文摘

大量证据表明,n -甲基- d的表观遗传调控(NMDA)谷氨酸受体在神经精神障碍中扮演着关键角色。以前的探索性研究已从病人和主要基于证据很少采样。这个探索性研究了单核苷酸多态性(SNP)的关系变化的基因编码NMDA受体(即,GRIN1、GRIN2A GRIN2B GRIN2C,GRIN2D)在青少年情绪和社会行为。在这项研究中,832台湾志愿者招募十年级,成绩从贝克青年库存被用来评估他们的情感和社交障碍。基于这些分数,GRIN1(rs4880213)与抑郁和破坏性行为显著相关。此外,GRIN2B(rs7301328)与破坏性行为显著相关。因为情感和社会障碍大大影响学习能力,本研究的结果为临床治疗提供重要的信息,有前途的预防和治疗策略的发展,特别是在心理调整的面积。

1。介绍

兴趣情绪失调的病理,如抑郁和焦虑,增加了,主要是因为情感障碍的发病率在成人中,青少年,甚至孩子大大增加在过去的几十年里(1]。情感障碍通常是受到基因和生活方式因素的影响(2,3),和了解这些疾病的遗传病因可以提供有价值的信息发展的有效疗法。

神经元n -甲基- d受体(NMDAR)假设中发挥关键作用的病理生理学精神分裂症、双相情感障碍和抑郁症(4,5]。NMDAR信号的可能角色情感障碍的病理生理学支持了以下证据:(a)双相情感障碍和抑郁症紊乱与改变相关级别的中枢兴奋神经递质(6,7),(b) NMDAR表达、分布和功能下降患者情绪障碍(8),(c) NMDAR调制器产生积极的治疗对患者的影响(9),(d)抗抑郁药和心境稳定剂可以改善NMDAR功能(10,11]。因此,NMDAR通路中的基因可能是重要的人类生理遗传监管机构,因此影响情绪的疾病。

最近的研究表明,许多的生理和药理性质NMDAR取决于其单元的构成(12]。NMDAR NR1分子亚型包括至少有一个必须结合不同星座的NR2(即。,GRIN2B GRIN2A GRIN2C和GRIN2D) (13- - - - - -15)和/或NR3(即。,露齿而笑3A and 3B) subunits. The alternative splicing of theGRIN1八个不同的收益率NR1亚型的基因形成不同的组合与NR2和/或NR3。这些亚型显示独特的属性在中枢神经系统,取决于他们的亚基组成(图1)。NR1分子似乎是一个常见的先决条件的表达功能NMDARs、NR2亚基是所需的高效功能NMDARs的形成。此外,NR2子单元确定biophysiological离子通道特性,如平均电导开放时间和灵敏度毫克^{2 +}块(16]。NR2单元装配过程也可能是一个关键因素在突触后细胞信号传导通路从而直接突触可塑性17]。门冬氨酸ligand-gated阳离子通道的障碍是一个下属分子机制为神经系统疾病,如精神分裂症(14),精神疾病(18),和神经退行性疾病19]。最近的研究表明,改变与NMDAR NR1和NR2转录表达相关的化学计量学在精神分裂症更复杂的细胞比此前预计的变化(20.,21]。NMDARs heteromeric的本质提供了一个广泛的受体亚型;因此,单核苷酸多态性(snp) NMDAR子单元可能会负责创建各种不同的NMDAR属性。几个snp NMDAR亚基基因的角色已经被证明能够影响NMDAR在情绪障碍的病理生理学改变信号表达式,NMDARs[的分布和功能4,22]。

两个单核苷酸多态性GRIN1值得特别关注:rs11146020 (G1001C)和rs4880213 (GRIN15′上游地区)。的GRIN1(rs11146020)基因位于9 q34 NMDAR亚基的轨迹在启动子区域,与精神分裂症(23,24]。的GRIN1(rs11146020)基因产品起着重要的作用在许多大脑功能,及其参与精神分裂症的发病机制已被广泛研究[25- - - - - -27]。很少有研究关注GRIN1rs4880213和精神分裂症或情绪障碍的发病机制。两项研究表明,个人的GRIN1rs4880213 C / C变化表现出更严重的残疾和减少NMDAR-mediated皮质兴奋性比个人与C / T或T / T的变化(28,29日]。

