5-羥色胺轉運體基因多態性與睡眠障礙的相關性研究進展*

楊 軍 謝宇平 周麗雅 馬 薇 惠培林 范 杰 陳文娟

睡眠障礙是一個嚴重的公共衛生問題。報道顯示，我國失眠癥的發生率為45.4%[1]，明顯高于世界水平。研究表明,長期失眠會增加心血管疾病、腦卒中、高血壓、代謝性疾病以及癡呆等的風險[2，3]，同時也會造成焦慮、抑郁、記憶力減退、免疫力低下等嚴重問題[4，5]。睡眠障礙的病因較為復雜，其發病機制目前尚不清楚，因而造成了臨床中診治的不確定性。隨著基因檢測技術的發展，大量的研究已經證實睡眠障礙的發生與遺傳密切相關。因此，有眾多的學者開始從基因學的角度對睡眠障礙展開研究，以便為睡眠障礙患者提供更為精準和有效的診療。近年來，隨著人們對睡眠障礙遺傳物質的不斷研究，多數研究證實了5-羥色胺轉運體(5-Hydroxytryptamine Transporter，5-HTT)基因多態性與睡眠障礙存在一定的相關性，并且使得該領域的研究成為睡眠醫學的熱點。因此，本文旨在對5-HTT基因多態性與睡眠障礙之間的關系作一綜述。

1 5-羥色胺(5-HT)與5-HTT

5-HT又稱血清素，是一種廣泛分布于哺乳動物組織中的抑制性神經遞質[6]。大腦神經元釋放的5-HT是調控神經環路的重要單胺類神經遞質，其主要參與情緒、睡眠、認知等神經活動的調節。在人體中，5-HT是由氨基酸、色氨酸兩種化學物質合成而來，由于5-HT本身不能通過血腦屏障，因此色氨酸首先通過轉運蛋白進入中樞神經系統，隨后在色氨酸羥化酶和氨基酸脫羧酶的作用下轉化生成5-HT[7]。在生物合成后，5-HT被包裹在軸突末端的突觸前囊泡中進行儲存并防止其代謝。大腦釋放出的5-HT保存在突觸間隙，直到重新攝取到突觸前膜5-HT能神經元或者大腦5-HT被單胺氧化酶滅活才會被代謝掉[8]。

5-HTT是一種突觸前神經元上的蛋白質，該蛋白質約含630個氨基酸殘基，其是5-HT系統的主要推動者，并且對5-HT具有高度親和力[9]。5-HTT的主要作用是重新攝取突觸間隙中的5-HT以及終止5-HT神經遞質的傳遞[7]。而發揮這種作用的主要機制是重新積累的5-HT被重新包裹成突觸囊泡并被重復利用，所有不能被5-HTT重新攝取的5-HT都會被單胺氧化酶滅活。盡管這兩個過程同時發生，但5-HTT的重新攝取才是終止突觸前5-HT神經遞質傳遞的主要原因。正是通過這種作用機制，5-HTT才可以調節突觸間隙5-HT的濃度，從而調控突觸后膜信號的大小以及持續的時間。

2 5-HTT的遺傳結構

目前對5-HTT的基因學研究主要集中在5-HTT基因連鎖多態區(5-HTTLPR)多態性上，其位于5-HTT編碼序列的轉錄調控區，可顯著影響5-HTT的轉錄與表達[10]。人類5-HTT編碼基因也稱為SLC6A4[11，12]，位于人類基因組17號染色體的17q11.1-q12區域，SLC6A4啟動子區存在一個重復單元長度為20～23 bp的可變數目重復串聯多態變異區域，通常稱為5-HTTLPR。HTTLPR啟動子44 bp插入/缺失產生了兩個等位基因，分別是14個重復“短”等位基因(S)和16個重復“長”等位基因(L)[12]。由于5-HTTLPR與5-HTT之間存在著密切的關系，故5-HTTLPR基因多態性可以顯著影響5-HT能神經遞質的傳遞。

