受體型蛋白酪氨酸磷酸酶R基因多態(tài)性與重性抑郁障礙的關(guān)聯(lián)分析

石翠娟,張克讓,許 琪

1中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100005

2山西醫(yī)科大學(xué) 第一醫(yī)院精神衛(wèi)生科,太原 030001

重性抑郁障礙 (major depressive disorder,MDD)是一種常見的慢性、復(fù)發(fā)性精神疾病,終生患病率約為17%[1],遺傳度約為31%～42%[2-3]。大量基礎(chǔ)及臨床研究表明,MDD的發(fā)生可能在結(jié)構(gòu)及分子水平上存在神經(jīng)可塑性改變[4-5]。尸檢和臨床前研究顯示,多個(gè)信號(hào)通路參與MDD患者神經(jīng)可塑性的改變,其中,細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 (extracellular regulated kinase,ERK)通路可能具有重要作用[6]。研究發(fā)現(xiàn),MDD患者的ERK信號(hào)通路異常[7-8],而受體型蛋白酪氨酸磷酸酶R(protein tyrosine phosphatase receptor type R,PTPRR)是ERK信號(hào)通路關(guān)鍵的負(fù)性調(diào)節(jié)因子[9],因此,對(duì)該酶編碼基因的研究和功能鑒定成為闡明MDD發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵之一。PTPRR基因位于12號(hào)染色體長(zhǎng)臂15[10],在腦區(qū)廣泛表達(dá),尤其在大腦皮層、海馬和中腦表達(dá)水平較高[11]。本研究探討了PTPRR基因的多態(tài)性與MDD及其內(nèi)表型的關(guān)聯(lián)性。

對(duì)象和方法

對(duì)象及分組 2006年1月至2009年12月在山西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院精神衛(wèi)生科就診的MDD患者517例 (MDD組),其中,男234例,女283例,平均年齡 (30.9±8.9)歲 (16～62歲)。入選標(biāo)準(zhǔn):所有患者均由兩名副主任以上精神科醫(yī)師按照美國(guó)精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)第4版 (DSM-IV)MDD診斷標(biāo)準(zhǔn)篩選入組。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)各種腦器質(zhì)性疾病或軀體疾病所致精神障礙;(2)妊娠或哺乳期婦女;(3)臨床生化指標(biāo)或腦電圖、心電圖異常者;(4)酒或其他物質(zhì)依賴或?yàn)E用;(5)有嚴(yán)重自殺自傷傾向;(6)癲癇史、腦部外傷史;(7)最近4周內(nèi)服用過任何抗精神病藥物或抗抑郁藥物。對(duì)其中47例患者 [男21例,女26例,平均年齡(30.0±8.1)歲 (17～45歲)]采用韋氏記憶量表(WMS-R)進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)定。2006年1月至2009年12月在山西太原收集的健康志愿者455人 (對(duì)照組),其中,男207人,女248人,平均年齡 (27.5±8.0)歲 (15～58歲)。入選標(biāo)準(zhǔn):均為流行病學(xué)問卷和艾森克人格問卷 (EPQ)等評(píng)定正常值范圍內(nèi)的個(gè)體。所有受試者均為中國(guó)北方漢族人。本研究經(jīng)由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),所有受試者均簽署知情同意書。

