5-羟色胺2A受体基因T102C多态性与抑郁症患者大脑灰质密度的相关性☆

张婧 刘海燕 姚志剑 卢青△

5-羟色胺2A受体基因T102C多态性与抑郁症患者大脑灰质密度的相关性☆

张婧*刘海燕*姚志剑*卢青△

目的 探讨5-羟色胺2A受体(5-HT2A)基因T102C多态性与抑郁症患者大脑灰质密度的相关性。方法 以1.5T超导型磁共振仪对57例抑郁症患者及37名性别、年龄、受教育年限与患者组无差异的正常对照进行脑部的三维磁共振扫描，同时检测受试者的5-HT2A受体基因T102C多态性。采用基于像素的形态学分析方法分析被试的脑灰质图，建立方差分析(校正P＜0.005)模型以比较不同组间灰质密度差异，体素为10及以上(K≥10)的脑区为差异有统计学意义。结果 患者组与对照组T102C多态性的基因型和等位基因频率差异均无统计学意义(P＞0.05)。CC基因型患者组左楔叶、左丘脑、右后扣带回灰质密度较TC基因型组降低(校正P＜0.005)，同时左右后扣带回、右额中回灰质密度也较TT基因型患者组降低(校正P＜0.005);TC基因型患者组左扣带回灰质密度较TT基因型组降低(校正P＜0.005)。包括对照组不同基因型组在内的其他各组间未发现各脑区灰质密度存在差异(校正P＜0.005)。结论 5-HT2A受体C等位基因可能参与了抑郁症后扣带回等脑区结构异常的病理机制。

抑郁症 5-羟色胺2A受体 T102C 多态性 灰质密度

抑郁症患者可能存在大脑结构的异常［1］，而遗传因素可能是影响因素之一，故近年已有研究关注基因多态性与脑形态学的关联［2－4］。5-羟色胺2A受体(5-HT2A)作为抗抑郁治疗的重要靶点，该受体基因成为抑郁症的候选基因之一［5］。对健康人群的研究显示，5-HT2A基因His452Tyr多态性影响学习记忆等相关脑区结构［6］，但目前尚未见该基因包括His452Tyr在内的相关多态性与抑郁症患者脑结构影像的关联研究。5-HT2A受体基因位于染色体13q14-q21，其中的T102C多态性位于非编码区，它不能改变氨基酸的序列，但是与其它的多态性位于同一连锁不平衡区，且信息量最高，所以最常作为DNA多态性遗传标记。本研究拟对5-HT2A受体基因T102C多态性与抑郁症患者及正常被试大脑结构的关系进行初步探讨。

1 对象与方法

1.1 研究对象 为来自2006年9月至2010年5月南京脑科医院的抑郁症住院患者。入组标准:①符合美国精神障碍诊断与统计学手册第四版(DSM-Ⅳ)重性抑郁障碍的诊断标准(CCMD-3);②24项汉密尔顿抑郁量 表 (Hamihon Rating Scale for DePression，HAMD24)总分＞35分;③入组前至少2周内未服药;④右利手。排除其他精神障碍、头部外伤史及神经系统疾病。共57例患者，男性20例，患者37例，年龄20～54岁，平均42岁(中位数)，受教育年限5～15年，平均(10.1±3.1)年，病程0.25～20年，平均2年(中位数)，HAMD24总分36～69，平均(47±10)分。

对照组为按照居住地相近的原则招募的健康志愿者，既往和目前无精神障碍，右利手。排除焦虑及抑郁情绪状态、精神病家族史、头部外伤史及神经系统疾病。共37名，男12名，女25名，年龄23～54岁，平均(39.3±10.3)岁，受教育年限8～17年，平均(11.3±2.6)年。患者组和对照组在性别比例(χ2=0.14，P=0.71)、年龄(t=1.87，P=0.06)、受教育年限(t=1.90，P=0.06)上差异均无统计学意义。本研究获南京医科大学医学伦理会批准，受试者或其家属均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 5 -HT2A基因T102C多态性检测 取受试者静脉血2 mL，EDTA抗凝，分取500μL，经典 KI法提取DNA。上、下游引物分别为:5'-TCTGCTACAAGTTCTGGCTT-3';5'-CTGCAGCTTTTTCTCTAGGG-3'。PCR 总反应体系为 20μL，包含:PCRmix 10 μL，上下游引物各0.25μL，模板 DNA1 μL，ddH2O 8.5 μL。PCR 反应条件为:95 ℃预变性 5 min，94 ℃ 30 s、55℃ 40 s、72 ℃30 s共35个循环，72℃延伸6 min，4℃终止。取PCR产物10μL加入限制性内切酶 MSP I，37℃酶切，1.5%琼脂糖凝胶电泳分离判读基因型。PCR产物342 bp，完全不能被酶切开的为TT纯合子(1条带，342 bp)，不能完全被酶切开的为TC杂合子(3条带:342 bp，216 bp，126 bp)，能完全被切开的为 CC纯合子(2 条带:216 bp，126 bp)。

