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第一节 神经遗传因素
抽动障碍是一种于儿童期起病,具有明显遗传倾向的神经精神性疾病。关于抽动障碍目前有许多疑点仍不明了,例如抽动障碍为何在某些患者的表现是轻微的,但在另一些患者的表现却是严重的;临床上有许多家族一家有好几个人或有好几代人都患有抽动障碍,却无法以常染色体显性、隐性或性联遗传方式来解释。抽动障碍的遗传学研究已经进行了几十年,已从家系调查、双生子研究、分离分析、连锁分析、基因组印迹、候选基因研究等方面,对本病的遗传学问题进行了比较多的研究工作。但迄今关于抽动障碍的易感基因或致病基因尚无明确结论。
一、 家族史研究
大量家系调查表明,抽动障碍先证者的亲属表现有抽动障碍病史,在本病的家族成员中,抽动障碍的发生率约为40%~50%,这提供了抽动障碍与遗传有关的证据。Guggenheim对一个大家系的遗传调查发现,43名家庭成员中有17名患有抽动障碍。Kurlan等对另一个家系中69名成员进行了访问,结果确诊或疑诊Tourette综合征分别为10名和15名,确诊或疑诊慢性运动性或发声性抽动障碍分别为3名和1名。国内杨任民等报道同一家族中同胞兄妹二人和其父均患有抽动障碍,宋佃梅等报道同胞兄弟同患此病,表明该病有家族遗传倾向。张世吉等报道66例抽动障碍患儿的一、二级亲属中有抽动障碍病史者10例(15%),我们对39例抽动障碍患儿的家族史进行了调查,结果有10例(26%)患儿有抽动障碍家族史,均低于国外文献报道,这可能是受中国传统思想观念的影响,不愿把家族中神经精神性疾病病史告知于外人有关。通过对有抽动障碍先证者的家庭成员进行遗传流行病学调查,能够发现抽动障碍的发病率较普通人群要高,表明抽动障碍有明显的遗传倾向。英国学者Robertson观察到抽动障碍散发病例比较多见,提示一部分抽动障碍可能与遗传因素无关。
二、 双生子研究
抽动障碍的遗传易感性可以在双生子研究中反映出来。对双胎之一患有抽动障碍的16对单卵双生子研究发现,抽动障碍的一致性(一对孪生个体出现某一相同遗传性状)是56%,当任何抽动障碍类型都被包括时,一致性高达94%。Price等进行了一个大的抽动障碍双生子研究,包括43对相同性别的双生子,其中至少双胎之一患有Tourette综合征,结果表明Tourette综合征的一致性在单卵双胎是53%,而在双卵双胎是8%。当诊断标准扩大到包括双胎中任何类型抽动障碍时,一致性在单卵双胎升高到77%,而在双卵双胎仅升高到23%。单卵双生子抽动障碍的一致性显著高于双卵双生子抽动障碍的一致性,表明抽动障碍主要由遗传因素决定。
双生子研究还表明,尽管遗传因素在抽动障碍的发病中起着重要作用,但非遗传因素对于抽动障碍的发病也发挥一定的作用,出生前和出生后不良环境因素可以影响抽动障碍的表达。Price等研究发现单卵双胎抽动障碍的一致性只有53%,说明非遗传因素在抽动障碍的发病中也起一定的作用。某些围产期病理因素可能导致脑发育障碍,影响抽动障碍病情的严重性。Leckman等对上述43对双生子进行非遗传因素调查发现,患抽动障碍的双胎出生体重比未患抽动障碍的双胎要低,故推测一些出生前因素如母亲妊娠紧张、服用止吐药或其他未知的因素,可能导致多巴胺(dopamine,DA)受体的敏感性发生变化,这能部分决定抽动障碍最终发病的严重程度。Hyde等对患有抽动障碍的单卵双生子研究也发现,抽动症状比较严重的患者,其出生体重较低。妊娠期母亲精神紧张和妊娠头3个月严重的恶心或呕吐等因素,与抽动的严重程度存在有意义的联系。由基因型和环境因素共同制约个体性状的抽动障碍表型(phenotype),与发挥基因调节作用的单胺氧化酶基因存在有意义的联系。以上研究发现表明,影响抽动障碍表达的决定性环境因素发生在子宫内,而且可能与胎盘形成、胎位及子宫内挤压有关。循环的变化可造成双胎之一的低灌注,并影响发育中脑的氧和营养的供给。与抽动障碍和大多数其他运动疾患的病理生理相关的基底节更易在围产期发生缺氧和缺血性损害。不利的环境因素会使遗传效应加大。Leckman等认为抽动障碍是在脑发育的关键时期(2~15岁)发病,可能是遗传的易感性和环境因素共同作用的结果。
