注意缺陷多动障碍的分子遗传学进展

赵 滢 杜亚松

注意缺陷多动障碍的分子遗传学进展

赵 滢 杜亚松

注意缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）是常见的神经精神疾病，严重影响儿童、青少年和成人的学业、社交和工作技能。目前，儿童和青少年的患病率约为6%～9%［1］。家系研究、双生子和寄养子研究结果显示遗传因素是ADHD的重要发病因素，平均遗传度约为76%［2］。但是，ADHD病因与临床表现复杂，同时具有个体差异性，至今尚未阐明ADHD发病的生物学机制。对ADHD发病机制的分子遗传学研究主要集中于功能候选基因的关联分析领域。候选基因的选择与神经递质联系密切，目前，研究者们对多巴胺能、去甲肾上腺素能及5-羟色胺能神经递质系统研究较多。同时，与神经递质及神经可塑性有关的候选基因也日渐进入研究［3］。执行功能的研究亦是ADHD研究领域的热点，本文就各候选基因与ADHD及部分执行功能的关联研究逐一综述如下。

1 多巴胺能神经递质系统

目前认为，ADHD所涉及的多巴胺系统的遗传基因有：多巴胺D4受体基因(DRD4）、多巴胺转运体基因(DAT1或SLC6A3）、多巴胺D5受体基因(DRD5）、儿茶酚胺氧甲基转移酶基因(COMT）等，同时某些基因之间尚存在相互作用。

1.1 多巴胺D4受体基因（DRD4）

多巴胺D4受体是G蛋白偶联受体，属于多巴胺D2样受体家族，在前额叶皮质，尤其是前扣带回皮质表达丰富，这些脑区在注意与控制方面起重要作用。

DRD4基因定位于11p15.5，研究最多的是位于第三外显子的48 bp可变数重复序列多态性，其在人群中的重复数有2～11不等。最为常见的是4次(约67%）、7次(约12%）及2次(约10%）重复等位基因［2］。多数研究认为，7次重复等位基因是罹患ADHD的危险因素。Bellgrove等［4］发现在持续注意反应任务(SART）中，7次等位基因的携带者与非携带者相比，具有更好的执行功能。Sandra等［6］发现带有7次重复等位基因的ADHD患儿的言语智商、操作智商以及工作记忆能力均低于不带有此等位基因的患儿。然而，Brookes［5］对台湾216个核心家系进行研究发现，7次重复等位基因与ADHD之间不存在相关性。

造成上述研究结果不一致的原因，除了种族差异之外，还与ADHD疾病本身的个体差异性和表现复杂性有关。有待控制相关的混杂因素，选取能更好代表遗传特质的内表型(endophenotype）之后再进行探究。

1.2 多巴胺转运体基因（DAT1或SLC6A3）

多巴胺转运体基因(DAT1或SLC6A3）定位于5p13.3，负责编码一种可溶性转运蛋白，将突触间隙的多巴胺再摄取回突触前神经元，是ADHD候选基因研究的重要靶点之一。

研究最多的是DAT1(SLC6A3）3'非翻译区40 bp的可变数重复序列多态性［7］。最常见的等位基因是10次重复(480 bp，71.9%）与9次重复的等位基因片段(440 bp，23.4%）［8］。近半数研究认为，10次重复等位基因是ADHD的风险基因，然而其他研究未能得到一致结果［2］。Sherif［9］对196例ADHD患儿进行基线状态下的执行功能评估，发现纯合体(基因型10/10）患儿的执行功能，优于杂合体(基因型9/10）患儿。Gizer［10］对DAT1(SLC6A3）的等位基因与ADHD关系的系统综述，得出10次重复等位基因确实为ADHD的风险基因的结论(OR=1.10，95%CI：1.03～1.17），但是未对DAT1(SLC6A3）与ADHD执行功能之间的关系进一步探究。

众多研究没有得到一致结论，可能与以下原因有关。首先，各个研究的实施难免存在混杂因素。第二，推测DAT1 (SLC6A3）的多态性并不直接与ADHD的患病风险相关，而是与其他的功能性多态存在连锁不平衡［11］。第三，此等位基因位于3'非翻译区，并不影响DAT1蛋白的结构，但很有可能影响DAT1的表达水平，引起转运体功能改变，影响个体在执行功能中的表现［9］。

