中国汉族右利手大学生5-HTTLPR、性别与其海马体积的关系

李峰，薄奇静，王传跃

(首都医科大学附属北京安定医院·北京脑重大疾病研究院精神分裂症研究所，北京100088)

中国汉族右利手大学生5-HTTLPR、性别与其海马体积的关系

李峰，薄奇静，王传跃

(首都医科大学附属北京安定医院·北京脑重大疾病研究院精神分裂症研究所，北京100088)

目的 探讨中国汉族右利手大学生5-羟色胺转运体启动子区基因连锁多态性(5-HTTLPR)及性别与海马体积的关系。方法 选择663例汉族右利手大学生，采用PCR技术检测其5-HTTLPR基因型，L/L、L/S和S/S三种基因型各抽取18例大学生用磁共振扫描测算颅腔体积、海马相对体积及绝对体积， 用多元方差分析基因型与性别对海马体积的交互影响。结果 54例大学生左右侧海马相对体积、绝对体积比较差异有统计学意义(P均<0.05)。不同基因型大学生左右侧海马绝对体积、相对体积、颅腔体积比较差异无统计学意义(P均>0.05)。不同性别大学生右海马绝对体积、左右海马相对体积及颅腔体积比较差异有统计学意义(P均<0.05)。基因型及性别之间的交互作用对两侧海马的相对及绝对体积的影响差异无统计学意义(P均>0.05)。结论 不同基因型大学生海马体积无差别,不同性别大学生海马体积有差别;二者对海马体积不存在交互影响。

海马体积；5-羟色胺转运体；基因多态性；汉族；大学生；性别；右利手；情感障碍

5羟色胺(5-HT)是人体内神经抑制性递质，受5-HT转运体(5-HTT)蛋白的调控。同时，是选择性5-HT再摄取抑制剂(SSRIs)类药物的作用靶点。而5-HTT启动子区基因连锁多态性(5-HTTLPR)共有4个等位基因，最常见的是S与L等位基因。S等位基因被认为是情感性障碍特别是重性抑郁障碍的易感因素。5-HT神经元主要分布在不同缝核，在多数脑区表达，如参与构成边缘系统的海马。边缘系统与脑区构成了网状结构，同时起到了情绪调节作用。因此，5-HTTLPR与海马均是目前情感性精神障碍的研究热点之一。研究发现，具有不同5-HTTLPR等位基因的重性抑郁患者海马体积不同，但健康者各基因型尚未发现有此变化。目前仅较少国外研究[1，2]有相关报道，国内尚未见报道。5-HTTLPR与种族密切相关[3]，中国人群中是否存在与国外报道相同的变化尚未可知。若在国内健康人群中能获得某一基因型与海马体积的关联，那这一关联可能只是素质性指标，而不是状态性指标[2]。2015年9～12月，本研究探讨5-HTTLPR及性别与右利手中国汉族大学生海马体积的关系，从生理水平上揭示遗传对情感障碍的调节作用，为情感障碍的早期诊断和治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择北京师范大学一年级新生663例，均体检健康。其中男331例、女332例，年龄(20.44±0.88)岁。入选标准：①中国汉族；②右利手；③既往无精神疾病史、无精神疾病家族史；④无严重或不稳定状态的其他躯体疾病；⑤自愿参加本研究，并签署知情同意书。本研究已获得北京安定医院伦理委员会批准。

1.2 5-HTTLPR基因型检测 采用PCR技术。抽取大学生外周静脉血4 mL，采用美国Omega公司提供的试剂盒提取DNA，并在-80 ℃冰箱中冷冻贮存。根据5-HTTLPR位点两侧序列设计PCR引物和PCR反应条件。PCR扩增引物均由北京奥科生物技术有限责任公司合成。引物序列上游：5′-GGCGTTGCCGCTGAATGC-3′、下游：5′-GAGGGACTGAGCTGGACAACCAC-3′。PCR反应体系25 L，含基因组DNA 50 ng、10×PCR反应Buffer 2.5 L、1.5 mmol/L Mg2+1.0 L、引物各0.5 L、0.2 mmol/L dNTPs 0.5 L、0.6 U/ L Taq DNA聚合酶0.3 L，加双蒸水至25 L。PCR反应条件：95 ℃预变性4 min，96 ℃ 45 s，58 ℃ 90 s，72 ℃ 90 s，35个循环，出循环后72 ℃再延伸10 min。PCR产物直接经2%琼脂糖水平凝胶电泳分离鉴定基因型，电泳后，经Gel Doc2000成像系统照相并读取基因型。区分出3种基因型：长纯合子基因型(L/L)为528 bp，长短杂合子基因型(L/S)为528、488 bp，短纯合子基因型(S/S)为488 bp。

