驚恐障礙的分子遺傳學(xué)研究新進展

柳娜，喬慧芬， 李箕君， 張寧

·綜述·

驚恐障礙的分子遺傳學(xué)研究新進展

柳娜，喬慧芬， 李箕君， 張寧

對驚恐障礙的分子遺傳學(xué)研究新進展進行綜述。

驚恐障礙； 遺傳學(xué)； 表觀遺傳學(xué)

驚恐障礙(PD)是焦慮障礙的常見亞型。PD癥狀特征性強，以發(fā)作性胸悶、心慌、氣促、乏力為主要癥狀，發(fā)作突然而強烈，不可預(yù)測，伴有瀕死感、失控感，會出現(xiàn)強烈的心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，并在1個月內(nèi)持續(xù)出現(xiàn)再發(fā)驚恐的恐懼和擔憂。《美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊》第5版(DSM-5)中PD依然作為焦慮障礙亞型，但取消與廣場恐懼癥的伴隨關(guān)系，而根據(jù)發(fā)作時有無線索引發(fā)將PD分預(yù)期型(expected)與非預(yù)期型(unexpected)。

焦慮障礙在精神障礙中患病率最高，終身患病率達20%，而PD作為急性嚴重焦慮障礙，終身患病率為15%[1]。PD常與抑郁癥、雙相障礙等精神疾病及冠心病、甲狀腺功能亢進、哮喘等軀體疾病共病，增加其他焦慮障礙、酒精和物質(zhì)濫用、抑郁發(fā)作和自殺風(fēng)險，并加速個體的衰老進程[1-3]。驚恐發(fā)作反復(fù)遷延會造成社會功能及生活質(zhì)量損害，其精神衛(wèi)生服務(wù)利用率及治療率極不理想，進一步增加PD的臨床識別及干預(yù)難度。本文擬將近年來PD的分子遺傳學(xué)研究進行綜述，為PD的潛在病因機制及干預(yù)策略研究提供依據(jù)。

1 PD遺傳度及常見基因研究

1.1 GABA能系統(tǒng)相關(guān)基因

1.1.1 GABA受體 GABA是大腦中合成與釋放并廣泛分布的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，參與抑制驚恐發(fā)作癥狀產(chǎn)生的下丘腦穹窿周區(qū)(PeF)及背側(cè)中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)(DPAG)主要腦區(qū)。焦慮障礙動物模型的會聚功能基因組(convergent functional genomics)探索焦慮障礙的候選基因，其中包括杏仁核GABA受體基因[8]。最新的一項大鼠的全基因組甲基化研究[9]探討在妊娠期環(huán)境不良會導(dǎo)致后代出現(xiàn)焦慮樣行為的機制，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前不良環(huán)境會導(dǎo)致腹側(cè)海馬的差異甲基化區(qū)域GABAB受體甲基化水平變化，出現(xiàn)焦慮行為；提示不良環(huán)境應(yīng)激可能影響GABA能受體表達改變，從而出現(xiàn)焦慮表型。

1.1.2 谷氨酸脫羧酶(GAD) GABA的合成酶為GAD，直接影響腦內(nèi)GABA的含量。該酶主要含于腦的灰質(zhì)中，富含突觸體的部分。GAD大部分以游離的形式存在于軸突末梢的胞質(zhì)內(nèi)，參與GABA的合成，少量以結(jié)合的形式存在于線粒體中。GAD在PD發(fā)病中起作用，分為GAD1和GAD2不同亞型。一項來自Virginia成人雙生子研究[10]認為GAD2基因是焦慮障礙的候選基因。也有研究[11]發(fā)現(xiàn)PD患者的GAD1基因rs1978340，rs3762555，rs3749034，rs2241165多態(tài)性與PD患病有關(guān)，并與女性患病有關(guān)，這一研究也提示PD患病性別差異的潛在因素。一項臨床研究對65例PD患者進行GAD1/GAD2基因啟動子多態(tài)性及甲基化水平的初步研究[12]，發(fā)現(xiàn)GAD1基因內(nèi)含子2 CpG島甲基化水平低，且甲基化水平低與GAD1基因rs3762555多態(tài)性相關(guān)。進一步提示基因多態(tài)性及甲基化水平可能存在相關(guān)性，并在PD患病中起協(xié)同作用。

