單胺氧化酶A多態性與抑制控制能力的關系

單胺氧化酶A多態性與抑制控制能力的關系

劉永1詹向紅李偉王慧霞韓賀云閆秀娟侯俊林王友杰

(河南中醫學院基礎醫學院，河南鄭州450008)

摘要〔〕目的應用事件相關電位(ERPs)技術檢測不同單胺氧化酶(MAO)A多態性被試者的抑制控制特征。方法以36名在校正常大學生為被試，應用連接酶特異檢測反應(LDR)測定被試基因型，采用Go/Nogo范式，Neuroscan系統記錄并分析被試者腦電圖，比較不同基因型被試的腦電圖特征。結果三組被試的Go/Nogo任務的行為反應無明顯差異。三組被試N2波波幅差異不顯著，CT組被試Go和Nogo試次的P3波幅較CC組和TT組被試均顯著增大，N2和P3差異波的差異不顯著。結論三組被試抑制控制能力差異不顯著，但CT組被試在加工處理信息過程中動員的認知資源更多，具有不同的腦電圖活動特征。

關鍵詞〔〕單胺氧化酶 A；單核苷酸多態性；事件相關電位；執行功能；抑制控制

中圖分類號〔〕R749.92〔

基金項目：國家自然科學

通訊作者：詹向紅(1963-)，女，教授，博士生導師，主要從事情志與衰老相關性疾病的理論及應用研究。

1山東中醫藥大學基礎醫學院

第一作者：劉永(1978-)，男，講師，在讀博士，主要從事情志與衰老相關疾病的理論及應用研究。

The relation between MAO A polymorphism and the ability of inhibitory control

LIU Yong,ZHAN Xiang-Hong,LI Wei,etal.

Henan University of TCM, Zhengzhou 450008,Henan,China

Abstract【】ObjectiveTo explore the effect of MAO A polymorphism on the inhibitory control by ERPs.MethodsA total of 36 health of college students were investigated.The amplitudes and latencies of ERP components were studied with a visual Go/Nogo task,and the MAO A polymorphism of the participants was tested by LDR.ResultsThe behavioral data were not different.The amplitudes and latencies of N2 component were not different in the three groups.The amplitudes of P3 component of CT group were higher than those of the other two groups.No differences of N2 and P3 waves were found.ConclusionsThe more cognitive resources are mobilized in CT group than those of the other two groups.

【Key words】MAO A;Single nucleotide polymorphism(SNP);ERPs;Executive function;Inhibitory control

近年來，隨著分子生物學的發展，情緒個體差異的遺傳背景受到越來越多的關注。研究發現，情緒的產生和調節與神經遞質代謝酶基因多態性有關。單胺氧化酶(MAO)A是單胺類神經遞質的主要代謝酶類，MAO A多態性與攻擊行為〔1〕、焦慮癥〔2〕等關系密切，動物研究〔3〕也證實MAO A多態性與攻擊性有關。本課題組前期研究〔4〕也發現MAO A多態性與憤怒情緒的產生與表達相關。攻擊性行為和憤怒、抑郁情緒等的產生均與人的執行功能(EF)，尤其是抑制控制密切相關〔5〕，那么MAO A多態性對憤怒等負性情緒的影響是否因為其對抑制控制能力的調節呢？本文選擇事件相關電位技術(ERPs)考察不同MAO A基因型的被試者抑制控制能力是否不同。

1材料與方法

1.1對象以某學院在校正常大學生為研究對象，經倫理委員會批準后招募被試，填寫知情同意書及一般情況調查表。

參考文獻1.2試驗程序和任務刺激由E-prime 2.0系統控制呈現。〔6〕，以黑色單/雙三角形構成Go/Nogo任務刺激圖形，共8組刺激，每組含100個試次，其中Go任務為60個，Nogo任務為40個。要求被試Go任務時做按鍵反應。按鍵左右手在被試者中交叉平衡。整個實驗約需要20 min，實驗完成后給予被試一定酬勞。

1.3數據采集與處理采用NuAmps40導系統(Neuroscan Inc)記錄腦電。同步記錄連續腦電圖(EEG)與行為學數據，用Neuroscan4.5軟件對腦電數據進行離線分析。對反應正確的EEG進行分類疊加，得到Go和Nogo刺激產生的兩類ERP數據。對得到的ERPs進行30 Hz(24 dB/oct)無相移低通數字濾波。

