不同ALDH2基因型个体饮酒后血乙醛浓度与精神运动功能的关系

（四川大学华西基础医学与法医学院，四川 成都 610041）

个体饮酒后，乙醇可以通过血脑屏障扩散至大脑，作用于额叶皮层和颞叶皮质，造成感知觉、运动协调、注意力集中等精神运动功能损害[1]，血乙醇浓度（blood ethanol concentration，BEC）越高，受损越严重[2]。然而，实践中的一些案例，仅依据BEC并不能很好地预测个体精神运动功能或驾驶能力的受损程度。因此，除BEC外，还可能存在其他因素与饮酒后个体精神运动功能受损强度相关。

乙醇进入人体后，在多种酶系统的催化下代谢，例如，乙醇脱氢酶氧化体系、微粒体乙醇氧化系统及过氧化酶体系[3]。乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）2是乙醇脱氢酶氧化体系的关键酶之一，催化乙醇代谢的中间产物乙醛生成乙酸。ALDH2编码基因第12号外显子存在一个G→A的点突变（rs671），突变后氨基酸序列第487位上的谷氨酸被赖氨酸所替换，影响ALDH2四聚体的稳定性，导致酶活性下降或丧失[4-5]。乙醛脱氢酶缺陷的个体饮酒后，乙醛会在体内蓄积[6-7]。尽管大脑微脉管系统富含ALDH，形成了一道天然的“代谢屏障”，乙醛蓄积到一定浓度后仍然能通过此屏障到达中枢神经系统[8]。随后的研究[9]发现，进入大脑的乙醇在脑过氧化氢酶的催化下也可以生成乙醛。乙醛和乙醇一样具有生物学活性，动物实验已经证实其具有改变运动能力、催眠等效应[10]。由此推测，乙醛脱氢酶缺陷的个体摄入一定剂量的乙醇后，蓄积的乙醛在乙醇引起的精神运动功能损害中有协同作用。

本研究探索ALDH2突变型（ALDH2*1/*2）和野生型（ALDH2*1/*1）个体饮酒后BEC和血乙醛浓度（blood acetaldehyde concentration，BAAC）的变化，以及BEC、BAAC与精神运动功能损害之间的联系，为我国司法实践中酒后驾驶能力的科学评估提供实验依据。

1 对象与方法

1.1 实验对象

本研究招募的志愿者为在校学生，常规体检无异常。志愿者先填写《乙醇使用障碍筛查量表》（Alcohol Use Disorders Identification Test，AUDIT）[11]和《密西根乙醇依赖调查表》（Michigan Alcoholism Screening Test，MAST）[12]，根据量表评分值提示存在乙醇依赖问题的，不纳入本次研究。本研究共招募到79名合格志愿者。

符合要求的志愿者在告知实验流程后，自愿签署知情同意书。本研究由四川大学伦理委员会批准，编号为2012-001-1。

1.2 基因型测定

采集志愿者肘静脉血2mL，QIAamp DNA Investigator试剂盒（德国Qiagen公司）提取总DNA。通过SNaPshotTM方法[13]对ALDH2进行分型，具体步骤参照ABI PRISM®SNaPshotTMMultiplex试剂盒（美国Thermo Fisher Scientific公司）说明书。

1.3 饮酒实验

实验前1周禁酒，志愿者在医护人员监护下进行饮酒实验，实验用酒为泸州老窖特曲（52度），剂量为1.0g/kg，在30min内匀速饮完酒，伴食花生。

1.4 精神运动功能测试和量表填写

于饮酒前（0 h）、饮酒后1、2、3、4、5、6、7、8 h时间点，经留置针静脉采血1mL，完成视觉选择反应时（visual choice reaction time，VCRT）、听觉简单反应时（auditory simple reaction time，ASRT）和跟踪实验（pursuit rotor task，PRT）等精神运动功能测试。VCRT和ASRT测试通过PsyTech心理实验系统平台（上海心仪电子科技有限公司）进行，PRT在自行编写的程序上进行，实验参数见表1。每位志愿者在开始饮酒实验前熟悉各种测试。