1.1.3 GABA轉(zhuǎn)運體(GAT) GAT是GABA與谷氨酸(Glu)代謝途徑的重要因子，GAT參與調(diào)節(jié)突觸間隙中GABA含量，將GABA逆濃度梯度轉(zhuǎn)移至細胞膜內(nèi)。GABA轉(zhuǎn)運體對伴或不伴有PD的焦慮障礙患者進行病例對照研究，發(fā)現(xiàn)GAT-1(SLC6A1)的5'側(cè)翼區(qū)基因多態(tài)性與伴或不伴驚恐發(fā)作的焦慮障礙均存在顯著相關(guān)[13]。

綜上，GABA能神經(jīng)通路相關(guān)分子遺傳與PD發(fā)病相關(guān)。

1.2 5-HT與NE能系統(tǒng)相關(guān)基因

5-HT與NE水平及失衡是PD的神經(jīng)遞質(zhì)假說。作為驚恐發(fā)作和PD的一線治療藥物5-HT再攝取抑制劑(SSRIs)、SNRIs兼具療效和安全性。薈萃分析顯示二者的療效相當，其中帕羅西汀、文拉法辛突出，35%患者對安慰劑治療有效。實驗室使用作用于5-HT與NE能系統(tǒng)的藥物可能誘發(fā)驚恐樣行為。候選基因研究顯示，5-HT與NE相關(guān)基因與PD相關(guān)聯(lián)，包括5-HT轉(zhuǎn)運體基因(5-HTT)，5-HT-2A受體基因(HRT2A)。

1.2.1 5-HT轉(zhuǎn)運體(5-HTT) 大部分研究支持5-HTT啟動子區(qū)域多態(tài)性短片段(S)等位基因降低5-HTT效能，與杏仁核活性、焦慮特質(zhì)相關(guān)，成為焦慮障礙的危險因素[14]。這一多態(tài)性變異也參與SSRIs藥物抗驚恐治療療效評估。

1.2.2 兒茶酚胺氧位甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT) 另一個結(jié)果較為一致的候選基因為COMT，位于22號染色體11.21，參與兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)(腎上腺素、NE、多巴胺)的失活與降解。研究發(fā)現(xiàn)，高加索人群中攜帶COMT158 Val等位基因多態(tài)性與PD相關(guān)，而亞洲人群卻與COMT 158Met等位基因多態(tài)性相關(guān)[15]。分子影像學(xué)數(shù)據(jù)也提示，攜帶COMT158Val多態(tài)性在恐懼面孔刺激下右側(cè)杏仁核明顯激活。

1.2.3 單胺氧化酶A(MAOA) MAOA參與5-HT及NE的代謝途徑，且MAOA抑制劑能有效治療PD。近年一項歐洲人群數(shù)據(jù)MAOA啟動子區(qū)域重復(fù)序列多態(tài)性(MAOA-uVNTR)與PD的關(guān)聯(lián)研究的meta分析發(fā)現(xiàn)，高表達等位基因型與PD患病風(fēng)險相關(guān)，尤其在女性中突出。最新的表觀遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，MAOA基因啟動子區(qū)域低甲基化是PD的危險因素，MAOA基因低甲基化導(dǎo)致個體MAOA高水平表達，影響5-HT代謝，出現(xiàn)PD[16]。

1.2.4 色氨酸羥化酶(TPH2) TPH2是大腦中5-HT的限速酶。研究發(fā)現(xiàn)，TPH2基因703G/T(rs4570625)與PD存在顯著相關(guān)性，其中，T等位基因頻率越低，PD風(fēng)險性更大[17]。

