潘麗珠，王 瑜

上海交通大學(xué)附屬兒童醫(yī)院 上海市兒童醫(yī)院兒童保健發(fā)育行為科(中國上海 200062)

孤獨癥譜系障礙(autism spectrum disorder, ASD)是一組以社交障礙、重復(fù)刻板行為和狹隘的興趣為特征的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病[1]。其確切病因至今未明，可能與遺傳因素和外部環(huán)境因素共同作用有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，ASD在男性和女性中的發(fā)病比率為5∶1～4∶1，男性明顯多于女性，提示其發(fā)病機(jī)制與激素有關(guān)[2]。催產(chǎn)素(oxytocin)是一種哺乳動物激素，其作用包括調(diào)節(jié)乳房和子宮周期性變化，也參與對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控，與社會認(rèn)知以及社會行為關(guān)系密切[3]。催產(chǎn)素的作用是通過催產(chǎn)素受體介導(dǎo)的。催產(chǎn)素受體(oxytocin receptor)是一種由7個跨膜區(qū)域組成的G蛋白偶聯(lián)受體，通過G蛋白偶聯(lián)，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而影響神經(jīng)元的興奮性，在海馬、杏仁核、下丘腦等“社會腦區(qū)”的分布密度最大。人類的催產(chǎn)素受體基因(oxytocin receptor gene,OXTR)位于3p25和3p26染色體區(qū)域上，包含3個內(nèi)含子和4個外顯子，跨越19 210個堿基對。

1992年，Modahl等[4]研究發(fā)現(xiàn)，與正常同齡兒童相比，ASD患兒血漿催產(chǎn)素濃度偏低，雖然催產(chǎn)素濃度增加并不與兒童年齡的增加呈正相關(guān)，但催產(chǎn)素濃度的降低程度與其社會交往功能障礙程度相關(guān)。近年來，在動物研究[5]中發(fā)現(xiàn)，敲除OXTR小鼠表現(xiàn)出ASD相關(guān)行為，而給予催產(chǎn)素能減少ASD小鼠社會交往中的缺陷[6]，外源性和誘發(fā)的催產(chǎn)素在Cntnap2小鼠ASD模型中可以恢復(fù)社會行為[7]。在對人的研究方面，單劑量催產(chǎn)素給藥可以顯著提高ASD患者對面部表情的識別能力[8]、增加社會注意加工[9]、提高采訪者面部眼睛區(qū)域的注視點數(shù)和注視時間[10]等。催產(chǎn)素與ASD，尤其是其社會行為表型的關(guān)聯(lián)是當(dāng)前研究的熱點，本綜述主要從表觀遺傳學(xué)方面論述OXTR甲基化與ASD行為表型的關(guān)系。

1 OXTR啟動子甲基化在轉(zhuǎn)錄控制方面功能的重要性

表觀遺傳學(xué)研究的是基因活動和功能的可遺傳變化，而這些變化與DNA本身的變化無關(guān)。一些涉及基因表達(dá)控制的機(jī)制已經(jīng)被描述，包括DNA甲基化、組蛋白修飾和microRNA的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等[11]。但大多數(shù)表觀遺傳調(diào)控的研究都集中在DNA甲基化上，即在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下，通過在DNA螺旋結(jié)構(gòu)的單核苷酸上添加甲基基團(tuán)來對DNA進(jìn)行化學(xué)修飾，從而影響基因的表達(dá)[12]。

在哺乳動物細(xì)胞中，大多數(shù)的DNA甲基化發(fā)生在CpG島[13]。OXTR中的CpG島，位置為轉(zhuǎn)錄起始位點下游20～2 350 bp，通?？缭交虻膯幼訁^(qū)，與基因的活性表達(dá)相關(guān)。Kusui等[14]研究了人類OXTR基因啟動子區(qū)域的DNA甲基化是否會影響以及如何影響轉(zhuǎn)錄活性。他們利用OXTR啟動子熒光素酶報告基因分析，發(fā)現(xiàn)OXTR的CpG島具有顯著的啟動子活性，并且通過構(gòu)建OXTR啟動子區(qū)域的3個結(jié)構(gòu)，其中第1個結(jié)構(gòu)包括CpG島，第2個結(jié)構(gòu)缺失CpG島，第3個結(jié)構(gòu)缺乏MT2區(qū)域(CpG島的1個區(qū)域，其甲基化變化程度最大)，觀察其甲基化下的轉(zhuǎn)錄活性，表明CpG島的甲基化，尤其是MT2區(qū)域是抑制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵區(qū)域，可以有效抑制轉(zhuǎn)錄。

