多巴胺转运体基因多态性与精神分裂症的相关研究

多巴胺转运体基因多态性与精神分裂症的相关研究 [摘要] 精神分裂症是在精神病中最具代表性和最常见的一组症状群。研究显示遗传因素对于精神分裂症的发病起主要作用。多巴胺转运体生化研究结果和临床实验的证据支持多巴胺转运体在精神分裂症病理机制中起重要作用，但具体机制尚不清楚。本文就多巴胺转运体基因多态性与精神分裂症的相关研究及其临床意义做一综述。 [关键词] 多巴胺转运体基因；精神分裂症；神经递质；基因多态性 [中图分类号] r743.9 [文献标识码] a [文章编号] 1674-4721（2013）01（a）-0023-03 目前，精神分裂症的病因尚未阐明，但相关研究甚多，其发病具有遗传倾向，环境因素可以成为诱发因素。分子遗传学研究提示精神分裂症可能是一个由多个基因之间以及基因与环境之间的共同作用所致的复杂的遗传性疾病。大量生理学和病理学证据支持了精神分裂症的多巴胺（dopamine，da）系统功能失调假说[1]。从多巴胺系统有关的代谢酶、转运蛋白和受体基因上寻找导致精神分裂症的功能多态性并进行关联分析（候选基因法）是目前较好的策略之一[2]。多巴胺转运体（dat）再摄取释放到突触间隙的da，这个吸收过程对多巴胺系统功能的正常维持非常重要，因为它影响到多巴胺受体激活的程度、时间和范围，中止了多巴胺递质在神经突触细胞之间的传递，调节了多巴胺在突触间隙间的浓度。因此，dat是调节和维持多巴胺神经递质最重要的因子[3]，它的功能与精神分裂症的发生有相关性，而编码dat的多巴胺转运体基因（slc6a3）的突变可能导致dat摄取da能力的改变而与精神分裂症的发病相关。 1 dat结构、生理功能、分布 dat是一种跨膜蛋白，其功能是再摄取位于神经突触间隙的多巴胺神经递质，将其泵入神经细胞胞质的囊泡中储存以便以后的释放。多巴胺除在前额皮层通过去甲肾上腺素转运体摄取外，通过dat的再摄取是它从突触间隙中清除的主要机制[4-5]。dat通过摄取多巴胺进入胞质囊泡内来维持多巴胺循环并减少对多巴胺的合成需求，进而保持多巴胺在神经细胞中的稳态[6]，另外，dat也能转运去甲肾上腺素[7]。 dat约含有620个氨基酸，分子量约为70 kda，具有12个跨膜功能区，跨膜区主要由20～24个疏水氨基酸组成，有5个细胞内氨基酸和6个细胞外氨基酸链将这些功能区连接起来构成完整的dat[8]。dat是na+/cl-依赖性转运蛋白，使na+由高至低浓度跨过细胞膜进入细胞，将多巴胺转运进入胞质囊泡的同时同向转运两个na+和一个cl-进入细胞胞质内。dat介导的多巴胺再摄取的驱动力是由na+-k+-atp酶产生的跨细胞膜的离子浓度梯度[9]。使用电生理和放射性标记多巴胺的研究已经证实，dat是一种与其他单胺转运体类似的跨膜蛋白，可以运输一个神经递质与一个或两个na+穿过细胞膜，对cl-的运输是为了防止正电荷的积累。这些研究还显示，运输速率和方向是完全依赖na+的浓度梯度[10]。由于细胞膜电位和na+浓度梯度紧密耦合，膜电位极性活动引起的变化可以极大地影响运输速率。此外，转运体可能有助于神经元去极化时释放多巴胺[10]。 dat分布区域已发现位于多巴胺能神经通路的大脑区域，包括：黒质纹状体、中脑边缘和中脑皮质通路[11]。组成这些通路的核心区有截然不同的表达类型。通过放射性抗体标记研究中脑皮质通路的黑质致密区和腹侧被盖区发现，dat在神经元树突和胞体中的含量非常丰富，这种分布类型可能在dat调节神经元突触的多巴胺水平中具有意义。spect显像研究dat在健康人体的分布显示：dat在基底节和丘脑分布最多，其次为额中回，而在小脑、黑质及红核中几乎未见显像[12]。 2 dat基因结构 编码dat的基因是溶质载体家族6的3号基因（官方缩写：slc6a3，omim编号为126455），该基因常被称为dat1以表明其功能，定位于5p15.3，全长59 639 bp，有15个外显子，14个内含子，15个外显子经过剪切后组成mrna序列。mrna产物长度为3 952 bp，编码区长度为1 863 bp，编码620个氨基酸。在ncbi databases中，该基因共有1 493个snp位点，5’端调控区有40个snp位点，3’端调控区有12个snp位点，编码区有67个snp位点，其中错义突变26个，同义突变41个。 3 dat基因、dat与精神疾病的关联 dat基因变异被证实与adha[13-14]，精神分裂症[15]，双向情感障碍[16]，创伤后应激障碍[17]，可卡因滥用[18]相关。dat基因在3’端有一个vntr（rs28363170）[19]，该vntr的差异已显示会影响dat的基础水平表达。