單胺氧化酶A多態(tài)性與抑制控制能力的關(guān)系

劉永1詹向紅李偉王慧霞韓賀云閆秀娟侯俊林王友杰

(河南中醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河南鄭州450008)

摘要〔〕目的應(yīng)用事件相關(guān)電位(ERPs)技術(shù)檢測(cè)不同單胺氧化酶(MAO)A多態(tài)性被試者的抑制控制特征。方法以36名在校正常大學(xué)生為被試，應(yīng)用連接酶特異檢測(cè)反應(yīng)(LDR)測(cè)定被試基因型，采用Go/Nogo范式，Neuroscan系統(tǒng)記錄并分析被試者腦電圖，比較不同基因型被試的腦電圖特征。結(jié)果三組被試的Go/Nogo任務(wù)的行為反應(yīng)無明顯差異。三組被試N2波波幅差異不顯著，CT組被試Go和Nogo試次的P3波幅較CC組和TT組被試均顯著增大，N2和P3差異波的差異不顯著。結(jié)論三組被試抑制控制能力差異不顯著，但CT組被試在加工處理信息過程中動(dòng)員的認(rèn)知資源更多，具有不同的腦電圖活動(dòng)特征。

關(guān)鍵詞〔〕單胺氧化酶 A；單核苷酸多態(tài)性；事件相關(guān)電位；執(zhí)行功能；抑制控制

中圖分類號(hào)〔〕R749.92〔

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)

通訊作者：詹向紅(1963-)，女，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事情志與衰老相關(guān)性疾病的理論及應(yīng)用研究。

1山東中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院

第一作者：劉永(1978-)，男，講師，在讀博士，主要從事情志與衰老相關(guān)疾病的理論及應(yīng)用研究。

The relation between MAO A polymorphism and the ability of inhibitory control

LIU Yong,ZHAN Xiang-Hong,LI Wei,etal.

Henan University of TCM, Zhengzhou 450008,Henan,China

Abstract【】ObjectiveTo explore the effect of MAO A polymorphism on the inhibitory control by ERPs.MethodsA total of 36 health of college students were investigated.The amplitudes and latencies of ERP components were studied with a visual Go/Nogo task,and the MAO A polymorphism of the participants was tested by LDR.ResultsThe behavioral data were not different.The amplitudes and latencies of N2 component were not different in the three groups.The amplitudes of P3 component of CT group were higher than those of the other two groups.No differences of N2 and P3 waves were found.ConclusionsThe more cognitive resources are mobilized in CT group than those of the other two groups.

【Key words】MAO A;Single nucleotide polymorphism(SNP);ERPs;Executive function;Inhibitory control

近年來，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，情緒個(gè)體差異的遺傳背景受到越來越多的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，情緒的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)與神經(jīng)遞質(zhì)代謝酶基因多態(tài)性有關(guān)。單胺氧化酶(MAO)A是單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的主要代謝酶類，MAO A多態(tài)性與攻擊行為〔1〕、焦慮癥〔2〕等關(guān)系密切，動(dòng)物研究〔3〕也證實(shí)MAO A多態(tài)性與攻擊性有關(guān)。本課題組前期研究〔4〕也發(fā)現(xiàn)MAO A多態(tài)性與憤怒情緒的產(chǎn)生與表達(dá)相關(guān)。攻擊性行為和憤怒、抑郁情緒等的產(chǎn)生均與人的執(zhí)行功能(EF)，尤其是抑制控制密切相關(guān)〔5〕，那么MAO A多態(tài)性對(duì)憤怒等負(fù)性情緒的影響是否因?yàn)槠鋵?duì)抑制控制能力的調(diào)節(jié)呢？本文選擇事件相關(guān)電位技術(shù)(ERPs)考察不同MAO A基因型的被試者抑制控制能力是否不同。

1材料與方法

1.1對(duì)象以某學(xué)院在校正常大學(xué)生為研究對(duì)象，經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)后招募被試，填寫知情同意書及一般情況調(diào)查表。

參考文獻(xiàn)1.2試驗(yàn)程序和任務(wù)刺激由E-prime 2.0系統(tǒng)控制呈現(xiàn)?！?〕，以黑色單/雙三角形構(gòu)成Go/Nogo任務(wù)刺激圖形，共8組刺激，每組含100個(gè)試次，其中Go任務(wù)為60個(gè)，Nogo任務(wù)為40個(gè)。要求被試Go任務(wù)時(shí)做按鍵反應(yīng)。按鍵左右手在被試者中交叉平衡。整個(gè)實(shí)驗(yàn)約需要20 min，實(shí)驗(yàn)完成后給予被試一定酬勞。