1.3 下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(HPA)軸相關(guān)基因

1.3.1 促腎上腺素皮質(zhì)激素受體1(CRHR1) HPA軸在慢性應(yīng)激中起重要作用，一項德國PD人群研究[18]顯示， CRHR1基因3'端非翻譯區(qū)rs878886及抗利尿激素受體1B(AVPR1B)基因rs28632197多態(tài)性與PD相關(guān)，且二者在基因功能上存在交互作用。表觀遺傳學(xué)動物實驗[19]發(fā)現(xiàn)，懷孕期間缺氧和壓迫的內(nèi)環(huán)境應(yīng)激會增加HPA軸敏感性，并導(dǎo)致后代成年期焦慮。其中，妊娠期間斷低氧引發(fā)雄性后代crhr1基因啟動子CPG島去甲基化，從而導(dǎo)致室旁核Crhr1表達增加，最終導(dǎo)致雄性大鼠后代成年后出現(xiàn)焦慮樣行為[19]。這項研究提示產(chǎn)前內(nèi)環(huán)境應(yīng)激可能導(dǎo)致焦慮敏感性增高。

1.3.2 糖皮質(zhì)激素受體(GR) 慢性應(yīng)激激活HPA軸，大量釋放腎上腺皮質(zhì)激素，同時，隨著糖皮質(zhì)激素水平不斷增高，海馬糖皮質(zhì)激素受體(GR)被激活并產(chǎn)生興奮毒性，引發(fā)一系列生物學(xué)效應(yīng)，個體出現(xiàn)相應(yīng)的情緒行為反應(yīng)，比如焦慮、抑郁等。有研究[20]發(fā)現(xiàn)，母系照顧的差異會引發(fā)雌性大鼠海馬神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)蛋白1結(jié)合區(qū)GR基因(Nr3C1)的DNA高甲基化，而GR基因持續(xù)表達下降，更容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，同時HPA軸活性增加，興奮毒性明顯，出現(xiàn)焦慮樣行為表現(xiàn)。這些研究并未在臨床樣本中得到證實。

2 PD非常見基因篩選及相關(guān)研究

2.1 全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS) 近5年全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)有了新進展。一項研究利用DNA池(DNA pooling)測序分析的GWAS研究，發(fā)現(xiàn)磷酸二酯酶4D基因多態(tài)性與焦慮特質(zhì)相關(guān)[7]；之后也有報道磷酸二酯酶4B(PDE4B)單倍體分析(單倍體C-T-T-A)與PD存在關(guān)聯(lián)。2012年，日本學(xué)者[21]對驚恐障礙的GWAS研究進行了meta分析，發(fā)現(xiàn)大量低效能基因，包括緩激肽B2受體，神經(jīng)肽Y5受體基因多態(tài)性與驚恐障礙有關(guān)，但以上研究結(jié)果少有重復(fù)。對兒童期焦慮特質(zhì)進行GWAS研究[22]僅發(fā)現(xiàn)低效能基因差異，而非高效能易感基因，且多基因交互作用分析也無陽性發(fā)現(xiàn)。

2.1.1 跨膜蛋白(TMEM132D) 應(yīng)用Affymetrix公司包含674,518個歐洲人群SNPs的定制陣列進行的大樣本驚恐障礙GWAS隊列研究[23-24]發(fā)現(xiàn)，涉及1 483例診斷驚恐障礙的患者及75 379名正常對照者，TMEM132D基因內(nèi)含子3的rs1873727多態(tài)性可能與PD相關(guān)；這一實驗重復(fù)了之前的一項PD的GWAS研究發(fā)現(xiàn)，而且一些臨床前試驗和臨床樣本研究進一步重復(fù)驗證。可見非常見基因稀有變異對疾病的貢獻也不可忽視。有學(xué)者將PD GWAS的陽性發(fā)現(xiàn)，即跨膜蛋白(TMEM)132D基因在慢性應(yīng)激和豐富環(huán)境大鼠實驗中進行基因功能分析，實驗發(fā)現(xiàn)TMEM132D基因啟動子高甲基化可能導(dǎo)致啟動子區(qū)域單核苷酸多態(tài)性(SNP)的特異等位基因低表達，從而增強個體對環(huán)境應(yīng)激的敏感性[25]。這一研究結(jié)論提示TMEM132D基因功能區(qū)高甲基化可能是慢性應(yīng)激導(dǎo)致焦慮易感的潛在機制。