进一步的研究发现,变化NMDAR 2 b亚基基因(GRIN2B与精神分裂症相关,精神疾病,大脑可塑性。例如,在人类关注性能研究中,受试者被频繁的C等位基因的纯合子GRIN2Brs1806201变化呈现出更多的改变网络的分数比其他两个基因型组的受试者(C / T, T / T) [30.]。另2 b亚基NMDAR SNP变异(即有前途的候选人。,rs1805476, rs1805477, rs1805501, and rs1805502) that affect the genetic susceptibility to obsessive-compulsive disorder [31日]。功能蛋白表达的研究,GRIN2Brs1805502 (T5988C) C等位基因与减少GRIN1mRNA和蛋白表达在精神分裂症患者5]。NMDAR在药理干预,同样的变体(GRIN2B)已被建议作为难治性抑郁症的遗传因素(TRD)重度抑郁症患者(MDD) (32]。

理解的参与露齿而笑基因在神经认知赤字将揭示的重要性亚基参与塑性模式和行为之间的联系。然而,大多数以前的研究SNP协会与精神分裂症在NMDARs只研究一个或两个基因,特别是GRIN1,GRIN2A,GRIN2B(5,24,33]。因此,在本研究中,我们使用更广泛的系统性测序识别单核苷酸多态性可能影响多个NMDARs相关基因。我们的研究结果进一步阐明NMDAR信号的作用在情感和社会行为。

这个探索性研究了SNP NMDAR基因变化的关系与青少年情绪和社会行为。随机对照试验的数据可以提供令人信服的证据的遗传和表观遗传机制对情绪的影响(34]。但是,先前的探索性研究主要基于证据从病人和很少采样。此外,精神分裂症的先前的研究表明NMDARs总数仍然正常,病人年龄,但受体化学计量学似乎随着年龄的变化(35]。因此,调查表观遗传变异对情感和行为的影响在不同横截面的人口可能是重要的对于理解情绪障碍的潜在机制。我们所知,基因单核苷酸多态性与情感之间的关系在青少年尚未研究。本研究旨在填补这一空缺。此外,流行病学研究性别差异与情绪障碍。具体地说,女性比男性更有可能被诊断为抑郁症(36,37]。因此,当前的研究旨在控制性别的影响在使用统计遗传多态性对情绪的影响。

2。材料和方法

2.1。参与者

三个选择公立高中学校(一个在台湾南部,一个在台湾中部,,另一个在台湾北部)。共有832名十年级志愿者269人男,参与了这个研究。受试者的平均年龄为16.3岁(SD: 0.5;年龄:16 - 17年)。志愿者们和他们的父母都明确知道该计划,协议,和研究过程,得到书面同意之前研究的开始。本研究机构审查委员会批准的国立台湾大学医院和ClinicalTrials.gov注册临床试验(ClinicalTrials.gov标识符:NCT00713570)。

2.2。基因筛查、变异分析和生物信息学

我们调查了协会的59个snp NMDAR基因(即,GRIN1,GRIN2A,GRIN2B,GRIN2C,GRIN2D),832年汉族主体情感和行为。59个snp从整个组与NMDARs相关候选基因被确定基于信息Entrez基因(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene)、人类基因组单体型图(http://www.hapmap.org),运用(http://www.ensembl.org/Homo_sapiens)数据库。在试点研究,我们分析了基因型的DNA测序20对象,我们认为一些遗传多态性参与功能NMDAR子单元可能导致情绪和社会行为的个体差异(GSJUNIOR_A16,罗氏联盟ClinBio有限公司)。与未成年人snp等位基因频率大于5%的初步研究分析样本中确认被认为是最有前途的候选人,和代表常见变异。从试点研究,8的snpGRIN1和GRIN2基因被确定为最有希望的候选人。样本的DNA测序的基因PCR相关产品使用ABI Prism_ BigDye终结者v3.1循环测序反应设备,ABI Prism_3730基因分析仪(美国应用生物系统公司,培育城市,CA)。所有与会者都8选单核苷酸多态性筛查使用自定义/商业TaqMan SNP基因分型检测根据制造商的指示(美国生活技术,卡尔斯巴德,CA)和ViiA 7实时PCR系统(技术)。