三、 分离分析
抽动障碍被认为是一种由遗传因素决定的神经精神性疾病,但其准确的遗传方式仍是一个未明朗的问题。利用分离分析研究表明,抽动障碍的遗传方式倾向于常染色体显性遗传伴不完全外显率,且外显率存在性别差异。男性外显率高(接近100%),女性外显率较低(60%~70%)。Comings等研究提出,X连锁修饰基因(modifying gene)可能可以解释男性外显率较高的原因。Kurlan等对先证者家庭父系和母系双方抽动障碍传递的频率进行了调查,结果表明高密度家庭(在先证者的三代里有5个以上抽动障碍受累亲属)占33%,而非高密度家庭(抽动障碍先证者普通家系)只占15%,提示抽动障碍存在双直系传递(bilineal transmission)。同时这个研究论证了双直系传递的频率与抽动障碍先证者的严重程度有关。抽动障碍的遗传方式也有多基因遗传或半显性半隐性遗传的报道,没有常染色体隐性遗传或X连锁遗传的证据;被认为是由多个微效基因控制的具有复杂性状的遗传性疾病。
依据美国Tourette综合征协会的报告,抽动障碍的遗传是由带有致病基因的双亲(单或双亲都有)传递至其后代子孙,男、女皆有可能,且其表现的方式及程度也许不同代间会有不同的差异。双亲之一是抽动障碍基因携带者,则约有50%机会生出的小孩也有抽动,但并不是每一拥有抽动障碍基因的小孩都会显露症状。通常抽动的表现程度男女有别,且不同的人亦会有不同的表现方式。David等认为抽动障碍的遗传方式比原来所认为的要更加复杂,潜在基因机制很有可能涉及许多不同基因,目前倾向认为抽动障碍是一种复杂遗传模式(complex mode of inheritance)的神经精神性疾病。
四、 连锁分析
连锁分析是提供进一步证实家族史研究和分离分析结论的最佳方法。其目的是论证在一个家庭中,脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)特异片段与某种疾病的共同分离。如果一个标记位点是非常接近于某一疾病等位基因位点,那么在两个位点等位基因的非随机分离可用于判别某种遗传病的缺陷基因所在位置。应用遗传连锁分析将有可能帮助澄清抽动障碍,强迫障碍和相关行为障碍的遗传机制。通过已知的异常基因产物或功能来鉴定某种疾病基因的策略称为功能克隆(functional cloning)。对于病因不明的遗传病,可采用定位克隆(positional cloning)的策略来鉴定致病基因。定位克隆是用一种阳性的连锁发现,允许敏感位点定位到一条染色体的某一特定区域,然后从数万至数百万基本对子的染色体区域局限到狭窄部位,最后鉴定出缺陷基因。在缺乏特异异常基因产物和候选脑区时,定位克隆技术能够被利用于研究抽动障碍的致病基因。
关于抽动障碍的基因定位尚未最后确定。有作者报道抽动障碍的基因定位可能在18号染色体长臂2区2带1亚带(18q22.1)裂点附近。Gericke等研究发现,抽动障碍患者在22号染色体长臂1区2带至1区3带(22q12-13)有脆性位点。微小卫星DNA多态性技术应用于抽动障碍基因定位的连锁分析,发现9号染色体短臂(9p)可能存在本病的缺陷基因。但利用这些染色体区域的特异性探针没有证实这些区域的任何位置有抽动障碍的基因连锁。有作者采用限制性片段长度多态性(RFLP)方法研究发现,多巴胺D2受体(DRD2)基因位点与抽动障碍致病基因之间可能存在连锁关系。但在大样本抽动障碍病例研究中未能得出一致的结果,利用单倍体相关危险(haplotype relative risk)方法未能证实多巴胺D2受体基因位点在抽动障碍先证者的表达中充当修饰基因。Grice等利用非平衡传递试验(transmission disequilibrium test)非参数方法,检查抽动障碍与多巴胺D4受体(DRD4)特异等位基因DRD4*7R之间的潜在连锁,93例抽动障碍家系DRD4*7R在传递组比非传递组要常见。多巴胺D4受体基因位点与抽动障碍之间存在非复制连锁失衡(linkage disequilibrium)。多巴胺D5受体(DRD5)基因位点与抽动障碍之间不存在连锁关系。目前已测查了600多个标记位点,没有获得抽动障碍连锁的阳性证据。
