強(qiáng)迫癥的表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展

林梁俊，王衛(wèi)娣，王 佩，林關(guān)寧，王 振

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心，上海200030

強(qiáng)迫癥是一種病因尚未明確的致殘率較高的精神疾病，在我國(guó)的終身患病率為2.4%，年患病率為1.6%［1］。了解強(qiáng)迫癥的致病機(jī)制對(duì)其治療至關(guān)重要。研究［2］表明遺傳因素在強(qiáng)迫癥的病因中扮演了重要角色，但目前基于家系及大樣本研究所知的基因變異及位點(diǎn)多態(tài)性無(wú)法完全準(zhǔn)確解析其病理機(jī)制。神經(jīng)精神疾病已被證明是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果［3-4］。強(qiáng)迫癥同樣受到遺傳因素和環(huán)境因素的影響。表觀遺傳學(xué)則對(duì)環(huán)境和遺傳機(jī)制進(jìn)行橋接，從而在一定程度上解釋了環(huán)境參與遺傳修飾作用并導(dǎo)致疾病狀態(tài)變化［5］。同時(shí)，表觀遺傳修飾的可逆性可以為疾病的治療提供新的方向。因此，理解社會(huì)環(huán)境、心理因素及周圍暴露等因素對(duì)于誘導(dǎo)強(qiáng)迫癥發(fā)病的表觀遺傳修飾機(jī)制，對(duì)進(jìn)一步闡明強(qiáng)迫癥的病理生理機(jī)制顯得尤為重要。本文旨在綜述強(qiáng)迫癥在表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究成果，為進(jìn)一步探究強(qiáng)迫癥的發(fā)生發(fā)展提供信息。

1 強(qiáng)迫癥發(fā)生的遺傳因素及環(huán)境因素

強(qiáng)迫癥的發(fā)生與遺傳因素密切相關(guān)。家系、雙生子、大規(guī)模人群研究都證明了遺傳因素對(duì)強(qiáng)迫癥發(fā)生的影響［6-9］。強(qiáng)迫癥可能相關(guān)的易感遺傳因子包括大片段結(jié)構(gòu)變異［10］、新發(fā)突變［11］、常見基因型相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性位 點(diǎn)（single nucleotide polymorphism，SNP） 等［2，6］。研究也發(fā)現(xiàn)了一部分易感基因，如通過(guò)強(qiáng)迫癥家系遺傳連鎖研究鎖定了染色體9p 區(qū)段［12］，其中9p24 片段為風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域［13］，且位于該區(qū)域的溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體家族1 成員1（solute carrier family 1 member 1，SLC1A1）基因被證實(shí)為強(qiáng)迫癥候選基因。全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）獲得的多態(tài)性遺傳位點(diǎn)為強(qiáng)迫癥遺傳學(xué)研究提供了更多候選基因，如大同源物關(guān)聯(lián)蛋白1（DLG associated protein 1，DLGAP1）基因、紅藻氨酸離子型谷氨酸受體2 （glutamate ionotropic receptor kainate type subunit 2，GRIK2）基因和Fas 凋亡抑制分子2 （Fas apoptotic inhibitory molecule 2， FAIM2） 基因等［6，8-9］。

遺傳因素研究加深了對(duì)強(qiáng)迫癥發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)，但不可忽略的是，包含童年創(chuàng)傷在內(nèi)的應(yīng)激性等環(huán)境因素對(duì)于強(qiáng)迫癥發(fā)病也可能起著重要作用［14］。Brander 等［15］納入128項(xiàng)研究分析強(qiáng)迫癥與環(huán)境因素的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)圍產(chǎn)期并發(fā)癥、生殖周期事件（如流產(chǎn)、絕經(jīng)等）、壓力性及創(chuàng)傷性生活事件可能是強(qiáng)迫癥發(fā)病的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素。

由此可見，強(qiáng)迫癥的發(fā)生是遺傳基因基礎(chǔ)和后天環(huán)境因素兩者作用引起的。因此，也有針對(duì)特定環(huán)境因素影響下強(qiáng)迫癥與遺傳因素的關(guān)聯(lián)研究，特別是多態(tài)性位點(diǎn)與應(yīng)激作用的交互作用導(dǎo)致強(qiáng)迫癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生差異的遺傳研究。例如，McGregor 等［16］發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者中單胺氧化酶（monoamine oxidase A/B，MAOA/B）基因、兒茶酚胺轉(zhuǎn)移酶（catechol-O-methyltransferase，COMT）基因的多種單倍型與童年創(chuàng)傷事件的交互作用與強(qiáng)迫癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)均顯著相關(guān)。