哺乳動物基因的表達通常由啟動子所控制，而啟動子一般位于蛋白編碼區上游的一個調節區域，它可以使RNA聚合酶結合并啟動轉錄。5-HTT基因啟動子區多態性與不同程度的轉錄活性相關，從而導致不同程度的RNA合成和蛋白質形成。由于人類的每個染色體都是成對的，因此5-HTTLPR基因型組合可以分為S純合(S/S)、S/L雜合或L純合(L/L)。L等位基因純合子(L/L)細胞所產生的5-HTT mRNA水平是攜帶有S等位基因細胞的1.4～1.7倍；此外，L/L變體以比S/S和S/L變體快1.9～2.2倍的速度祛除突觸間隙中5-HT[13]。因此，5-HTTLPR含L純合子變體相對于含S變體而言，5-HTT啟動子轉錄活性增加，并且其基因個體5-HTT的表達量和功能也會增加，從而導致S型基因個體的突觸間隙對5-HT重新攝取能力下降。

3 5-HTTLPR多態性與睡眠障礙的關系

5-HTTLPR與情感性精神障礙疾病的相關性研究一直是熱點討論話題。目前，大量的研究已經證實，5-HTTLPR S等位基因與情感性精神障礙存在明顯的相關性[8，14～16]。睡眠障礙常常與情緒障礙互為因果或者睡眠障礙和情感性精神障礙可能有一個共同的背景(作為一系列與壓力相關的精神障礙)[17]。因此，5-HTTLPR與睡眠障礙的相關性研究也開始被學者討論。Brummet BH等[18]首次提出了5-HTTLPR與睡眠的關系，其研究結果顯示，白種人群5-HTTLPR S等位基因與環境壓力協同作用可導致睡眠潛伏期延長和睡眠周期紊亂；同時還發現具有純合S/S基因型的個體在面對環境應激時其睡眠質量最差，因此推斷此類人群具有失眠易感特性。2010年Deuschle M等[17]一項關于5-HTTLPR 5’調節區44 bp插入/缺失多態性與原發性失眠(PI)的研究中，選取了PI患者157例，健康對照組827名，并排除了因器質性病變、藥物、精神或心理方面等因素而導致的失眠人群，其研究結果表明，5-HTTLPR的S等位基因在失眠患者中高于健康對照組(47.1%，39.9%；OR=1.34)，其作者認為5-HTTLPR S等位基因與PI相關。2011年Barclay NL等[19]研究發現，5-HTTLPR對睡眠質量有顯著的主效應，具體表現在5-HTTLPR至少攜帶有一個“短”等位基因的受試者相比于攜帶“長-長”純合子等位基因的受試者，前者可顯著降低受試者的睡眠質量。2014年Hartmann JA等[20]進行了一項關于361個種族相同的成年雙胞胎女性對5-HTTLPR的等位基因變異是否會調節夜間主觀睡眠質量和影響第二天情緒關系的研究，結果發現，5-HTTLPR攜帶S等位基因受試者的睡眠質量會影響次日的積極情緒。2014年我國四川大學的一項研究顯示，5-HTTLPR的S等位基因與失眠密切相關，并且還發現具有較高工作壓力并攜帶SS基因型的人群相比于具有較低工作壓力并攜帶SL/LL基因型的人群，有較高患睡眠障礙的風險(OR=5.16，95%CI=3.13～8.54)[21]。2019年一項關于5-HTTLPR與壓力相關睡眠質量關系的綜述中，報道了與5-HTTLPR L等位基因相比，S等位基因增加了壓力相關睡眠質量下降的風險，并促進了睡眠不足的負面影響[22]。

雖然上述研究在研究資料與方法等方面存在著差異，但其研究結果都基本表明5-HTTLPR S等位基因可能會增加睡眠障礙的風險。這一結果與5-HTTLPR S等位基因增加情感性精神障礙的風險一致。二者之所以有著這樣的共同點，主要是因為長期患睡眠障礙會導致情感性精神障礙或者長期情感性精神障礙也會引起睡眠障礙。睡眠障礙之所以引起情感性精神障礙，主要是二者可能有著共同的遺傳物質基礎，即二者都攜帶5-HTTLPR S等位基因。由于攜帶5-HTTLPR S等位基因的人群更容易患睡眠障礙，因而長期睡眠不足會對5-HT系統造成一定的損傷，而這種損傷可能會使那些擁有5-HTTLPR S等位基因的人群因睡眠時間不足而產生情感性精神障礙。

