白介素1β基因多態(tài)性與新疆維吾爾族人群抑郁癥的相關(guān)性研究

胡楠楠，傅松年，王江濤，黨海紅

抑郁癥又稱抑郁障礙，是一種較為常見的精神類疾病，癥狀以情緒低落、興趣減退、活動減少為主，嚴重者伴有自殺傾向，已經(jīng)占到疾病負擔(dān)的第四位[1]。目前抑郁癥已成為影響大眾心理健康的嚴重問題，具有較高的致殘率，嚴重影響生活質(zhì)量，給家庭和社會帶來巨大的負擔(dān)[2]。抑郁癥是一種環(huán)境因素與遺傳因素相互作用的復(fù)雜疾病，其發(fā)病機制至今尚未明確，但有關(guān)細胞因子的假說在抑郁癥發(fā)病機制中越來越受到重視。研究提示特定的細胞因子可以促進大腦產(chǎn)生神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)及神經(jīng)內(nèi)分泌激素，引起神經(jīng)免疫和行為的改變[3]。作為細胞因子家族成員之一的白介素1β(IL-1β)在免疫系統(tǒng)中起致炎作用。人類的IL-1β基因定位于第2號染色體長臂，由7個外顯子和6個內(nèi)含子組成，長度約7 020 bp。rs1143634位于IL-1β基因5號外顯子上402的位置，等位基因由C突變?yōu)門，編碼的105號氨基酸(TTC-TTT)仍為苯丙氨酸，但等位基因突變可能引起其他編碼氨基酸的堿基發(fā)生顛倒、置換、缺失或者插入突變，從而導(dǎo)致血清中IL-1β水平和/或活性改變影響抑郁癥的發(fā)生。rs3136558位于IL-1β基因3號內(nèi)含子上，等位基因由C突變?yōu)門，雖不編碼氨基酸，但可能影響mRNA的轉(zhuǎn)錄及表達，導(dǎo)致氨基酸的改變，并通過改變血清中IL-1β水平和/或活性影響抑郁癥的發(fā)生。IL-1β基因多態(tài)性是否與抑郁癥相關(guān)，國外已有報道，但尚未得出一致性結(jié)論。因此，本研究采用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長度多態(tài)性方法，研究新疆地區(qū)維吾爾族抑郁癥患者和健康人群的IL-1β基因多態(tài)性分布，從遺傳學(xué)角度探討IL-1β基因多態(tài)性與抑郁癥的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2012年1月—2013年10月在新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心理醫(yī)學(xué)科住院的維吾爾族抑郁癥患者100例為抑郁癥組，其中男32例，女68例；平均年齡(40.1±11.4)歲。符合精神疾病的診斷和統(tǒng)計手冊(DSM-IV)關(guān)于抑郁癥的命名和診斷標(biāo)準(zhǔn)〔漢密爾頓抑郁量表(HAMD) >17分〕，且經(jīng)兩名副高級以上職稱醫(yī)師診斷。另選取同時期體檢中心體檢的無精神疾病史、無精神病藥物治療史、無物質(zhì)濫用史、無神經(jīng)系統(tǒng)疾病或損傷史的120例健康人為對照組，其中男48例，女72例；平均年齡(42.5±11.9)歲。均為在新疆地區(qū)長期居住的維吾爾族非血緣個體，納入研究前均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取及PCR擴增 空腹抽取靜脈血5 ml，充分抗凝處理后-80 ℃保存，采用全血基因組提取試劑盒〔天根生化科技(北京)有限公司〕提取外周靜脈血白細胞DNA。rs1143634位點：引物設(shè)計采用Primer premier 5.0 軟件，上游引物：5′-AACTCCCTCACTCTTTCTCAGG-3′，下游引物：5′- GGACCAGACATCACCAAGC-3′〔由生工生物工程(上海)有限公司合成〕，并選擇相應(yīng)內(nèi)切酶Taq Ⅰ。反應(yīng)體系為20 μl，包括：2×PowerTaq PCR MasterMix(上海萊楓生物科技有限公司)，引物P1、P2各0.5 μl (10 pmol/μl)，DNA模板2 μl，不足部分由雙蒸水補足。PCR擴增條件：94 ℃預(yù)變性3 min，94 ℃變性30 s，59 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，循環(huán)30次，最后72 ℃延伸5 min。rs3136558位點：引物設(shè)計采用Primer premier 5.0 軟件，上游引物：5′-ATTCTCCTTCCTCAGTCTCCTG-3′，下游引物：5′-CCCTGGCTGTAGTGGTGGTC -3′ 〔由生工生物工程(上海)有限公司合成〕，并選擇相應(yīng)內(nèi)切酶Dpn Ⅱ。反應(yīng)體系為20 μl，包括：2×PowerTaq PCR MasterMix(上海萊楓生物科技有限公司)，引物P1、P2各0.5 μl (10 pmol/μl)，DNA模板2 μl，不足部分由雙蒸水補足。PCR擴增條件：94 ℃預(yù)變性3 min，94 ℃變性30 s，61 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，循環(huán)30次，最后72 ℃延伸5 min。