1.3 海马体积测算 L/L、L/S、S/S型中各抽取18名大学生接受磁共振扫描。使用北京师范大学脑成像中心的西门子3T磁共振行头颅磁共振扫描。T1结构像：128层矢状位扫描，层厚1.33 mm，层间距0 mm，层内分辨率为256×192，脉冲重复时间2 530 ms，回波时间3.39 ms，翻转角7°，视野256 mm×256 mm。采用手工分割的方法，根据海马的标准解剖图谱[4]，在矢状位层面上以大脑前后连合的水平连线为定位基线，使用ITK-SNAP软件，在斜冠状位对海马进行逐层分割。海马结构包括Ammon′s角、齿状回及下托。采用基于体素的形态测量学技术，使用SPM8软件，对受试对象进行颅腔体积、海马体积测量。海马体积的标准化：为消除个体头颅大小对海马体积大小的影响，对海马体积进行标准化处理。海马相对体积=海马绝对体积/颅腔体积×1 000。

2 结果

2.1 5-HTTLPR基因型分布 受试对象的基因频率分布符合Hardy-Weinberg遗传平衡定律。其中S等位基因频率0.72(476/663)。基因型分为L/L型、L/S型及S/S型，各抽取18例大学生，共54例。L/L型男8例、女10例，年龄(20.17±0.99)岁；L/S型男7例、女11例，年龄(20.67±0.77)岁；S/S型男9例、女9例，年龄(20.50±0.86)岁。三型年龄、性别比较差异无统计学意义(P均>0.05)。

2.2 54例大学生左右侧海马体积比较 54例大学生右侧海马相对体积、绝对体积分别为(2 251.27±216.86)、(2 343.80±245.35)mm3，左侧分别为(1 514.64±158.82)、(1 575.96±170.91)mm3。左右侧海马相对体积、绝对体积比较差异有统计学意义(P均<0.05)。

2.3 不同基因型大学生海马体积比较 三种基因型大学生左右侧海马绝对体积、相对体积、颅腔体积组间比较差异无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1 不同基因型大学生海马体积比较

2.4 不同性别大学生海马体积比较 不同性别大学生右侧海马绝对体积、左右海马相对体积及颅腔体积比较差异有统计学意义(P均<0.05)。见表2。

2.5 性别与基因型对海马体积的交互影响 使用

表2 不同性别大学生海马体积比较

多元方差分析，在排除年龄基础上分析性别、基因型对左右侧海马体积的影响。结果发现，性别对左右侧相对海马体积影响差异有统计学意义(P均<0.05)；而基因型及其与性别之间的交互作用对两侧海马绝对及相对体积的影响差异无统计学意义(P均>0.05)。见表3。

表3 海马体积的影响因素

3 讨论

5-HTTLPR是基因启动子上的插入(缺失)，等位基因中最常见的是一个22 bp的14或16倍体重复，通常分别称为S和L等位基因。本研究中S等位基因频率为0.72，该分布与其他研究[5]结果一致。说明本研究选取人群具有一定代表性。

人类海马结构由灰质及白质两部分构成。一般海马指Ammon氏角、齿状回和下托。其中海马的手工测量法被认为体积测量的金标准[6]。临床上使用的分割方法仍以人工分割为主[7]。国内外已有很多学者对海马的体积进行了测量，但结果尚不统一。本研究结果同既往文献[8]报道一致。但部分报道[9]数值较本研究偏大，这可能与本研究不包含海马伞等白质结构、各测量者所选标准不同、场强、层厚等因素有关，也可能与本研究所选用的受试对象学历水平较高有关。因为既往有研究显示，青年人海马体积越小，记忆力越好[10]；且Amat等[11]发现，拥有较小海马体积的健康受试对象的智力高。

本研究结果显示，双侧海马体积存在着非对称性，即右侧海马体积显著大于左海马体积，这与既往文献[12]报道一致。这种非对称性可能与受试者均为右利手有关[13]；或者也有可能是因为右利手者作为左侧听觉中枢和听感觉性语言中枢体积较大，虽位于左颞叶，但沿左颞叶上面分布，位于侧裂的后端，在所定前颞叶后界的后方，故测量中未包入其内。也有研究[14]发现，标准化后的海马体积无利手差异，右侧均略大于左侧。目前尚无被试均为左利手的文献报道。