最近,Tourette综合征协会国际遗传联盟(Tourette syndrome association international consortium for genetics,TSAICG)进行一项大样本抽动障碍基因连锁分析,共有238个核心家庭2040名个体纳入调查,其中18个家庭为多世同堂,结果发现染色体2p23.2、1p、3p、5p和6p在多代之间存在连锁相关,每个家庭2号染色体都有阳性链接信号。另有研究发现,抽动障碍患儿染色体2p、4q34-35、5q35、7q22-q31、8q13-q22、9q32、11q23、13q31、17q25、l8q22上存在遗传异质性。Scharf等于2013年首次报道Tourette综合征的全基因组关联研究,没有发现有阈值意义的基因标志物(markers)。遗传连锁分析虽然得到一些与抽动障碍连锁的染色体区域,也发现了一些染色体畸变,但这些连锁间缺乏重复性,已知区域中可能的易感基因与抽动障碍的关联关系尚待进一步研究。
五、 基因组印迹
基因组印迹(genomic imprinting)是指来自不同亲源的染色体及片段基因的表型不同。一个个体的两条同源染色体或片段全部来自父方或母方的单亲二倍体(uniparental disomy)是基因组印迹的一种。Furtado等研究了36例父方或母方传递证据清楚的两组抽动障碍患者,结果表明两组在起病年龄、运动性抽动或发声性抽动、注意力问题、强迫障碍和多动方面没有差异,没有证据发现抽动障碍存在基因组印迹。而Lichter等回顾检查了25例母系传递和25例父系传递的抽动障碍患者,两组之间的差异有显著意义,母系传递者有比较多的复杂运动性抽动和比较频繁的非干涉仪式,而父系传递者有比较多的发声性抽动、发声性抽动与运动性抽动之间有比较长的起病间隔和较多的多动。对57例抽动障碍先证者的437名一级亲属调查发现,母系传递的抽动障碍患儿起病年龄比父系传递的要小。在假定的抽动障碍基因方面,减数分裂事件或宫内环境影响能够解释基因组印迹所致的父母起源效应。
六、 候选基因研究
单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性,包括单碱基转换、颠换、插入、缺失等,且任何一种变异在群体中的发生频率均大于1%。SNP是人类遗传变异中最常见的,且随着SNP检测及分析技术的发展,其在遗传性疾病的病因诊断、治疗和防治等方面日益受到重视。在对遗传病进行分析研究时,常常通过候选基因(candidate gene)方法来确定某遗传病的缺陷基因位点,如果候选基因与疾病致病基因相同,就会出现共同分离。在抽动障碍的分子遗传学研究中,已经筛查了许多可能与本病有关的候选基因DNA标记,试图查找到本病的易感基因或致病基因。
尽管迄今有大量关于抽动障碍候选基因研究报道,但由于抽动障碍涉及的病理生理过程并未完全了解,研究的基因可能没涉及直接病理遗传学病因,因此没有鉴定抽动障碍主要基因,绝大多数结果均似是而非。抽动障碍与神经递质系统紊乱密切联系,多巴胺(DA)系统和5-羟色胺(5-HT)系统的相关基因等被认为可能是抽动障碍的候选基因,如DA受体家族( DRD1~DRD5)、DA转运蛋白( DAT)、去甲肾上腺素能基因( ADRA2a、ADRA2C)、去甲肾上腺素转运蛋白( NET)、酪氨酸-β-羟化酶、儿茶酚-O-甲基转移酶( COMT)、单胺氧化酶( MAO)、多巴胺-β-羟化酶、5-羟色胺受体家族、组氨酸脱羧酶( HDC)、神经粘连蛋白4基因( NLGN4)、髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白( MOG)等基因。其中部分基因的多态性,如单胺氧化酶A基因、多巴胺D2受体基因、5-羟色胺受体2A基因、组氨酸脱羧酶基因、神经粘连蛋白4基因、髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白基因等,这部分基因目前被认为可能与抽动障碍存在关联。
(一) 抽动障碍与多巴胺系统基因
抽动障碍与多巴胺(dopamine,DA)系统异常密切相关,近年来已从分子遗传学的角度探讨本病与多巴胺系统相关基因的关系。目前有关多巴胺能基因引起抽动障碍发病的机制和途径尚不十分清楚,尚有待更深入的研究。
