多巴胺受體1 基因遺傳多態性與偏執型精神分裂癥在中國北方漢族群體中的關聯分析

王春紅，李繼，孫志剛

(1.沈陽醫學院公共衛生學院，遼寧 沈陽 110034;2.中國醫科大學法醫學院血清學教研室)

精神分裂癥的發生受遺傳和環境因素的共同影響，為多基因遺傳病［1－2］，精神分裂癥易感基因本身不能單獨致病，需要和環境因素共同作用而致病［3］。目前，大量生理學和病理學證據支持了精神分裂癥的多巴胺系統功能失調假說［4］。從多巴胺系統有關的代謝酶、轉運蛋白和受體基因上尋找導致精神分裂癥發生的功能多態性并進行關聯分析(候選基因法)是目前較好的策略之一。多巴胺作為一種內源性神經遞質，主要通過多巴胺受體(dopamine receptor，DRD)調控其功能。DRD 是能與多巴胺特異性結合而發揮其調節效應的蛋白類物質，其基因突變可能導致其表達量發生變化，或者與多巴胺結合能力的改變而與精神分裂癥的發病相關。DRD 為7個跨膜區域組成的G 蛋白偶聯受體家族，目前已分離出5 種類型(DRD1～DRD5)。DRD1 基因位于第5 號染色體短臂37 區5 帶(5p37.5)［5］，全長3 489 bp，在尾狀核、紋狀體及嗅球中表達最高。精神分裂癥的一個顯著特征是認知功能的癥狀(如注意力缺陷和記憶障礙)。而DRD1 基因在額葉前皮質調控的工作記憶及注意力等認知過程中發揮著重要作用［6］，DRD1 的表達水平對維持大腦皮質區正常的認知功能是非常必要的。目前研究表明DRD1 表達量降低與認知缺損和精神分裂癥的陰性癥狀有關，精神分裂癥患者的基底神經節中DRD1 的表達量有一個明顯的減少［7］。國內外許多研究已證實DRD1基因的多態性與多種精神行為障礙有關。Lee等［8］發現DRD1 基因的rs17799914 與精神分裂癥可能具有關聯性，前質額葉的多巴胺能功能的缺損導致了精神分裂癥患者的認知能力不足。Hoenicka等［9］對 DRD1 基 因 5個 SNPs(rs11746641、rs11749676、rs251937、rs12518222、rs4867798)分析發現在男性群體中，DRD1 基因的rs11746641 和rs11749676 與精神分裂癥具有相關性，單倍型分析表明T-A-T-C-T 型可能與保護作用有關(P=0.008)，G-G-T-C-C 型可能是危險因素(P=0.012)，在女性群體中未發現其與精神分裂癥的相關性。張晨等［10］發現DRD1 基因的SNPs(rs4532、rs5326、rs2168631、rs6882300、rs267418)與精神分裂癥的發生沒有明顯關聯性，而在對rs4532 位點的基因分型的關聯研究中發現該多態性位點可能與精神分裂癥患者執行功能損害有關［11］。而在對波蘭人的研究中發現，rs4532 位點與精神分裂癥的發生并無相關性［12］。Lee等［8］發現在韓國群體中rs1799914 與精神分裂癥的發生也具有關聯性。

偏執型精神分裂癥是精神分裂癥中最為常見的類型，病程發展較其它類型緩慢，精神衰退現象較不明顯，自發緩解者較少，但經治療則收效較好。我們以中國北方漢族群體中的偏執型精神分裂癥患者進行病例對照研究，通過DNA 測序檢測DRD1 基因5'端調控區及部分外顯子區域的11個SNP 位點，探求其與DRD1 基因的相關性。

1 材料與方法

1.1 樣品 采集中國北方漢族213例健康人(三代以內無精神疾病史)血液，其中男112例，女101例，平均年齡(44.5 ±12.3)歲，及中國北方漢族173例偏執型精神分裂癥患者的血液，其中男88例，女85例，平均年齡(38.3 ±15.1)歲。其中精神分裂癥患者的血液根據知情同意原則由遼寧省第三人民醫院提供;精神分裂癥診斷標準同時符合中國精神障礙分類與診斷標準第3 版和美國精神障礙診斷與統計手冊第4 版。所有被檢者均簽署知情同意書。

1.2 多態性位點的選擇 應用PCR 技術擴增DRD1 基因5'側翼序列和部分外顯子在內的片段，總長度為3 152 bp，擴增區間內包含了NCBI 數據庫中已報道的45個SNP 位點。一條片段擴增位置為－3 052 至－1 483 (上游引物:5'-CTGATATGGTGCATGGCTGTT-3';下游引物:5'-ACCTGCGTTGTCTCCAAGTGT-3')，另一條位置為－1 505至+100 (上游引物:5'-GGACACTTGGAGACAACGCAG-3';下 游 引 物:5'-ATGAGCAGCGACAGGAAACAG-3')。采用DNA 測序方法對386例樣品進行基因分型，并進行統計學分析。