1.3數(shù)據(jù)采集與處理采用NuAmps40導(dǎo)系統(tǒng)(Neuroscan Inc)記錄腦電。同步記錄連續(xù)腦電圖(EEG)與行為學(xué)數(shù)據(jù)，用Neuroscan4.5軟件對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析。對(duì)反應(yīng)正確的EEG進(jìn)行分類疊加，得到Go和Nogo刺激產(chǎn)生的兩類ERP數(shù)據(jù)。對(duì)得到的ERPs進(jìn)行30 Hz(24 dB/oct)無相移低通數(shù)字濾波。

1.4基因分型

1.4.1多態(tài)性位點(diǎn)的選擇根據(jù)報(bào)道，從人類基因組單體型圖(HapMap)中選出能代表亞洲人MAO A基因單核苷酸多態(tài)性(SNP)陽性信號(hào)的標(biāo)簽SNP rs5905613基因多態(tài)性位點(diǎn)，考察其多態(tài)性(CC、CT、TT)對(duì)抑制控制能力的影響。最終各基因型入組被試CC 11人，CT 9人，TT 16人。

1.4.2PCR擴(kuò)增目的片段以白細(xì)胞基因組DNA為模板，擴(kuò)增目的基因片段。正義引物CCACAATAGATAACCTTGGGC，反義引物CCTGGGCCAAAAATGCTATTC，擴(kuò)增片段長(zhǎng)度222 bp。PCR反應(yīng)體系：模板DNA 1 μl，10倍PCR緩沖液1.5 μl，MgCl2(25 mmol/L)1.5 μl，dNTP(10 mmol/L)0.3 μl，Taq酶1.25 U，引物各0.25 μl，使用去離子水補(bǔ)足體積至25 μl。反應(yīng)條件：94℃預(yù)變性2 min；94℃變性15 s、60℃退火15 s、72℃延伸30 s共35個(gè)循環(huán)；72℃延伸3 min。擴(kuò)增完成后1.2%瓊脂糖凝膠電泳獲得目的核苷酸片段。各組被試一般情況(年齡、學(xué)歷、性別)無顯著性差異，具有可比性。

1.4.3SNP位點(diǎn)連接酶特異檢測(cè)反應(yīng)(LDR)針對(duì)SNP位點(diǎn)設(shè)計(jì)識(shí)別兩種不同堿基的左端探針(長(zhǎng)度相差3 bp)，以及帶羥基熒光素(FAM)的右端共用探針，終產(chǎn)物長(zhǎng)度差別即為左端探針的長(zhǎng)度差別。LDR探針序列為右端公用探針P-TGTACCATTTGTACTTGAGCCAGCATTTTTT-FAM，左端探針TC TTTTTTTTTACCAAATTCCTCACTATCACAGGC，連接產(chǎn)物為64/C，左端探針TT TTTTTTTTTTTTACCAAATTCCTCACTATCACAGGT，連接產(chǎn)物為67/T。連接體系：PCR產(chǎn)物3 μl、10×Taq DNA連接緩沖液1 μl、Taq DNA ligase 5 U，特定LDR探針各0.1 pmol，去離子水補(bǔ)足體積至10 μl。連接反應(yīng)參數(shù)：94℃變性30 s、60℃退火并連接3 min，循環(huán)20次。反應(yīng)結(jié)束后，4℃保存待用。取1 μl連接反應(yīng)產(chǎn)物，加10 μl上樣緩沖液(已混入Marker)，95℃變性3 min，立即冰水浴。連接產(chǎn)物經(jīng)ABI 3730XL測(cè)序儀掃描，根據(jù)目的峰與Marker的位置差距來讀取結(jié)果。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法導(dǎo)出行為學(xué)數(shù)據(jù)(反應(yīng)時(shí)、正確率、漏報(bào)率、錯(cuò)報(bào)率)進(jìn)行單因素方差分析。本研究主要對(duì)EEG結(jié)果中線的五個(gè)電極位點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以刺激出現(xiàn)后200～300 ms時(shí)間窗內(nèi)最大負(fù)波峰值及其出現(xiàn)時(shí)間為N2幅值和潛伏期、300～500 ms時(shí)間窗內(nèi)最大正波峰值及出現(xiàn)時(shí)間為P3的幅值和潛伏期。為了強(qiáng)調(diào)Nogo效應(yīng)和進(jìn)行組間比較，研究使用相減技術(shù)從Nogo成分中減去Go成分，分別獲得N2和P3的差異波(N2d和P3d)，以刺激出現(xiàn)后200～300 ms、300～500 ms時(shí)間窗內(nèi)N2d和P3d的面積作為Nogo效應(yīng)的指標(biāo)〔7〕。分別對(duì)N2、P3峰值及差異波出現(xiàn)的潛伏期和峰值波幅進(jìn)行混合重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)方差分析。重復(fù)測(cè)量方差分析的P值采用Greenhouse-Geisser法校正。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS19.0軟件進(jìn)行分析。

