脑源性神经营养因子基因Val66Met多态性与首次发病未治疗抑郁症患者大脑灰质体积的关联研究

摘要

目的

探讨脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor, BDNF）基因多态性（Val66Met，rs6265）与首次发病未治疗抑郁症患者的大脑灰质体积的相关性。

方法

采用3.0 T磁共振成像对41例抑郁症患者（患者组）以及44名性别、年龄与患者组相匹配的健康对照者（对照组）进行头部磁共振成像扫描，同时检测受试者的BDNF基因rs6265多态性。采用基于体素的形态学方法（voxel-based morphometry, VBM）建立全因子分析模型，分析诊断（抑郁症与健康）和基因型（Val/Val与Met）对全脑灰质体积的影响。

结果

患者组与对照组rs6265基因位点多态性的基因型和等位基因频率差异均无统计学意义（χ2=0.004、0.048，均P>0.05）。诊断主效应脑区为左侧楔前叶（F=3.702，P<0.001）、右侧颞中回（F=4.020，P<0.001）、小脑蚓部_4_5(F=3.836，P<0.001)。BDNF基因型主效应脑区为左侧梭状回(F=-4.152，P<0.001)。诊断与基因交互效应脑区为左侧前扣带回(F=-4.775，P<0.001)及右侧前扣带回(F=-3.795，P<0.001)。进一步两两比较显示，在Val/Val纯合子携带者中，患者组较对照组左侧前扣带回(F=-3.729，P<0.001)灰质体积减小；在Met等位基因携带者中，患者组较对照组右侧枕下回(F=4.744，P<0.001)、左侧额中回(F=4.317，P<0.001)、右侧缘上回(F=3.838，P<0.001)、左侧中扣带回(F=4.041，P<0.001)灰质体积增大。

结论

BDNF rs6265位点等位基因与抑郁症相关脑区结构异常有关，可能参与了抑郁症的发病机制。

抑郁症常以持续的心境低落、思维迟缓、认知功能损害、意志活动减退和躯体症状为临床特征，这可能与抑郁症患者脑结构或功能受损有关，而遗传因素可能是影响因素之一[1]。抑郁症平均起病年龄为20~30岁，病程迁延，反复发作，复发率约35%，首次抑郁发作缓解后半数患者不再复发，但3次发作、未接受维持治疗的患者复发风险约100%。脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor, BDNF）表达水平的异常可影响神经元的发生，破坏神经元之间的联系，最终导致突触可塑性损伤。BDNF基因位于人类11p14染色体，该基因第196号核苷酸位点的碱基突变(鸟嘌呤➝腺嘌呤)使得BDNF前体蛋白第66号氨基酸由缬氨酸（Valine,Val）变为蛋氨酸（Methionine,Met），即BDNF基因多态性位点rs6265。BDNF的产生受rs6265基因位点突变影响，在分子水平上Met替换调节细胞内的信号传导，从而改变了BDNF的产生，同时也影响人海马功能和情景记忆[2]。携带Val基因型受试者脑中游离BDNF更多，抑郁症发病概率更低[3]。BDNF多态性是否与抑郁症发病有关仍是有待研究的问题，目前结构磁共振成像研究显示抑郁症大脑灰质体积变化与rs6265单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）相关性不一致。我们假设BDNF rs6265位点基因多态性可能与抑郁症患者的脑灰质结构异常有关，这种异常可能参与了抑郁症发病机制。因此，我们拟采用基于体素的形态学分析（voxel-based morphometry，VBM）方法，探讨BDNF基因单核苷酸多态性rs6265与首次发病未治疗抑郁症患者大脑灰质体积的相关性。