1.4基因分型

1.4.1多態性位點的選擇根據報道，從人類基因組單體型圖(HapMap)中選出能代表亞洲人MAO A基因單核苷酸多態性(SNP)陽性信號的標簽SNP rs5905613基因多態性位點，考察其多態性(CC、CT、TT)對抑制控制能力的影響。最終各基因型入組被試CC 11人，CT 9人，TT 16人。

1.4.2PCR擴增目的片段以白細胞基因組DNA為模板，擴增目的基因片段。正義引物CCACAATAGATAACCTTGGGC，反義引物CCTGGGCCAAAAATGCTATTC，擴增片段長度222 bp。PCR反應體系：模板DNA 1 μl，10倍PCR緩沖液1.5 μl，MgCl2(25 mmol/L)1.5 μl，dNTP(10 mmol/L)0.3 μl，Taq酶1.25 U，引物各0.25 μl，使用去離子水補足體積至25 μl。反應條件：94℃預變性2 min；94℃變性15 s、60℃退火15 s、72℃延伸30 s共35個循環；72℃延伸3 min。擴增完成后1.2%瓊脂糖凝膠電泳獲得目的核苷酸片段。各組被試一般情況(年齡、學歷、性別)無顯著性差異，具有可比性。

1.4.3SNP位點連接酶特異檢測反應(LDR)針對SNP位點設計識別兩種不同堿基的左端探針(長度相差3 bp)，以及帶羥基熒光素(FAM)的右端共用探針，終產物長度差別即為左端探針的長度差別。LDR探針序列為右端公用探針P-TGTACCATTTGTACTTGAGCCAGCATTTTTT-FAM，左端探針TC TTTTTTTTTACCAAATTCCTCACTATCACAGGC，連接產物為64/C，左端探針TT TTTTTTTTTTTTACCAAATTCCTCACTATCACAGGT，連接產物為67/T。連接體系：PCR產物3 μl、10×Taq DNA連接緩沖液1 μl、Taq DNA ligase 5 U，特定LDR探針各0.1 pmol，去離子水補足體積至10 μl。連接反應參數：94℃變性30 s、60℃退火并連接3 min，循環20次。反應結束后，4℃保存待用。取1 μl連接反應產物，加10 μl上樣緩沖液(已混入Marker)，95℃變性3 min，立即冰水浴。連接產物經ABI 3730XL測序儀掃描，根據目的峰與Marker的位置差距來讀取結果。

1.5統計學方法導出行為學數據(反應時、正確率、漏報率、錯報率)進行單因素方差分析。本研究主要對EEG結果中線的五個電極位點進行統計分析。以刺激出現后200～300 ms時間窗內最大負波峰值及其出現時間為N2幅值和潛伏期、300～500 ms時間窗內最大正波峰值及出現時間為P3的幅值和潛伏期。為了強調Nogo效應和進行組間比較，研究使用相減技術從Nogo成分中減去Go成分，分別獲得N2和P3的差異波(N2d和P3d)，以刺激出現后200～300 ms、300～500 ms時間窗內N2d和P3d的面積作為Nogo效應的指標〔7〕。分別對N2、P3峰值及差異波出現的潛伏期和峰值波幅進行混合重復測量數據方差分析。重復測量方差分析的P值采用Greenhouse-Geisser法校正。所有數據均采用SPSS19.0軟件進行分析。

2結果

2.1一般情況及行為學數據各組被試一般情況中年齡〔CC組(19.50±0.67)歲；CT組(19.44±1.13)歲；TT組(19.71±0.92)歲；F=0.311，P=0.734〕、學歷(均為大學本科)、性別(均為女性)無顯著性差異。三組被試的命中率、漏報率(Go 任務)和錯報率(Nogo 任務)差異均沒有統計學意義,反應時差異也沒有統計學差異。見表1。

表1　三組被試行為數據比較 ± s)

2.2三組被試在不同刺激條件下產生的N2、P3成分峰潛伏期比較各組間Go和Nogo刺激產生的N2成分組間及反應類型間差異均不顯著〔F(2，33)=1.057，P=0.359，η2=0.060；F(1，33)=0.158，P=0.693，η2=0.005〕；各組間Go和Nogo刺激產生的P3成分潛伏期組間差異不顯著〔F(2，33)=2.523，P=0.096，η2=0.133〕，但反應類型間差異顯著〔F(1，33)=4.778，P=0.036，η2=0.126〕，事后檢驗顯示Nogo效應峰潛伏期(390.18±5.35)ms較Go效應峰潛伏期(379.11±6.68)ms慢。見表2，表3。

