COMT基因多態(tài)性對(duì)腦結(jié)構(gòu)及功能調(diào)控的多模態(tài)MRI研究.pdf

1、目的:
　　COMT基因rs4680位點(diǎn)多態(tài)性作用于人腦結(jié)構(gòu)或功能的研究多是獨(dú)立進(jìn)行的，而且多數(shù)是基于感興趣區(qū)的分析，缺乏結(jié)合結(jié)構(gòu)及功能研究的全腦分析。此外，性別對(duì)COMT活性的影響以及其它多巴胺系統(tǒng)基因多態(tài)性與COMT的交互作用是現(xiàn)有研究中的薄弱之處。本研究采用大樣本青年被試及多模態(tài)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)分析技術(shù)，聯(lián)合運(yùn)用基于體素的形態(tài)學(xué)分析(voxel-based morph

2、ometry analysis，VBM)、靜息態(tài)功能連接(resting-statefunctional connectivity，rsFC)、功能連接密度(functional connectivity density，F(xiàn)CD)方法，研究COMT基因多態(tài)性對(duì)正常人腦結(jié)構(gòu)及功能的影響。
　　材料與方法:
　　選擇右利手的健康青年志愿者323例。利用GE3.0T Signa HDX磁共振掃描儀對(duì)所有受試者進(jìn)行靜息態(tài)以及結(jié)構(gòu)像數(shù)

3、據(jù)的采集。
　　1.基因型測(cè)定，應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)-連接酶檢測(cè)反應(yīng)(ligation detection reaction，LDR)的方法，檢測(cè)受試者COMT基因rs4680位點(diǎn)G/A等位基因多態(tài)性以及DRD2基因rs1076560位點(diǎn)G/T等位基因多態(tài)性。
　　2.采用基于Matlab平臺(tái)的SPM8軟件及其插件包VBM8對(duì)高分辨率結(jié)構(gòu)像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理過(guò)程包括:

4、灰、白質(zhì)分割、空間標(biāo)準(zhǔn)化及空間平滑。采用基于Matlab平臺(tái)的DPARSF軟件對(duì)靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理過(guò)程包括:時(shí)間校正、頭動(dòng)校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化、重采樣到3mm×3mm×3 mm的立方體素及空間平滑。對(duì)于時(shí)間校正、頭動(dòng)校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化后得到的靜息態(tài)功能圖像，我們用Tomasi等人提出的FCD方法計(jì)算全腦灰質(zhì)mask內(nèi)每個(gè)體素的短程(local FCD)和長(zhǎng)程功能連接密度(long-range FCD)值，再用每個(gè)體素local

5、FCD和long-range FCD值除以全腦的平均local FCD和long-range FCD值，得到每個(gè)受試者標(biāo)準(zhǔn)化的local FCD和long-range FCD圖，最后進(jìn)行空間平滑。
　　3.采用預(yù)處理后的高分辨率結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)，研究COMT基因?qū)Υ竽X灰質(zhì)體積影響的主效應(yīng)及基因-性別交互效應(yīng)。然后，我們將有顯著差異的腦區(qū)作為感興趣區(qū)進(jìn)行基于種子區(qū)的全腦功能連接計(jì)算。同樣地，我們研究COMT基因?qū)Ω信d趣區(qū)與全腦功能連接影響

6、的主效應(yīng)以及基因-性別交互效應(yīng)。
　　4.在控制受試年齡、性別、教育年限后，F(xiàn)CD數(shù)據(jù)在SPM8軟件中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究COMT及DRD2基因?qū)θX功能連接密度調(diào)控的主效應(yīng)及基因-基因交互效應(yīng)。
　　5.統(tǒng)計(jì)分析采用雙因素方差分析（COMT基因型-性別或COMT基因型-DRD2基因型），采用AlphaSim或FWE方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行多重比較校正。
　　結(jié)果:
　　1.通過(guò)COMT、DRD2基因分型檢測(cè)，基因型分布頻率

7、符合Hardy-Weinberg分布。
　　2.雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)右側(cè)后扣帶區(qū)的灰質(zhì)體積存在顯著COMT基因主效應(yīng)，即Val純合子右側(cè)后扣帶的灰質(zhì)體積比Met等位基因攜帶者要小。左內(nèi)側(cè)額上回區(qū)灰質(zhì)體積存在顯著的COMT基因型-性別交互效應(yīng)，即男性Val純合子的左內(nèi)側(cè)額上回的灰質(zhì)體積比男性Met等位基因攜帶者要小，在女性中則不存在這一現(xiàn)象。
　　3.以右側(cè)后扣帶區(qū)及左內(nèi)側(cè)額上回區(qū)為種子區(qū)進(jìn)行全腦功能連接計(jì)算。單樣本t檢驗(yàn)（校正

8、后P＜0.05）顯示右后扣帶與左內(nèi)側(cè)額上回表現(xiàn)出類似的功能連接模式，它們均與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主要腦區(qū)呈正功能連接。這表明右側(cè)后扣帶區(qū)和左內(nèi)側(cè)額上回均屬于默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的一部分。
　　4.當(dāng)以右側(cè)后扣帶區(qū)作為種子區(qū)進(jìn)行全腦功能連接，右后扣帶與左內(nèi)側(cè)額極的功能連接存在顯著的COMT基因主效應(yīng)。當(dāng)以左內(nèi)側(cè)額上回作為種子區(qū)進(jìn)行全腦功能連接，左內(nèi)側(cè)額上回與左內(nèi)側(cè)額極的功能連接同樣存在顯著的COMT基因主效應(yīng)。它們均表現(xiàn)為Val純合子的功能連接強(qiáng)度比M

9、et等位基因攜帶者小。
　　5.在控制種子區(qū)的灰質(zhì)體積后我們重復(fù)了功能連接分析。我們發(fā)現(xiàn)新得到的結(jié)果與控制灰質(zhì)體積之前的結(jié)果沒(méi)有顯著差異，表明功能連接的變化與結(jié)構(gòu)變化不存在顯著關(guān)聯(lián)。
　　6.雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)右側(cè)顳極上部、左側(cè)舌回的local FCD以及右側(cè)殼核、左內(nèi)側(cè)前額葉皮層的long-range FCD存在顯著的COMT-DRD2基因交互效應(yīng)。FCD與各基因型之間的關(guān)系呈系統(tǒng)依賴型非線性變化。
　　結(jié)論:

10、>　　1.COMT Val158Met基因多態(tài)性調(diào)控默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的功能連接強(qiáng)度;這可能是由于不同人群中COMT活性差異導(dǎo)致部分腦區(qū)多巴胺濃度不同而引起的。
　　2.COMT Val158Met基因多態(tài)性對(duì)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)結(jié)構(gòu)及功能的調(diào)控是相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程，不存在直接關(guān)聯(lián)性。
　　3.COMT Val158Met基因多態(tài)性對(duì)前額葉形態(tài)的調(diào)控具有性別依賴性。
　　4.COMT與DRD2基因多態(tài)性對(duì)大腦功能連接密度的調(diào)