SNPs位點(diǎn)選擇和分型 根據(jù)HapMap數(shù)據(jù)庫(kù)中國(guó)北方人群的基因型數(shù)據(jù),采用HaploView(V4.0)軟件選取標(biāo)簽單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn) (Tag single nucleotide polymorphisms,Tag SNPs),共選取11個(gè)Tag SNPs位點(diǎn)。采用常規(guī)酚-氯仿法抽提受試者外周血白細(xì)胞DNA,時(shí)間分型質(zhì)譜技術(shù) (matrix assisted laser desorption ionisation time-of-flightmassspectrometry,MALDI-TOF-MS)進(jìn)行基因分型,MassARRAY iPLEX系統(tǒng) (美國(guó)Sequenom公司)同時(shí)對(duì)多個(gè)SNPs進(jìn)行分型,Assay Design 3.1軟件進(jìn)行多重PCR引物和單堿基延伸引物設(shè)計(jì),整個(gè)實(shí)驗(yàn)依據(jù)廠家說明書進(jìn)行操作。檢測(cè)樣本中加入1%的空白對(duì)照和5%的重復(fù)樣本進(jìn)行質(zhì)量控制,分型成功率平均為97%。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用擬和優(yōu)度卡方檢驗(yàn)分析Hardy-Weinberg平衡,HaploView(V4.0)軟件分析連鎖不平衡 (linkage disequilibrium,LD)[12],UNPHASED 3.1.5進(jìn)行SNPs等位基因、基因型和單倍型與疾病的相關(guān)性分析以及數(shù)量性狀相關(guān)性分析,其中單倍型分析中,單倍型的最小頻率設(shè)定為0.01。為避免多重檢驗(yàn)分析中可能出現(xiàn)的假陽(yáng)性,采用UNPHASED軟件自帶的10000次置換檢驗(yàn)和Bonferroni方法對(duì)關(guān)聯(lián)研究結(jié)果進(jìn)行校正,檢驗(yàn)水準(zhǔn)為校正后P=0.05。

結(jié) 果

Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn) 采用擬合優(yōu)度卡方檢驗(yàn)分析11個(gè)SNPs位點(diǎn)基因型分布在對(duì)照組中觀察值與期望值相吻合情況,結(jié)果顯示,rs6581958在對(duì)照組中不符合Hardy-Weinberg平衡 (χ2=8.594,P=0.0034)。去除rs6581958位點(diǎn),在后期數(shù)據(jù)處理中不再進(jìn)行分析,另外10個(gè)SNPs位點(diǎn)基因型分布在對(duì)照組中均符合Hardy-Weinberg平衡。

連鎖不平衡圖譜的構(gòu)建 連鎖不平衡分析結(jié)果顯示,10個(gè) SNPs位點(diǎn)構(gòu)成3個(gè)連鎖不平衡區(qū) (圖1),其中rs11178388和rs1398599處于連鎖不平衡區(qū)1中,rs2089975、rs2203231和rs2175711處于連鎖不平衡區(qū)2中,rs4489789、rs11178351、rs10879174和rs11178344處于連鎖不平衡區(qū)3中,rs11178391未處于任何一個(gè)連鎖不平衡區(qū)。

基于單位點(diǎn)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果 等位基因分析結(jié)果顯示,rs2175711的等位基因分布在MDD組和對(duì)照組中出現(xiàn)弱相關(guān)性 (χ2=4.066,df=1,P=0.044),其T等位基因可以降低MDD的易感性 (OR=0.796,95%CI=0.637～0.993),但經(jīng)過10000次置換檢驗(yàn)校正后,結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (校正后P=0.304)。基因型分析結(jié)果顯示,10個(gè)SNPs位點(diǎn)基因型分布在MDD組和對(duì)照組中差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (校正后P＞0.05)(表 1)。

圖1 受體型蛋白酪氨酸磷酸酶R基因在正常人群中的連鎖不平衡圖譜 (×100)Fig 1 Linkage disequilibrium block for the protein tyrosine phosphatase receptor type R gene in the control group(×100)

基于單倍型的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果 根據(jù)PTPRR基因的連鎖不平衡圖譜,選擇位于連鎖不平衡區(qū)1的rs1398599,位于連鎖不平衡區(qū)2的rs2175711,位于連鎖不平衡區(qū)3的rs4489789,以及rs11178391位點(diǎn)進(jìn)行單倍型與MDD的相關(guān)性研究。三位點(diǎn)單倍型分析發(fā)現(xiàn),rs1398599-rs2175711-rs4489789構(gòu)成的單倍型和MDD相關(guān) (χ2=10.812,df=4,P=0.028),單倍型C-A-T顯著增加 MDD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn) (χ2=9.283,P=0.0023,OR=1.334,95%CI=1.104～1.612),經(jīng)過Bonferroni法校正后,上述結(jié)果差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (校正后P=0.012)(表2);四位點(diǎn)單倍型分析發(fā)現(xiàn),rs11178391-rs1398599-rs2175711-rs4489789構(gòu)成的單倍型和 MDD相關(guān) (χ2=15.585,df=8,P=0.048),單倍型C-C-A-T顯著增加MDD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn) (χ2=7.463,P=0.0063,OR=1.281,95%CI=1.059～1.549),但經(jīng)過 Bonferroni法校正后,上述結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)有意義 (校正后P=0.056)(表3)。