2.3波幅三組被試在不同刺激條件下產生的N2成分波幅，在反應類型、腦區及電極位置方面均存在明顯的主效應〔F(1，33)=63.932，P=0.000，η2=0.660；F(2，66)=9.129，P=0.000，η2=0.217和F(4，132)=25.961，P=0.000，η2=0.440〕。腦區和分組間存在交互效應〔F(4，66)=3.217，P=0.019，η2=0.163〕，簡單效應分析表明同一腦區三組被試間波幅差異不顯著，但同一組被試三個腦區間波幅差異顯著，以中線區波幅最負。見表5。

三組被試在不同刺激條件下產生的P3成分波幅比較，組間比較差異顯著〔F(2，132)=3.722，P=0.035，η2=0.184〕，成對比較CT組波幅〔(11.29±1.27)μV〕比CC組〔(7.07±1.15)μV〕及TT組〔(7.50±0.95)μV〕波幅大。在反應類型、腦區和電極位置均存在明顯的主效應〔F(1，33)=6.428，P=0.016，η2=0.163；F(2，66)=7.227，P=0.003，η2=0.180和F(4，104)=5.641，P=0.012，η2=0.146〕。成對比較表明Nogo條件下的P3波幅大于Go條件下的波幅，中線位置的電極波幅最大，左右腦區無差異，最大波幅分布在額中央區。見表4，表5。

中線部位五個電極的N2d、P3d面積組間差異均不顯著〔N2d：F(2，33)=1.377，P=0.266，η2=0.077;P3d:F(2,33)=0.327,P=0.723,η2=0.019〕，電極位置差異顯著〔F(4，132)=18.722，P=0.000，η2=0.362〕，成對比較顯示額區和額中央區差異波面積最大，與其他3個位點間差異顯著。見表6。

表2　三組被試N2波潛伏期比較

表3　三組被試P3波潛伏期比較

表4　三組被試N2波波幅比較

表5　三組波試P3波波幅比較

表6　三組被試N2d和P3d面積比較

3討論

本研究從行為數據上看，三組被試的Go/Nogo任務的行為反應無明顯差異。Go/Nogo任務十分簡單，這可能是三組被試的任務表現無顯著性差異的原因。從ERP數據來看，被試在Nogo試次的N2及P3波波幅增大，成功地誘發出了Nogo效應；Nogo-P3最大波幅分布在額中央位點，出現前部化效應。雖然N2和P3差異波的差異不顯著，但CT組被試Go和Nogo試次的P3波幅較CC組和TT組被試均顯著增大，顯示三組被試在認知信息加工處理過程中具有不同的腦電活動特征。

執行功能是指在完成復雜的認知任務時，對各種認知過程進行協調，以保證認知系統以靈活、優化的方式實行特定目標的一般性控制機制；其本質就是對其他認知過程進行控制和調節〔8〕。執行功能的主要成分包括抑制控制，轉換和刷新等，其中抑制控制是執行功能的核心成分〔9〕。個體憤怒特質與攻擊行為關系密切，研究〔10〕表明高特質憤怒個體在敵意情境下會表現出更多的行為攻擊傾向，而國內外研究〔5〕均表明攻擊行為等與執行功能尤其是抑制控制功能呈負相關。ERPs具有較高的時間分辨率和一定的空間分辨率。大量研究表明，Go/Nogo任務可以用來檢測抑制控制功能。在Go/Nogo任務中被試需要對靶刺激做出反應(Go)，而抑制對非靶刺激的反應沖動(Nogo)。該任務產生兩個主要腦電成分，第一個是波峰在200～300 ms潛伏期內的Nogo-N2成分；第二個成分是波峰在300～500 ms潛伏期內的Nogo-P3成分。這兩個ERP 成分都被認為與反應抑制活動有關。Nieuwenhuis等〔11〕報告N2波幅在低頻刺激下增大且定位于前扣帶回，并據此認為Nogo-N2代表了信息輸入及加工過程中干擾信息的監測。Smith等〔12〕發現被試對Go刺激反應越快，誘發出來的Nogo-P3就越大。Kok等〔13〕則報道在Stop-Signal任務中，正確的Nogo試次明顯比錯誤的Nogo試次誘發出來的Nogo-P3大。因此，前中央部需要抑制反應的試次誘發出來的Nogo-P3增大被認為是反映了抑制過程〔14〕。盡管兩者的心理過程沒有最終確定，但可以認為Nogo-N2和Nogo-P3可能分別代表了與抑制控制有關的兩個加工過程：沖突監測和反應抑制。雖然本研究中三組被試的N2d和P3d均未發現不同，即未發現三組被試的抑制控制能力存在顯著差異，但三組被試在P3波波幅的顯著差異，表明不同MAO A基因多態性對大腦信息加工和處理過程存在影響，CT多態性被試在加工處理信息過程中產生了更顯著的電活動，動員了更多的認知資源。