1. 抽动障碍与多巴胺D1受体基因
多巴胺D1受体(DRD1)基因定位于5号染色体长臂(5q)。DRD1能够激活腺苷酸环化酶,在多巴胺系统的信号传导中发挥重要作用,故推测DRD1基因与抽动障碍易患性可能有关。Comings等对227个抽动障碍患者和63个正常对照进行研究,检测其多巴胺D1受体基因DdeⅠ多态性,该多态性根据DNA是否能为限制性内切酶DdeⅠ消化,分成2种等位基因A1、A2,组成3种基因型A1/A1、A1/A2、A2/A2。研究结果发现抽动障碍组的纯合子基因型A1/A1、A2/A2频率明显升高,基因型A1/A1和A2/A2在63个对照中占41.3%,而在227个抽动障碍患者中占57.3%(p=0.024),这结果支持多巴胺D1受体基因的遗传变异在抽动障碍发生中的作用。而Chou等收集了148例抽动障碍患儿和83名健康儿童,采用PCR进行DRD1受体基因A/G多态性的关联分析,发现病例组与对照组的基因型及等位基因频率差异均无统计学意义,提示DRD1受体基因不是预测抽动障碍易感性的有用标识。
2. 抽动障碍与多巴胺D2受体基因
多巴胺D2受体(DRD2)基因定位于11号染色体长臂2区2带(11q22)。临床实践证明,氟哌啶醇作为一种多巴胺D2受体拮抗剂,对抽动障碍的治疗有效,这提示抽动障碍可能存在多巴胺D2受体基因缺陷。目前人们用多巴胺基因的编码蛋白来研究抽动障碍,研究发现多巴胺D2受体基因位点Taq Ⅰ限制性片段长度多态性(RFLP)的A 1等位基因与症状严重程度呈明显相关。多巴胺D2受体基因作为抽动障碍的修饰基因存在基因多态性表达,Comings等选择多态性表达的遗传家系研究多巴胺D2受体、DA-β-羟化酶(dopamine β-hydroxylase,DβH)和DAT1基因与抽动障碍的关系,发现这三种多巴胺能基因均与抽动障碍有关,认为本病系多种基因遗传性疾病,且部分与这三种多巴胺能基因有关。Kurlan等报道1个抽动障碍家系,采用hD2G1作为探针检测多巴胺D2受体基因位点同抽动障碍的连锁关系,得到了阳性结果。然而,5年之后,Gelernter等重新检测了Kurlan等报告的家系,而且还检测了另一个家系,这次使用了三个DNA标记探针,即DRD2、D11S29和PBGB,得到的结果却排除了多巴胺D2受体基因位点与抽动障碍有连锁关系。Gelerater和Nothen等研究也未发现多巴胺D2受体基因存在影响基因功能的突变,推测多巴胺D2受体基因与抽动障碍无关。Lee等选取了我国台湾地区151例抽动障碍患儿和183名正常儿童对照,对DRD2基因TaqⅠDRD2和DRD2(H313H)多态性进行分析,结果发现抽动障碍患儿TaqⅠ DRD2 A1纯合子与A2纯合子的OR值是2.253;而抽动障碍患儿DRD2(H313H)CC基因型与TT基因型的OR值是2.96,提示DRD2基因TaqⅠDRD2 和DRD2(H313H)多态性与抽动障碍之间存在关联,可增加抽动障碍的发病风险。然而Diaz-Anzaldua等通过对法国加那丁河人群研究,并未发现DRD2基因TaqⅠ多态性与抽动障碍发病有关。Comings进一步研究认为多基因突变主要累及内含子(intron)或5’,3’-端序列,很少影响外显子(exon),所以这种突变很难被识别。Herzberg等于2010年研究报道DRD2基因3’端非翻译区rs6279G/C多态性及内含子1rs1079597A/G多态性与南美人群中抽动障碍发病显著相关。
3. 抽动障碍与多巴胺D4受体基因
