儿茶酚胺甲基氧位转移酶(comt)基因多态与海洛因依赖的关联分析.pdf

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儿茶酚胺甲基氧位转移酶(COMT)基因多态与海洛因依 赖的关联分析卑 王兆薇 禹顺英杜江 江海峰陈晗晖 汪栋祥孙海明 赵敏 【摘要】.目的 探讨儿茶酚胺甲基氧位转移酶(COMT)基因多态性与海洛因依赖的相关性。方法 采用 TaqMan探针SNP基因分型技术对507例海洛因依赖者(患者组)和487名健康者(对照组)的COMT基因上7个 单核苷酸多态(SNP)位点(rs737866,rs933271,rsl544325,rs4818,rs4680,rsl74696,rsl74699)进行基因分型和关 联分析。结果COMT基因rs737866,rs93327l两位点基因型在病例对照组中存在差异(P=0.047,P=0.011), 其等位基因C与海洛因依赖相关(P=0.017,P=O.048)。由研37866一rs933271一rsl544325构建的CTG单倍 体型在海洛因依赖者中比例较高。结论m737866位点携带c等位基因者具有较高的海洛因依赖易感性。 【关键词】 海洛因依赖COMT基因 基因型 关联分析 【中图分类号】C913.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009—7201 I 2011)一04—0241—03 Association of catechol一0一methyltransferase(COMT)gene polymorphisms with heroin dependence.WANG Zhaowei,YU Shunying,DU Jiang,et a1.Shanghai Mental Health Center,Shanghai Jiaotong Univeni@School of Medicine,Shanghai 200030,China 【Abstract】 Objective To examine the association between catechol一0一methyhransferase(COMT)gene polymorphisms and heroin dependence.Methods 7 SNPs on COMT(m737866,rs933271,rsl544325,rs4818, rs4680,11s174696,m174699)were genotyped in 507 heroin dependents(study group)and 487 healthy individuals (control group)by using TaqMan Genotyping Assay.Case—control analysis was performed to detect the association. Results There were significant differences in the frequency of genotypes of rs737866 and rs93327 1 between study group and control group(P=0.047,0.01 1 respectively).The C allele of rs737866 and rs93327 1 were significantly associated with heroin dependence(尸=0.01 7,0.048 respectively).Haplotype association analysis revealed that the frequency of haplotype CTG constructed with rs737866—-rs933271一rsl544325 Was significantly higher in study group. Conclusion The C allele of rs737866 on COMT gene is associated with the high susceptibility of heroin dependence. 【Key words】Heroin dependence COMT gene Genotype Association 药物依赖是一种社会、心理及生物学因素相互作 用的慢性复发性脑病,具有复杂的生物学机制,遗传因 素在其发生发展中起着一定的作用…。目的海洛冈 依赖是我国药物依赖的主要形式,据2010年中国禁毒 报告显示,在133万登记在册的药物依赖者中,海洛因 依赖者占73.2%。在海洛因依赖的成瘾机制研究中,多 巴胺奖赏系统在成瘾中起着非常霍要的作用。以多巴 胺受体基因作为候选基因。