2 強(qiáng)迫癥的表觀遺傳研究

表觀遺傳學(xué)修飾包括DNA 甲基化修飾、組蛋白修飾及非編碼RNA 調(diào)控表達(dá)等方式［17］。DNA 甲基化的常見催化位點(diǎn)為啟動(dòng)子或附近CpG 島，該過(guò)程通常抑制轉(zhuǎn)錄過(guò)程，與基因沉默有關(guān)［18］。組蛋白修飾包括乙?；?、泛素化、甲基化及磷酸化等過(guò)程，這些過(guò)程可以調(diào)節(jié)染色體的活性并調(diào)控轉(zhuǎn)錄過(guò)程［19］。非編碼RNA按照長(zhǎng)度可分為長(zhǎng)鏈非編碼RNA 和非編碼小RNA，而非編碼小RNA中的微RNA（microRNA，miRNA）經(jīng)過(guò)加工成熟后可與靶基因識(shí)別結(jié)合形成沉默復(fù)合體［20］，從而通過(guò)抑制翻譯等方式調(diào)節(jié)基因表達(dá)［21］。

在強(qiáng)迫癥的表觀遺傳研究中，DNA 甲基化和miRNA調(diào)控作用已有相關(guān)研究報(bào)道（表1），但未見組蛋白修飾相關(guān)的內(nèi)容。

2.1 強(qiáng)迫癥易感基因的DNA甲基化

目前強(qiáng)迫癥DNA 甲基化研究主要采用靶向特異性DNA 甲基化位點(diǎn)檢測(cè)和基于芯片的全基因組范圍的DNA甲基化檢測(cè)方法。2 種方式都已發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥易感基因的DNA甲基化修飾作用在患者和健康人群中存在顯著差異，如強(qiáng)迫癥患者外周血腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）基因及γ-氨基丁酸B型受體1（γ-aminobutyric acid B receptor 1，GABBR1）基因等啟動(dòng)子甲基化水平出現(xiàn)差異性變化。這些DNA 甲基化修飾作用與強(qiáng)迫癥的發(fā)生發(fā)展存在密切關(guān)聯(lián)。

2.1.1 BDNF基因 BDNF基因編碼一種廣泛表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，被認(rèn)為與多種精神疾病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，如精神分裂癥［36］、雙相情感障礙［37］、抑郁障礙［38］等。通過(guò)比較強(qiáng)迫癥患者和健康對(duì)照的外周血中BDNF基因表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)患者中BDNF mRNA表達(dá)水平顯著上升［22］，而BDNF 蛋白表達(dá)水平則表現(xiàn)并不一致［39-40］。D'Addario 等［22］通過(guò)比較35 例長(zhǎng)期穩(wěn)定服用5-羥色胺再攝取抑制劑（selective serotonin reuptake inhibitor，SSRI）的強(qiáng)迫癥患者和32 例健康對(duì)照之間的BDNF 基因表達(dá)及BDNF 啟動(dòng)子外顯子Ⅰ、Ⅳ、Ⅸ甲基化和去甲基化水平發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)迫癥患者BDNF mRNA 表達(dá)與啟動(dòng)子外顯子Ⅰ區(qū)域甲基化水平存在關(guān)聯(lián)，BDNF基因啟動(dòng)子外顯子Ⅰ區(qū)域甲基化水平低于正常對(duì)照。Ferrer等［23］則發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者BDNF 啟動(dòng)子Ⅳ的第10 個(gè)CpG位點(diǎn)甲基化水平與強(qiáng)迫癥嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。該結(jié)果與D'Addario 等［22］研究結(jié)果不一致，可能是因?yàn)榭挂钟羲幬锏闹委煾淖兞薆DNF 甲基化水平。在抑郁癥患者中發(fā)現(xiàn)外周血BDNF 蛋白表達(dá)水平下降，而經(jīng)抗抑郁治療后BDNF 蛋白表達(dá)水平卻較治療前明顯升高［41］。這些研究結(jié)果表明，在強(qiáng)迫癥患者中BDNF 基因啟動(dòng)子區(qū)的甲基化修飾狀態(tài)，可以影響基因mRNA 和蛋白表達(dá)水平，從而參與疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。