多巴胺D4受体(DRD4)基因定位于11号染色体短臂1区5带5亚带(11p15.5),在11p15.5末端Harveyras-1位点(HRAS)与酪氨酸羟化酶(TH)基因之间的间距为8.6 cM(厘摩尔根)。目前共发现多巴胺D4受体基因有十种多态性,包括3种静息多态性(silent polymorphism)和7种结构多态性(structure polymorphism)。Barr等对5个加拿大抽动障碍先证者的家庭进行研究,检测这5个家庭所有成员多巴胺D4受体基因的3个多态性以及酪氨酸羟化酶基因的一个多态性,分析结果未发现多巴胺D4受体基因或酪氨酸羟化酶基因与抽动障碍连锁的证据;还对这些成员的多巴胺D4受体基因第一外显子上13bp碱基序列可能的缺失导致产生截断的非功能受体蛋白的一个突变进行检测,但在这些家庭均没有发现这个突变。这个研究表明多巴胺D4受体基因及酪氨酸羟化酶基因在抽动障碍易感性中均未起到主基因效应的作用。有研究表明DRD4基因第3外显子48bp可变重复序列多态性(DRIM exonⅢ 48bp VNTR)与抽动障碍发病有关。Diaz-Anzaldua等采用核心家系传递不平衡分析方法对法国加那丁河人群进行研究,发现DRD4 exonⅢ 48bp VNTR的7-重复等位基因可以增加该人群中抽动障碍的发病危险。
4. 抽动障碍与多巴胺D5受体基因
多巴胺D5受体(DRD5)基因在染色体上的确切部位尚未明了。Barr等对5个加拿大抽动障碍先证者的家庭进行研究,检测这5个家庭所有成员多巴胺D5受体基因上同一个质粒克隆的微卫星多态性,用随着外显率的减少的常染色体显性模式,排除了5个家庭中的4个家庭性抽动障碍表型与多巴胺D5受体基因的连锁;同时,在所有5个家庭中用非参数方法未见抽动障碍和多巴胺D5受体基因连锁的证据。
5. 抽动障碍与多巴胺转运体基因
多巴胺转运体(DAT)是位于中枢多巴胺能神经元突触前膜的一种膜蛋白,其主要功能是再摄取突触间隙的多巴胺。许多用于治疗抽动障碍的药物具有抑制多巴胺回吸收的作用,从突触末端回吸收多巴胺是通过多巴胺转运体中介的,药物作用于多巴胺转运体,急性阻断多巴胺转运体处神经末梢对多巴胺的回收,可能是导致抽动障碍改善的一系列神经化学反应的关键。所以,调查编码多巴胺转运体的基因与抽动障碍的关系是十分必要的。编码人类多巴胺转运体的基因(即DAT1基因,别名SLC6A3基因)定位于5号染色体短臂1区5带3亚带(5p15.3),紧靠D5S10基因座和D5S678基因座之间,DAT1基因cDNA长度约70kb大小。有研究表明该基因的多态性可导致DAT功能异常,从而影响多巴胺功能的发挥,进而出现抽动症状。Yoon等对DAT1基因rs6347多态性进行分析,发现抽动障碍+ADHD共患病组、单纯罹患抽动障碍病例组和对照组相比存在统计学差异,表明DAT1多态性与抽动障碍的发病密切相关,并且认为DAT1的功能性等位基因可能与临床表现有关。Tarnok等研究发现DAT1 40bp VNTR与抽动障碍患者抽动症状的严重性存在关联,而且与DAT1 40bp VNTR的10/10-重复等位基因纯合子相比,携带DAT1 40bp VNTR 9-重复等位基因的患者抽动症状更明显。
6. 抽动障碍与酪氨酸羟化酶基因
酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)是多巴胺生物合成的限速酶,该酶活性的变化直接影响多巴胺的合成,进而可能影响抽动障碍的发生,因此表达酪氨酸羟化酶的基因上的遗传变异可能在抽动障碍发病中起重要作用。酪氨酸羟化酶基因定位于11号染色体短臂1区5带5亚带(11p15.5),距离多巴胺D4受体基因8.6CM(厘摩)。酪氨酸羟化酶基因第一内含子上有一个四核苷酸重复序列多态性,共可有5个等位基因:A1(116bp)、A2(107bp)、A3(103bp)、A4(99bp)、A5(95bp)。Comings等研究一组抽动障碍及其相关疾病(孤独症和多动症)患儿的酪氨酸羟化酶基因四核苷酸多态性,采用单体型相对风险(HRR)分析法,结果发现患者组与对照组间酪氨酸羟化酶基因5个等位基因频率分布均无显著差异;从父传递与从母传递的5个等位基因频率分布也均无显著差异;每个传递给患儿的等位基因和其他未传递给患儿的等位基因频率分布也没有显著差异;这些研究结果表明酪氨酸羟化酶基因不是导致抽动障碍及其相关疾病表现型的基因之一。
7. 抽动障碍与单胺氧化酶A基因
