惊恐障碍的分子遗传学研究新进展

柳娜，乔慧芬， 李箕君， 张宁

·综述·

惊恐障碍的分子遗传学研究新进展

柳娜，乔慧芬， 李箕君， 张宁

对惊恐障碍的分子遗传学研究新进展进行综述。

惊恐障碍； 遗传学； 表观遗传学

惊恐障碍(PD)是焦虑障碍的常见亚型。PD症状特征性强，以发作性胸闷、心慌、气促、乏力为主要症状，发作突然而强烈，不可预测，伴有濒死感、失控感，会出现强烈的心血管系统、呼吸系统及神经系统症状，并在1个月内持续出现再发惊恐的恐惧和担忧。《美国精神障碍诊断与统计手册》第5版(DSM-5)中PD依然作为焦虑障碍亚型，但取消与广场恐惧症的伴随关系，而根据发作时有无线索引发将PD分预期型(expected)与非预期型(unexpected)。

焦虑障碍在精神障碍中患病率最高，终身患病率达20%，而PD作为急性严重焦虑障碍，终身患病率为15%[1]。PD常与抑郁症、双相障碍等精神疾病及冠心病、甲状腺功能亢进、哮喘等躯体疾病共病，增加其他焦虑障碍、酒精和物质滥用、抑郁发作和自杀风险，并加速个体的衰老进程[1-3]。惊恐发作反复迁延会造成社会功能及生活质量损害，其精神卫生服务利用率及治疗率极不理想，进一步增加PD的临床识别及干预难度。本文拟将近年来PD的分子遗传学研究进行综述，为PD的潜在病因机制及干预策略研究提供依据。

1 PD遗传度及常见基因研究

1.1 GABA能系统相关基因

1.1.1 GABA受体 GABA是大脑中合成与释放并广泛分布的抑制性神经递质，参与抑制惊恐发作症状产生的下丘脑穹窿周区(PeF)及背侧中脑导水管周围灰质(DPAG)主要脑区。焦虑障碍动物模型的会聚功能基因组(convergent functional genomics)探索焦虑障碍的候选基因，其中包括杏仁核GABA受体基因[8]。最新的一项大鼠的全基因组甲基化研究[9]探讨在妊娠期环境不良会导致后代出现焦虑样行为的机制，发现产前不良环境会导致腹侧海马的差异甲基化区域GABAB受体甲基化水平变化，出现焦虑行为；提示不良环境应激可能影响GABA能受体表达改变，从而出现焦虑表型。

1.1.2 谷氨酸脱羧酶(GAD) GABA的合成酶为GAD，直接影响脑内GABA的含量。该酶主要含于脑的灰质中，富含突触体的部分。GAD大部分以游离的形式存在于轴突末梢的胞质内，参与GABA的合成，少量以结合的形式存在于线粒体中。GAD在PD发病中起作用，分为GAD1和GAD2不同亚型。一项来自Virginia成人双生子研究[10]认为GAD2基因是焦虑障碍的候选基因。也有研究[11]发现PD患者的GAD1基因rs1978340，rs3762555，rs3749034，rs2241165多态性与PD患病有关，并与女性患病有关，这一研究也提示PD患病性别差异的潜在因素。一项临床研究对65例PD患者进行GAD1/GAD2基因启动子多态性及甲基化水平的初步研究[12]，发现GAD1基因内含子2 CpG岛甲基化水平低，且甲基化水平低与GAD1基因rs3762555多态性相关。进一步提示基因多态性及甲基化水平可能存在相关性，并在PD患病中起协同作用。

1.1.3 GABA转运体(GAT) GAT是GABA与谷氨酸(Glu)代谢途径的重要因子，GAT参与调节突触间隙中GABA含量，将GABA逆浓度梯度转移至细胞膜内。GABA转运体对伴或不伴有PD的焦虑障碍患者进行病例对照研究，发现GAT-1(SLC6A1)的5'侧翼区基因多态性与伴或不伴惊恐发作的焦虑障碍均存在显著相关[13]。

