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(jìn)展

柳娜，喬慧芬， 李箕君， 張寧

對(duì)驚恐障礙的分子遺傳學(xué)研究新進(jìn)展進(jìn)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(qiáng)，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(qiáng)烈，不可預(yù)測(cè)，伴有瀕死感、失控感，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)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(gè)月內(nèi)持續(xù)出現(xiàn)再發(fā)驚恐的恐懼和擔(dān)憂。《美國(guó)精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)》第5版(DSM-5)中PD依然作為焦慮障礙亞型，但取消與廣場(chǎng)恐懼癥的伴隨關(guān)系，而根據(jù)發(fā)作時(shí)有無(wú)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(dá)20%，而PD作為急性嚴(yán)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(jìn)、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(xiǎn)，并加速個(gè)體的衰老進(jìn)程[1-3]。驚恐發(fā)作反復(fù)遷延會(huì)造成社會(huì)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(jìn)一步增加PD的臨床識(shí)別及干預(yù)難度。本文擬將近年來(lái)PD的分子遺傳學(xué)研究進(jìn)行綜述，為PD的潛在病因機(jī)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(dòng)物模型的會(huì)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(xiàng)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(huì)導(dǎo)致后代出現(xiàn)焦慮樣行為的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前不良環(huán)境會(huì)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(dá)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(xiàng)來(lái)自Virginia成人雙生子研究[10]認(rèn)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(xiàng)臨床研究對(duì)65例PD患者進(jìn)行GAD1/GAD2基因啟動(dòng)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(jìn)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(yùn)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(xì)胞膜內(nèi)。GABA轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)伴或不伴有PD的焦慮障礙患者進(jìn)行病例對(duì)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(shuō)。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(dāng)，其中帕羅西汀、文拉法辛突出，35%患者對(duì)安慰劑治療有效。實(shí)驗(yàn)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(yùn)體基因(5-HTT)，5-HT-2A受體基因(HRT2A)。

1.2.1 5-HT轉(zhuǎn)運(yùn)體(5-HTT) 大部分研究支持5-HTT啟動(dòng)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(xiǎn)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(píng)估。

1.2.2 兒茶酚胺氧位甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT) 另一個(gè)結(jié)果較為一致的候選基因?yàn)镃OMT，位于22號(hào)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(xiàng)歐洲人群數(shù)據(jù)MAOA啟動(dòng)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(dá)等位基因型與PD患病風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)子區(qū)域低甲基化是PD的危險(xiǎn)因素，MAOA基因低甲基化導(dǎo)致個(gè)體MAOA高水平表達(dá)，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(xiǎn)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(xiàng)德國(guó)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)[19]發(fā)現(xiàn)，懷孕期間缺氧和壓迫的內(nèi)環(huán)境應(yīng)激會(huì)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(dòng)子CPG島去甲基化，從而導(dǎo)致室旁核Crhr1表達(dá)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(xiàng)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(shí)，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(gè)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(huì)引發(fā)雌性大鼠海馬神經(jīng)生長(zhǎng)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(dá)下降，更容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，同時(shí)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(shí)。

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(jìn)展。一項(xiàng)研究利用DNA池(DNA pooling)測(cè)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(bào)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(duì)驚恐障礙的GWAS研究進(jìn)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(duì)兒童期焦慮特質(zhì)進(jìn)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(wú)陽(yáng)性發(fā)現(xiàn)。

2.1.1 跨膜蛋白(TMEM132D) 應(yīng)用Affymetrix公司包含674,518個(gè)歐洲人群SNPs的定制陣列進(jìn)行的大樣本驚恐障礙GWAS隊(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)重復(fù)了之前的一項(xiàng)PD的GWAS研究發(fā)現(xiàn)，而且一些臨床前試驗(yàn)和臨床樣本研究進(jìn)一步重復(fù)驗(yàn)證?？梢姺浅Ｒ娀蛳∮凶儺悓?duì)疾病的貢獻(xiàn)也不可忽視。有學(xué)者將PD GWAS的陽(yáng)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(shí)驗(yàn)中進(jìn)行基因功能分析，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TMEM132D基因啟動(dòng)子高甲基化可能導(dǎo)致啟動(dòng)子區(qū)域單核苷酸多態(tài)性(SNP)的特異等位基因低表達(dá)，從而增強(qiáng)個(gè)體對(duì)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(jī)制。

2.1.2 酸離子敏感通道(ASICs) 另一項(xiàng)研究是在丹麥法羅蘭島的獨(dú)立人群中進(jìn)行PD的病例對(duì)照GWAS微衛(wèi)星標(biāo)記研究，發(fā)現(xiàn)位于17號(hào)染色體q11.2-q12阿米洛利敏感陽(yáng)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(dòng)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(jī)制的可能性大，位于12號(hào)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(shí)與之相關(guān)[27]。

2.2 MicroRNA相關(guān)基因 另有一項(xiàng)西班牙研究做了新的嘗試，這項(xiàng)研究對(duì)PD患者及正常對(duì)照進(jìn)行MicroRNA相關(guān)基因多態(tài)性的芯片高通量檢測(cè)，涉及768個(gè)SNPs，發(fā)現(xiàn)miR-138-2，miR-22，miR-148a，miR-488相關(guān)基因存在多個(gè)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(wèn)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(yàn)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(jìn)展仍然圍繞經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)基因展開，對(duì)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(dòng)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(wèn)？③臨床前動(dòng)物研究也有新突破，但如何解決動(dòng)物實(shí)驗(yàn)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(wèn)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(jìn)展。比其他精神障礙的研究，PD的遺傳學(xué)研究進(jìn)展相對(duì)緩慢。目前，二代測(cè)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(shì)必推動(dòng)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(xiàng)目(YKK15111)；四川省西部精神醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)科研基金項(xiàng)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)