多巴胺可通过单胺氧化酶(monoamine oxidase,MAO)降解为3,4-二羟基苯乙酸(DOPAC),所以单胺氧化酶水平异常与抽动障碍的发生可能有关。单胺氧化酶有单胺氧化酶A(MAOA)和单胺氧化酶B(MAOB)两种类型,编码单胺氧化酶A和单胺氧化酶B的基因自1988年后先后被克隆,并测定了其互补脱氧核糖核酸(complementary DNA,cDNA)的全序列,其中单胺氧化酶A基因被定位于X染色体上。单胺氧化酶A基因第2个内含子中的“CA”二核苷酸高度重复序列,形成单胺氧化酶A(CA)n多态性,该多态性根据其长度可有8个等位基因(DNA片段大小分别为112~126bp),不同大小的等位基因可在基因调节中起作用。Gade等研究了375个抽动障碍患者和280个物质滥用者及对照组的单胺氧化酶A(CA)n多态性,关联分析显示该多态性与抽动障碍及物质滥用之间存在明显的关联。
8. 抽动障碍与多巴胺-β-羟化酶基因
研究发现多巴胺-β-羟化酶(DβH)基因所编码的DβH是多巴胺转化去甲肾上腺素过程中的限速酶,而该基因中等位基因的多态性影响人体血清中DβH的水平。Ozbay等分别选取加拿大、土耳其家系的个体进行DβH位点多态性的检测,结果在加拿大家系中,多代家系与核心家庭中均未发现有显著相关性,而在土耳其人群中得到与19bp插入/缺失标记物有显著性关联的证据。因此认为DβH位点多态性在不同种族中与抽动障碍易患性的关联有统计学差异,而该基因的多态性是否为影响抽动障碍易患性的主要因素还需要进一步研究。
(二) 抽动障碍与5-羟色胺系统基因 1. 抽动障碍与5-羟色胺受体基因
有报道抽动障碍的血浆色氨酸水平明显降低,推测与5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)代谢的酶合成过多或诱导性过高有关;抽动障碍患者脑内由于5-羟色胺受体超敏的反馈抑制作用及5-羟色胺神经元的脱失,脑脊液中5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)也可明显降低;5-羟色胺降低的神经失抑制作用和喹啉酸增高引起的神经兴奋作用可致抽动障碍,这些都说明抽动障碍与5-羟色胺能系统异常密切相关。近年来对抽动障碍与5-羟色胺系统基因的关系进行了研究,色氨酸2,3-二氧化酶(TDO2)是色氨酸降解的限速酶,所以编码TDO2的基因存在的功能变异体可解释在不同的疾病中5-羟色胺和色氨酸同时增加或减少的原因。Comings等检测了人类TDO2基因外显子和内含子中四个不同的多态性,并与抽动障碍、儿童多动症及药物依赖作关联分析,研究结果发现这些多态性与抽动障碍、儿童多动症及药物依赖明显关联,尤其在TDO2基因内含子上6G→T的变异与抽动障碍显著关联。
5-羟色胺是通过作用于一系列不同的5-羟色胺受体亚型而发挥调节运动、感觉及皮层下功能的神经递质。5-羟色胺受体共有14个亚型,其中编码5-HT7受体的基因于1993年被克隆,并定位于10q21-24。Gelernter等对5-HT7受体基因与抽动障碍作了连锁研究,结果未见二者间存在连锁关系。戚元丽等通过对43个核心家系的研究,发现抽动障碍与5-羟色胺2A(5-HT2A)受体基因中T102C多态性之间不存在关联。黄颐等对157个核心家系样本采用病例-对照关联分析、传递不平衡检验方法、聚合酶链反应及RFLP等技术,根据Tourette综合征与强迫障碍的共患病现象,将Tourette综合征划分亚组进行与5-羟色胺受体102T/C多态性的关联分析,结果发现5-羟色胺受体102T/C多态性与中国人群合并强迫障碍的Tourette综合征存在关联,合并强迫障碍的Tourette综合征可能是Tourette综合征中相对独立的一个亚型。Dehning等选取87例Tourette综合征患者及311例健康对照组,分别对5-羟色胺受体2C基因启动子区rs518147(C-759T)及rs3813929(G-697C)多态性进行研究,结果发现5-羟色胺受体2C基因-759位点C等位基因及-697位点G等位基因与Tourette综合征男性患者的发病显著相关,然而5-羟色胺受体2C基因SNP与Tourette综合征发病相关性仍有待扩大样本量,在不同的种族及人群中进一步研究。
2. 抽动障碍与色氨酸羟化酶2基因