4 5-HTTLPR多態性引起睡眠障礙的機制

大量的研究已證實5-HT與睡眠障礙密切相關，而突觸間隙5-HT濃度的減少可能是造成睡眠障礙發生的主要病理機制。研究表明，5-HT在睡眠中的主要作用是促進覺醒、抑制慢波睡眠(Slow-wave Sleep，SWS)和快眼動睡眠(Rapid Eye Movement Sleep，REMS)[23]。目前關于5-HT參與睡眠調節的研究主要集中在5-HT1A和5-HT2A這兩種受體上，并且這兩種受體現已廣泛應用于臨床治療抑郁、失眠、焦慮等藥物的研發。國外一項研究表明丁螺環酮和依他匹隆兩種5-HT1A受體激動劑具有減少REMS、增加REM睡眠潛伏期的作用；同時，還可增加大腦中5-HT的含量，這可能是5-HT1A受體激動劑可以改善失眠癥狀的主要機制之一[24]。近年來，關于5-HT2A受體拮抗劑在睡眠障礙治療中的作用也引起了廣泛關注。起初5-HT2A受體之所以引起人們的關注，主要是因為5-HT2A受體拮抗劑利坦色林可以增加人體和動物夜間睡眠的SWS；同時，也有研究表明選擇性5-HT2A受體拮抗劑具有增加SWS和非快眼動睡眠的作用，并且可減少睡眠中覺醒，同時對REMS無影響[25]。2017年我國一項關于小劑量喹硫平治療慢性失眠的單中心隨機對照研究顯示，喹硫平相比于艾司唑侖對治療慢性失眠療效更好(P<0.05)，且安全性和有效性更高。作為5-HT2A受體拮抗劑的喹硫平在治療慢性失眠的主要藥理機制是，喹硫平可顯著增加失眠患者SWS以及改善對覺醒的修復[26]。鑒于5-HT2A受體拮抗劑在臨床中治療失眠時的優異表現，其在臨床中治療睡眠障礙的作用得到了廣大學者的認可。

基于以上研究結果，可以推測5-HTT與睡眠障礙密切相關的主要原因可能是5-HTTLPR S等位基因對5-HTT轉錄與表達具有抑制作用，而這種抑制作用可以減少5-HTT對突觸間隙中5-HT的重新攝取，進而導致突觸間隙中5-HT含量的減少，而這種突觸間隙5-HT含量的變化正是導致易感人群罹患睡眠障礙和精神性情感障礙的主要原因。同時，有研究顯示5-HTTLPR與下丘腦-垂體-腎上腺(Hypothalamus Pitui-tary Adrenal，HPA)系統的反應性有關[27]，而HPA系統活動過度可能是引起睡眠障礙的主要機制[28]。因此，有學者認為5-HTTLPR在應激狀態下能夠促進機體夜間HPA系統活性的增強，這可能會極大地促進機體睡眠中覺醒，進而導致睡眠障礙的發生[29]。盡管有研究報道了5-HTTLPR與HPA系統的關系，但關于睡眠障礙的遺傳物質與HPA系統之間的關系以及機制還待進一步研究。

5 小結

雖然目前有關5-HTT基因多態性與睡眠障礙的研究較多，但睡眠障礙的發病機制比較復雜，臨床分型較多，目前還并未完全研究清楚。加之其缺乏特異性生物學指標，屬排除性疾病，這造成了睡眠障礙診斷和治療的不確定性。因此探索出能在早期準確預測睡眠障礙的生物學指標是睡眠醫學追求的目標。近年來，科學技術的快速發展極大改善了基因檢測技術水平，這將為研究睡眠障礙的遺傳基礎、病因和發病機制，提供更加可靠和精準的技術方法，也將有望使睡眠障礙患者的遺傳物質得到更加詳盡的分析，從而為睡眠障礙患者提供更為精準的診斷和有效的治療。