2.1.2 酸離子敏感通道(ASICs) 另一項研究是在丹麥法羅蘭島的獨立人群中進行PD的病例對照GWAS微衛(wèi)星標記研究，發(fā)現(xiàn)位于17號染色體q11.2-q12阿米洛利敏感陽離子通道1(ACCN1)基因可作為PD的候選基因[26]。另外，基于PD的動物模型研究發(fā)現(xiàn)，酸敏感離子通道1a(ASIC1a)參與PD發(fā)病機制的可能性大，位于12號染色體的ACCN2基因作為ASIC1a的同源基因，其多態(tài)性也在臨床PD的大樣本中證實與之相關(guān)[27]。

2.2 MicroRNA相關(guān)基因 另有一項西班牙研究做了新的嘗試，這項研究對PD患者及正常對照進行MicroRNA相關(guān)基因多態(tài)性的芯片高通量檢測，涉及768個SNPs，發(fā)現(xiàn)miR-138-2，miR-22，miR-148a，miR-488相關(guān)基因存在多個突變與PD相關(guān)，并參與焦慮特質(zhì)及相關(guān)通道蛋白基因的調(diào)節(jié)[28]。

3 展望

臨床觀察發(fā)現(xiàn)，PD存在一定的家族聚集性，而PD高遺傳度與目前的遺傳學(xué)難以重復(fù)的不一致結(jié)論存在鴻溝，難以解釋PD家族聚集現(xiàn)象，這可能與PD的復(fù)雜性與高共病率相關(guān)。綜上，就目前PD的遺傳學(xué)研究提出以下問題：①隨著基因研究手段的不斷更新，目前研究結(jié)果除經(jīng)典的5-HT、NE、GABA經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)相關(guān)基因研究，還涉及眾多罕見基因變異，也在大樣本人群中不斷驗證，因此，經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)基因能否全部解釋PD遺傳學(xué)病因；②表觀遺傳學(xué)的研究進展仍然圍繞經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)基因展開，對于環(huán)境因素，環(huán)境如何與基因相互作用，環(huán)境應(yīng)激如何動態(tài)地影響PD形成與驚恐癥狀反復(fù)發(fā)作依然存在疑問？③臨床前動物研究也有新突破，但如何解決動物實驗的結(jié)論向臨床樣本的轉(zhuǎn)化是目前PD研究需要面臨的問題；④PD特異性癥狀有別于其他類型焦慮障礙及精神障礙，是否存在某些與其他焦慮障礙不同的非常見基因的特異性變異與之關(guān)聯(lián)？⑤PD存在諸多特異性心理與軀體癥狀，尋找PD疾病內(nèi)表型是否可有新的發(fā)現(xiàn)？隨著遺傳學(xué)研究方法的發(fā)展和應(yīng)用，PD的遺傳學(xué)研究也從單基因或多基因多態(tài)性關(guān)聯(lián)研究到高通量的全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)展，從傳統(tǒng)的基因多態(tài)性研究，單倍體分析，家系連鎖研究到表觀遺傳學(xué)研究進展。比其他精神障礙的研究，PD的遺傳學(xué)研究進展相對緩慢。目前，二代測序等高通量研究及光遺傳學(xué)研究在精神障礙領(lǐng)域的應(yīng)用，勢必推動PD遺傳學(xué)研究，在PD的遺傳學(xué)病因中嘗試新的突破。

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江蘇省自然科學(xué)基金(BK20150080);南京市醫(yī)學(xué)科技發(fā)展項目(YKK15111)；四川省西部精神醫(yī)學(xué)協(xié)會科研基金項目(Wcpafund-201510)

210029 南京醫(yī)科大學(xué)附屬腦科醫(yī)院醫(yī)學(xué)心理科

張寧，E-Mail:zn6360@126.com

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1005-3220(2017)01-0062-03

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2016-09-26)