2.3。情感的评估

受试者的情感行为评估通过第二版的完整贝克青年库存(BYI-II) [38),这是一种常用的和彻底的标准化考试,适当评估青少年情绪和行为的多样性。BYI-II由五个库存:焦虑、抑郁、愤怒、破坏性行为,和自我概念,这些库存包含20个项目,基于五自述量表评估。更高的分数库存的焦虑、抑郁、愤怒、或破坏性行为表明倾向情绪不稳定。相比之下,一个更高的自我概念量表的得分显示,学生有积极的自我意识。

2.4。统计分析

双尾t测试是用来评估的意义差异BYI-II子任务之间的男性和女性。对于每一个SNP,参与者被分成三组根据他们的基因型,而偏离哈迪温伯格平衡测试使用卡方测试。协方差分析(ANCOVA)是用来确定每个SNP基因型的影响对行为基于BYI-II子任务的分数。先前的研究显示,性别是一个重要的决定因素的情感。评估遗传多态性对情绪的影响,性别的参与者作为协变量分析来控制性别影响BYI-II子任务的分数。事后分析使用成对的比较也用来确定数据的趋势。水平的信心被设定为0.05显著性水平。考虑到第一类错误,排列(与测试= 1000随机化)[39)进行正确的多重比较。用于ANCOVA的假设和推论统计分析使用SPSS 22.0版进行了测试。

3所示。结果

NMDARs四聚体含有两个GRIN1子单元绑定到两个GRIN2 (A, B, C, D)和/或GRIN3 (A或B)的子单元。许多的生理和药理性质NMDARs取决于特定GRIN2和GRIN3子单元。观察到的基因型的分布为每个SNP似乎遵循哈迪温伯格平衡。NMDAR-related基因的单核苷酸多态性的分析,基因型的分布,提出了染色体定位,基因型频率表1。

参与者的人口和BYI-II子任务成绩表中列出2。一些男性和女性之间的差异被观察到。女性受试者在研究中往往更焦虑,而男性受试者表现出更多的破坏性的行为。

如表所示3情绪不稳定,在个人带着明显不同GRIN1(rs4880213)和GRIN2B(rs7301328)多态性。多重比较修正1000年排列后测试,GRIN1(rs4880213)与抑郁显著相关()和破坏性行为(),GRIN2B(rs7301328)与破坏性行为显著相关()。其他六个snp基于BYI-II没有显著相关的行为分析。

大萧条的ANCOVA子任务成绩显示显著的三个基因型组的主要作用GRIN1(rs4880213;表4,F = 4.5,)。成对测试显示,抑郁症子任务T / T基因型组的得分显著低于C / C和C / T基因型组(表5,C / C > C / T,;C / T > T / T,)。的GRIN1(rs4880213)多态性也影响了破坏性行为分数(表6,F = 4.0,)。主题与T / T基因型组倾向于破坏性行为子任务(表上得分较低7、C / T > T / T)。此外,破坏性行为得分显著相关GRIN2Brs7301328多态性(表8,F = 4.2,)。如表所示9两两比较分析发现,破坏性行为子任务G / G基因型组的得分明显低于C / C基因型组()。

4所示。讨论

似乎所有NMDARs函数作为heteromeric组件包括多个NR2 NR1分子和至少一种类型。NR3单元不形式功能单独但coassemble能与受体NR1 / NR2复合物。NR2的时空表达模式和NR3子单元最近显示大脑中的不同,和NMDAR亚型的表达也随细胞类型和亚细胞定位40,41]。原位杂交研究表明NMDAR子单元的mrna是不同的形式分布于整个大脑,和这些mrna的表达模式变化引人注目的是在开发过程中(42]。本研究旨在确定其他snp负责的不同属性NMDAR与情感和行为相关联,特别是青少年。先前的研究表明,GRIN1(rs11146020)与双相情感障碍(4)和抑郁症状(43]。抑郁和破坏性行为的发生率显著降低的参与者GRIN1T / T基因型(SNP rs4880213)比其他两组的成员;这个结果与格奥尔基的研究是相一致的,这表明,T等位基因在精神分裂症患者少一生抑郁史的控制。弗朗西斯科·et al。44]建议的T / T基因型GRIN1rs4880213 SNP与降低皮层抑制有关,增强glutamatergic激发和增强谷氨酸NMDAR函数。弗朗西斯科的研究也显示GRIN1和GRIN2B子单元的NMDARs参与调节人体皮质皮质兴奋性和可塑性。罗西et al。28)还表示,C等位基因的rs4880213 NMDAR-mediated皮质兴奋性降低。值得注意的是,大量的研究表明,NMDAR功能障碍与抑郁综合症(10]。因此,纯合性的GRIN1rs4880213 T等位基因可能增加谷氨酸NMDAR功能和稳定的情绪状态与其他等位基因。然而,由于的效果GRIN1rs4880213 SNP对NMDAR功能尚未分析在分子或元级的机制GRIN1rs4880213 SNP影响NMDAR函数需要调查。