此外，在DAT1(SLC6A3）内含子8处存在30 bp的可变数重复序列多态性，常见的等位基因有5次重复与6次重复，单独研究此等位基因与ADHD及执行功能关系的研究尚少，此等位基因位于内含子，不参与DAT基因的转录与翻译，与其他等位基因之间的相互作用较小，将来可能成为ADHD分子遗传学研究中的后起之秀。

1.3 多巴胺D5受体基因（DRD5）

多巴胺D5受体是G蛋白偶联受体，属于多巴胺D1样受体家族，定位于4p15.3，由位于基因5'端18.5kb的高度双核苷酸重复(CA）n构成，包含12种不同的等位基因，由134 bp至156 bp，其中148 bp最常见［12］。

ADHD执行功能与DRD5关系的研究比较少。Manor［13］对164例ADHD患儿及其父母进行持续操作测验(CPT）与注意力变量测试(TOVA）并分析其DNA，发现148 bp等位基因呈优势性传递，为ADHD的风险基因，且影响到患儿在CPT与TOVA中的表现。大部分已进行的研究认为148 bp等位基因是ADHD患病的风险基因。但是也有相当一部分研究未能重复此结果。其他研究过的DRD5等位基因还有136 bp等位基因，该基因被认为是ADHD的保护性因素，但是结果仍然需要重复［14］。

1.4 儿茶酚胺氧甲基转移酶（COMT）基因

COMT是多巴胺代谢通路中重要的代谢酶。它定位于22q11.2，COMT基因编码两种异构体形式，分别为可溶型COMT(S-COMT）和膜结合型COMT(MB-COMT）。MBCOMT主要表达于大脑神经元［15］，同时在大脑前额叶皮质部位调节多巴胺信号转导过程中起重要作用。

MB-COMT基因在22q11.2上包含一个常见的功能性单核苷酸多态性，在第158个密码子处，一个核苷酸的置换(G-A），导致蛋白质序列缬氨酸(Val）置换为甲硫氨酸(Met），从而使Met携带个体的COMT活性与热稳定性下降［16］。Danie［17］对COMT Val158/108Met多态性与ADHD的系统综述，认为此多态性与ADHD无关联。Evan［18］通过经典的执行功能检测118例ADHD患儿，未发现COMT Val158/ 108Met多态性对ADHD患儿执行功能产生影响。同样，Mills［16］使用韦氏智力测试(WISC-III-R）中的数字广度测验、CPT及Maudsley注意及反应抑制测试组(MARS测试组）未发现此多态性与工作记忆、反应抑制、持续注意及冲动控制等执行功能相关。但是，以往在健康成人及精神分裂症成人患者中，应用WCST则发现COMT Val158/108Met多态性与执行功能中的模式转换能力存在相关性。

研究结果不一致的原因，可能是由于COMT Val158/ 108Met多态性与执行功能受年龄因素的影响，儿童依赖COMT调节前额叶功能的程度低于成人［18］。也有报道称此多态性对男性认知功能的影响高于女性［19］，在将来研究中，也需要考虑性别差异。

2 去甲肾上腺素能神经系统

去甲肾上腺素是中枢及外周神经系统重要的神经递质，主要负责将去甲肾上腺素摄入突触前神经末梢，维持其浓度稳定［20］。目前研究较多的是去甲肾上腺素转运体基因(NET1/SLC6A2）、肾上腺素α受体2A及2C基因(ADRA2A及ADRA2C）。

2.1 去甲肾上腺素转运体（NET1/SLC6A2）基因

人类NET基因长约45 bp，定位于16q12.2，属于SLC6家族Na+/CI-依赖性转运体。在SLC6A2的启动子上游区域-3081处腺嘌呤(A）在某些人群中会变异为胸腺嘧啶(T），这个变异会影响启动子的活性。与等位基因A的携带者相比，T等位基因的表达下降了50%。Kim［20］发现-3081(T）变异与ADHD存在相关性。王玉凤［21］对182例汉族ADHD患儿及184名对照进行基因测定，发现NET1/SLC6A2与ADHD混合型存在一定相关性。而NET1/SLC6A2与执行功能方面的研究甚少，尚需进一步探索。

2.2 肾上腺素α受体2A（ADRA2A）基因及肾上腺素α受体2C（ADRA2C）基因

肾上腺素α受体2A基因位于10q24-26，在基因的启动子上游区域-1291处存在单核苷酸多态性，有胞嘧啶(C）及鸟嘌呤(G）两种形式。有研究认为ADRA2A基因多态性与ADHD遗传易感性之间存在联系，Polanczyk［22］的研究发现，ADRA2A基因-1291处G等位基因的ADHD患儿，在应用哌甲酯3个月后能够明显改善其注意力不集中的症状。ADRA2C基因位于4p16，Cho等［23］在一个韩国ADHD样本的研究中发现，带有等位基因C的纯合患儿其反应时间变异率较高，而等位基因G的纯合患儿的反应时间变异率较低，但是结果尚需重复。

