中华精神科杂志CHINESE JOURNAL OF PSYCHIATRY

1999年第32卷第2期VoI.32No.2 1999

罗星光江开达左玲俊

关键词：多巴胺 D₄受体基因 精神分裂症

多巴胺功能亢进是解释精神分裂症病因机制的主要生化假说。近年来发现, 多巴胺D₄受体在精神分裂症病因发病中起着重要的作用，编码D₄受体的基因与精神分裂症间可能也有着重要的联系。

一、关于多巴胺D₄受体

根据多巴胺受体对腺苷酸环化酶(AC)活性的不同影响,多巴胺受体可分为多巴胺D₁类受体和D₂类受体,D₁类受体可激活AC的活性,D₂类受体则抑制或不影响AC的活性。由于这两类受体对不同的多巴胺受体激动剂、拮抗剂的选择性及亲合力不同, D₁类受体又可分成D₁受体和D₅受体,D₂类受体则可分成D₂、D₃和D₄受体。

1.D₄受体的结构特征：D₄受体属于G蛋白偶联的受体族，其肽链共7次跨越细胞膜，肽链的氨基端(N端)在细胞外，羧基端(C端)在细胞内，氨基端附近有1个糖基化位点(表明其是糖蛋白)，第3跨膜区与第5跨膜区上有与配基结合的位点，第5，6跨膜区之间有1个第3胞内环(intracellular loop，IL3)。IL3上有cAMP依赖性蛋白激酶的磷酸化位点，能识别并与G蛋白偶联；IL3表现出极大的多态性，其上1个含16个氨基酸残基的片段可出现2～8、10倍的重复，它决定了D₄受体具有较多的变异体^［1］。

2. D₄受体的大小、分布及药理学特性：D₄受体约387个氨基酸大小，主要分布在额叶皮质，其次是边缘区，少量在新纹状体。D₄受体可以与Gi/o蛋白偶联，它被激动时可抑制AC的活性，使cAMP水平下降，也可抑制钙离子通道，激活钾离子通道。一般来说，典型的抗精神病药对D₂受体亲和力强(如雷氯必利对D₂受体的亲和力是对D₄受体亲和力的100倍)，而非典型抗精神病药对D₄受体亲和力强(如氯氮平对D₄受体的亲和力是对D₂受体亲和力的2～20倍)^［1-2］。

二、关于D₄受体基因

多巴胺D₄受体基因编码多巴胺D₄受体,它包含5个外显子和4个内含子。D₄受体基因定位于第11号染色体短臂15区5带(11P15.5),在11P15.5末端Harvey ras-1位点(HRAS)与酪氨酸羟化酶(TH)基因之间,与TH基因间距8.6 cM(厘摩尔根)。多巴胺D₄受体基因的外显子可转录mRNA(约5.3 kb大小),再由mRNA翻译成多巴胺D₄受体,因此D₄受体多态性是由D₄受体基因多态性所决定的。由D₄受体基因所转录的mRNA主要分布于额叶皮质、杏仁核,而在新纹状体的分布几乎可以忽略不计^［2］。

目前共发现D₄受体基因有7种多态性，其中包括2种静息多态性(silent polymorphism),即SmaⅠ PCR-RFLP和HincⅡ PCR-RFLP多态性；5种结构多态性(structure polymorphism)，即12 bp的可变数串联重复序列(variable number of tandem repeat,VNTR)、13 bp碱基缺失、G碱基重复序列、Val194Gly、48 bp的VNTR多态性等：（1）SmaⅠ PCR-RFLP多态性含两个等位基因A1、A2，A1等位基因的5′端非编码区有一个SmaⅠ位点，可被内切酶SmaⅠ切开，而A2等位基因的5′端非编码区没有SmaⅠ位点，不能被内切酶SmaⅠ切开，A1出现的频率为0.95,A2出现的频率为0.05，该多态性的杂合度为0.095^［3］；（2）D₄受体基因上可有1～3个HincⅡ位点，所以HincⅡ PCR-RFLP多态性可有4个等位基因A1、A2、A3、A4，出现的频率分别为0.04，0.15，0.20，0.61，该多态性的杂合度为0.44^［4］；（3）D₄受体基因第1外显子上有1段12 bp长的碱基序列，它编码D₄受体胞外N端紧邻第1个跨膜区的4个氨基酸，它可出现1～2倍的重复，因而所形成的多态性的等位基因A1(频率为0.92)上该重复序列数为2,等位基因A2(频率为0.08)上该重复序列数为1，该多态性的杂合度为0.15^［5］；（4）D₄受体基因第1外显子上有1段13 bp长的碱基序列可出现缺失，因而所形成的多态性的等位基因A1(无13 bp的缺失)频率为0.98，等位基因A2(有13 bp的缺失)频率为0.02，该多态性的杂合度为0.04^［6］；（5）D₄受体基因第1内含子上有一碱基G可出现7，9，10倍的重复，因而所形成的多态性有3个等位基因A1、A2、A3，其频率分别为0.22，0.65，0.13, 该多态性的杂合度为0.51^［3］；（6）D₄受体基因第3外显子上第581位碱基T可置换为G，使所编码的D₄受体上第194位氨基酸Val置换为氨基酸Gly，从而形成多态性Val194Gly，等位基因A1(即第581位碱基为T)频率为0.875,A2频率为0.125, 该多态性的杂合度为0.22^［7］；（7）D₄受体基因第3外显子上的1个48 bp的序列可出现2～8、10倍的重复,这些48 bp序列的内部残基变化、各重复序列间先后排列顺序的变化以及重复倍数的变化使多巴胺D₄受体基因极具多态性，目前已发现19个序列各异的48 bp重复序列,共组合成25种不同类型的单体、8种等位基因，常见等位基因A4、A7、A2频率分别为0.69，0.16，0.08^［8］。