我们的研究结果还表明,C等位基因的纯合性的GRIN2B(rs7301328)与增加破坏性行为联系在一起;这一发现是一致的一份报告Ohtsuki et al。45),这表明,G等位基因的366 c / G多态性(rs7301328)比对照患者中更常见。的GRIN2BSNP (rs7301328)与双相情感障碍24)、精神分裂症和其他神经精神障碍;然而,我们所知,很少有研究调查的影响GRIN2BSNP (rs7301328)在分子水平上,包括其影响NMDAR函数或水平GRIN1或GRIN2表达式。此外,目前没有确切的研究显示,独一无二的GRIN2子单元选择性地调节方向的可塑性,尤其是长期抑郁(有限公司)。在一些研究中,行为障碍可以选择性赤字相关的可塑性的一个方向。此外,GRIN2B端依赖LTD-like过程也经常参与机制,支持逆转学习(4,46]。这个假设基于分析的严格的测试更完整的信息有关的影响GRIN2BSNP (rs7301328)将会是很有趣的。

这项研究没有确定重要的多态性和行为指标之间的关联。以前的探索性的研究表明GRIN1(rs11146020)是一个很好的候选人对精神分裂症的易感性(24,25,33),和其他的研究表明,组合的影响GRIN1和GRIN2B基因多态性,包括rs1805247 rs1805502,可能参与精神分裂症的病因。然而,我们不确定这样一个协会。值得注意的是,本研究的学生身体和心理健康,并确定不同基因型之间的显著差异的情感表现群体更加困难在一个健康的人口比患者患有单基因疾病或精神疾病。

在这里,我们报告NMDAR snp的探索性研究GRIN1和GRIN2亚基基因在一个健康的青少年人口。具体来说,我们验证这两个单核苷酸多态性(rs4880213和rs7301328)影响情感表现在青少年人群。然而,这项研究受到一些限制。首先,大多数参与者相对身体健康。然而,影响大小之间的关联研究snp和行为很窄。然而,由于观察显著差异在一个正常的人口是困难的,未来的研究可能依赖于所给出的数据探索机制相关的协会,临床和分子水平。本研究的其他限制社会经济水平的差异可能影响学生的情感行为评估。所有的志愿者在这个研究生活在大都市地区的台湾。研究表明学生在大都市地区社会经济水平有可能大约相当于台湾的47]。因此,社会经济对情绪的影响在本研究中可能是不那么重要。然而,由于目前的研究没有考虑社会经济地位对情绪行为的影响,我们不能明确地排除这样的效果。后续研究应严格检查这一效应。

教育研究人员、教师和辅导员可能感兴趣的含义在此确认遗传多态性的影响。具体地说,学生不会执行以及其他学术由于认知能力差或情绪自我控制学习意愿下降。基因分型结果这些学生可以为教育工作者提供一个战略的理解个体的潜在与生俱来的情绪自控能力的学生。因为人类的情感是影响基因变异和环境因素之间的相互作用,这些知识可以用来提供一个适当的环境和监控学生学习期间的情感。这些策略能提高学生的学习兴趣和成就。

利益冲突

作者都没有任何利益冲突的报告。

确认

本研究工作是由美国国家科学委员会的台湾合同NSC 102 - 2511 - 003 - 007 - my2 / s - 003 - 008 - my2,“台湾顶尖大学的目标项目,”和“国际一流卓越中心项目”(大多数104 - 2911 i - 003 - 301)。作者感谢所有的学生和他们的家庭给他们的同意参与这个项目。

补充材料