1.3 DNA 提取和基因分型 采集外周靜脈血用Chelex-100 法提取DNA，用紫外分光光度計檢測模板DNA 含量及純度。目的片段采用PCR 方法在DNA 擴增儀(MJ Research INC PTC-200)上擴增。使用遺傳分析儀(ABI3730XL)應用Sanger 雙脫氧鏈末端終止法進行測序。

1.4 統計學方法 采用SPSS 18.0 軟件計算基因型頻率和等位基因頻率。應用Haploview 4.1 軟件進行Hardy-Weinberg 平衡檢驗和單倍型分析。對正常群體與偏執型精神分裂癥患者組間的基因型與等位基因差異進行卡方檢驗，采用非置信Logistic 回歸計算OR 值和95%CI。

2 結果

2 組人群的所有SNP 位點分布差異均無統計學意義(P ＞0.05)，符合Hardy-Weinberg 平衡。2 組間的連鎖不平衡分析顯示下游7個SNP 位點在一個單倍型區域中，而上游的4個SNP 位點沒有在一個單倍型區域，見圖1。2 組11個SNP 位點的基因型、等位基因頻率分布及統計學結果見表1。

圖1 DRD1 基因11個多態性位點連鎖不平衡

Bonferroni 矯正后取P ＜0.0056 作為檢驗水準，各SNP 位點的組間比較差異無統計學意義。為了避免假陰性結果，取P ＜0.05 檢驗水準再次進行各SNP 位點的組間比較，結果發現rs5326 位點基因型頻率分布在疾病組和對照組差異有統計學意義(P＜0.05)，2 組等位基因頻率分布差異無統計學意義(P ＞0.05)。與AA 基因型相比，rs5326 位點

的AG +GG 基因型會降低偏執型精神分裂癥發生的風險 (OR=0.358，95% CI:0.151～0.851)。另外，在與AA 基因型的比較中，rs4532 位點的AG+GG 基因型也會降低偏執型精神分裂癥發生的風險 (OR=0.592，95% CI:0.350～1.001)。其余SNP 位點未發現與偏執型精神分裂癥的發生具有關聯性。有研究［9］表明性別差異會影響多巴胺受體基因與精神分裂癥發生的相關性。將本研究中可能與精神分裂癥發生有關的位點(rs5326、rs4532)按性別分組后進行統計分析發現，在男性群體中，rs5326 位點基因型頻率分布在疾病組和對照組差異有統計學意義(P ＜0.05)。在女性群體中，rs4532 位點基因型頻率分布在疾病組和對照組差異有統計學意義(P ＜0.05)。見表2。

表1 DRD1 基因11個多態性位點在疾病組和對照組的頻率分布及統計學結果

表2 rs5326 和rs4532 位點按性別分組后在疾病組和對照組間的分布

3 討論

本研究發現rs5326 位點的AG +GG 基因型和rs4532 位點的AG+GG 基因型均會降低偏執型精神分裂癥發生的風險。除此之外，rs5326 位點在男性群體中的分布組間差異有統計學意義，而rs4532 位點在女性群體中的分布組間差異有統計學意義。Rs5326 和rs4532 位點位于DRD1 基因的5'端非翻譯區(5'UTR)，該區域的堿基序列轉錄成RNA 但不翻譯氨基酸。這2個SNP 位點可能是轉錄因子及順式調控元件的作用區域，通過對mRNA 的表達量和穩定性的調節來影響DRD1 基因的表達水平，進而使多巴胺能神經遞質的活性發生變化。與本研究的結果相反，有研究報道DRD1 基因和精神分裂癥沒有關聯性［12］。然而有研究表明DRD1 基因與注意力缺陷伴多動障礙［13］、雙相情感障礙［13］、尼古丁依賴［14］、酒精依賴［15］等有相關性，而上述這些疾病或者癥狀都和精神分裂癥的癥狀具有相同或相似的行為表現。造成這種研究結果差異的可能因素有:種族不同，調查群體篩選差異，選擇SNP 位點不同，社會心理因素等。