发现DRD2、DRIM、COMT 等基因与海洛因依赖相关旧J。作为多巴胺代谢过程 中重要代谢酶一儿茶酚胺甲基氧化转移酶(COMT)基 因也是海洛因依赖研究的重要候选基因。有研究发现 COMT基因Vall58Met、一287A/G多态性与海洛凶依 赖存在相关,但结论不一致,而且目前研究多局限在单 一位点上p’41。本研究拟选择COMT基冈t 7个SNP 位点,分析COMT基因与海洛因依赖的相关性。 1对象与方法 1.1研究对象患者组为2007年4月一2008年4月 期间在}:海市戒毒机构入组的507例康复期海洛因依 赖患者,每位患者诊断依据美国精神疾病诊断与统计 手册第四版(DSM—IV)标准。对照组487名来源于 同期收集的正常健康者,均无神经病病史或重要的精 神疾病。两组人群中男性比例分别为48.3%与 58.5%,平均年龄分别为(33.5-4-7.8)岁与(33.5± 8.9)岁。所有样本在收集时都与患者和对照组人群 签署了知情同意书。 1.2研究方法 1.2.1 DNA提取采用tiangen公司提供的离心柱型 血液基因组DNA提取试剂盒进行。 ’基金项目:国家自然科学基金(编号:30971048);上海市科委国际科研合作项目(编号:09410707000) 作者单位:200030,上海交通大学医学院附属精神卫生中心 [第一作者简介]王兆薇(1985一),女.湖北潜江人,在读硕士,住院医师,主要从事成瘾行为方向研究 通讯作者:赵敏,导师,教授,E—mail:drzhaomin@shl63.net 24l 万方数据 1.2.2 位点挑选 根据HAPMAP数据库(www. hapmap.org)中CHB(中国北京汉族人)数据以r2 0.6,MAF10%对MB—COMT基因区域(Chr22: 18303862…18331083)筛选标签SNPs,选出7个位点 (SNP:r8737866,r8933271,rsl544325,r84818,r84680, rsl74696,m174699),其中r84818和r84680位于外湿 子区域,r84818为同义突变,r84680为错义突变,导致 其编码的158位氨摹酸由缬氨酸(Val)变成甲硫氨酸 (Met)。其余位点均位于内含子上,其中r8737866毗 邻启动子区域。r84680位点在亚洲和美洲人群的研究 中显示了等位基因(Val)与海洛因依赖的显著性关 联∞J。 1.2.3基因分璎基因分型使用TaqMan探针法,引 物、探针以及PCR反应试剂TaqMan Universal PCR MasterMix均由美国应用生物系统公司提供。在 ABl7900型荧光定量PCR仪上先进行384孔板的PCR 反应,PCR反应体系为5山,包括:20×SNP Assay(包 括引物和FAM/VIC探针)0.25出,2×TaqMan PCR MasterMix 2.5山,基因组DNA 20 ng。反应条件为95 ℃10 min预变性,热循环条件为:92℃15 s变性,63 ℃l min复性,45个循环后结束。PCR聚合酶链式反 应和荧光信号读取均在ABI 7900HT Sequence Detector (384孔板)上完成。以SDS(sequence detection system)2.0图像分析软件进行基因型分析。为保证所 获得基因分型数据的正确性,将随机抽取的100份 DNA样本对7个SNPs进行藿复实验,所获得的结果 与第一次基因分型的结果相符,没有发现任何基因分 型错误。 1.3统计学分析使用SPSSl5.0(SPSS Inc.)建立数 据库并进行人口学资料分析。使用SHEsis软件程序 (http://analysis.bio—x.cn/SHEsisMain.htm)对7个 SNPs进行哈迪一温伯格平衡检验及单位点基因型和 等位基因频率差异的检验。使用Haploview 4.2进行 连锁不平衡分析并构建单体型进行单体型分析。P0.05)。对于遗传标记r8737866,r8933271 在患者和对照之间发现基因型分布存在显著性差异 (,=6.112,P=o.047;,=8.957,P=0.011),等位基 因c的分布频率(∥=5.673,P:0.017;X2=3.920,P =0.048)也存在显著性差异,等位基因c在两位点中 分别作为危险因素与保护因素(OR=1.268;OR= 0.834)。 2.2多位点单体型分析在7个SNPs的连锁不平衡 的分析中,r8737866,r8933271和rsl544325三个位点 242 间存在连锁不平衡现象(D’0.5),m4818和r84680 也存在连锁不平衡现象(D’0.5)(见表3)。通过构 建单体型,进行多位点的单体型分析。统计后共出现 6种单体型,频率低于3%的单体型不列入分析(见表 4)。分析发现,由r8737866一r8933271一rsl544325构 建的CTG单体型在两组中有显著性差异(疋2=7.429, P=O.006),其频率在患者组中明显偏高;另一单体型 TCG也显示了显著性差异的趋势(X2=4.006,P= 0.045),其频率在患者组中较低。 