2.1.2 SLC6A4基因 臨床藥物治療研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥與5-羥色胺能系統(tǒng)功能的失調(diào)密切相關(guān)，臨床治療上SSRI 也是作為強(qiáng)迫癥治療的一線藥物［42］。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)5-羥色胺能系統(tǒng)中溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體家族6 成員4（solute carrier family 6 member 4，SLC6A4） 基 因［43-44］、5-羥 色 胺 受 體 基因［44-45］多態(tài)性均與強(qiáng)迫癥發(fā)病相關(guān)。5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體基因 連 鎖 多 態(tài) 性 區(qū) 域 （serotonin-transporter-linked polymorphic region，5-HTTLPR）是強(qiáng)迫癥研究中的關(guān)鍵候選區(qū)域，而SLC6A4 啟動(dòng)子也得到了廣泛關(guān)注。Grünblatt等［25］發(fā)現(xiàn)SLC6A4 基因rs25531 位點(diǎn)多態(tài)性與早發(fā)型強(qiáng)迫癥相關(guān)，并且在這些兒童及青少年強(qiáng)迫癥患者的唾液中發(fā)現(xiàn)SLC6A4 啟動(dòng)子區(qū)甲基化水平升高，成人中的結(jié)果卻與之相反，表明SLC6A4 甲基化水平可能與年齡相關(guān)。Schiele 等［26］則發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者較低的基線SLC6A4 甲基化水平預(yù)測(cè)了認(rèn)知行為治療結(jié)果不佳。這些研究均表明SLC6A4 基因啟動(dòng)子區(qū)甲基化與強(qiáng)迫癥發(fā)病及治療效果存在密切關(guān)聯(lián)。

表1 強(qiáng)迫癥的表觀遺傳學(xué)研究Tab 1 Summary of epigenetic genes in obsessive-compulsive disorder

2.1.3 GABBR1 基因和MOG 基因 γ-氨基丁酸（γaminobutyric acid，GABA）是大腦中的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。Richter 等［46］發(fā) 現(xiàn) 在 強(qiáng) 迫 癥 患 者 中GABAB受 體（γaminobutyric acid receptor type B，GABABR）介導(dǎo)的抑制性神經(jīng)傳遞通路存在缺陷。GABABR 由GABAB1與GABAB2亞基組成，其中編碼GABAB1亞基的GABBR1 基因位于6p21.3。遺傳關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域與強(qiáng)迫癥相關(guān)［12］。Zai 等［47］也 通 過(guò)159 個(gè) 家 系 樣 本 研 究 確 認(rèn)GABBR1上的多態(tài)性位點(diǎn)與強(qiáng)迫癥發(fā)病有關(guān)。

在6號(hào)染色體上近鄰GABBR1基因的髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白（myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG）基因上的四核苷酸TAAA 重復(fù)序列被報(bào)道與強(qiáng)迫癥發(fā)病相關(guān)［48］。Nissen等［24］對(duì)女性兒童或青少年被試出生時(shí)及被診斷為強(qiáng)迫癥時(shí)的血液甲基化水平進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)被試出生時(shí)期血液GABBR1/MOG 的甲基化水平高于健康對(duì)照，而被診斷為強(qiáng)迫癥時(shí)被試的MOG 基因甲基化水平較健康對(duì)照降低。由于該研究涉及的基因探針位于GABBR1轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域附近并且與MOG 基因僅相隔2 bp，以致GABBR1/MOG 基因探針存在重疊，而無(wú)法確切證實(shí)2 個(gè)基因的調(diào)控作用。以上研究結(jié)果進(jìn)一步提示強(qiáng)迫癥患者中GABA 能系統(tǒng)中GABABR 介導(dǎo)的神經(jīng)通路可能存在功能異常，并且也不能排除臨近GABBR1 基因的MOG 基因與強(qiáng)迫癥的關(guān)聯(lián)性。故研究患者中可能早已存在的神經(jīng)通路結(jié)構(gòu)的表觀遺傳修飾改變，有助于強(qiáng)迫癥的早期診斷及早期強(qiáng)迫癥發(fā)病的預(yù)防。

