5-HT1A基因C-1019G多态位点的研究进展

Research Progress on the C-1019G Polymorphic Locus of 5-HT1A Gene

摘要: 5-HT1A基因编码5-羟色胺(血清素)的G蛋白偶联受体(属于5-羟色胺受体亚家族)。C-1019G多态位点是5-HT1A基因启动子区一个重要的功能性多态位点，人群中存在3种基因型即CC、CG、GG，它与个体的恋爱关系及抑郁症、焦虑症等精神疾病密切相关。本文对5-HT1A基因C-1019G多态位点的相关机制、检测方法、研究进展等进行综述。

Abstract: The 5-HT1A gene encodes a G protein-coupled receptor for serotonin, which belongs to the 5-hydroxytryptamine receptor subfamily. C-1019G polymorphism is an important functional poly-morphism in the promoter region of 5-HT1A gene. There are three genotypes (CC, CG and GG) in the population, which are closely related to individual’s romantic relationship and mental disorders such as depression and anxiety. In this paper, the mechanism, detection methods and research progress of C-1019G polymorphism of 5-HT1A gene were reviewed.

1. 引言

羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)又称血清素，是一种在生物体内广泛存在的神经递质，参与调节人类的情感和各种行为，包括人类的饮食、睡眠、体温、精神和情绪等，在精神系统疾病中有着广泛的应用。5-HT与受体结合后才能发挥作用。5-HT受体有多种类型，其中最受关注的是5-HT1A，它与神经元的发育和可塑性[1]、应激[2]以及免疫[3]密切相关，还与多个神经精神性障碍如精神分裂症[4]、抑郁[5] [6]、焦虑[7]、物质滥用[8]、痴呆[9]等密切相关。更为重要的是，5-HT1A还可以调节神经元和其他受体的功能，和许多行为关系密切[10]。

5-HT1A基因C-1019G多态性(rs6295多态性)能严重影响5-HT1A的表达和功能。大量相关研究表明，该多态性与个体之间的交往、多个神经精神性障碍(精神分裂症、抑郁、焦虑)等具有潜在关联性[11]-[13]。

由于5-HT1A在情绪调节、人格形成及大脑网络的活动中发挥关键作用，在多种精神健康状况的发展中扮演重要角色，因此对5-HT1A基因C-1019G多态位点的检测和研究很有必要。

2. 5-HT1A基因C-1019G多态位点的背景

5-HT1A基因亦称HTR1A基因，编码5-羟色胺(5-HT)的18个已知哺乳动物受体基因之一，也是大脑中表达最丰富的5-HT受体亚型之一[14]。5-HT1A基因位于染色体5q11.2-13上，并且缺乏内含子。5-HT1A基因C-1019G多态位点位于基因的启动子区，C等位基因是26个碱基回文序列的一部分，该回文序列通过NUDR (nuclear deformed epidermal auto regulatory factor)连接转录因子(DEAD-1、Hes1和Hes5)抑制基因的转录，而G等位基因则通过NUDR关闭抑制。G等位基因能显著上调5-HT1A基因的表达，而C等位基因则使5-HT1A基因保持较低的表达水平。这种表达水平的变化会影响5-羟色胺在大脑中的信号转导[15]。

3. 5-HT1A基因C-1019G多态性位点的研究意义

研究表明，5-HT1A基因C-1019G多态性能影响大脑网络功能[10]、人与人之间的交往[11]，与多种精神健康状况包括抑郁症[5]、恐惧表现[16]、特质焦虑[7]、重度抑郁症和自杀风险[6]、抗精神病药物治疗精神分裂症的响应[17]有关联。

有研究者采用遗传神经影像学方法，研究了99例健康人5-羟色胺1A受体多态性对脑静息态功能连接(functional connectivity, FC)的影响，其中CC基因型59人，CG基因型28人，GG基因型12人。与CC纯合子组相比，G等位基因携带者在背侧前额叶皮层(Dorsolateral Prefrontal Cortex, DLPFC)和腹内侧前额叶皮层(Ventromedial Prefrontal Cortex, VMPFC)中显示大脑默认模式网络(Default mode network, DMN)的连通性低下，及G等位基因携带者在VMPFC和膝下前扣带回(Subgenual anterior cingulated cortex, sgACC)内突显网络(Salience network, SN)的FC显著下降。结果表明，5-HT1A受体基因多态性可调节包括DMN和SN在内的脑网络中静息态FC的活性。-1019G等位基因改变了转录调控，并与前脑中5-HT1A自身受体结合增加和突触后5-HT1A受体减少有关，导致血清素信号传导减少。对于VMPFC和SGACC，而言，VMPFC是一个5-羟色胺能核，控制着中缝背核的神经活动，影响5-HT1A的水平和某些行为，与缺陷处理有关，而SGACC活动与抑郁症状呈正相关。因此，-1019G等位基因可通过影响静息状态网络的功能参与情感加工。同样，在使用正电子发射断层显像(Positron Emission Computed Tomography, PET)和静息态功能性磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging, fMRI)联合进行的人体研究也证实，中缝核在参与认知和情绪处理的大脑区域内具有显著的阳性FC，并且5-HT1A受体结合电位似乎可以预测DMN的活性[18] [19]。这些与基因型相关的脑网络和FC的改变可能为研究G等位基因携带者易感疾病的神经机制提供新的思路[10]。