Gregory等[15]在ASD群體中也有類似發(fā)現(xiàn)。他們跟蹤調(diào)查1個OXTR基因缺失的ASD男孩家庭發(fā)現(xiàn)，患兒母親也存在OXTR等位基因的缺失;男孩的兄弟也患有ASD，雖然沒有OXTR的缺失，但存在OXTRMT2區(qū)域的高甲基化，首次表明OXTR表觀遺傳調(diào)控可能是ASD發(fā)展的重要因素之一，同時說明了OXTR高甲基化與ASD患者顳葉皮質(zhì)組織中OXTRmRNA水平的降低有關(guān)，特別是與Bromann區(qū)41/42有關(guān)。而Elagoz Yuksel等[16]對66名兒童(27例ASD患者，39例健康對照者)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)OXTR與外周血細(xì)胞中的MT1和MT3區(qū)域的甲基化頻率降低顯著相關(guān)，而未發(fā)現(xiàn)與MT2和MT4區(qū)域的甲基化頻率有關(guān)。這種差別可能與樣本的種族人群和參與者數(shù)量的差異有關(guān)，也可能是因為后者沒有調(diào)查ASD患者父母，因此，我們不知道低甲基化是否發(fā)生了新生或遺傳。由上可知，大多數(shù)學(xué)者支持OXTR啟動子甲基化降低了催產(chǎn)素水平的表達(dá)，高水平的甲基化與ASD有關(guān)。

2 OXTR甲基化在行為表型作用研究

一些研究報告了催產(chǎn)素治療ASD后社會癥狀的改善，說明OXTR的表觀遺傳學(xué)變異和ASD社會表型之間存在聯(lián)系。社會行為的范圍從依戀、親社會行為到反社會情緒，是包括個體之間社會互動在內(nèi)的所有行為。在社會知覺上，Jack等[17]和Puglia等[18]通過功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)數(shù)據(jù)，分析了外周血OXTRDNA甲基化與大腦激活之間的關(guān)系。前者使用了不同社會知覺的視覺動畫任務(wù)，得出了OXTR甲基化在顳頂交界處(從顳上回延伸至額上回)及背側(cè)扣帶皮質(zhì)的活動呈正相關(guān)的結(jié)果，這些區(qū)域與社會認(rèn)知、生物運(yùn)動感知有關(guān)；后者調(diào)查了OXTR甲基化對情緒面部表情處理過程中的神經(jīng)反應(yīng)可變性的影響，說明當(dāng)看到負(fù)面的面部表情時OXTR甲基化與情緒處理相關(guān)區(qū)域(包括杏仁核、島葉皮質(zhì)、顳上回等)的激活呈正相關(guān)。甲基化的升高也與相對較高的冷酷無情特質(zhì)相關(guān)[19-20]。也有研究結(jié)果[21]表明，OXTR甲基化反應(yīng)降低了對社會信息自動獲取的程度。Andari等[22]以35例成年ASD患者及64名正常者為樣本，研究了OXTR甲基化與ASD診斷、社會癥狀的嚴(yán)重程度以及涉及社會認(rèn)知和獎賞處理的區(qū)域靜息狀態(tài)功能連接(resting state functional connectivity, rsFC)之間的關(guān)系，得出了以下結(jié)論：① 成年ASD患者在CpG16(位于MT2內(nèi)含子1內(nèi))表現(xiàn)出較高的OXTR甲基化水平，這種高甲基化預(yù)示著早期溝通缺陷的減少；② CpG5、6(MT2外顯子1內(nèi))甲基化水平的增加對應(yīng)著社會反應(yīng)能力的下降；③ 社會反應(yīng)和重復(fù)行為領(lǐng)域，OXT信號通路的表觀遺傳變異可能與ASD癥狀的嚴(yán)重程度有關(guān)，并與ASD成人社會認(rèn)知和獎賞處理網(wǎng)絡(luò)之間的非典型功能有關(guān)。雖然此項研究樣本量偏少，但為ASD的診斷提供了新思路。