表l 患者组和对照组中遗传标记的基因型分布频率 SNP 基因型频率 ,值P值 m737866 C_./C(%)C/T(%) T/T(%) 患者组 43(8.5)231(45.6)233(46.0)6.112 0.047 对照组 27(5.6)200(41.6)254(52.8) r8933271 C/C(%)C/T(%) T/T(%) 患者组87(17.2)223(44.2)195(38.6)8.957 0.011 对照组 83(17.4)25l(52.6)143(30.0) ral544325 A/A(%)A/G(%)G/G(%) 患者组 44(8.7)204(40.2)259(51.1)3.191 0.203 对照组 37(7.7)221(45.9)224(46.5) rs4818 C/C(%)C/G(%)G/G(%) 患者组214(42.2)226(44.6)67(13.2)2.823 0.244 对照组214(44.9)216(45.3)47(9.9) ra4680 A/A(%)A/G(%)G/G(%) 患者组 28(5.5)217(42.8)262(51.7)1.801 0.406 对照组 37(7.6)204(42.1)244(50.3) ral74696 C/C(%)C/T(%)T/T(%) 患者组138(27.2)254(50.1)115(22.7)0.962 0.618 对照组127(26.6)253(52.9)98(20.5) ral74699 c/c(%) C/T(%)T/T(%) 患者组 9r7(19.1)235(46.4)175(34.5)2.535 0.282 对照组 79(16.4)247(51.I)157(32.5) 注∥值、P值均为同位点患者组与对照组比较结果 表2 患者组和对照组中遗传标记的等位基因分布频率 表3 遗传标记之间的连锁不平衡状态的模拟分析(O’) 万方数据 表4多位点的单体璎分析 ;El:i隶单体型1函蓊芋箭,值P值 rs737866..rs933271—.rsl544325 · rI℃G 0.386 0.431 4.006 0.045 rr】强 0.284 0.294 0.285 0.593 CTG 0.304 0.249 7.429 0.006 rs4818一删4680 CG 0.377 0.392 0.465 0.495 GG 0.354 O.322 2.305 0.129 CA 0。268 0.282 0.504 0.478 3讨论 目前双生子及寄养子研究均表明,遗传和环境因 素在物质依赖的发生中起莆要作用,其中遗传因素占 40%一60%旧J。而脑内犒赏效应的神经生化机制中, 多巴胺系统(尤其是中脑边缘多巴胺系统MLDS)的功 能占主要地位。因此选择多巴胺系统相关的受体、转 运体及代谢酶基因作为候选基因,是寻找海洛因依赖 易感基因的有效途径。COMT作为多巴胺代谢过程中 的一种重要代谢酶,它催化儿茶酚胺第三位羟摹甲基 化并使其降解,其活性的高低可影响底物的降解与消 除,目前认为它与药物依赖关系密切“j。COMT基因 中第158位密码子突变,导致其编码的氨基酸由缬氨 酸(Val)变成甲硫氨酸(Met),造成COMT酶活性降 低3—4倍。对于此位点,目前研究结果并不一致。如 Vandenbergh等研究发现北美多药滥用者中Val等位 基因频率明显高于正常对照L8 J。Horowitz等对38例 以色列籍海洛因依赖者的研究中,发现如果与这砦依 赖者的家系中未发生海洛因依赖的家族成员相比,依 赖者中Val等位基因的频率较高,但如果与普通人群 相比,Val和Met等位基因频率则未见显著差异“1。 Oosterhuis等对高加索人、西班牙裔及非裔美国人进行 的调查研究中,仅在西班牙裔女性中发现高活性等位 基因(Val)和海洛因依赖有显著相关性“J。而Kibitov 等的研究发现,有嗜酒家庭史的俄罗斯男性海洛因依 赖者Met等位基因频率明显高于正常对照及无家族史 者(P=0.001;P=o。034)一J。我国祝卓宏等研究发现 低活性的Met等位基因可能足海洛因依赖的易感基因 之一(OR=2.146)p J。此外,国内曹莉萍等的研究却 未发现COMT基因Vall08Met多态和900Ins C/Del C 多态与海洛因依赖相关¨01。 本研究发现在海洛因依赖与正常对照组中, COMT基因rs737866,rs933271位点的基因型及等位 基因频率均存在明显差异,在rs737866位点中将C等 位基因作为危险因素,发现OR值为1.268,提示此位 点多态性与海洛因依赖相关,c等位基因町能是海洛 因依赖的易感性基因之一,也可能与海洛困依赖的易 感性基因相连锁。而rs933271位点的C等位基因作 用正好相反,其OR为0.834。