表1 精神活动测试项目及有关参数设置

此外，在饮酒前（0 h）、饮酒后2、4、8 h时间点，志愿者填写双相酒精反应问卷（Biphasic Alcohol Effects Scale，BAES）[14]。BAES 由14个条目组成，每个条目按照“0～10”分为11个等级，以兴奋量表（Stimulation，STIM）和镇静量表（Sedation，SED）两个分量表分别评分。

1.5 BEC和BAAC测定

通过顶空气相色谱仪（岛津GC-2010Plus）检测BEC、BAAC[15]。

1.6 数据统计与分析

为消除认知功能测试存在的个体自身差异，将饮酒后各时间点测试的数据与饮酒前的数据相除，获得比值[16]进行后续统计。BAES-STIM和BAES-SED两个分量表采用原始值进行分析（饮酒前评分为“0”时，无法获得比值）。依据ALDH2基因分型结果将志愿者分为ALDH2*1/*1组和ALDH2*1/*2组。统计两组各指标的数值，以表示，并绘制时间曲线。

采用SPSS 21.0软件（美国IBM公司）进行数据分析，各指标采用重复测量方差分析进行主效应和交互作用分析，并对各时间点数据进行简单效应分析。两组间各指标采用独立样本t检验进行差异性分析，饮酒后1、2h BEC、BAAC和精神运动功能测试结果，量表评分值各指标间的相关性采用Pearson相关进行差异性分析（1、2h时间点各组BEC、BAAC相对较高），采用线性回归分析预测BEC、BAAC值[17]。检验水准α=0.05。

2 结 果

ALDH2*1/*1和ALDH2*1/*2两组的年龄、身高、体质量、BMI、AUDIT评分值和MAST评分值差异无统计学意义（表2）。

表2 志愿者基本信息 （±s）

表2 志愿者基本信息 （±s）

注：“-”表示未进行统计学分析。

0.628 0.670 0.710 0.966 0.098项目ALDH2*1/*1（n=47）ALDH2*1/*2（n=32）P值年龄/岁性别男性/名女性/名身高/cm体质量/kg BMI/[kg·（m2）-1]AUDIT MAST 21.9±2.323.2±2.40.607 33 14 170.6±7.1 61.6±10.7 21.0±2.7 25 7 169.4±7.0 62.0±10.2 21.5±2.8--3.6±2.1 1.5±1.6 3.2±2.1 0.8±1.3

血乙醇和血乙醛平均浓度-时间曲线如图1所示。饮酒后1～7 h，两组间各时间点BEC差异无统计学意义，直至饮酒后8 h，ALDH2*1/*2组BEC高于ALDH2*1/*1组（P＜0.05）。ALDH2*1/*2组BEC达峰时间在1 h，而ALDH2*1/*1组BEC达峰时间在饮酒后2h。个体饮酒后2～4h，即BEC进入消除期后，BEC从80 mg/dL下降至60 mg/dL左右。饮酒后1～6 h，ALDH2*1/*2组BAAC高于ALDH2*1/*1组（P＜0.05），ALDH2*1/*2组BAAC达峰时间在饮酒后1h，而ALDH2*1/*1组BAAC达峰时间在饮酒后2h。

BAES-STIM和BAES-SED评分值-时间曲线如图2所示。ALDH2*1/*1和ALDH2*1/*2两组在饮酒前及饮酒后2、4、8 h时间点的BAES-STIM和BAESSED分值差异均无统计学意义（P＞0.05）。

79名志愿者饮酒前及饮酒后各时间点VCRT、ASRT值如图3所示。将饮酒后各时间点精神运动功能测试的数据与饮酒前的数据相除后，获得各时间点的VCRT、ASRT和PRT比值。VCRT比值、ASRT比值、PRT比值、BAES-STIM和BAES-SED经重复测量方差分析（表3）显示，各项指标在时间主效应上的差异均有统计学意义（P＜0.05），VCRT比值、ASRT比值在基因主效应上的差异有统计学意义（P＜0.05），在时间和基因型交互作用上，VCRT比值、ASRT比值差异有统计学意义（P＜0.05），其余均无统计学意义。