2結(jié)果

2.1一般情況及行為學(xué)數(shù)據(jù)各組被試一般情況中年齡〔CC組(19.50±0.67)歲；CT組(19.44±1.13)歲；TT組(19.71±0.92)歲；F=0.311，P=0.734〕、學(xué)歷(均為大學(xué)本科)、性別(均為女性)無顯著性差異。三組被試的命中率、漏報(bào)率(Go 任務(wù))和錯(cuò)報(bào)率(Nogo 任務(wù))差異均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,反應(yīng)時(shí)差異也沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表1。

表1　三組被試行為數(shù)據(jù)比較 ± s)

2.2三組被試在不同刺激條件下產(chǎn)生的N2、P3成分峰潛伏期比較各組間Go和Nogo刺激產(chǎn)生的N2成分組間及反應(yīng)類型間差異均不顯著〔F(2，33)=1.057，P=0.359，η2=0.060；F(1，33)=0.158，P=0.693，η2=0.005〕；各組間Go和Nogo刺激產(chǎn)生的P3成分潛伏期組間差異不顯著〔F(2，33)=2.523，P=0.096，η2=0.133〕，但反應(yīng)類型間差異顯著〔F(1，33)=4.778，P=0.036，η2=0.126〕，事后檢驗(yàn)顯示Nogo效應(yīng)峰潛伏期(390.18±5.35)ms較Go效應(yīng)峰潛伏期(379.11±6.68)ms慢。見表2，表3。

2.3波幅三組被試在不同刺激條件下產(chǎn)生的N2成分波幅，在反應(yīng)類型、腦區(qū)及電極位置方面均存在明顯的主效應(yīng)〔F(1，33)=63.932，P=0.000，η2=0.660；F(2，66)=9.129，P=0.000，η2=0.217和F(4，132)=25.961，P=0.000，η2=0.440〕。腦區(qū)和分組間存在交互效應(yīng)〔F(4，66)=3.217，P=0.019，η2=0.163〕，簡(jiǎn)單效應(yīng)分析表明同一腦區(qū)三組被試間波幅差異不顯著，但同一組被試三個(gè)腦區(qū)間波幅差異顯著，以中線區(qū)波幅最負(fù)。見表5。

三組被試在不同刺激條件下產(chǎn)生的P3成分波幅比較，組間比較差異顯著〔F(2，132)=3.722，P=0.035，η2=0.184〕，成對(duì)比較CT組波幅〔(11.29±1.27)μV〕比CC組〔(7.07±1.15)μV〕及TT組〔(7.50±0.95)μV〕波幅大。在反應(yīng)類型、腦區(qū)和電極位置均存在明顯的主效應(yīng)〔F(1，33)=6.428，P=0.016，η2=0.163；F(2，66)=7.227，P=0.003，η2=0.180和F(4，104)=5.641，P=0.012，η2=0.146〕。成對(duì)比較表明Nogo條件下的P3波幅大于Go條件下的波幅，中線位置的電極波幅最大，左右腦區(qū)無差異，最大波幅分布在額中央?yún)^(qū)。見表4，表5。

中線部位五個(gè)電極的N2d、P3d面積組間差異均不顯著〔N2d：F(2，33)=1.377，P=0.266，η2=0.077;P3d:F(2,33)=0.327,P=0.723,η2=0.019〕，電極位置差異顯著〔F(4，132)=18.722，P=0.000，η2=0.362〕，成對(duì)比較顯示額區(qū)和額中央?yún)^(qū)差異波面積最大，與其他3個(gè)位點(diǎn)間差異顯著。見表6。