1.2.2 酶切分型 rs1143634位點分型：Taq Ⅰ(識別片段T ^ CAG)酶切體系共20 μl，包括10 μl PCR產(chǎn)物，10×緩沖液2 μl，Taq Ⅰ內(nèi)切酶5 U(10 U/μl)( New England Biolabs公司)，剩余由雙蒸水補足；37 ℃水浴6 h，2%瓊脂糖凝膠(核酸染料GELVIEW染色)，110 V電泳30 min，在紫外線下觀察，并攝影保存。將PCR后的酶切產(chǎn)物與DNA片段長度標(biāo)準(zhǔn)物比較以鑒定基因型。最后挑選上述3種基因型共10例進行PCR產(chǎn)物測序，再次驗證。rs3136558位點分型：Dpn Ⅱ(識別片段 ^GATC)酶切體系共20 μl，包括10 μl PCR產(chǎn)物，10×緩沖液2 μl，Dpn Ⅱ內(nèi)切酶5 U(10 U/μl)( New England Biolabs公司)，剩余由雙蒸水補足；37 ℃水浴6 h，2%瓊脂糖凝膠(核酸染料GELVIEW染色)，110 V電泳30 min，在紫外線下觀察，并攝影保存。將PCR后的酶切產(chǎn)物與DNA片段長度標(biāo)準(zhǔn)物比較以鑒定基因型。最后挑選上述3種基因型共10例進行PCR產(chǎn)物測序，再次驗證。

2 結(jié)果

2.1 Hardy-Weinberg平衡檢驗 IL-1β基因rs1143634位點基因型在抑郁癥組和對照組χ2值分別為2.87和3.60 (P>0.05)，rs3136558位點基因型在抑郁癥組和對照組χ2值分別為3.49和3.59 (P>0.05),符合Hardy-Weinberg平衡，具有群體代表性。

2.2 兩組IL-1β基因rs1143634位點基因型及等位基因頻率分布 抑郁癥組和對照組rs1143634位點CC、CT和TT基因型分布比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.369，P=0.831)；C和T等位基因頻率比較，差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.428，P=0.513，見表1)。

2.3 兩組IL-1β基因rs3136558位點基因型及等位基因頻率分布 抑郁癥組和對照組rs3136558位點CC、CT和TT基因型分布比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.011，P=0.945)；C和T等位基因頻率比較，差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.074，P=0.785，見表2)。

2.4 IL-1β基因rs1143634位點基因多態(tài)性分析 將提取的全血基因經(jīng)PCR擴增后，獲得的特異性產(chǎn)物片段長度為454 bp。再經(jīng)Taq Ⅰ酶切后，T等位基因無酶切位點仍為一條帶(454 bp)，C等位基因被切為2個片段(353、101 bp)。故3種基因型分別為TT基因型(454 bp)、CT基因型(454、353、101 bp)、CC基因型(353、101 bp)(見圖1)。3種基因型測序結(jié)果見圖2。

表1 兩組IL-1β基因rs1143634位點基因型及等位基因頻率分布比較〔n(%)〕

Table1 Comparison of the genotype and the allele frequency distribution of IL-1β gene rs1143634 site between two groups

組別例數(shù)基因型CC CT TT等位基因頻率C T對照組12087(725)27(225)6(50)201(838)39(162)抑郁癥組10076(760)20(200)4(40)172(860)28(140)

表2 兩組IL-1β基因rs3136558位點基因型及等位基因頻率分布比較〔n(%)〕

Table2 Comparison of the genotype and the allele frequency distribution of IL-1β gene rs3136558 site between two groups

組別例數(shù)基因型CC CT TT基因頻率C T對照組12011(92)65(542)44(366)87(362)153(638)抑郁癥組1008(80)54(540)38(380)70(350)130(650)