本研究发现，右海马绝对体积男性较女性大，这可能与男女颅腔体积大小存在差异有关。海马相对体积男性均较女性小。这与既往文献[15]报道一致。本研究结果发现，性别对海马体积有影响，且性别在许多疾病上均表现出差异。如抑郁症的患病率女性高于男性，而双相情感障碍患病率男女之比1∶1.2，且这一趋势在各种文化和人群中一致。这也说明拥有相对较大海马体积的女性患情感障碍的概率高于拥有相对较小海马体积的男性，这意味着海马体积的大小在一定程度上与情感障碍的患病率有关。

随着高场强磁共振的出现，遗传学与影像学的结合也将越来越紧密。但目前，有关5-HTTLPR与海马体积关系的报道仍相对较少。Thomas等[1]在2004年首次报道了重性抑郁障碍患者及与之匹配的健康对照者5-HTTLPR多态性与海马体积的关系，研究表明，L/L基因型的患者较同一基因型的健康对照具有明显减小的海马白质及灰质体积；同时，L/L基因型的患者较L/S或S/S基因型的患者具有明显减小的海马白质体积。这说明，L等位基因与重性抑郁障碍患者的海马体积减小有关。Warren等[2]研究也得出相似结论。但二者的研究中均未发现健康对照间5-HTTLPR与海马体积的关联，与本文的结论一致。这说明虽然5-HTTLPR存在种族间差异[5]，但各种族健康人群5-HTTLPR与海马体积均未见明显关联。而这可能意味着，重性抑郁障碍患者5-HTTLPR与海马体积的关联不仅仅是基因敏感性，更是重性抑郁障碍的一种状态性指标。换言之，5-HT系统及5-HTT可能会影响海马形态的改变，这为今后重性抑郁的影像遗传学研究奠定了基础。

本研究存在以下不足，只对汉族青年人群进行了研究，年龄相近，且研究人群学历较高，而未针对其他人群进行研究；未包括近来报道的5-HTTLPR的L等位基因上Lg的单核苷酸多态性进行探讨，该基因是否对结果产生影响，需进一步研究加以证实。

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Relationship between 5-HTTLPR genotype, gender and hippocampal volumes in right-handed Chinese Han students

LIFeng,BOQijing,WANGChuanyue

(BeijingAndingHospitalAffiliatedtoCapitalMedicalUniversity,BeijingKeyLaboratoryofMentalDisorders,BeijingInstituteforBrainDisordersCenterofSchizophrenia,LaboratoryofBrainDisorders,Beijing100088,China)

Objective To investigate the relationship between 5-HTTLPR, gender and hippocampal volumes in right-handed Chinese Han students. Methods Six hundred and sixty-three freshmen were selected as the subjects. 5-HTTLPR genotype was detected by polymerase chain reaction. According to genotypes (L/L, L/S, and S/S), they were divided into three groups with 18 subjects. Siemens 3.0T magnetic resonance imaging was used for scanning, hippocampus were segregated layer by layer with ITK-SNAP software. In this study, multivariate analysis of variance was used to analyze the interaction between gender and genotype to hippocampal volume. Results The raw and normalized volumes of the different sides of hippocampus in 54 students were significantly different (allP<0.05). There was no significant difference in raw volumes, normalized volumes and cranial cavity volumes of different sides of hippocampus on these three groups (allP>0.05). There were significant differences in raw hippocampal volumes of right side, normalized hippocampal volumes and cranial cavity volumes of both sides between different genders (allP<0.05). There were significant differences in the effects of gender on the left and right hippocampal volumes (P<0.05). Nevertheless, we did not find significant differences between the influence of genotype and the effects of interaction with gender on raw and normalized hippocampal volume in different sides (allP>0.05). Conclusions It is suggested that different gender rather than genotype result in different hippocampal volumes in the right-handed Chinese Han students. However, there is no interaction between gender and genotype to hippocampal volume.

hippocampal volumes; 5-hydroxytryptamine; gene polymorphism; Han nationality; university student; gender; dextromanuality; affective disorders

北京市医院管理局临床医学发展专项经费资助项目(ZYLX201403)。

李峰(1984-)，女，硕士，主要研究方向为影像遗传学。E-mail：lifengweiyi023@126.com

王传跃(1959-)，男，博士，主要研究方向为精神药理学。E-mail：wang.cy@163.net

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.05.007

R791.1

A

1002-266X(2017)05-0022-04

2016-09-10)