4參考文獻

1Volavka J，Bilder R，Nolan K.Catecholamines and aggression：the role of COMT and MAO polymorphisms〔J〕.Ann N Y Acad Sci，2004;1036(4)：393-8.

2Faludi G，Gonda X，Bagdy G，etal.Pharmaco and therapy genetic aspects in the treatment of anxiety disorders beyond the serotonergic system：a brief review〔J〕.Neuropsychopharmacol Hung，2012;14(4)：221-9.

3Newman TK，Syagailo YV，Barr CS，etal.Monoamine oxidase A gene promoter variation and rearing experience influences aggressive behavior in rhesus monkeys〔J〕.Biol Psychiatry，2005;57(2)：167-72.

4閆秀娟，詹向紅，侯俊林，等.單胺氧化酶A基因單核苷酸多態性與憤怒調節的關系研究〔J〕.中國中西醫結合雜志，2012;32(10)：1354-7.

5袁鳳蘭.攻擊行為與執行功能的關系述評〔J〕.社會心理科學，2011;26(11-12)：20-2.

6張炳蔚，許晶，趙侖.晚發性抑郁患者情緒調節機制的ERPs研究〔J〕.航天醫學與醫學工程，2006;19(2)：150-2.

7Gajewski PD，Falkenstein M.Effects of task complexity on ERP components in Go/Nogo tasks〔J〕.Int J Psychophysiol,2013;87(3):273-8.

8李莉，朱湘茹，李永鑫.執行功能的理論研究綜述〔J〕.心理研究，2012；5(2)：50-3.

9黨喜靈.執行功能研究述評〔J〕.大眾科技，2011；12(2)：229-30.

10Bettencourt BA，Talley A，Benjamin AJ，etal.Personality and aggressive behavior under provoking and neutral conditions：a meta-analytic review〔J〕.Psychol Bull，2006；132(5)：751-77.

11Nieuwenhuis S，Yeung N，van den Wildenberg W，etal.Electrophysiological correlates of anterior cingulate function in a go/no-go task：effects of response conflict and trial type frequency〔J〕.Cogn Affect Behav Neurosci，2003；3(1)：17-26.Yeung N，van den Wildenberg W，etal.Electrophysiological correlates of anterior cingulate function in a go/no-go task：effects of response conflict and trial type frequency〔J〕.Cogn Affect Behav Neurosci，2003；3(1)：17-26.

12Smith JL，Johnstone SJ，Barry RJ.Movement-related potentials in the Go/NoGo task：the P3 reflects both cognitive and motor inhibition〔J〕.Clin Neurophysiol，2008；119(3)：704-14.

13Kok A，Ramautar JR，De Ruiter MB，etal.ERP components associated with successful and unsuccessful stopping in a stop-signal task〔J〕.Psychophysiology，2004；41(1)：9-20.

14Bokura H，Yamaguchi S，Kobayashi S.Electrophysiological correlates for response inhibition in a Go/NoGo task〔J〕.Clin Neurophysiol，2001；112(12)：2224-32.

〔2013-10-16修回〕

(編輯袁左鳴)

《中國老年學雜志》鄭重聲明

中國老年學雜志從未設任何網站，唯一投稿方式為郵箱投稿，投稿郵箱為：okgood911@126.com 。唯一咨詢電話：0431-88923384 。唯一匯款方式為郵局匯款，匯款地址：長春市建政路971號《中國老年學雜志》編輯部收，郵編：130061。