有研究调查了579名中国汉族大学生5-HT1A基因多态性(C-1019G, rs6295)与恋爱状态的关系。结果发现，在CC基因型的个体(361人)中，处在恋爱关系的占50.4% (182人)、处在单身的占49.6% (179人)；在CG基因型个体(185人)中，处在恋爱关系的占38.9% (72人)、处在单身的占61.1% (113人)；在GG基因型个体中，处在恋爱关系的占39.4% (13人)、处在单身的占60.6% (20人)。由于GG型人数较少，且GG型的恋爱率与CG型相似，因此将CG型和GG型的数据合并，以提高统计检验效力，这样，CC型与CG/GG型个体恋爱率分别为50.4%和39%，即具有CG/GG基因型的个体比具有CC基因型的个体更有可能是单身。Logistic回归分析显示，在排除高矮胖瘦、社会经济地位、宗教信仰、教养风格和抑郁症状等影响因素后，5-HT1A基因多态性与恋爱状态的关联仍然存在[11]。与具有G等位基因的个体比具有C等位基因的个体对亲密关系的舒适度也更低的发现是一致的[20]。

王美平等考察了5-HT1A基因rs6295多态性与父母教养行为对青少年(1323名)早期抑郁的交互作用及其性别差异。结果表明：当父母积极教养行为水平较高时，携带CC基因型的女青少年抑郁水平显著低于G等位基因携带者，当父母积极教养行为水平较低时，携带不同基因型的女青少年的抑郁水平无显著差异，但rs6295多态性与父母教养行为对男青少年的抑郁无显著交互作用[5]。这些结果表明，5-HT1A基因C-1019G多态位点可能在抑郁症的发病机制中扮演一定的角色，特别是在考虑家庭环境因素时。

Straube B等研究了5-HT1A基因C-1019G与恐惧表现的关系，共有369名患者参加了临床研究。研究发现，与CC基因型携带者相比，GG基因型携带者在暴露于测试室期间逃避的频率更高[16]。与未逃避的患者相比，在暴露期间表现出逃避行为的CC携带者在预期内的预期焦虑明显增加；而逃避和非逃避GG型纯合子之间的预期焦虑相当。携带CC基因型时，明显的自我报告的预期焦虑才会先于逃避行为。该研究证明了HTR1A对恐惧机制的影响，反映在GG型纯合子中，威胁相关的防御反应增加，杏仁核对威胁和安全线索的活动的功能失调的差异调节过程。在CC基因型携带者中，主观焦虑增加是标准化行为回避测试(BAT)期间逃避行为的前兆[16]。

Fakra E等分析了89名成年白种人志愿者的HT1A基因C-1019G位点基因型和威胁相关的杏仁核反应性数据，发现相对降低的杏仁核反应性有助于降低-1019G携带者的特质焦虑，HT1A基因型对特质焦虑的影响是通过其对杏仁核反应性的影响来实现的。与CC型纯合子相比，CG和GG型个体都表现出杏仁核反应性显著降低[7]。

Lemonde S等研究了5-HT1A基因C-1019G多态性与重度抑郁症和自杀风险的关系。研究重度抑郁症的实验样本包括重度抑郁症患者129名(CC: 30, CG: 63, GG: 36)和134名正常对照健康志愿者(CC: 50, CG: 68, GG: 16)。与对照组相比，重度抑郁症患者的GG型纯合子频率增加了两倍，基因型频率和等位基因频率均存在显著差异(P值分别为0.0017和0.0006)，表明C-1019G多态性与抑郁症有一定的相关性。研究自杀风险的实验样本包括102 名自杀者(CC: 55, CG: 30, GG: 17)和116名正常对照者(CC: 85, CG: 26, GG: 5)。自杀病例携带-1019G变异的频率显著高于对照组(基因型：P = 0.002；等位基因：P = 0.00008)。重要的是，GG基因型在自杀者中的频率为对照组的4倍。因此，-1019G等位基因与自杀风险密切相关[6]。