色氨酸羟化酶2(tryptophan hydroxylase 2,TPH2)是5-羟色胺合成过程中的限速酶、调节5-羟色胺的生成,有研究认为5-羟色胺生物合成异常与抽动障碍发病密切相关。TPH2基因作为5-羟色胺合成途径中的关键基因,成为抽动障碍遗传学研究中一个重要的候选基因。该基因位于12号染色体q21.1,长约93 500碱基对,有11个外显子。TPH2基因的多态性可能会导致TPH2生理活性及其表达水平异常,从而致使5-羟色胺功能紊乱,并最终导致机体出现精神行为的异常。TPH2基因多态性与抽动障碍易患性的关系,在不同地区及不同人群中所获得的研究结果不一致,体现了疾病在不同种群发生的异质性。Mossner等对在大脑5-羟色胺合成中发挥重要作用的TPH2基因进行研究,通过对位于TRH2基因内含子2上的单核苷酸多态性(SNP)rs4565946的分析发现C等位基因及CC基因型与抽动障碍发病密切相关。一项来自德国的研究分析了TPH2基因多态性与Tourette综合征的关系,其测定了98例Tourette综合征患者及178例正常对照的2个SNP,一个是位于转录调节区的rs4570625,另一个是位于第2内含子的rs4565946,结果发现rs4570625-rs4565946的单体型G-C优先传递,rs4565946的C等位基因在患者组的出现频率高于对照组,CC基因型导致Tourette综合征发病风险是正常人群的2.329倍。郑萍等于2014年对149例Tourette综合征患儿的TPH2基因2个SNP(rs4570625,rs4565946)研究发现,TPH2基因rs4570625-rs4565946可能与北京地区汉族Tourette综合征患儿的易感性有关。Tourette综合征患儿rs4565946 TT基因型频率(15.44%)显著高于对照组(5.60%),该基因型导致Tourette综合征发病风险是正常人群的2.738倍,提示TT基因型可能是Tourette综合征发病风险的危险因素。此外,也发现TPH2基因rs4570625 G等位基因与男性Tourette综合征抽动症状严重程度可能有关。
(三) 抽动障碍与儿茶酚胺-O-甲基转移酶基因
有研究报道,儿茶酚胺-O-甲基转移酶(COMT)可催化邻苯二酚甲基化,从而在单胺降解方面发挥重要的作用,同时发现该基因-675位置处G→A的突变将会引起第158位氨基酸Val→Met的转变,从而导致大脑中该膜结合蛋白COMT表达水平的下降,并最终引起多巴胺系统功能失调。现在越来越多的研究关注COMT中Val-158-Met置换在增加抽动障碍患儿易患性中所发挥的作用。为进一步探讨二者之间的关系,Cavallini等选取52例抽动障碍患儿及63例健康对照进行研究,通过等位基因频率及基因型的分析比较,未能得出阳性结论。近来Clarke等对1例22q11DupS同时合并抽动障碍的患儿(此患儿为G675A COMT杂合子)进行DNA核苷酸测序分析,结果发现与正常对照COMT杂合子(G675A)相比,该患儿G∶A比值明显升高,提示此患儿COMT基因高表达。由此推断COMT基因位点多态性与抽动障碍之间可能存在复杂的关系,二者的联系仍有待进一步研究证实。
(四) 抽动障碍与甘氨酸受体基因
甘氨酸(glycine)是主要的氨基酸类抑制性神经递质,在中枢系统有着广泛的分布。甘氨酸受体由三个亚基组成,其中α-1亚基最近被假设为与抽动障碍易感性有关。编码α-1亚基的基因定位于5q33-35,Brett等研究了一个英国抽动障碍家族,对集中于5q33-35区及4p12-16区上的微卫星标志进行基因分型,并进行连锁分析,研究结果显示在这个家庭中上述微卫星标志没有与抽动障碍连锁的证据,提示甘氨酸受体基因与抽动障碍无相关关系。
(五) 抽动障碍与Slitrk1基因