本结果与既往研究结果 不一致,我们认为这一情况的出现可能与研究对象不 同的研究环境、研究对象的异质性有关。因此,尚需要 在不同人群中或家系研究中进一步蘑复验证。 由于单体型分析利用遗传标记之间的连锁不平 衡,可以从个别SNP的关联分析中得出更多的统计数 据。故本研究对单体型分析,显示CTG单体型 (rs737866一rs933271一rsl544325)与海洛因依赖具有 显著性关联(P=0.006),其频率在患者组中明显偏 高,表明单体型CTG很呵能是一种致病因素。此外, 另一单体型TCG也显示了显著性差异的趋势(P= 0.045),其频率在患者组中较低,表明它可能是一种 保护因素。两者作用相反,提示COMT基因在海洛因 依赖的致病中是起到一定作用的。 综上所述,本研究证实COMT基因是海洛因依赖 的一个易感基因,可能是通过多个内含子对外显子的 影响改变酶的活性,从而影响多巴胺的代谢而致病。 参考文献 1 DuallX E,Krebs MO,Loo H,et a1.Genetic vulnerability to drus abuse[J].Eur Psychiatry,2000,15(2):109—114 2 Hoenicka J,AragOrs M,Ponce G,et a1.From dopaminergic genes to psychiatric disorders[J].Neurotox Res,2007,II(I): 6l一72 3祝卓宏,刘协和,许珂,等.儿茶酚一O一甲基转移酶 Vall58Met基冈多态性与海洛因依赖的相关性研究[J].中 国行为医学科学,2001,10(4):296—297 。4曹莉萍,李涛,许珂,等.海洛因依赖与儿茶酚胺氧位甲基转 移酶基因一287A/G多态性的关联研究[J].中华医学遗传 学杂志,2002,19(6):499—501 5 Oosterhuis BE,LaForge KS,Proudnikov D,et a1.Catechol—O— methyltransferase(COMT)gene variants:possible association of the Vall58Met variant with opiate addiction in Hispanic women [J].Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet,2008,147B (6):793—798 6 Kendler KS,Prescott CA,Myers J,et a1.The structure of genetic and environmental risk factors for comnlon psychiatric and substance use disorders in men and women[J].Arch Gen Psychiatry,2003,60(9):929—937 7 Horowitz R。Kotler M,Shufman E,et a1.Confirmation of an excess of the hi曲enzyme activity COMT val allele in heroin addicts in a family—based haplotype relative risk study[JJ.Am J Med Genet,2000,96(5):599—603 8 Vandenbergh DJ,Rodriguez LA,MiHer IT,et a1.Hish—activity catechol—·O—-methyltransferase allele is more prevalent in polysubstance abusers(J].Am J Med Genet,1997,74(4):439 —4J42 9 Kibitov AO,Voskobceva EIu,Brodianski VM,et a1.Association study of the Vall58Met polymorphism of the catechol—-O—- methyltransferase gene and alcoholism and heroin dependence: the role of a family history[J].Zh Nevrol Psikhiatr Ira S S Korsakova,2010,1 10(4):84—88 10.曹莉萍,李涛,刘协和.海洛因依赖与儿茶酚胺氧位甲基转 移酶基因的关联研究[J].中华医学遗传学杂志,2003,20 (2):127—130 (收稿日期:2011一03一17) (修回日期:2011—04—30) 243 万方数据
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