1.2.2 脑影像学数据采集 应用1.5T超导型磁共振仪，正交头颅线圈。扫描时，受试者平卧，固定头部，常规T1W1、T2W1平面扫描后未发现异常者方继续进行三维磁共振(3D)扫描。扫描参数:TR/TE=9.9 ms/2 ms，Matrix=256 ×192，160 层，层厚1 mm。

1.2.3 数据处理和统计分析 在VBM 5.1工具箱内(基于Matlab7.1平台上的SPM5软件中使用)对每个受试者的脑图像进行空间标准化、分割、平滑，最终得到统计分析所需全脑灰质图。在SPM5中建立方差分析(校正，P＜0.005)模型并两两比较，分析不同组间灰质密度差异，以体素为10及以上的脑区为差异有统计学意义，得出相应差异脑区的MNI坐标，转换MNI坐标为T坐标，使用Talairch Daemon Client软件判定具体脑区。WFU PickAtlas工具箱提取有意义脑区。采用SPSS11.5软件的拟合优度χ2检验分析 Hardy-Weinberg遗传平衡，χ2检验分析组间基因型和等位基因分布差异(检验水准α=0.05)，二变量相关分析观察基因型与差异脑区灰质密度的相关性。

2 结果

2.1 5 -HT2A基因T102C多态性的基因型和等位基因分布 Hardy-Weinberg遗传平衡吻合度检验结果显示，患者组5-HT2A受体基因T102C多态性基因型频率的观察值与理论值吻合良好(χ2=1.58，P＞0.05)，对照组的基因型频率观察值与理论值吻合良好(χ2=1.87，P＞0.25)，达到遗传平衡。

2.2 组间大脑灰质密度的差异 根据T102C多态性的基因型将患者组和对照组各分为TT、TC和CC三种基因型组。6组在性别(χ21.86，P=0.30)、年龄(F=2.65，P=0.12)、受教育年限(F=1.23，P=03)方面的差异均无统计学意义。三种基因型患者组HAMD24评分也无明显差异(F=1.40，P=0.23)。方差分析结果显示，6组大脑灰质密度在左楔叶、左丘脑、双侧后扣带回、右额中回的差异均有统计学意义(校正，P＜0.005)。进一步比较显示，仅患者组中不同基因型之间存在差异，即:CC基因型组的左楔叶、左丘脑、右后扣带回灰质密度较 TC基因型组降低(校正，P＜0.005)，也较TT基因型组的左右后扣带回、右额中回灰质密度降低(校正，P＜0.005);TC基因型组左扣带回灰质密度较TT基因型组降低(校正，P＜0.005)。其余各组间未见明显差异(P＞0.05)。见表1。

2.2 相关性分析 从全脑分析看，扣带回最能代表一个随着C等位基因携带数目增多而密度降低越明显的趋势，故提取所有抑郁症患者双侧扣带回灰质密度值，与基因型做相关分析。结果显示，扣带回灰质密度与基因型的相关有统计学意义(r=－0.43，P=0.03)。

3 讨论

影像基因组学研究理论假设，某些脑结构和功能可能是抑郁症等精神疾病的生物内表型，相关研究也许能在抑郁症和疾病基因之间建立联系［7］。故本研究对5-HT2A受体基因T102C多态性与大脑灰质密度的

表1 不同基因型患者组灰质密度具有差异的脑区1)

1 )P＜0.005，校正，K≥10为脑区差异有统计学意义;t值、Z值为检验统计量，值越大，P值越小关系进行了探讨。结果显示，在年龄、性别和受教育年限匹配的条件下，携带C等位基因的抑郁症患者左楔叶、左丘脑、双侧后扣带回、右额中回存在异常降低，特别是扣带回的密度存在一个随着C等位基因数目增高出现依次降低趋势，相关分析也验证了该结果。推测5-HT2A受体基因T102C多态性C等位基因可能参与了抑郁症患者以扣带回为主的多个脑区结构异常的病理机制。此外，本研究未在正常人群中发现不同基因型携带者之间大脑密度存在差异，提示正常人群和抑郁症患者不同内外环境的相互作用下，C等位基因可能作为易感等位基因影响抑郁症易感人群的脑结构，但对正常人大脑结构却无明显影响。