2.1.4 ESR1 基因 性激素與強(qiáng)迫癥的關(guān)系也是強(qiáng)迫癥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中雌激素參與了5-羥色胺能、多巴胺能及谷氨酸能系統(tǒng)信號(hào)傳遞的調(diào)節(jié)［49］，提示雌激素可能是與強(qiáng)迫癥發(fā)病機(jī)制相關(guān)的生物標(biāo)志物。雌激素受體α（estrogen receptor α，ERα）是雌激素受體的亞型之一，由雌激素受體1（estrogen receptor 1，ESR1）基因編碼。Alonso 等［50］發(fā) 現(xiàn) 帶 有ESR1 基 因rs34535804*Ars488133*C-rs9478245*C-rs2234693*C-rs9340799*G 單倍型的強(qiáng)迫癥患者ERα 表達(dá)水平上升，并且其患有強(qiáng)迫清洗癥狀的風(fēng)險(xiǎn)降低。Nissen 等［24］發(fā)現(xiàn)女性兒童或青少年患者被診斷為強(qiáng)迫癥時(shí)的血液樣本的ESR1基因CpG 甲基化水平較健康對(duì)照降低，并且其甲基化水平與治療前的疾病嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，進(jìn)一步說(shuō)明ESR1 基因可能與強(qiáng)迫癥存在關(guān)聯(lián)。但是目前尚無(wú)足夠證據(jù)確切證實(shí)雌激素及其受體在強(qiáng)迫癥患者中的表達(dá)情況。且該研究中男性被試及對(duì)照較少，仍需進(jìn)一步在男性及不同年齡患者中進(jìn)行相關(guān)研究以驗(yàn)證ESR1 甲基化與強(qiáng)迫癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，并分析ESR1 在強(qiáng)迫癥患者中的表達(dá)是否具有性別及年齡差異。

2.1.5 OXTR基因 催產(chǎn)素及其受體同樣被認(rèn)為參與了強(qiáng)迫癥的病理生理過(guò)程。催產(chǎn)素會(huì)增加5-羥色胺的釋放［49］，而催產(chǎn)素受體（oxytocin receptor，OXTR）在與強(qiáng)迫癥有關(guān)的腦部區(qū)域（丘腦、紋狀體、前額葉皮層等）中大量表達(dá)［51］。Kang 等［52］發(fā)現(xiàn)，OXTR 基因多態(tài)性與強(qiáng)迫癥患者的發(fā)病年齡顯著相關(guān)。Cappi 等［27］發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者OXTR 基因外顯子Ⅲ2 個(gè)靶序列位點(diǎn)的CpG 島甲基化水平較高，并且與強(qiáng)迫癥的癥狀嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。Schiele等［28］也同樣發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者OXTR 基因外顯子Ⅲ甲基化水平較健康對(duì)照上升，并且較高的基線OXTR甲基化水平預(yù)測(cè)了不佳的認(rèn)知行為治療結(jié)果。但Park等［30］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果則表明強(qiáng)迫癥患者的OXTR 甲基化水平顯著降低，與Cappi［27］及Schiele［28］等的結(jié)果不一致。

2.1.6 MAOA 基因 MAOA 酶參與并調(diào)節(jié)了5-羥色胺的代謝過(guò)程［53］，與強(qiáng)迫癥的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。而MAOA基因多態(tài)性也與男性強(qiáng)迫癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)存在關(guān)聯(lián)［54］。Schiele等［31］發(fā)現(xiàn)未經(jīng)治療的強(qiáng)迫癥患者M(jìn)AOA啟動(dòng)子甲基化水平較健康對(duì)照明顯降低，而經(jīng)認(rèn)知行為治療后的患者耶魯- 布朗強(qiáng)迫量表（Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale，Y-BOCS）得分變化與MAOA啟動(dòng)子甲基化水平變化呈負(fù)相關(guān)，提示經(jīng)認(rèn)知行為治療后強(qiáng)迫癥癥狀改善程度高的患者M(jìn)AOA甲基化水平上升更多。