三、精神分裂症与D₄受体基因的关系

D₄受体主要分布于额叶皮质,额叶皮质是与精神分裂症病理学明显相关的区域,这提示D₄受体与精神分裂症可能相关。Seeman等^［9］采用放射受体结合分析法研究发现，精神分裂症患者尸体脑壳核组织中的D₄受体密度是正常人的6倍。Strang等^［10］采用放射受体竞争结合分析法研究发现，精神分裂症患者尸体脑壳核组织中D₄受体密度增高达多巴胺受体总量的40％(正常人为10％)。Seeman等^［11］采用PET技术研究未服用过抗精神病药的精神分裂症患者，发现患者脑内多巴胺受体密度增高，并认为这个增高是D₄受体密度增高，而非D₂、D₃受体密度增高。这些研究均提示，脑中D₄受体的变化在精神分裂症的病因、发病中可能起着重要的作用。随着分子遗传学技术的发展，进一步研究编码D₄受体的基因与精神分裂症的关系十分必要。

D₄受体基因的5种结构多态性可以直接改变所编码的受体蛋白的氨基酸结构，从而改变受体的功能或表达水平，进而可能影响个体的疾病易感性。然而，2种静息多态性并不改变所编码的受体蛋白的氨基酸结构,它们本身不可能直接改变受体的功能或表达水平，但可间接地通过影响D₄受体基因的激活、或通过影响D₄受体二级结构的翻译及mRNA的稳定性,从而改变D₄受体的功能或表达水平；它们也可以与疾病的真正的致病基因连锁，而这个致病基因是在D₄受体基因的其它可能影响受体功能或表达水平的调节区上(如在它的起动子、增强子或抑制子上),或在1个与静息多态性邻近的基因上。所以，研究这2种类型的多态性与疾病的关系都具有重要的意义。

1. 精神分裂症与D₄受体基因的48 bp的VNTR多态性的关系：D₄受体基因第3外显子上的48 bp的VNTR多态性是该基因最常见的多态性，该重复碱基序列编码D₄受体第3胞内环上的16个氨基酸重复序列,第3胞内环上有环磷腺苷酸(cAMP)依赖性蛋白激酶的磷酸化位点,能识别并偶联G蛋白,是产生一系列细胞内效应的重要环节。近年的研究主要集中在精神分裂症与48 bp的VNTR多态性的关系上:Sommer等^［12］研究了西、北欧的高加索人115例不相关的精神分裂症患者和115名正常人(种族与病例组类似,年龄大于45岁,无精神疾病),发现两组间等位基因A4与非A4间、基因型A4/A4与非A4/A4间差异均无显著性,继续按年龄、性别、种族分层分析, 差异亦未见显著性。Nanko等^［13］研究了日本80例精神分裂症患者、81名正常人,显示两组间等位基因、基因型的频率差异均无显著性；按药物反应性、遗传负荷、发病年龄、严重度将患者分组比较，各组间等位基因、基因型频率差异亦无显著性。Petronis等^［3］研究了欧洲白种人的50例精神分裂症患者与100名正常人,比较等位基因频率的分布、含A4的基因型频率和不含A4的基因型频率、含A7的基因型频率和不含A7的基因型频率,结果差异均无显著性。Tanaka等^［14］研究了日本人的70例精神分裂症患者和70名正常人,比较两组间A4和非A4的频率、A4纯合基因型与非A4纯合基因频率,差异无显著性，按发病年龄、家庭负荷、症状的严重性分组比较，差异亦无显著性。Macciardi等^［15］研究了北、中意大利的42例精神分裂症患者，而且选择这些患者的父母作对照,比较两组间等位基因、基因型的频率,以及A4频率与非A4频率、A3频率与非A3频率、A2频率与非A2频率,结果差异均无显著性。

2.精神分裂症与D₄受体基因的其它多态性的关系：(1)D₄受体基因5′端非编码区SmaⅠ PCR-RFLP多态性：Petronis等^［3］研究了50例精神分裂症患者和100名正常人，比较两组间该多态性的等位基因、基因型频率，结果均差异无显著性。(2)D₄受体基因第1外显子上12 bp的VNTR多态性：Catalano等^［5<