注意缺陷多動障礙的分子遺傳學進展

趙 瀅 杜亞松

注意缺陷多動障礙的分子遺傳學進展

趙 瀅 杜亞松

注意缺陷多動障礙(attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）是常見的神經精神疾病，嚴重影響兒童、青少年和成人的學業(yè)、社交和工作技能。目前，兒童和青少年的患病率約為6%～9%［1］。家系研究、雙生子和寄養(yǎng)子研究結果顯示遺傳因素是ADHD的重要發(fā)病因素，平均遺傳度約為76%［2］。但是，ADHD病因與臨床表現(xiàn)復雜，同時具有個體差異性，至今尚未闡明ADHD發(fā)病的生物學機制。對ADHD發(fā)病機制的分子遺傳學研究主要集中于功能候選基因的關聯(lián)分析領域。候選基因的選擇與神經遞質聯(lián)系密切，目前，研究者們對多巴胺能、去甲腎上腺素能及5-羥色胺能神經遞質系統(tǒng)研究較多。同時，與神經遞質及神經可塑性有關的候選基因也日漸進入研究［3］。執(zhí)行功能的研究亦是ADHD研究領域的熱點，本文就各候選基因與ADHD及部分執(zhí)行功能的關聯(lián)研究逐一綜述如下。

1 多巴胺能神經遞質系統(tǒng)

目前認為，ADHD所涉及的多巴胺系統(tǒng)的遺傳基因有：多巴胺D4受體基因(DRD4）、多巴胺轉運體基因(DAT1或SLC6A3）、多巴胺D5受體基因(DRD5）、兒茶酚胺氧甲基轉移酶基因(COMT）等，同時某些基因之間尚存在相互作用。

1.1 多巴胺D4受體基因（DRD4）

多巴胺D4受體是G蛋白偶聯(lián)受體，屬于多巴胺D2樣受體家族，在前額葉皮質，尤其是前扣帶回皮質表達豐富，這些腦區(qū)在注意與控制方面起重要作用。

DRD4基因定位于11p15.5，研究最多的是位于第三外顯子的48 bp可變數(shù)重復序列多態(tài)性，其在人群中的重復數(shù)有2～11不等。最為常見的是4次(約67%）、7次(約12%）及2次(約10%）重復等位基因［2］。多數(shù)研究認為，7次重復等位基因是罹患ADHD的危險因素。Bellgrove等［4］發(fā)現(xiàn)在持續(xù)注意反應任務(SART）中，7次等位基因的攜帶者與非攜帶者相比，具有更好的執(zhí)行功能。Sandra等［6］發(fā)現(xiàn)帶有7次重復等位基因的ADHD患兒的言語智商、操作智商以及工作記憶能力均低于不帶有此等位基因的患兒。然而，Brookes［5］對臺灣216個核心家系進行研究發(fā)現(xiàn)，7次重復等位基因與ADHD之間不存在相關性。

造成上述研究結果不一致的原因，除了種族差異之外，還與ADHD疾病本身的個體差異性和表現(xiàn)復雜性有關。有待控制相關的混雜因素，選取能更好代表遺傳特質的內表型(endophenotype）之后再進行探究。

1.2 多巴胺轉運體基因（DAT1或SLC6A3）

多巴胺轉運體基因(DAT1或SLC6A3）定位于5p13.3，負責編碼一種可溶性轉運蛋白，將突觸間隙的多巴胺再攝取回突觸前神經元，是ADHD候選基因研究的重要靶點之一。

研究最多的是DAT1(SLC6A3）3'非翻譯區(qū)40 bp的可變數(shù)重復序列多態(tài)性［7］。最常見的等位基因是10次重復(480 bp，71.9%）與9次重復的等位基因片段(440 bp，23.4%）［8］。近半數(shù)研究認為，10次重復等位基因是ADHD的風險基因，然而其他研究未能得到一致結果［2］。Sherif［9］對196例ADHD患兒進行基線狀態(tài)下的執(zhí)行功能評估，發(fā)現(xiàn)純合體(基因型10/10）患兒的執(zhí)行功能，優(yōu)于雜合體(基因型9/10）患兒。Gizer［10］對DAT1(SLC6A3）的等位基因與ADHD關系的系統(tǒng)綜述，得出10次重復等位基因確實為ADHD的風險基因的結論(OR=1.10，95%CI：1.03～1.17），但是未對DAT1(SLC6A3）與ADHD執(zhí)行功能之間的關系進一步探究。