注：1為TT型，2、4、5、6為CT型，3、7為CC型

圖1 IL-1β基因rs1143634位點酶切結(jié)果

Figure1 The result of restriction endonuclease digestion of IL-1β gene rs1143634 site

圖2 IL-1β基因rs1143634位點3種基因型測序結(jié)果

Figure2 The sequencing result of 3 genotypes of IL-1β gene rs1143634 site

2.5 IL-1β基因rs3136558位點基因多態(tài)性分析 將提取的全血基因經(jīng)PCR擴增后，獲得的特異性產(chǎn)物片段長度為421 bp。再經(jīng)Dpn Ⅱ酶切后，C等位基因無酶切位點仍為一條帶(411 bp)，T等位基因被切為2個片段(205、206 bp)。故3種基因型分別為CC基因型(411 bp)、CT基因型(411、206、205 bp)、TT基因型(206、205 bp)(見圖3)。3種基因型測序結(jié)果見圖4。

注：2為CC型，3、6為CT型，1、4、5為TT型

圖3 IL-1β基因rs3136558位點酶切結(jié)果

Figure3 The result of restriction endonuclease digestion of IL-1β gene rs3136558 site

圖4 IL-1β基因rs3136558位點3種基因型測序結(jié)果

Figure4 The sequencing result of 3 genotypes of IL-1β gene rs3136558 site

3 討論

IL-1β是細胞因子家族的成員之一，細胞因子是一類傳遞細胞間信息、具有免疫調(diào)節(jié)和效應(yīng)功能的蛋白質(zhì)或小分子多肽。分類上，根據(jù)功能不同，可分為白介素(IL)、干擾素(IFN)、腫瘤壞死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)、趨化因子家族等。隨著精神神經(jīng)免疫學(xué)的發(fā)展，細胞因子與抑郁癥的發(fā)病機制成為研究熱點。Miller等[5]研究認為細胞因子在抑郁癥的發(fā)病機制中起著重要作用。Khairova等[6]研究提示特定的細胞因子可以促進大腦產(chǎn)生神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)及神經(jīng)內(nèi)分泌激素，從而引起神經(jīng)免疫和行為的改變，可能導(dǎo)致抑郁癥的發(fā)生。細胞因子可能導(dǎo)致抑郁癥發(fā)病機制的幾種假說[7]：(1)細胞因子與腦5-羥色胺(5-HT)系統(tǒng)：Stone等[8]研究發(fā)現(xiàn)犬尿酸旁路在人體內(nèi)的重要作用，細胞因子可激活吲哚胺2,3-雙加氧酶(IDO),該酶分解5-HT的前體色氨酸(TRP)，降低TRP的血濃度,使合成5-HT的原料減少,導(dǎo)致腦內(nèi)5-HT含量下降，從而引起抑郁癥狀的產(chǎn)生。(2)細胞因子與下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)：前炎性因子的高表達可以導(dǎo)致免疫應(yīng)答及HPA軸的激活，并且前炎性因子可以通過擾亂負反饋抑制皮質(zhì)激素的循環(huán)導(dǎo)致HPA軸的異?；钴S[9]，從而導(dǎo)致抑郁癥狀的產(chǎn)生。(3)細胞因子與神經(jīng)可塑性：細胞因子可能通過損傷情緒中樞的神經(jīng)可塑性產(chǎn)生抑郁癥狀[6]。

位于IL-1β基因啟動子區(qū)、編碼區(qū)的一些SNP位點已經(jīng)被報道[10-12]。Rosa等[13]研究顯示rs1143634位點的基因多態(tài)性與精神分裂癥的抑郁癥狀相關(guān)。目前尚未見維吾爾族人群的相關(guān)報道，本研究選取新疆維吾爾族人群為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑郁癥組和對照組rs1143634位點CC、CT和TT基因型頻率分別為76.0%、20.0%、4.0%和72.5%、22.5%、5.0%，rs1143634位點抑郁癥組與對照組基因頻率相似。抑郁癥組和對照組rs3136558位點CC、CT和TT基因型頻率分別為8.0%、54.0%、38.0%和9.2%、54.2%、36.6%，rs3136558位點抑郁癥組與對照組基因頻率相似。