对象和方法

一、对象1.患者组：为2012年1月至2015年8月在昆明医科大学第一附属医院精神科门诊就诊的患者。所有入组患者均由2名精神科主治医师独立使用SCID-Ⅰ/P进行筛查。入组标准：（1）符合DSM-Ⅳ中抑郁症诊断标准；（2）首次发病，发病年龄<60岁，未经系统抗抑郁药治疗，并且未曾接受过改良电休克治疗、经颅刺激治疗或系统心理治疗者；（3）年龄18~60岁；（4）右利手。排除标准：（1）合并严重躯体疾病者，包括炎性疾病和自身免疫性疾病；（2）当前或既往患有神经系统疾病或有脑外伤病史者；（3）合并其他严重精神疾病或目前存在精神病性症状者；（4）有物质滥用史者；（5）孕妇和哺乳期妇女；（6）有磁共振成像检查禁忌证者。

2.对照组：为同期从社区和学校招募健康志愿者。入组标准：（1）年龄18~60岁；（2）右利手。排除标准：（1）有精神疾病家族史；（2）当前患精神障碍或既往精神障碍病史；（3）当前患严重躯体疾病和（或）神经系统疾病或既往有上述病史；（4）当前存在物质滥用或既往有物质滥用病史；（5）有脑部外伤史；（6）孕妇和哺乳期妇女；（7）有磁共振成像检查禁忌证者。

本研究通过昆明医科大学第一附属医院伦理委员会的批准(2016伦审L第50号)，所有受试者均签署了知情同意书。

二、方法1.磁共振成像数据采集：磁共振成像扫描及图像采集工作均由昆明医科大学第一附属医院影像科磁共振室完成，图像采集使用荷兰飞利浦公司Philips Achieva 3.0 T磁共振成像仪，在标准头部线圈内完成扫描，头部放置海绵垫以减小患者头动。首先采用T1和T2加权扫描进行平扫以排除明显的结构异常。随后采用快速扰相梯度回波序列对每位受试者进行三维结构扫描。扫描参数为：重复时间=7.38 ms，回波时间=3.4 ms，层厚=1.2 mm，视野=250 mm×250 mm，矩阵=256×256，无间隔，翻转角=8°，层数=230层，扫描持续时间6

min 53 s。全脑数据均在轴向平行于前联合与后联合连线平行层面为基线进行采集。

2.影像学数据处理和分析：将所有受试者磁共振成像扫描原始数据DICOM图像导入影像数据工作站，采用MRIconvert软件将DICOM图像转换为NIfTI格式，在MATLAB2012a软件平台上将所有结构数据均使用脑统计参数图成像软件SPM8（Statistical Parametric Mapping，SPM8）中的VBM8工具包进行预处理，所有3D的影像学数据分析时均采用默认参数，将受试者的磁共振成像图像数据配准至蒙特利尔神经科学研究所（Montreal Neurological Institute，MNI）标准空间里的DARTEL模板上对数据进行标准化，然后将标准化的图像分割为灰质、白质和脑脊液，再对灰质、白质及脑脊液进行雅克函数校正，得到的灰质图像以8 mm的半高全宽进行平滑处理，运用SPM内置的标准模板制作灰质的mask，在此mask基础上将平滑后的灰质体积图像进行VBM比较。

3.BDNF基因分型：使用负压EDTA血液采集管采集所有受试者外周静脉血3~5 ml，轻摇混匀，每一血液样本取250 μl，采用血液基因组DNA微型制备试剂盒（Axygen TM Blood Genomic DNA Miniprep Kit，北京六合华大基因科技有限公司）提取所有受试者的外周血DNA，基因分型由北京六合华大基因科技有限公司完成。应用聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术扩增目的DNA片段并进行基因分型。PCR扩增循环条件：94℃预变性3 min，94℃变性30 s，60℃退火30 s，72℃延伸30 s，循环反应35次，72℃延伸5 min置4℃保温。完成去盐后，经计算机分析程序，根据BDNF基因分型将患者组与对照组各分为Val/Val 纯合子组、Met等位基因组。

4.统计学处理：（1）一般资料统计：使用SPSS 22.0统计软件包对2组一般临床资料进行分析，计数资料（性别）组间比较采用卡方检验，计量资料（年龄、受教育年限）以描述，组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。（2）哈温平衡计算：根据哈迪-温伯格（Hardy-Weinberg Equilibrium，HWE）定律，对所有分型成功的SNP位点数进行χ²检验，