综上，GABA能神经通路相关分子遗传与PD发病相关。

1.2 5-HT与NE能系统相关基因

5-HT与NE水平及失衡是PD的神经递质假说。作为惊恐发作和PD的一线治疗药物5-HT再摄取抑制剂(SSRIs)、SNRIs兼具疗效和安全性。荟萃分析显示二者的疗效相当，其中帕罗西汀、文拉法辛突出，35%患者对安慰剂治疗有效。实验室使用作用于5-HT与NE能系统的药物可能诱发惊恐样行为。候选基因研究显示，5-HT与NE相关基因与PD相关联，包括5-HT转运体基因(5-HTT)，5-HT-2A受体基因(HRT2A)。

1.2.1 5-HT转运体(5-HTT) 大部分研究支持5-HTT启动子区域多态性短片段(S)等位基因降低5-HTT效能，与杏仁核活性、焦虑特质相关，成为焦虑障碍的危险因素[14]。这一多态性变异也参与SSRIs药物抗惊恐治疗疗效评估。

1.2.2 儿茶酚胺氧位甲基转移酶(COMT) 另一个结果较为一致的候选基因为COMT，位于22号染色体11.21，参与儿茶酚胺类神经递质(肾上腺素、NE、多巴胺)的失活与降解。研究发现，高加索人群中携带COMT158 Val等位基因多态性与PD相关，而亚洲人群却与COMT 158Met等位基因多态性相关[15]。分子影像学数据也提示，携带COMT158Val多态性在恐惧面孔刺激下右侧杏仁核明显激活。

1.2.3 单胺氧化酶A(MAOA) MAOA参与5-HT及NE的代谢途径，且MAOA抑制剂能有效治疗PD。近年一项欧洲人群数据MAOA启动子区域重复序列多态性(MAOA-uVNTR)与PD的关联研究的meta分析发现，高表达等位基因型与PD患病风险相关，尤其在女性中突出。最新的表观遗传学研究发现，MAOA基因启动子区域低甲基化是PD的危险因素，MAOA基因低甲基化导致个体MAOA高水平表达，影响5-HT代谢，出现PD[16]。

1.2.4 色氨酸羟化酶(TPH2) TPH2是大脑中5-HT的限速酶。研究发现，TPH2基因703G/T(rs4570625)与PD存在显著相关性，其中，T等位基因频率越低，PD风险性更大[17]。

1.3 下丘脑-垂体-肾上腺皮质(HPA)轴相关基因

1.3.1 促肾上腺素皮质激素受体1(CRHR1) HPA轴在慢性应激中起重要作用，一项德国PD人群研究[18]显示， CRHR1基因3'端非翻译区rs878886及抗利尿激素受体1B(AVPR1B)基因rs28632197多态性与PD相关，且二者在基因功能上存在交互作用。表观遗传学动物实验[19]发现，怀孕期间缺氧和压迫的内环境应激会增加HPA轴敏感性，并导致后代成年期焦虑。其中，妊娠期间断低氧引发雄性后代crhr1基因启动子CPG岛去甲基化，从而导致室旁核Crhr1表达增加，最终导致雄性大鼠后代成年后出现焦虑样行为[19]。这项研究提示产前内环境应激可能导致焦虑敏感性增高。

1.3.2 糖皮质激素受体(GR) 慢性应激激活HPA轴，大量释放肾上腺皮质激素，同时，随着糖皮质激素水平不断增高，海马糖皮质激素受体(GR)被激活并产生兴奋毒性，引发一系列生物学效应，个体出现相应的情绪行为反应，比如焦虑、抑郁等。有研究[20]发现，母系照顾的差异会引发雌性大鼠海马神经生长因子诱导蛋白1结合区GR基因(Nr3C1)的DNA高甲基化，而GR基因持续表达下降，更容易出现饱和现象，同时HPA轴活性增加，兴奋毒性明显，出现焦虑样行为表现。这些研究并未在临床样本中得到证实。

2 PD非常见基因筛选及相关研究

2.1 全基因组关联研究(GWAS) 近5年全基因组关联研究(GWAS)有了新进展。一项研究利用DNA池(DNA pooling)测序分析的GWAS研究，发现磷酸二酯酶4D基因多态性与焦虑特质相关[7]；之后也有报道磷酸二酯酶4B(PDE4B)单倍体分析(单倍体C-T-T-A)与PD存在关联。2012年，日本学者[21]对惊恐障碍的GWAS研究进行了meta分析，发现大量低效能基因，包括缓激肽B2受体，神经肽Y5受体基因多态性与惊恐障碍有关，但以上研究结果少有重复。对儿童期焦虑特质进行GWAS研究[22]仅发现低效能基因差异，而非高效能易感基因，且多基因交互作用分析也无阳性发现。