3 5-羟色胺能神经系统

5-羟色胺在认知、情感及行为的调节中起重要作用，其功能失调会导致冲动行为，有部分研究认为5-羟色胺系统相关基因的变异也可能是ADHD的病因之一。研究较多的基因是编码5-羟色胺转运体(5-HTT）基因5-HTT/ SLC6A4，此外还有5-羟色胺受体1B基因(HTR1B）及5-羟色胺受体2C基因(HTR2C）在5-羟色胺转运体基因(5-HTT/SLC6A2）启动子区域，存在44 bp的插入/缺失，插入44 bp的等位基因编码的转运体活性较强，影响5-羟色胺的浓度。Banaschewski等［3］发现5-HTT/SLC6A2的插入/缺失变异与ADHD存在一定相关性(OR=1.3）。最近，Xu［24］对180名混合型ADHD及其生物学父母的5-羟色胺受体2C基因(HTR2C）的多态性进行传递不平衡检验(TDT），发现此基因的C-697G多态性中G等位基因是呈优势性传递的(OR=1.7），与ADHD存在一定相关性。由于ADHD表型存在异质性，研究过程不免会出现混杂因素，上述结果仍需要重复检验。

4 其他候选基因

突触体维系蛋白-25(SNAP-25）基因位于20p11.2，其编码的突触体维系蛋白-25是SNARE蛋白的组成部分，参与突触囊泡的胞吐作用。高雪屏［25］对138例ADHD患儿及119名正常对照的5个候选基因的14个多态性进行研究，发现ADHD组SNAP-25的T1065G多态性1065T/1065基因型与1065T等位基因频率均高于对照组。有相当一部分研究认为SNAP-25与ADHD存在相关性［26］，而SNAP-25与执行功能的研究尚在进行中，鲜有报道。对N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA）、脑源性神经生长因子(BDNF）等相关基因与ADHD的关系正在如火如荼的研究中，对揭示ADHD的生物学机制奠定基础。

5 结语

综上所述，近期ADHD的分子遗传学研究结果层出不穷。在各个神经递质系统及与之有关的神经可塑性候选基因中均有所发现，为阐明ADHD的致病机制提供了丰富的假说基础。ADHD与其他精神疾病一样，属于复杂多基因遗传性疾病，单个基因对疾病易感性起微效作用，多个基因的共同作用增加了ADHD的易感性，基因与环境因素的相互作用也不容忽视。当前除了对候选基因的关联分析之外，国际多中心、大样本的协作也正在进行中。对ADHD进行全基因组关联分析(genome-wide association studies，GWAS）是分析复杂多基因疾病遗传学背景的得力工具，可以检验出效应值较小的基因变异。在飞速发展的基因检测技术的支持下，对ADHD的全基因组扫描及候选基因后续机制的研究，定会取得实质性突破。

1 Dopheide JA，Pliszka SR.Attention-deficit-hyperactivity disorder：an update.Pharmacotherapy，2009，29(6）：656-679.

2 Kebir O，Tabbane K，Sengupta S，et al.Candidate genes and neuropsychological phenotypes in children with ADHD：review of association studies.J Psychiat Neurosci，2009，34(2）：88-101.

3 Banaschewski T，Becker K，Scherag S et al.Molecular genetics of attention -deficit/hyperactivity disorder：an overview.Eur Child Adolesc Psychiat，2010，19(3）：237-257.

4 Bellgrove MA，Hawi Z.DRD4 gene variants and sustained attention in attention deficit hyperactivity disorder(ADHD）：effects of associated alleles at the VNTR and–521 SNP.Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet，2005，136B(1）：81-86.

5 Brookes K.Xu Xiaohui.No evidence for the association of DRD4 with ADHD in a Taiwanese population within-family study.BMC Medical Genetics，2005，6：31.

6 Sandra K，Erika C.Cognitive functioning in affected sibling pairs with ADHD：familial clustering and dopamine genes.J Child Psychol Psychiat，2008，49(9）：950-957.