关于抽动障碍与13q31.1区域SLIT和NTRK样蛋白家族成员1(Slit and Trk-like family member l,SLITRK1)基因的关联研究尚无定论。有报道发现1例Tourette综合征患儿存在13号染色体的倒位突变[inv(13)(q31.1;q33.1)],基于与轴突导向分子SLIT的同源性,Abelson等选择位于染色体突变区域内的SLIT和NTRK样蛋白家族成员1基因进行更进一步的研究,通过对174例Tourette综合征先证者进行研究,发现其中3例存在该基因的功能改变:1个移码突变和2个该基因(var321)3’非翻译区核苷酸序列的改变,其破坏了microRNA结合位点的miR-189,而在3600例对照组的染色体分析中却没有发现类似的突变。在Miranda等的一项研究中,对来自154个核心家庭的208例Tourette综合征患儿进行 Slitrk1基因SNP与Tourette综合征发病相关性分析,通过测序及分型发现该基因rs9593835T/C多态性与Tourette综合征发病显著相关。另有报道通过对患有Tourette综合征的意大利家系进行研究,结果发现Tourette综合征+强迫障碍表型的临床特征与 Slitrk1基因无相关性。Deng等随后对北美、澳大利亚、中国台湾省等地区人群的研究表明 Slitrk1基因突变不是Tourette综合征的致病基因。
(六) 抽动障碍与其他基因
Simonic等对一个南非人群中的抽动障碍患者和未受累的对照组进行研究,对整个基因组1167个短串联重复多态(VNTR)进行筛查,然后对这些标志进行基因分型,结果发现2S1790、D6S477、D8S257、D11S933、D14S1003、D20S1085、D21S1252等标志与抽动障碍明显相关。至于D3受体(DRD3)、前强啡肽(PDYN)、阿片黑皮质素前体(POMC)、胃泌素释放肽(GRP)、5-羟色胺载体(SLC6A4)、人体白细胞抗原(HLA)等基因位点,已经被排除作为抽动障碍的易感基因。近来有报道,SAP90/PSD95相关蛋白3(SAPAP3/DLGAP3)是神经节后连接蛋白,在纹状体谷氨酸能神经节明显高表达,被认为是抽动障碍一个新的候选基因。最近一项对1个2代有抽动障碍多个患病者的家系研究发现1个罕见的L-组氨酸脱羧酶基因的致病功能性突变,提示组氨酸神经突触传递在其中发挥作用。此外,一些神经发育相关基因如脑源性神经营养因子、线粒体内膜肽酶-2样蛋白、神经连接蛋白基因家族的研究结果,也未发现其与抽动障碍关联。近年来发现位于7q22-q31区域的 IMMP2L基因突变可能是抽动障碍的致病基因,可导致线粒体功能障碍,与抽动障碍发病可能有关。2007年Tourette综合征协会国际遗传联盟的大样本病例研究发现,抽动障碍与2p32.2的D2S144位点明显相关,但在其他染色体区域(3p,3q和14q)也有相关位点,提示抽动障碍可能是复杂的多基因遗传。Sundaram等于2010年对111例Tourette综合征患者全基因组进行SNP检测,发现10例Tourette综合征患者有5个外显子拷贝数突变,5个突变的外显子中有3个是精神分裂症、孤独症和注意缺陷多动障碍的易感基因,只是这些突变的外显子与Tourette综合征的关系尚无系统研究。张颖等于2013年应用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCRRFLP)对山东地区汉族人群193例Tourette综合征患儿进行单核细胞趋化蛋白-1基因(MCP-1基因)-2518A/G位点多态性检测,结果发现 MCP-1基因-2518A/G多态性与Tourette综合征发病无显著关联。
尽管对抽动障碍的遗传学研究取得一定进展,但目前关于抽动障碍的遗传方式仍不清楚,也未发现明确的致病基因。已探讨的部分候选基因位点的变异不可能是本病易感性的主要因素,而等位基因可能有重要的累加效应。今后有关抽动障碍的分子遗传学研究热点将是基因定位或基因表达的研究,采用遗传连锁与关联方法来寻找本病的致病基因是今后一段时期内研究的主要方向,包括检查抽动障碍基因产物,基因表达的调控以及与其他系统的相互作用等。通过全基因组关联研究(genome-wide association studies,GWAS)、外显子测序(exome sequencing)和全基因测序(whole-genome sequencing)等方法,可用于抽动障碍大家系突变基因的鉴定。随着搜寻相关联DNA标记的进展,在抽动障碍致病基因定位以前,现在应该开始着手收集非遗传因素资料。在抽动障碍基因定位以后,利用分子生物学技术不仅能够进行基因诊断,而且还可能从危险人群中检出携带者。预计在不久的将来,抽动障碍的致病基因将会被找到。