue

(BeijingAndingHospitalAffiliatedtoCapitalMedicalUniversity,BeijingKeyLaboratoryofMentalDisorders,BeijingInstituteforBrainDisordersCenterofSchizophrenia,LaboratoryofBrainDisorders,Beijing100088,China)

Objective To investigate the relationship between 5-HTTLPR, gender and hippocampal volumes in right-handed Chinese Han students. Methods Six hundred and sixty-three freshmen were selected as the subjects. 5-HTTLPR genotype was detected by polymerase chain reaction. According to genotypes (L/L, L/S, and S/S), they were divided into three groups with 18 subjects. Siemens 3.0T magnetic resonance imaging was used for scanning, hippocampus were segregated layer by layer with ITK-SNAP software. In this study, multivariate analysis of variance was used to analyze the interaction between gender and genotype to hippocampal volume. Results The raw and normalized volumes of the different sides of hippocampus in 54 students were significantly different (allP<0.05). There was no significant difference in raw volumes, normalized volumes and cranial cavity volumes of different sides of hippocampus on these three groups (allP>0.05). There were significant differences in raw hippocampal volumes of right side, normalized hippocampal volumes and cranial cavity volumes of both sides between different genders (allP<0.05). There were significant differences in the effects of gender on the left and right hippocampal volumes (P<0.05). Nevertheless, we did not find significant differences between the influence of genotype and the effects of interaction with gender on raw and normalized hippocampal volume in different sides (allP>0.05). Conclusions It is suggested that different gender rather than genotype result in different hippocampal volumes in the right-handed Chinese Han students. However, there is no interaction between gender and genotype to hippocampal volume.

hippocampal volumes; 5-hydroxytryptamine; gene polymorphism; Han nationality; university student; gender; dextromanuality; affective disorders

北京市醫院管理局臨床醫學發展專項經費資助項目(ZYLX201403)。

李峰(1984-)，女，碩士，主要研究方向為影像遺傳學。E-mail：lifengweiyi023@126.com

王傳躍(1959-)，男，博士，主要研究方向為精神藥理學。E-mail：wang.cy@163.net

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.05.007

R791.1

A

1002-266X(2017)05-0022-04

2016-09-10)