因缺乏既往同类研究的比较，本研究显示的5-HT2A受体基因T102C多态性与抑郁症脑区结构异常可能相关的机制尚不清楚。既往研究认为抑郁症患者5-HT2A受体兴奋性增多、结合增高是一种原发性病理功能亢进［8］，他对于 5-HT1A 受体产生抑制作用［9］，导致抑郁症状的出现，部分抗抑郁药也正是通过阻断该受体的兴奋性起到抗抑郁作用。T102C多态性位于5-HT2A受体基因第一外显子区，胞嘧啶C替换胸腺嘧啶T，不产生蛋白结构的改变，但由于C是可以被甲基化的，因而能够降低基因的表达，所以说C等位基因与5-HT2A结合位点数目的降低有关［10］。并且有研究认为该等位基因可能是抑郁症发病的一个保护性因子［11］，并预示着抗抑郁治疗效果较佳［12］。同时也有研究认为，排除种族、其他基因影响，T、C等位基因仍各自与抑郁症症状因子存在相关［12］。本研究中发现C等位基因与抑郁症患者扣带回等脑区灰质密度降低有关，这与之前所认为的C等位基因存在保护作用产生了冲突，对此结果可能存在以下几种可能性:首先，抑郁症的发病与大脑功能失调更为相关，在C等位基因的介导下，扣带回等脑区结构出现异常，促使着这些相关脑区代偿性的功能［13］维持在一个稳定的水平上，抑制抑郁症状的发生，并使得脑源性神经营养因子表达上调，这与大脑的代偿可塑性的观点是一致的［14］。其次，扣带回、额叶、丘脑结构异常可能是抑郁症诊断的预测因子，但是诊断预测脑区与治疗效果预测脑区在各自的大脑模式中不是完全一致的［15］。既往研究认为，抑郁症患者前扣带回、额中回、颞叶皮层功能由基线较低到出现回弹是治疗效果较好的一个预测性指标［16］;携带5-HT转运体基因l等位基因的抑郁患者海马体积显著缩小，而l等位基因携带者一般治疗预后却较s携带者更佳［17］，C等位基因的保护作用可能与l等位基因的作用是一致的，其中可能牵涉到保护性代偿等一系列复杂的机制。再次，单个易感基因的作用是有限的，本研究尚不能完全排除其他相关基因等因素的影响。

本研究单纯从大脑结构与5-HT2A受体基因相关性的角度进行初步探讨，结果表明5-HT2A受体基因C等位基因可能参与了抑郁症后扣带回等脑区结构异常的病理机制，并推测C等位基因有可能作为一种治疗预测因子值得进行深层次研究。在今后的研究中，可以结合药物、认知心理治疗的疗效综合探讨基因、大脑与治疗之间的关系。虽然影像基因组研究能最大限度的节约样本量至单纯基因研究的十分之一［18］，但本实验作为一项初步研究，仍然存在许多不足之处，未能剔除药物对于大脑结构的影响，未能做到样本性别、复发次数分层等等，在今后的研究中，需进一步完善。

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Association study on 5-HT 2A receptor gene T102C polymorphism and the concentration of graymatter in pa- tientswith major depressive disorder.

ZHANG Jing，LIU Haiyan，YAO Zhijian，lU Qing.Department of Psychiatry，Affiliated Brain Hospital of Nanjing Medical University.No 264 GuangZhou Road，Nanjing 210029.China.Tel:025 －82296252.

ObjectiveTo explore the correlation of5-hydroxytryptamine 2A receptor(5-HT2A)gene T102C polymorphism and the concentration of gray matter in patients with major depressive disorder and healthy participants.M ethods Fifty-seven patients with depression，as well as 37 gender-，age-，education-matched healthy controls，underwent brain structuralmagnetic resonance imaging(3D)using 1.5T nuclearmagnetic resonance imaging.Genotypes of 5-HT2A gene T102C polymorphism were detected using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism(PCRRFLP)method.The concentration of greymatter in differentgenotype groupswere compared using analysis of variance(correctedP＜0.005)after voxel-based morphometry(VBM)analysis.Cluster size≥10 voxels(K≥10)was used to determine significant difference.Results There were not significant differences in the frequencies of genotype and alleles between the depressed group and the healthy group(P＞0.05).In the patientgroup，CC genotype carriers had reduced concentration ofgreymatter(GMC)in the left cuneus，left thalamus and right posterior cingulated gyrus than the carriers of TC genotype(corrected，P＜0.005).In addition，CC genotype carriers also had reduced concentration of GMC in the bilateral posterior cingulated gyrus and rightmiddle frontal gyrus than TT genotype carriers(corrected，P＜0.005).GMC in left cingulated gyruswas lower significantly in carriers of TC genotype than in carriers of TT genotype(corrected，P＜0.005).Conclusions C allele of5-HT2A receptor gene T102C polymorphism may contribute to the pathomechanism of abnormality in brain structure including posterior cingulate in patientswithmajor depressive disorder.

book=211,ebook=68

Depression 5-HT2A receptor T102C Polymorphism Graymatter concentration

749.4

A

☆国家高技术研究发展计划(863计划)(编号:2008AA02Z410)，国家自然科学基金(编号:30900356，81071135)，南京市医学科技发展重点项目(编号:ZKX09037)

* 南京医科大学脑科医院精神科(南京 210029)

E-mail:yaozhijian@yahoo.cn)△东南大学学习科学研究中心

2010－10－28)

(责任编辑:曹莉萍)

·论 著·