5-HT1A基因C-1019G多态性是否影响抗精神病治疗精神分裂症的响应？意大利博洛尼亚大学生物医学和神经运动科学系Takekita等人经过筛选，将包括1281名患者的10项研究纳入荟萃分析。结果表明，与HTR1A rs6295多态性G等位基因携带者相比，抗精神病治疗可能更有效地改善C等位基因的阴性症状，但对整体症状或阳性症状的改善没有影响[17]。

此外，5-HT1A受体还可能与创伤后应激障碍(PTSD)、反社会人格障碍(ASPD)和早发性强迫症(OCD)等心理疾病的发病机制有关，尽管这些疾病与5-HT1A受体的直接关联性需要进一步的研究来阐明[21]。

综上所述，5-HT1A基因C-1019G多态性位点的研究对于理解抑郁症、恐惧表达与焦虑等精神病、自杀行为的生物学基础、以及个体在情感和人际关系中的差异具有重要意义。在临床实践中，了解个体的5-HT1A C-1019G多态位点基因型可能有助于预测对特定抗抑郁、精神分裂治疗的响应，以及评估个体在不同家庭环境下发生抑郁症的风险。这种个性化医疗的方法可以指导更有效的治疗计划，并可能改善患者的预后。结合5-HT1A基因C-1019G多态性位点的检测，更有利于了解当代大学生的心理现状并且给予更有效的治疗。

4. 5-HT1A基因C-1019G多态位点的检测

单核苷酸多态性(SNP, Single Nucleotide Polymorphism)主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性，由单个碱基的转换或颠换所引起，也可由碱基的插入或缺失所致[21]。目前对于SNP的分型仍多以PCR为基础[22]-[24]，以下是5-HT1A基因C-1019G多态位点现有一些分型方法的介绍。

4.1. 酶切扩增多态性序列

酶切扩增多态性序列(CAPS, Cleaved Amplified Polymorphic Sequence)，又称为限制性片段长度多态性聚合酶链反应(PCR-RFLP, polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism)是在PCR技术的基础上，使用限制性内切酶将特定基因的扩增产物切割成不同大小的片段，针对限制性酶切位点间的插入、缺失、重排或点突变所引起的基因型间限制性片段长度变异的一种常用的生物基因型鉴定方法，是一种经典的基因型检测方法。该分型技术简单，结果稳定，特异性好，灵敏度高，对检材质量要求低等优点[24]。

在对HT1A基因C-1019G位点的分型中，使用的限制性内切酶包括Hpy CH4IV [25]-[29]、BseGI [30]-[32]。

比如，在一项HT1A受体基因C-1019G启动子变异与重度抑郁症中听觉诱发电位的相关性分析中[28]，研究者对PCR产物用Hpy CH4IV限制性内切酶进行酶切，用4%琼脂糖凝胶电泳分离酶切片段。在国内一项研究重度抑郁症患者对氟西汀和血清素1A受体(C-1019G)多态性的反应中[33]，也采用相似的方法进行基因分型。国外一项人血清素-1a受体多态性(rs6295)与纤维肌痛综合征的疼痛和相关症状的分析中[34]，也是先对HT1A受体基因rs6295多态位点的靶序列进行PCR扩增，然后进行限制性片段长度多态性(RFLP)分析。

本法中使用的Hpy CH4IV、BseGI为不常见的限制酶，价格较贵。此外，酶切不完全的话，容易引起基因型误判。

4.2. 荧光定量PCR

荧光定量PCR (real time fluorescence quantitative PCR)是指在PCR扩增反应体系中加入荧光基团，以检测扩增反应中每一个循环产物荧光信号的变化，再通过Ct值和标准曲线的分析对起始模板进行定量分析。荧光定量PCR具有操作简单、敏感度高、特异度和可靠性高等特点[35] [36]，但对仪器要求高，试剂成本高。对实验室条件要求较为严格。

有研究者使用实时荧光定量PCR对多种5-HTR基因分型以探究5-HTR分布差异[37]。另有研究者在一项研究血清素相关基因的相互作用影响重度抑郁症患者的短期抗抑郁药物反应中使用该技术[38]，在一系列温度梯度下测定PCR产物的荧光强度，使用PCR系统进行扩增和解离，自动计算荧光变化的负导数，并检测各样本的SNP基因型，进而精准检测样本基因型。