表1 PTPRR基因SNPs等位基因和基因型在對(duì)照組與MDD組間的關(guān)聯(lián)分析Table 1 Analysis of allelic and genotypic associations of the PTPRR gene with MDD

表3 四位點(diǎn)單倍型在對(duì)照組與MDD組間的關(guān)聯(lián)分析Table 3 Analysis of four SNPs for haplotypic association between control group with MDD group

PTPRR基因與MDD的數(shù)量性狀分析結(jié)果 以MDD患者記憶功能成績(jī)?yōu)閮?nèi)表型,進(jìn)行PTPRR基因的數(shù)量性狀分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs2203231的等位基因和基因型分別與WMS-R的心智原始分和心智量表分顯著相關(guān) (χ2=8.350,P=0.0038;χ2=9.143,P=0.0024;χ2=7.619,P=0.0057;χ2=8.372,P=0.0038);經(jīng)過Bonferroni法校正后,上述結(jié)果差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (校正后P＜0.05)(表4)。rs2203231的等位基因和基因型也分別與WMS-R的圖片原始分和圖片量表分顯著相關(guān) (χ2=8.980,P=0.0027;χ2=10.05,P=0.0015; χ2=8.484,P=0.0035;χ2=9.512,P=0.002);經(jīng)過Bonferroni法校正后,上述結(jié)果差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (校正后P＜0.05)(表 5)。

表4 PTPRR基因SNPs等位基因和基因型與MDD內(nèi)表型的數(shù)量性狀分析Table 4 Analysis for allelic and genotypic association of PTPRR and the endophenotype of MDD

表5 PTPRR基因SNPs等位基因和基因型與重性抑郁障礙內(nèi)表型的數(shù)量性狀分析Table 5 Analysis for allelic and genotypic association of PTPRR and the endophenotype of MDD

討 論

MDD是一種復(fù)雜性狀疾病,以往其分子機(jī)制的研究主要集中于單胺類神經(jīng)遞質(zhì),如:5-羥色胺和多巴胺等異常和下丘腦-垂體-腎上腺軸 (hypothalamic-pituitary-adrenocortical,HPA)功能紊亂,但這些假說難以解釋現(xiàn)有的抗抑郁藥起效時(shí)間延遲的現(xiàn)象[13]。越來(lái)越多的臨床前資料表明,MDD患者邊緣系統(tǒng)部分腦區(qū)結(jié)構(gòu)改變、功能受損[4,14],為神經(jīng)可塑性機(jī)制參與重性抑郁障礙病理改變提供了臨床依據(jù),并且,對(duì)MDD的神經(jīng)可塑性研究已深入到分子機(jī)制的研究,尸檢和抗抑郁藥研究表明,ERK信號(hào)通路可能參與MDD患者海馬神經(jīng)可塑性改變[6-7,15]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在學(xué)習(xí)、記憶中發(fā)揮著重要作用[16],而可逆的蛋白磷酸化調(diào)節(jié)是其發(fā)揮作用重要機(jī)制之一,異常的蛋白磷酸化已發(fā)現(xiàn)與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān),如:孤獨(dú)癥、癲癇及小腦運(yùn)動(dòng)失調(diào)等[17]。