眾多研究沒有得到一致結論，可能與以下原因有關。首先，各個研究的實施難免存在混雜因素。第二，推測DAT1 (SLC6A3）的多態(tài)性并不直接與ADHD的患病風險相關，而是與其他的功能性多態(tài)存在連鎖不平衡［11］。第三，此等位基因位于3'非翻譯區(qū)，并不影響DAT1蛋白的結構，但很有可能影響DAT1的表達水平，引起轉運體功能改變，影響個體在執(zhí)行功能中的表現(xiàn)［9］。

此外，在DAT1(SLC6A3）內含子8處存在30 bp的可變數(shù)重復序列多態(tài)性，常見的等位基因有5次重復與6次重復，單獨研究此等位基因與ADHD及執(zhí)行功能關系的研究尚少，此等位基因位于內含子，不參與DAT基因的轉錄與翻譯，與其他等位基因之間的相互作用較小，將來可能成為ADHD分子遺傳學研究中的后起之秀。

1.3 多巴胺D5受體基因（DRD5）

多巴胺D5受體是G蛋白偶聯(lián)受體，屬于多巴胺D1樣受體家族，定位于4p15.3，由位于基因5'端18.5kb的高度雙核苷酸重復(CA）n構成，包含12種不同的等位基因，由134 bp至156 bp，其中148 bp最常見［12］。

ADHD執(zhí)行功能與DRD5關系的研究比較少。Manor［13］對164例ADHD患兒及其父母進行持續(xù)操作測驗(CPT）與注意力變量測試(TOVA）并分析其DNA，發(fā)現(xiàn)148 bp等位基因呈優(yōu)勢性傳遞，為ADHD的風險基因，且影響到患兒在CPT與TOVA中的表現(xiàn)。大部分已進行的研究認為148 bp等位基因是ADHD患病的風險基因。但是也有相當一部分研究未能重復此結果。其他研究過的DRD5等位基因還有136 bp等位基因，該基因被認為是ADHD的保護性因素，但是結果仍然需要重復［14］。

1.4 兒茶酚胺氧甲基轉移酶（COMT）基因

COMT是多巴胺代謝通路中重要的代謝酶。它定位于22q11.2，COMT基因編碼兩種異構體形式，分別為可溶型COMT(S-COMT）和膜結合型COMT(MB-COMT）。MBCOMT主要表達于大腦神經元［15］，同時在大腦前額葉皮質部位調節(jié)多巴胺信號轉導過程中起重要作用。

MB-COMT基因在22q11.2上包含一個常見的功能性單核苷酸多態(tài)性，在第158個密碼子處，一個核苷酸的置換(G-A），導致蛋白質序列纈氨酸(Val）置換為甲硫氨酸(Met），從而使Met攜帶個體的COMT活性與熱穩(wěn)定性下降［16］。Danie［17］對COMT Val158/108Met多態(tài)性與ADHD的系統(tǒng)綜述，認為此多態(tài)性與ADHD無關聯(lián)。Evan［18］通過經典的執(zhí)行功能檢測118例ADHD患兒，未發(fā)現(xiàn)COMT Val158/ 108Met多態(tài)性對ADHD患兒執(zhí)行功能產生影響。同樣，Mills［16］使用韋氏智力測試(WISC-III-R）中的數(shù)字廣度測驗、CPT及Maudsley注意及反應抑制測試組(MARS測試組）未發(fā)現(xiàn)此多態(tài)性與工作記憶、反應抑制、持續(xù)注意及沖動控制等執(zhí)行功能相關。但是，以往在健康成人及精神分裂癥成人患者中，應用WCST則發(fā)現(xiàn)COMT Val158/108Met多態(tài)性與執(zhí)行功能中的模式轉換能力存在相關性。

研究結果不一致的原因，可能是由于COMT Val158/ 108Met多態(tài)性與執(zhí)行功能受年齡因素的影響，兒童依賴COMT調節(jié)前額葉功能的程度低于成人［18］。也有報道稱此多態(tài)性對男性認知功能的影響高于女性［19］，在將來研究中，也需要考慮性別差異。

2 去甲腎上腺素能神經系統(tǒng)

去甲腎上腺素是中樞及外周神經系統(tǒng)重要的神經遞質，主要負責將去甲腎上腺素攝入突觸前神經末梢，維持其濃度穩(wěn)定［20］。目前研究較多的是去甲腎上腺素轉運體基因(NET1/SLC6A2）、腎上腺素α受體2A及2C基因(ADRA2A及ADRA2C）。

2.1 去甲腎上腺素轉運體（NET1/SLC6A2）基因

人類NET基因長約45 bp，定位于16q12.2，屬于SLC6家族Na+/CI-依賴性轉運體。在SLC6A2的啟動子上游區(qū)域-3081處腺嘌呤(A）在某些人群中會變異為胸腺嘧啶(T），這個變異會影響啟動子的活性。與等位基因A的攜帶者相比，T等位基因的表達下降了50%。Kim［20］發(fā)現(xiàn)-3081(T）變異與ADHD存在相關性。王玉鳳［21］對182例漢族ADHD患兒及184名對照進行基因測定，發(fā)現(xiàn)NET1/SLC6A2與ADHD混合型存在一定相關性。而NET1/SLC6A2與執(zhí)行功能方面的研究甚少，尚需進一步探索。