2.1.7 全基因組范圍的DNA 甲基化研究 全基因組范圍的DNA 甲基化分析因具有測(cè)量精度高、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì) 在 疾 病 研 究 中 逐 漸 展 開 應(yīng) 用［55］。Yue 等［32］利 用Illumina 450K 甲基化芯片對(duì)強(qiáng)迫癥患者及健康對(duì)照之間的血液樣本進(jìn)行了全基因組水平DNA 甲基化分析，結(jié)果發(fā) 現(xiàn) 腦 細(xì) 胞 質(zhì)RNA 1 （brain cytoplasmic RNA 1，BCYRN1）、 BCL-6 協(xié) 同 阻 遏 物（BCL6 corepressor，BCOR） 和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子13 （fibroblast growth factor 13，F(xiàn)GF13）等基因的DNA 甲基化水平在2組間存在顯著差異，并通過(guò)通路分析發(fā)現(xiàn)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)、細(xì)胞黏附分子等通路相關(guān)基因的甲基化水平同樣存在顯著差異。Stewart等［8］利用來(lái)自強(qiáng)迫癥患者和健康對(duì)照GWAS 研究的SNP 位點(diǎn)和腦組織的DNA 甲基化表達(dá)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中的甲基化性狀數(shù)量位點(diǎn)（methylation quantitative trait loci，mQTLs）與額葉中的表達(dá)數(shù)量性狀位點(diǎn)存在關(guān)聯(lián)。

2.2 強(qiáng)迫癥有關(guān)的miRNA

目前關(guān)于miRNA 與強(qiáng)迫癥發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性研究較少。Mui?os-Gimeno 等［33］在對(duì)強(qiáng)迫癥患者全長(zhǎng)亞型及短截亞型的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)受體酪氨酸激酶3 （neurotrophic receptor tyrosine kinase 3，NTRK3）基因的3'非翻譯區(qū)重新測(cè)序后發(fā)現(xiàn)，短截亞型r28521337 位點(diǎn)的C 等位基因突變與強(qiáng)迫癥囤積癥狀類型顯著相關(guān)，并且該突變位點(diǎn)位于miR-485-3p的功能目標(biāo)靶點(diǎn)區(qū)域，但r28521337位點(diǎn)變異并未影響靶向結(jié)合功能。Kandemir等［34］分析強(qiáng)迫癥患者血液中miRNA 的表達(dá)差異，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者的miR-22-3p 及miR-155a-5p 等表達(dá)豐度較健康對(duì)照上升。已有研究［56］指出miR-22 可抑制與強(qiáng)迫癥相關(guān)的BDNF 和MAOA 等基因的表達(dá)。miR-155 在免疫穩(wěn)態(tài)中起到關(guān)鍵作用，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、趨化因子和轉(zhuǎn)錄因子等多個(gè)免疫相關(guān)基因［57］。而免疫炎癥反應(yīng)通路則被報(bào)道為強(qiáng)迫癥潛在的發(fā)病機(jī)制［58］。Yue等［35］則發(fā)現(xiàn)強(qiáng)迫癥患者血液中miR-132 及miR-134 水平較健康對(duì)照顯著上升。目前研究已發(fā)現(xiàn)miR-132 及miR-134 與突觸可塑性存在密切關(guān)聯(lián)，并均可影響B(tài)DNF 的表達(dá)［59-60］。研究相關(guān)miRNA 的表達(dá)差異為進(jìn)一步理解強(qiáng)迫癥病因提供了可能。

3 局限性與展望

截至目前，強(qiáng)迫癥的表觀遺傳學(xué)研究雖然匱乏但也取得一定的成果進(jìn)展。大多數(shù)研究仍聚焦于DNA 甲基化位點(diǎn)的修飾變化，尚不能全面概括強(qiáng)迫癥的表觀遺傳學(xué)機(jī)制。多數(shù)研究的樣本量較小，研究結(jié)論尚且無(wú)法統(tǒng)一，亟需擴(kuò)大樣本量或針對(duì)特異性人群進(jìn)行有效驗(yàn)證。不容忽略的是，表觀遺傳修飾具有組織特異性、細(xì)胞系特異性，因此已有研究結(jié)果的一致性尚存在爭(zhēng)議。當(dāng)前大部分研究采集外周血DNA 進(jìn)行分析，并不能確定其研究結(jié)果是否能夠代表中樞神經(jīng)的表觀遺傳學(xué)變化。除了使用外周血，可更多注重對(duì)腦脊液、尸腦等材料的應(yīng)用。未來(lái)的研究方向還需更多關(guān)注組蛋白修飾及非編碼RNA，從而拓展強(qiáng)迫癥表觀遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域。