在本研究發現rs5326 位點的AG+GG 基因型會降低偏執型精神分裂癥發生的風險，是精神分裂癥的一種保護因素。但在用多因子降維法軟件(MDR)分析DNMT3B 基因和DRD1 基因交互作用時，張晨等［16］發現DNMT3B rs6119954-DRD1 rs5326-rs267418和DNMT3B rs2424908-rs6119954-DRD1 rs5326-rs267418與精神分裂癥均存在顯著性關聯(P ＜0.01)，由此提示DNMT3B 與DRD1 基因之間的交互作用能夠顯著增加精神分裂癥的發生風險。這也說明精神分裂癥的發生是受多個基因的相互作用，僅從一個基因的研究是難以解釋其具體的發病機理，這是本研究中的不足，也是在今后研究工作中需要注意和改進的地方。盡管有研究未發現rs4532 和精神分裂癥發生的相關性，但一個meta 分析［17］表明DRD1 基因中可能含有改變精神分裂癥發生風險的易感性位點，其中rs4532 的OR值為1.18 (95% CI:1.01～1.38)。除此之外，該SNP 位點還與精神分裂癥中的抗精神病藥的治療反應，額葉前皮質相關的工作記憶以及認知行為［6］等具有關聯，這說明rs4532 位點可能與精神分裂癥的病因具有潛在的聯系。

精神分裂癥的發病機制是多種危險因子參與的，而性別是影響精神分裂癥癥狀的一個重要因素［18］。

［1］Li Q，Fallin MD，Louis TA，et al.Detection of SNP-SNP interactions in trios of parents with schizophrenic children ［J］.Genet Epidemiol，2010，34 (5):396－406.

［2］Sullivan PF，Kendler KS，Neale MC，et al.Schizophrenia as a complex trait:Evidence from a Meta-analysis of twin studies［J］.Arch Gen Psychiat.2003，60 (12):1187－1192.

［3］Mjellem N，Kringlen E.Schizophrenia:a review，with enphasis on the neurodevelopmental hypothesis ［J］.Nord J Psychiat.2001，55 (5):301－309.

［4］Tost H，Alam T，Meyer-Lindenberg A.Dopamine and psychosis:theory，pathomechanisms and intermediate phenotypes［J］.Neurosci Biobehav Rev，2010，34 (5):689－700.

［5］Grandy DK，Zhou QY，Allen L，et al.A human D1 dopamine receptor gene is located on chromosome 5 at q35.1 and identifies an EcoRI RFLP ［J］.Am J Hum Genet，1990，47 (5):828－834.

［6］Rybakowski JK，Borkowska A，Czerski PM，et al.An association study of dopamine receptors polymorphisms and the Wisconsin Card Sorting Testin schizophrenia ［J］.J Neuralransm，2005，112 (11):1575－1582.

［7］Karlsson P，Sedvaal GC，Halldin C，et al.Reduced D1-dopamine receptor binding in drug naive schizophrenic patients examined by PET ［J］.ACNP Annual Meeting San Juan，Puerto Rico，1994，11－16.

［8］Lee KY，Joo EJ，Ji YI，et al.Associations between DRDs and schizophrenia in a Korean population:multi-stage association analyses ［J］.Exp Mol Med，2011，43 (1):44－52.

［9］Hoenicka J，Garrido E，Ponce G，et al.Sexually dimorphic interaction between the DRD1 and COMT genes in schizophrenia［J］.Am J Med Genet Part B 153B，2010:948－954.

［10］張晨，李則摯，吳志國，等.首發精神分裂癥患者認知功能與多巴胺D1 受體基因的關聯研究［J］.中華行為醫學與腦科學雜志，2011，20 (3):224－226.

［11］Dmitrzak－ Weqlarz M，Rybakowski JK，Slopien A，et al.Dopamine receptor D1 gene-48A/G polymorphism is associated with bipolar illness but not with schizophrenia in a Polish population ［J］.Neuropsychobiology，2006，53 (1):46－50.

［12］Hoogendoorn ML，Bakker SC，Schnack HG，et al.No association between 12 dopaminergic genes and schizophrenia in a large Dutch sample ［J］.Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet，2005，134B (1):6－9.

［13］Bobb AJ，Addington AM，Sidransky E，et al.Support for association between ADHD and two candidate genes:NET1 and DRD1 ［J］.Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet，2005，134 (1):67－72.

［14］Huang W，Ma JZ，Payne TJ，Significant association of DRD1 with nicotine dependence ［J］.Hum Genet，2008，123(2):133－140.

［15］Batel P，Houchi H，Daoust M，et al.A haplotype of the DRD1 gene is associated with alcohol dependence ［J］.Alcohol Clin Exp Res，2008，32 (4):567－572.

［16］張晨，吳志國，邵陽，等.多巴胺D1 受體基因與精神分裂癥患者癥狀數量性狀的關聯分析［J］.中華醫學雜志，2011，91 (29):2019－2022.

［17］Hwang R，Shinkai T，De Luca V，et al.Association study of four dopamine D1 receptor gene polymorphisms and clozapine treatment response ［J］.J Psychopharmacol，2007，21(7):718－727.

［18］Pregelj P.Neurobiological aspects of pschosis and gender［J］.Psychiatr Danub，2009，21 (Suppl 1):128－131.