3 早期不良經(jīng)歷對OXTR系統(tǒng)發(fā)育的影響

DNA甲基化為心理健康相關(guān)的基因-環(huán)境相互作用提供了生物基礎(chǔ)。近年來研究表明，催產(chǎn)素系統(tǒng)似乎對各種各樣的環(huán)境影響很敏感，包括壓力應(yīng)激、母親關(guān)懷、親子互動、飲食等。尤其是早期生活經(jīng)歷可以改變其DNA甲基化，并影響基因表達(dá)和行為。在壓力應(yīng)激方面，Unternaehrer等[23]通過對83名61～67歲的參與者進(jìn)行特里爾社會應(yīng)激測試(Trier social stress test, TSST)，搜集了TSST發(fā)生前(壓力施加前)、10 min后(施加壓力后)和90 min后(隨訪時)3個時間段位于第3外顯子的2個靶序列(分別為OXTR1和OXTR2)的甲基化水平。結(jié)果顯示：對于OXTR1，從應(yīng)激前到應(yīng)激后DNA甲基化增加，從應(yīng)激后到隨訪時DNA甲基化減少；在OXTR2中，甲基化僅從應(yīng)激后下降到隨訪時，這可能表明急性心理社會應(yīng)激后，OXTR甲基化的過度補(bǔ)償機(jī)制，OXTR的甲基化增加與OXTR表達(dá)減少有關(guān)[14]，OXTR的DNA甲基化降低和隨之而來的表達(dá)增加可能是支持急性應(yīng)激后表觀遺傳水平生理恢復(fù)的潛在機(jī)制。同樣，有研究[24]發(fā)現(xiàn)，母恒河猴受到干擾后，成年后大腦中組蛋白的結(jié)合減少，OXTRmRNA的表達(dá)水平降低，在面對長期應(yīng)激暴露時，可能導(dǎo)致依戀障礙、應(yīng)激誘導(dǎo)的病理和非穩(wěn)態(tài)負(fù)荷。Lee等[25]證明了懷孕大鼠的產(chǎn)前應(yīng)激狀態(tài)導(dǎo)致成年雄性后代的催產(chǎn)素系統(tǒng)發(fā)生大量變化(室旁核的催產(chǎn)素mRNA減少，但杏仁核中央的OXTR結(jié)合增加)，產(chǎn)前應(yīng)激大鼠表現(xiàn)出受干擾的社會行為，在杏仁核中央局部給予催產(chǎn)素可使之正?；?。反復(fù)的早期虐待和創(chuàng)傷壓力，尤其是情緒虐待，與MT2區(qū)域(尤其是外顯子1區(qū))OXTR甲基化的增加有關(guān)，會導(dǎo)致腦脊液中的催產(chǎn)素水平降低[26-28]。

在母孕關(guān)系中，持續(xù)性的圍產(chǎn)期抑郁比僅在產(chǎn)前或產(chǎn)后抑郁有更多的OXTRDNA高甲基化，但對孩子的甲基化無影響，雖然可能對孩子的發(fā)育有潛在不良影響[29]。在動物實驗中，多次發(fā)現(xiàn)低水平養(yǎng)育的嚙齒類動物大腦某些區(qū)域(如伏隔核等)的OXTR水平較低[30-31]。而Beery等[32]的實驗通過大鼠母親對孩子高、低舔毛來代表不同的母愛關(guān)懷，發(fā)現(xiàn)低水平護(hù)理的雄性大鼠成年后血液中OXTR甲基化較高水平護(hù)理的下降更明顯，而大腦中沒有發(fā)現(xiàn)兩者的明顯差異。同樣，對孕婦的觀察發(fā)現(xiàn)，低水平的護(hù)理更易導(dǎo)致OXTRDNA甲基化的發(fā)生，但未發(fā)現(xiàn)孩子的OXTRDNA甲基化差異與母親照料相關(guān)[33]。另外，胎兒對出生時母體給予的催產(chǎn)素非常敏感，一次母體催產(chǎn)素給藥后，在即刻的準(zhǔn)備期，后代的大腦和行為可能會發(fā)生長期的變化。母體催產(chǎn)素治療胎腦OXTR甲基化呈劑量依賴性，并在一定甲基化水平下增加OXTR基因表達(dá)[34]。

其他方面，有研究[35]表明，OXTR啟動子高甲基化狀態(tài)下，依戀回避與OXTR表觀遺傳修飾之間存在選擇性關(guān)聯(lián)，依戀回避得分越高，OXTR啟動子甲基化程度越高。藥物濫用，包括吸煙、大量飲酒和非法藥物使用，會對胎兒發(fā)育產(chǎn)生不利影響，也會損害嬰兒的健康和發(fā)育。有證據(jù)[36-37]表明，產(chǎn)前藥物濫用會對嚙齒動物后代產(chǎn)生長期影響，引起OXTR甲基化增加，OXTR分泌減少。

4 小 結(jié)

OXTR甲基化在ASD中的作用是當(dāng)前研究的熱點。雖然對OXTR甲基化如何影響ASD的觀點未完全達(dá)成一致，但我們可以了解到OXTR甲基化尤其是CpG島對ASD的各種社會行為有不同的影響，同時一些社會行為及心理(如短期或長期應(yīng)激、母孕關(guān)系等)也會對OXTRDNA甲基化有調(diào)節(jié)作用，這些方面的研究可為ASD的治療提供新方向。

縱觀目前研究仍有很多不足：第一，研究經(jīng)常使用單一任務(wù)或測試來評估社會行為，但不同研究者對社會行為的不同評估很難直接比較這些研究的結(jié)果。第二，目前關(guān)于催產(chǎn)素作用于ASD的病因研究少，具體的通路和機(jī)制尚不明確，還有很多未知的領(lǐng)域需要我們探索和拓展。