nurrl是一种调控多巴胺相关基因的核受体，它能结合dat基因的启动子区从而降低dat的表达水平[20]。该基因的启动子区可能也是转录因子sp-1的靶位点。转录因子对这些细胞表达dat的功能调控主要依靠蛋白激酶完成，mapk[21]和pkc[22]能调节dat转运多巴胺的速度或者引起dat内部构象的变化。 dat从突触再摄取多巴胺的速度对细胞内多巴胺的数量有重要的影响。这是严重认知障碍、运动异常及无dat小鼠多动症的最好证明[23]。这些症状和多动症（adhd）的征象具有惊人的相似性。功能基因中vntr的差异已被确定为是双相型情感障碍[24]和多动症[25]的危险因素。数据还表明其与酒精中毒出现的较强戒断症状也有关联性，虽然这是一个争议点[26-27]。有趣的是，一个表达正常dat水平的等位基因却与非吸烟行为和戒烟行为的解除具有关联性[28]。此外，男性青少年携带10个等位基因vntr重复的，特别是在高风险家庭（不被母亲管束和缺乏母爱），在反社会行为上具有显著的统计学差异[29]。dat活性的增强与几种不同的机能失调有关联，包括临床的抑郁症[30]。dat表达水平的降低与衰老具有关联，并可能会随着个体年龄增长而减少突触间隙中多巴胺的释放，以此作为一种补偿机制[31]。在对mn9d细胞的多巴胺代谢研究中发现dat高表达明显促进da的循环和利用[32]。 dean b等[33]研究发现精神分裂症患者脑内的dat密度明显低于健康人。laakso a等[34]和yoder kk等[35]通过对慢性精神分裂症患者和伴迟发型运动障碍的精神分裂症患者进行研究也得出类似的结论。林嗣萃等[36]采用amp-flp技术对dat基因研究发现上海地区汉族人群中dat基因多态性与精神分裂症无遗传关联。何文等[37]对dat基因cdna3’段未翻译区的一段40 bp重复的vntrs的研究发现该等位基因与中国汉族儿童孤独症的发生无遗传关联。钱秋谨等[38]发现dat基因第15外显子的g352a等位基因与注意缺陷多动障碍（adhd）不存在关联，但按照性别分组后的研究结果表明g352a基因和adhd女孩可能存在关联。周云飞等[39]发现dat基因多态性与强迫症无明显关联。bamne mn等[40]对dat基因上游调控区的研究中发现与野生型相比，rs2550956位点c/t突变会使受体的表达量减少4倍。talkowski me等[41]在对精神分裂症的危险因素中多巴胺能基因变异的研究中发现slc6a3（dat）rs403636（p = 0.000 4，or = 2.36）与精神分裂症症显著相关，rs27072（p = 0.001）和rs12516948（p = 0.07）与精神分裂症也存在相关。而对于rs37072，pinsonneault jk等[42]人在2011年对多巴胺转运体基因与双向情感障碍关联性的对照研究中发现，rs27072的次要等位基因与双向情感障碍显著相关，但与精神分裂症无关联。 4 研究展望与临床意义 目前，精神分裂症多巴胺假说的分子生物学研究成果暂无定论，但多巴胺转运体基因与精神疾病关联研究日渐成熟，证据相对充分。随着分子生物学实验技术和医学统计学的发展，dat基因的研究可能为精神病的鉴定和筛查提供客观的参考指标。精神分裂症属于多基因疾病遗传疾病，各种已知的待定基因可能相互或协同作用，这些都将为精神病的病因学研究，基因诊断及治疗，药物开发以及法医司法精神病的鉴定开辟了新的方向。对已发现的可能的致病基因进行功能定位，探索基因间的相互作用，寻找更有力的证据，完善遗传学研究方法和调查设计等将成为科研工作者在精神分裂症多巴胺假说的分子生物学的研究中即将面临的挑战。通过各国学者的持续努力，我们必将取得医学科学史上更大的进步。 [参考文献] [1] tost h，alam t，meyer-lindenberg a. dopamine and psychosis：theory，pathomechanisms and intermediate phenotypes[j]. neurosci biobehav rev，2010，34（5）：689-700. [2] 夏玉平，刘少文. 多巴胺系统基因功能多态性与精神分裂症[j]. 中国行为医学科学，2004，13（3）：351-352. [3] 王学铭. 精神与精神病的生物化学[m]. 北京：人民卫生出版社，2002：140. [4] carboni e，tanda gl，frau r，et al. blockade of the noradrenaline carrier increases extracellular dopamine concentrations in the prefrontal cortex：evidence that