基于谷氨酸突触发育通路的注意缺陷多动障碍易感基因筛选及其神经影像学效应研究

Glutamatergic synapse development pathway, which plays an important role in the process of neuronal growth and migration, synapse formation and plasticity, axon guidance and the regulation of neuron activity, may be involved in the development of attention deficit hyperactivity disorder(ADHD). A comprehensive analysis, including two independent case-control studies and biological mechanism assays, will be conducted to detect the association between the genetic variations of key genes（LPHN3, FLRT3, GRM5, GRM7, GRIN2A, GRIN2B, GRIN1, GRID2, GRIK1, GRIK4 and SLC1A3）in the glutamatergic synapse development pathway and risk of ADHD, especially the roles of gene-gene and gene-environment interactions. We also use resting-state functional magnetic resonance imaging to illuminate the neuroimaging effects of risk genes. A combination of methods in molecular biology, cytobiology and neuroimaging is used to clarify the pathogenesis of ADHD. The identified genetic variations may be used as genetic biomarkers in the future for the screening and prognosis surveillance in the high-risk groups.

谷氨酸突触发育通路参与神经发生与迁移、突触形成与可塑性、轴突导向以及神经元活动调节等过程，在注意缺陷多动障碍（ADHD）的发生过程中起重要作用。我们首先采用多中心两阶段的病例对照研究策略，对谷氨酸突触发育通路关键基因（LPHN3、FLRT3、GRM5、GRM7、GRIN2A、GRIN2B、GRIN1、GRID2、GRIK1、GRIK4和SLC1A3）的遗传变异与ADHD发生的关系进行全面分析，重点探讨基因-基因、基因-环境相互作用对疾病易感性的影响；同时结合分子生物学和细胞生物学技术手段，深入探讨与ADHD易感性相关的遗传变异的生物学机制；并对鉴定出的与ADHD关联的风险基因，应用静息态功能磁共振成像技术探讨风险基因的神经影像学效应，从神经生物学机制阐明ADHD的发病机理。所识别的与ADHD易感性相关的遗传变异可作为遗传标记物用于ADHD高风险个体的筛查和预后监测。

本研究首先采用多中心两阶段的病例对照研究策略，对谷氨酸突触发育通路关键基因（LPHN3、FLRT3、GRM5、GRM7、GRIN2A、GRIN2B、GRIN1、GRID2、GRIK1、GRIK4和SLC1A3）的遗传变异与ADHD发生的关系进行全面分析。以DSM-Ⅳ为诊断标准，发现阶段在武汉招募617例病例和636例对照；验证阶段在长沙招募352例病例和346例对照。应用Agena平台的MassARRAY和iPlex系统完成基因分型；采用Logistic回归模型分析不同遗传模型下SNPs与ADHD发病风险的关联。发现GRID2 rs1385405与ADHD的发病风险以及注意力缺陷和多动-冲动症状有关；GRIN2A rs1014531与ADHD多动-冲动症状有关；GRID2-rs1385405和GRIN2A rs1014531交互作用协同调节ADHD易感性。GRM4 rs1906953 T等位基因与ADHD发病风险降低有关，与CC基因型相比，TT基因型携带者具有较轻的注意缺陷和多动-冲动症状。GRM7 rs9826579 C等位基因与ADHD发病风险增高有关，与TT基因型相比，CT基因型携带者具有更严重的注意缺陷症状。然后采用分类决策树、多因子降维法等探讨了基因-环境交互作用对ADHD易感性的影响。发现早产、血铅暴露与GRID2 rs1385405有显著的多因素和两因素水平的交互作用，协同调节ADHD的易感性。GRM7 rs9826579与睡眠障碍存在显著交互作用。与携带rs9826579 TT基因型且不存在睡眠障碍的儿童相比，rs9826579 TT-存在睡眠障碍的儿童、rs9826579 TT/TC-无睡眠障碍的儿童和 rs9826579 TT/TC存在睡眠障碍的儿童患ADHD的风险均明显增高。最后结合分子生物学和细胞生物学技术手段，深入探讨了与ADHD易感性相关的遗传变异的生物学机制。发现GRM4 rs1906953 T等位基因可能通过干扰转录因子与DNA序列的结合使GRM4基因表达量下降，从而降低ADHD的发病风险。GRID2 rs1385405遗传变异可能通过选择性剪接参与ADHD的发病。本研究可为ADHD的病因学研究提供新线索，所识别的与ADHD易感性相关的遗传变异可作为遗传标记物用于ADHD高风险个体的筛查和预后监测。