2.2 腎上腺素α受體2A（ADRA2A）基因及腎上腺素α受體2C（ADRA2C）基因

腎上腺素α受體2A基因位于10q24-26，在基因的啟動子上游區(qū)域-1291處存在單核苷酸多態(tài)性，有胞嘧啶(C）及鳥嘌呤(G）兩種形式。有研究認為ADRA2A基因多態(tài)性與ADHD遺傳易感性之間存在聯(lián)系，Polanczyk［22］的研究發(fā)現(xiàn)，ADRA2A基因-1291處G等位基因的ADHD患兒，在應用哌甲酯3個月后能夠明顯改善其注意力不集中的癥狀。ADRA2C基因位于4p16，Cho等［23］在一個韓國ADHD樣本的研究中發(fā)現(xiàn)，帶有等位基因C的純合患兒其反應時間變異率較高，而等位基因G的純合患兒的反應時間變異率較低，但是結果尚需重復。

3 5-羥色胺能神經系統(tǒng)

5-羥色胺在認知、情感及行為的調節(jié)中起重要作用，其功能失調會導致沖動行為，有部分研究認為5-羥色胺系統(tǒng)相關基因的變異也可能是ADHD的病因之一。研究較多的基因是編碼5-羥色胺轉運體(5-HTT）基因5-HTT/ SLC6A4，此外還有5-羥色胺受體1B基因(HTR1B）及5-羥色胺受體2C基因(HTR2C）在5-羥色胺轉運體基因(5-HTT/SLC6A2）啟動子區(qū)域，存在44 bp的插入/缺失，插入44 bp的等位基因編碼的轉運體活性較強，影響5-羥色胺的濃度。Banaschewski等［3］發(fā)現(xiàn)5-HTT/SLC6A2的插入/缺失變異與ADHD存在一定相關性(OR=1.3）。最近，Xu［24］對180名混合型ADHD及其生物學父母的5-羥色胺受體2C基因(HTR2C）的多態(tài)性進行傳遞不平衡檢驗(TDT），發(fā)現(xiàn)此基因的C-697G多態(tài)性中G等位基因是呈優(yōu)勢性傳遞的(OR=1.7），與ADHD存在一定相關性。由于ADHD表型存在異質性，研究過程不免會出現(xiàn)混雜因素，上述結果仍需要重復檢驗。

4 其他候選基因

突觸體維系蛋白-25(SNAP-25）基因位于20p11.2，其編碼的突觸體維系蛋白-25是SNARE蛋白的組成部分，參與突觸囊泡的胞吐作用。高雪屏［25］對138例ADHD患兒及119名正常對照的5個候選基因的14個多態(tài)性進行研究，發(fā)現(xiàn)ADHD組SNAP-25的T1065G多態(tài)性1065T/1065基因型與1065T等位基因頻率均高于對照組。有相當一部分研究認為SNAP-25與ADHD存在相關性［26］，而SNAP-25與執(zhí)行功能的研究尚在進行中，鮮有報道。對N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA）、腦源性神經生長因子(BDNF）等相關基因與ADHD的關系正在如火如荼的研究中，對揭示ADHD的生物學機制奠定基礎。

5 結語

綜上所述，近期ADHD的分子遺傳學研究結果層出不窮。在各個神經遞質系統(tǒng)及與之有關的神經可塑性候選基因中均有所發(fā)現(xiàn)，為闡明ADHD的致病機制提供了豐富的假說基礎。ADHD與其他精神疾病一樣，屬于復雜多基因遺傳性疾病，單個基因對疾病易感性起微效作用，多個基因的共同作用增加了ADHD的易感性，基因與環(huán)境因素的相互作用也不容忽視。當前除了對候選基因的關聯(lián)分析之外，國際多中心、大樣本的協(xié)作也正在進行中。對ADHD進行全基因組關聯(lián)分析(genome-wide association studies，GWAS）是分析復雜多基因疾病遺傳學背景的得力工具，可以檢驗出效應值較小的基因變異。在飛速發(fā)展的基因檢測技術的支持下，對ADHD的全基因組掃描及候選基因后續(xù)機制的研究，定會取得實質性突破。

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2010-01-13）

(本文編輯：張文霞）

上海交通大學醫(yī)學院附屬精神衛(wèi)生中心 200030。通信作者：杜亞松，電子信箱yasongdu@yahoo.com.cn