2.1.1 跨膜蛋白(TMEM132D) 应用Affymetrix公司包含674,518个欧洲人群SNPs的定制阵列进行的大样本惊恐障碍GWAS队列研究[23-24]发现，涉及1 483例诊断惊恐障碍的患者及75 379名正常对照者，TMEM132D基因内含子3的rs1873727多态性可能与PD相关；这一实验重复了之前的一项PD的GWAS研究发现，而且一些临床前试验和临床样本研究进一步重复验证。可见非常见基因稀有变异对疾病的贡献也不可忽视。有学者将PD GWAS的阳性发现，即跨膜蛋白(TMEM)132D基因在慢性应激和丰富环境大鼠实验中进行基因功能分析，实验发现TMEM132D基因启动子高甲基化可能导致启动子区域单核苷酸多态性(SNP)的特异等位基因低表达，从而增强个体对环境应激的敏感性[25]。这一研究结论提示TMEM132D基因功能区高甲基化可能是慢性应激导致焦虑易感的潜在机制。

2.1.2 酸离子敏感通道(ASICs) 另一项研究是在丹麦法罗兰岛的独立人群中进行PD的病例对照GWAS微卫星标记研究，发现位于17号染色体q11.2-q12阿米洛利敏感阳离子通道1(ACCN1)基因可作为PD的候选基因[26]。另外，基于PD的动物模型研究发现，酸敏感离子通道1a(ASIC1a)参与PD发病机制的可能性大，位于12号染色体的ACCN2基因作为ASIC1a的同源基因，其多态性也在临床PD的大样本中证实与之相关[27]。

2.2 MicroRNA相关基因 另有一项西班牙研究做了新的尝试，这项研究对PD患者及正常对照进行MicroRNA相关基因多态性的芯片高通量检测，涉及768个SNPs，发现miR-138-2，miR-22，miR-148a，miR-488相关基因存在多个突变与PD相关，并参与焦虑特质及相关通道蛋白基因的调节[28]。

3 展望

临床观察发现，PD存在一定的家族聚集性，而PD高遗传度与目前的遗传学难以重复的不一致结论存在鸿沟，难以解释PD家族聚集现象，这可能与PD的复杂性与高共病率相关。综上，就目前PD的遗传学研究提出以下问题：①随着基因研究手段的不断更新，目前研究结果除经典的5-HT、NE、GABA经典的神经递质系统相关基因研究，还涉及众多罕见基因变异，也在大样本人群中不断验证，因此，经典的神经递质基因能否全部解释PD遗传学病因；②表观遗传学的研究进展仍然围绕经典神经递质系统基因展开，对于环境因素，环境如何与基因相互作用，环境应激如何动态地影响PD形成与惊恐症状反复发作依然存在疑问？③临床前动物研究也有新突破，但如何解决动物实验的结论向临床样本的转化是目前PD研究需要面临的问题；④PD特异性症状有别于其他类型焦虑障碍及精神障碍，是否存在某些与其他焦虑障碍不同的非常见基因的特异性变异与之关联？⑤PD存在诸多特异性心理与躯体症状，寻找PD疾病内表型是否可有新的发现？随着遗传学研究方法的发展和应用，PD的遗传学研究也从单基因或多基因多态性关联研究到高通量的全基因组关联研究发展，从传统的基因多态性研究，单倍体分析，家系连锁研究到表观遗传学研究进展。比其他精神障碍的研究，PD的遗传学研究进展相对缓慢。目前，二代测序等高通量研究及光遗传学研究在精神障碍领域的应用，势必推动PD遗传学研究，在PD的遗传学病因中尝试新的突破。

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江苏省自然科学基金(BK20150080);南京市医学科技发展项目(YKK15111)；四川省西部精神医学协会科研基金项目(Wcpafund-201510)

210029 南京医科大学附属脑科医院医学心理科

张宁，E-Mail:zn6360@126.com

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