其他外文文獻也有認為IL-1β基因與抑郁癥缺乏相關(guān)性的報道。Misener等[14]研究并未發(fā)現(xiàn)IL-1β基因多態(tài)性和抑郁癥具有相關(guān)性。Misener等[11]研究結(jié)論不支持IL-1β基因與情緒障礙的早期發(fā)病相關(guān)。Yu等[15]研究認為IL-1β基因-511C/T位點的基因多態(tài)性和抑郁癥缺乏相關(guān)性。上述有關(guān)IL-1β基因多態(tài)性與抑郁癥的關(guān)聯(lián)性報道結(jié)果不一致有可能與各研究所納入的研究人群不一致有關(guān)，提示基因分布具有人群和地域差異性。

本研究未測定血清IL-1β水平，未能反映IL-1β基因多態(tài)性與血清IL-1β水平的相關(guān)性。也未選取新疆其他民族做比較，且樣本量較小，因此尚不能肯定IL-1β基因多態(tài)性與新疆維吾爾族人群抑郁癥缺乏相關(guān)性。

本研究報道了新疆維吾爾族人群中IL-1β基因rs1143634、rs3136558位點基因多態(tài)性與抑郁癥的相關(guān)性。在豐富了新疆地區(qū)不同民族遺傳標(biāo)本庫的同時，為探討抑郁癥的發(fā)病機制及抑郁癥的診療提供了新的思路和方法。

1 Vos T,Flaxman AD,Naghavi M,et al.Years lived with disability (YLDs) for 1160 sequelae of 289 diseases and injuries 1990—2010:a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010[J].Lancet,2012,380(9859):2163-2196.

2 Ferrari AJ,Charlson FJ,Norman RE,et al.Burden of depressive disorders by country,sex,age,and year:findings from the global burden of disease study 2010[J].PLoS Med,2013,10(11):e1001547.

3 Audet MC,Anisman H.Interplay between pro-inflammatory cytokines and growth factors in depressive illnesses[J].Front Cell Neurosci,2013,7:68.

4 Shi YY,He L.SHEsis,a powerful software platform for analyses of linkage disequilibrium,haplotype construction,and genetic association at polymorphism loci[J].Cell Res,2005,15(2):97-98.

5 Miller AH,Maletic V,Raison CL.Inflammation and its discontents:the role of cytokines in the pathophysiology of major depression[J].Biol Psychiatry,2009,65(9):732-741.

6 Khairova RA,Machado-Vieira R,Du J,et al.A potential role for pro-inflammatory cytokines in regulating synaptic plasticity in major depressive disorder[J].Int J Neuropsychopharmacol,2009,12(4):561-578.

7 王東林,林文娟.細胞因子與抑郁癥發(fā)病機制研究進展[J].中國神經(jīng)精神疾病雜志,2007,33(9):572-573.

8 Stone TW,Darlington LG.Endogenous kynurenines as targets for drug discovery and development[J].Nat Rev,2002,1(8):609-620.

9 Schiepers OJ,Wichers MC,Maes M.Cytokines and major depression[J].Pro Neuro psychopharmacol Biol Psychiatry,2005,29(2):201-217.

10 Hwang JP,Tsai SJ,Hong CJ,et al.Interleukin-1 beta -511C/T genetic polymorphism is associated with age of onset of geriatric depression[J].Neuromolecular Med,2009,11(4):322-327.

11 Misener VL,Gomez L,Wigg KG,et al.Tagging SNP association study of the IL-1beta gene (IL1B) and childhood-onset mood disorders[J].Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet,2009,150B(5):653-659.

12 Borkowska P,Kucia K,Rzezniczek S,et al.Interleukin-1beta promoter (-31T/C and -511C/T) polymorphisms in major recurrent depression[J].J Mol Neurosci,2011,44(1):12-16.

13 Rosa A,Peralta V,Papiol S,et al.Interleukin-1β (IL-1β) gene and increased risk for the depressive symptom-dimension in schizophrenia spectrum disorders[J].Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet,2004,124B(1):10-14.

14 Misener VL,Gomez L,Wigg KG,et al.Cytokine genes TNF,IL1A,IL1B,IL6,IL1RN and IL10,and childhood-onset mood disorders[J].Neuropsychobiology，2008,58(2):71-80.

15 Yu YW,Chen TJ,Hong CJ,et al.Association study of the interleukin-1β(C-511T) genetic polymorphisms with major depressive disorder,associated symtomatology,and antidepressant response[J].Neuropsychopharmacology，2003,28(6):1182-1185.