进一步简单效应分析显示：饮酒后2、3、4 h，ALDH2*1/*2组VCRT比值高于ALDH2*1/*1组；饮酒后2、3、4、6h，ALDH2*1/*2组ASRT比值高于ALDH2*1/*1组（图4）。

图1 ALDH2*1/*1组和ALDH2*1/*2组浓度-时间曲线

图2 BAES量表STIM和SED的时间曲线

图3 79名志愿者饮酒前及饮酒后各时间点VCRT、ASRT值

表3 精神运动功能测试的各指标经重复测量方差分析的结果

图4 ALDH2*1/*1组和ALDH2*1/*2组精神运动测试结果的时间曲线

在饮酒后1h和2h，BEC、BAAC和精神运动功能测试结果的Pearson相关系数检验（表4）显示，VCRT比值在饮酒后1h和2h时与BAAC具有相关性，ASRT比值在饮酒后1 h与BAAC具有相关性，PRT比值在饮酒后2h与BEC具有相关性。

线性回归分析显示：饮酒后1h，BAAC对ASRT有影响，而BEC对各指标均无影响；饮酒后2h，BAAC对VCRT、ASRT均有影响，而BEC对各指标均无影响。

表4 饮酒后1h和2h的BEC和BAAC与精神运动功能的Pearson相关系数

3 讨 论

本研究选择了较高的饮酒剂量（1.0g/kg）[18]，以期在ALDH2*2等位基因携带者中获得较高的BAAC，从而便于观察及比较BEC、BAAC与精神运动功能受损的联系。

个体饮酒后，BEC、BAAC随着时间呈倒“U”形变化[6]。ALDH2*1/*2组较ALDH2*1/*1组BEC、BAAC达峰时间均提前。ALDH2*1/*2组个体乙醛体内的大量蓄积减缓了乙醇到乙醛的代谢过程，使得乙醇达峰时间提前。

精神运动功能测试结果的变化趋势和BEC、BAAC很相似，呈正“U”形或倒“U”形变化，达到最低值后又逐渐恢复正常。本研究结果显示，ALDH2*1/*2基因型个体，在饮酒后2～4 h时VCRT、ASRT等精神运动功能较ALDH2*1/*1基因型的个体受损更严重，此时间段内两组个体BEC差异无统计学意义，而BAAC差异有统计学意义。据此推测，BEC不是唯一影响机体精神运动功能的因素，BAAC可能与之相关。ZIMATKIN等[19-20]通过动物研究发现，不同大鼠和小鼠脑匀浆液乙醛体外产生率和乙醇诱导的睡眠时间呈正相关，也表明脑乙醛的蓄积部分调节高乙醇剂量引起的催眠效果。KIM等[17]检测ALDH2缺陷个体饮不同剂量酒后精神运动能力受损情况，发现乙醛与精神运动功能受损的相关性强于乙醇，也支持本研究的结果。但是，乙醛引起精神运动功能受损的机制，还有待进一步的研究。

本研究结果还发现，个体饮酒后2～4 h，BEC从80 mg/dL下降至60 mg/dL左右，即BEC进入消除期后，两组个体均表现为镇静效应增强而兴奋效应减弱。这与已报道的研究结果[14]基本一致，当BEC进入消除期后，BEC处于80～125 mg/dL时，个体表现较为镇静。本研究中ALDH2*1/*2组和ALDH2*1/*1组在各时间点镇静和兴奋效应差异均无统计学意义。因此，初步判断BAAC与饮酒后心境状态的改变无明显相关性。

综上，个体在摄入较高剂量的乙醇后，会引起VCRT、ASRT等精神运动功能受损。ALDH2*1/*2基因型个体较ALDH2*1/*1基因型个体精神运动功能受损更为严重，推测原因为ALDH2*1/*2基因型个体其体内乙醛蓄积较ALDH2*1/*1基因型个体多，乙醛对乙醇所致的精神运动功能受损有增强作用。因此，在司法实践中，为了更全面地评价某些案例个体饮酒后驾驶能力的受损情况，建议同时检测BEC和BAAC，进行综合判断。