7 Vandenbergh DJ，Persico AM.Human dopamine transporter gene (DAT1）maps to chromosome 5p15.3 and displays a VNTR.Genomics，1992，14(4）：1104-1106.

8 Doucette-Stamm LA，Blakely DJ.Population genetic study of the human dopamine transporter gene(DAT1）.Genet Epidemiol，1995，12 (3）：303-308.

9 Sherif K，Natalie G.Dopamine transporter 3ˊUTR VNTR genotype is a marker of performance on executive function tasks in children with ADHD.BMC Psychiat，2008，8：45.

10 Gizer R，Ficks C.Candidate gene studies of ADHD：a meta-analytic review.Hum Genet，2009，126(1）：51–90.

11 Anita T，Evangelia S.An overview on the genentics of ADHD.心理学报，2008，40(10）：1088-1098.

12 Sherrington R，Mankoo B，Attwood J，et al.Cloning of the human dopamine D5 receptor gene and identification of a highly polymorphic microsatellite for the DRD5 locusthat shows tight linkage to the chromosome 4p reference marker RAF1P1.Genomics，1993，18(2）：423 -425.

13 Manor I，Corbex M，Eisenberg J.Association of the dopamine D5 receptorwith attention deficit hyperactivity disorder(ADHD）and scores on a continuousperformance test(TOVA）.Am J Med Genet B，Neuropsychiatr Genet，2004，127B(1）：73-77.

14 Li D，Sham PC.Meta-analysis shows significant association between dopaminesystem genes and attention deficit hyperactivity disorder(ADHD）.Hum MolGenet，2006，15(14）：2276-2284.

15 Boomsma DI，deGeus EJ，Vink JM，et al.Netherlands twin register：from twins to twin families.Twin Res Hum Genet，2006，9(6）：849 -857.

16 Mills S，Langley K.No evidence of association between catechol-O -methyltransferas(COMT）Val158Met genotype and performance on neuropsychological tasks in children with ADHD：a case-control study.BMC Psychiat，2004，4：15.

17 Cheuk DK，Wong V.Meta-analysis of association between a catechol-O-methyltransferase gene polymorphism and attention deficit hyperactivity disorder.Behav Genet，2006，36(5）：651-659.

18 Taerk E，Grizenko N，Ben Amor L，et al.Catechol-O-methyltransferase(COMT）Val108/158met polymorphism does not modulate executive function in children with ADHD.BMC Medical Genetics，2004，5：30.

19 Harrison PJ，Tunbridge EM.Catechol-O-methyltransferase (COMT）：a gene contributing to sex differences in brain function，and to sexual dimorphisminthe predisposition to psychiatric disorders.Neuropsychopharm，2008，33(13）：3037-3045.

20 Kim CH，Hahn MK，Joung Y，et al.A polymorphism in the norepinephrine transporter gene alters promoter activity and is associated with attention-deficit hyperactivity disorder.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(50）：19164-19169.

21 Guan L，Wang B，Chen Y，et al.A high-density single-nucleotide polymorphism screen of 23 candidate genes in attention deficit hyperactivity disorder：suggesting multiple susceptibility genes among Chinese Han population.Mol Psychiat，2009，14(5）：546-554.

22 Polanczyk G，Zeni C，Genro JP，et al，Association of the adrenergic alpha2A receptor gene with methylphenidate improvement of inattentive symptoms in children and adolescents with attention-deficit/ hyperactivity disorder.Arch Gen Psychiat，2007，64(2）：218-224.

23 Cho SC，Kim JW，Kim BN，et al，Association between the alpha-2C -adrenergicreceptor gene and Attention deficit hyperactivity disorder in a Korean sample.Neurosci Lett，2008，446(2-3）：108-111.

24 Xu X，Brookes K，Sun B，et al.Investigation of the serotonin 2C receptor gene in attention deficit hyperactivity disorder in UK samples. BMC Res Notes，2009，2：71.

25 高雪屏，苏林雁，赵爱玲，等.谷氨酸/多巴胺系统5个候选基因14个多态性与注意力缺陷多动障碍的关联.中国当代儿科杂志，2009，11(8）：617-622.

26 Thapar A，O'Donovan M，Owen MJ，et al.The genetics of attention deficit hyperactivity disorder.Human Molecular Genetics，2005，14 (Review Issue 2）：R275-R282.

2010-01-13）

(本文编辑：张文霞）

上海交通大学医学院附属精神卫生中心 200030。通信作者：杜亚松，电子信箱yasongdu@yahoo.com.cn