TaqMan探针法也是一种实时荧光定量PCR技术，在5-HTR1A基因C-1019G多态位点的分型中，经常使用TaqMan探针法。比如，有研究者在对重度抑郁症和双相情感障碍患者的扩展荟萃分析中，提及使用TaqMan探针法分析SNP [39]。另有研究者在一项关联研究和荟萃分析5-HTR1A基因C-1019G多态位点与重度抑郁症的关系中也提及该法[15]。

4.3. 基质辅助激光解析电离解吸飞行时间质谱法

基质辅助激光解析电离解吸飞行时间质谱法(MALDI-TOF-MS, matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometer)是将样品离子化，测量相应的蛋白质和多肽的分子质量得出的蛋白质片段组指纹图，通过与数据库中的微生物参考图谱比对，得到鉴定结果。该方法易操作、快速出结果、高通量和准确度高，目前已在食品安全、临床诊断、环境监测等领域的病原菌检测、鉴定或溯源分析等领域进行应用[40] [41]。

德国一项探究自杀行为与5-HT的关联的研究中[42]，利用蛋白质组学思路，通过MALDI-TOF-MS分析和蛋白质数据库检索方法，探究5-HT中多种可能存在的基因和基因产物导致自杀易感性的影响。在国内，王美萍等人[5]通过使用MALDI-TOF-MS分析5-HTR1A基因rs6295多态性，以探究基因与父母教养行为对青少年早期抑郁的交互作用。

MALDI-TOF-MS测序法是较为新型的基因检测技术，能够进行多基因，多目检测，灵敏度高，但技术对于样本的质量要求较高，且面临较高的设备成本和复杂的数据处理。

4.4. PCR-单链构象多态性分析法

PCR-单链构象多态性分析(PCR-single strand conformation analysis, PCR-SSCP)基于突变可引起单链DNA三级构象改变，通过观察单链DNA在非变性聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率漂移来判断突变。将样品经PCR扩增后，在聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)中，对于突变的基因，可以显现出不同的带型，从而确定野生型和突变型。

在一项探究5-羟色胺受体基因(5-HT1A基因)调节述情障碍特征和依恋取向的研究过程中[20]，实验人员采用了该方法对rs6295多态位点进行基因分型。

PCR-SSCP分析法敏感性较高。但其突变检测敏感性随PCR产物长度的增加而降低，一般用于检测较小外显子的突变。可以通过使用毛细管电泳代替PAGE，提高突变检测的效率。

综上所述，在现代基因组学研究中，5-HTR1A等易感基因的检测和分析受到越来越多的关注。这些基因的研究对于理解相关疾病的机制至关重要。不同技术各具特色且优势互补。研究人员选择合适的检测方法需综合考虑研究目标、样本类型、预算及实验条件，以确保所获得的数据在科研与临床应用中的有效性和可靠性。

5. 述评与展望

5-HTR1A基因的检测与分析在现代基因组学研究中具有重要意义。特别是5-HT1A基因C-1019G多态性对于精神健康状况的发展可能起着关键作用，影响着情绪调节、人格形成以及大脑网络的活动。因此，快速、实用且准确的5-HT1A基因表型检测方法非常重要。

5-HT受体在脑内的广泛分布与多个功能密切相关，包括植物神经调节、行为与情绪、睡眠、疼痛以及认知等。其中，5-HT1A受体尤为引人关注，因为它与神经元的发育和可塑性、应激反应以及免疫功能密切相关，还与多种神经精神性障碍如精神分裂症、抑郁、焦虑、物质滥用和痴呆等疾病的发病机制有关。它的调节作用还扩展到调节其他受体和神经元功能，对许多行为产生重要影响。

未来的研究应进一步探索5-HTR1A基因的功能和调控机制，以更好地理解其在精神健康和神经系统功能中的作用。同时，我们也期待开发更多高效、精确且经济实用的检测方法，以满足不同研究需求和临床应用的要求。通过整合多种技术手段和跨学科的合作，深入揭示5-HTR1A基因的功能和相关疾病的机制，为精神健康领域的研究和治疗提供更多的突破和进展。

基金项目

1) 2021年教育部人文社会科学研究专项任务项目(高校辅导员研究)，项目批准号：21JDSZ3043。

2) 广东药科大学2023年度本科教学质量与教学改革工程项目。

3) 广东药科大学基础医学院2023年度教育教学质量提升工程项目。

NOTES

^*共一作者。

^#共同通讯作者。