PTPRR是ERK信號(hào)通路可逆的蛋白磷酸化調(diào)節(jié)關(guān)鍵的負(fù)調(diào)節(jié)因子,是蛋白酪氨酸磷酸酶家族成員之一,其包含1個(gè)激酶相互作用結(jié)構(gòu)域 (kinase interaction motif,KIM)。PTPRR對(duì)ERK信號(hào)通路的負(fù)性調(diào)節(jié)主要是通過KIM與ERK的結(jié)合,使ERK的酪氨酸殘基去磷酸化[9]。研究表明,在PTPRR缺失的小鼠腦中,磷酸化ERK水平升高,過表達(dá)PTPRR基因后,ERK的活性喪失且其細(xì)胞定位也發(fā)生改變[18]。

本研究在517例MDD患者和455名對(duì)照者中對(duì)PTPRR基因中篩查的11個(gè)tag SNPs與MDD的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究,雖然在單位點(diǎn)研究中未發(fā)現(xiàn)單個(gè)位點(diǎn)與MDD的相關(guān)性,但在單倍型的關(guān)聯(lián)分析中發(fā)現(xiàn),三位點(diǎn)單倍型rs1398599(C)-rs2175711(A)-rs4489789(T)顯著增加MDD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn);四位點(diǎn)單倍型rs11178391(C)-rs1398599(C)-rs2175711(A)-rs4489789(T)顯著增加MDD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。本研究單位點(diǎn)分析未發(fā)現(xiàn)與MDD的相關(guān)性,推測(cè)其原因可能為:(1)MDD是由許多微效基因共同決定的復(fù)雜性狀疾病,其發(fā)生可能存在多個(gè)位點(diǎn)或基因間的聯(lián)合作用,因此本研究在單倍型關(guān)聯(lián)分析中發(fā)現(xiàn)三位點(diǎn)和四位點(diǎn)單倍型分別顯著增加疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。(2)由于MDD的臨床分型復(fù)雜、癥狀多樣,而且具有表型異質(zhì)性,因此本研究以患者記憶功能成績(jī)?yōu)閮?nèi)表型進(jìn)行數(shù)量性狀分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)PTPRR基因rs2203231的等位基因和基因型分別與WMS-R的心智原始分和心智量表分以及圖片原始分和圖片量表分顯著相關(guān),經(jīng)過Bonferroni法校正后,上述結(jié)果差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示PTPRR基因可能與MDD患者記憶功能障礙相關(guān)。近年來(lái),越來(lái)越多的研究開始關(guān)注內(nèi)表型與疾病的關(guān)系,Burt等[19]采用Meta分析研究發(fā)現(xiàn),抑郁障礙患者有工作記憶或短時(shí)記憶的障礙。近期研究更有類似發(fā)現(xiàn):Harve等[20]發(fā)現(xiàn)年輕抑郁患者在工作記憶任務(wù)中表現(xiàn)出工作記憶中的中央執(zhí)行受損。Gallassi等[21]發(fā)現(xiàn)晚發(fā)抑郁患者的認(rèn)知功能 (主要是記憶)和控制組相比表現(xiàn)出缺損,處于消退期的患者表現(xiàn)出同樣的模式,6個(gè)月追蹤研究發(fā)現(xiàn)有些成績(jī)有了顯著提高,但在邏輯記憶、言語(yǔ)記憶等測(cè)試中仍然表現(xiàn)出缺損。本研究發(fā)現(xiàn)PTPRR基因可能與MDD患者記憶功能障礙相關(guān),而PTPRR基因是ERK信號(hào)通路調(diào)節(jié)關(guān)鍵的負(fù)調(diào)節(jié)因子,進(jìn)一步支持了ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在學(xué)習(xí)和記憶中發(fā)揮著重要的作用。

綜上,本研究發(fā)現(xiàn)PTPRR基因rs2203231多態(tài)性與MDD的長(zhǎng)時(shí)記憶和短時(shí)記憶相關(guān)聯(lián),今后尚需在更大樣本及不同人群中進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)果。對(duì)于多基因復(fù)雜疾病來(lái)說,以內(nèi)表型為基礎(chǔ)的研究也許更適合于MDD等精神疾病的分子遺傳學(xué)研究。

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