表2　三組被試N2波潛伏期比較

表3　三組被試P3波潛伏期比較

表4　三組被試N2波波幅比較

表5　三組波試P3波波幅比較

表6　三組被試N2d和P3d面積比較

3討論

本研究從行為數(shù)據(jù)上看，三組被試的Go/Nogo任務(wù)的行為反應(yīng)無明顯差異。Go/Nogo任務(wù)十分簡(jiǎn)單，這可能是三組被試的任務(wù)表現(xiàn)無顯著性差異的原因。從ERP數(shù)據(jù)來看，被試在Nogo試次的N2及P3波波幅增大，成功地誘發(fā)出了Nogo效應(yīng)；Nogo-P3最大波幅分布在額中央位點(diǎn)，出現(xiàn)前部化效應(yīng)。雖然N2和P3差異波的差異不顯著，但CT組被試Go和Nogo試次的P3波幅較CC組和TT組被試均顯著增大，顯示三組被試在認(rèn)知信息加工處理過程中具有不同的腦電活動(dòng)特征。

執(zhí)行功能是指在完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，對(duì)各種認(rèn)知過程進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證認(rèn)知系統(tǒng)以靈活、優(yōu)化的方式實(shí)行特定目標(biāo)的一般性控制機(jī)制；其本質(zhì)就是對(duì)其他認(rèn)知過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)〔8〕。執(zhí)行功能的主要成分包括抑制控制，轉(zhuǎn)換和刷新等，其中抑制控制是執(zhí)行功能的核心成分〔9〕。個(gè)體憤怒特質(zhì)與攻擊行為關(guān)系密切，研究〔10〕表明高特質(zhì)憤怒個(gè)體在敵意情境下會(huì)表現(xiàn)出更多的行為攻擊傾向，而國(guó)內(nèi)外研究〔5〕均表明攻擊行為等與執(zhí)行功能尤其是抑制控制功能呈負(fù)相關(guān)。ERPs具有較高的時(shí)間分辨率和一定的空間分辨率。大量研究表明，Go/Nogo任務(wù)可以用來檢測(cè)抑制控制功能。在Go/Nogo任務(wù)中被試需要對(duì)靶刺激做出反應(yīng)(Go)，而抑制對(duì)非靶刺激的反應(yīng)沖動(dòng)(Nogo)。該任務(wù)產(chǎn)生兩個(gè)主要腦電成分，第一個(gè)是波峰在200～300 ms潛伏期內(nèi)的Nogo-N2成分；第二個(gè)成分是波峰在300～500 ms潛伏期內(nèi)的Nogo-P3成分。這兩個(gè)ERP 成分都被認(rèn)為與反應(yīng)抑制活動(dòng)有關(guān)。Nieuwenhuis等〔11〕報(bào)告N2波幅在低頻刺激下增大且定位于前扣帶回，并據(jù)此認(rèn)為Nogo-N2代表了信息輸入及加工過程中干擾信息的監(jiān)測(cè)。Smith等〔12〕發(fā)現(xiàn)被試對(duì)Go刺激反應(yīng)越快，誘發(fā)出來的Nogo-P3就越大。Kok等〔13〕則報(bào)道在Stop-Signal任務(wù)中，正確的Nogo試次明顯比錯(cuò)誤的Nogo試次誘發(fā)出來的Nogo-P3大。因此，前中央部需要抑制反應(yīng)的試次誘發(fā)出來的Nogo-P3增大被認(rèn)為是反映了抑制過程〔14〕。盡管兩者的心理過程沒有最終確定，但可以認(rèn)為Nogo-N2和Nogo-P3可能分別代表了與抑制控制有關(guān)的兩個(gè)加工過程：沖突監(jiān)測(cè)和反應(yīng)抑制。雖然本研究中三組被試的N2d和P3d均未發(fā)現(xiàn)不同，即未發(fā)現(xiàn)三組被試的抑制控制能力存在顯著差異，但三組被試在P3波波幅的顯著差異，表明不同MAO A基因多態(tài)性對(duì)大腦信息加工和處理過程存在影響，CT多態(tài)性被試在加工處理信息過程中產(chǎn)生了更顯著的電活動(dòng)，動(dòng)員了更多的認(rèn)知資源。

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〔2013-10-16修回〕

(編輯袁左鳴)

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