趙秉宏，關(guān)明杰

(包頭醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060)

兒童注意缺陷多動(dòng)障礙(attention deficit hyperactivity disorder ADHD)也就是我們常說的多動(dòng)癥，是一種以多動(dòng)、注意力不集中、工作記憶缺陷和沖動(dòng)性為特征的神經(jīng)認(rèn)知障礙。根據(jù)美國精神疾病診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)第四版(DSM -IV)，將注意缺陷多動(dòng)障礙分為混合型(ADHD-C)，注意缺陷型(ADHD-I)及多動(dòng)沖動(dòng)型(ADHD-HI)三個(gè)亞型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球兒童ADHD發(fā)病率平均為6 %[1]，我國ADHD兒童的總患病率為5.5 %[2]，男性的發(fā)病率高于女性。注意缺陷多動(dòng)障礙的發(fā)病時(shí)間多在6～11歲，其癥狀影響兒童的生活和學(xué)習(xí)，在學(xué)校違反紀(jì)律，易沖動(dòng)，無法融入集體生活，課堂上注意不集中，學(xué)習(xí)成績(jī)低下，持續(xù)整個(gè)兒童時(shí)期，甚至有50 %至80 %的人其癥狀可持續(xù)到青春期，在大約40 %的人中，癥狀可持續(xù)到成年[3]，成年后的反社會(huì)人格，破壞、攻擊性行為使其無法融入社會(huì)，不能建立家庭，藥物濫用[4]、交通事故頻繁發(fā)生等。因此ADHD已經(jīng)成為國際關(guān)注的公共衛(wèi)生問題。

注意缺陷多動(dòng)障礙的臨床表現(xiàn)包括學(xué)習(xí)和認(rèn)知障礙，記憶力減退，多動(dòng)、沖動(dòng)行為以及情緒易怒等，目前該病的發(fā)病機(jī)制尚不明確，大量研究表明ADHD是多因素綜合作用的結(jié)果，沒有一個(gè)理論假說能夠完全將ADHD的發(fā)病闡述清楚，包括分子遺傳、神經(jīng)生理、神經(jīng)生化、免疫學(xué)多方面的影響。分子遺傳機(jī)制一直是該病研究的重點(diǎn)，分子生物學(xué)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中也逐步占據(jù)一定的地位，本文將從分子遺傳學(xué)及分子生物學(xué)方面對(duì)ADHD涉及到的可能機(jī)制進(jìn)行綜述，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 注意缺陷多動(dòng)障礙的分子遺傳學(xué)

大量研究表明遺傳因素在ADHD病因方面起主要作用，其遺傳度可達(dá)到70 % - 80 %[5]，Livingstone等[6]研究發(fā)現(xiàn)，ADHD患兒組家族成員發(fā)生該病的危險(xiǎn)是正常組兒童家族成員的2～8倍。通過全基因組掃描和優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)評(píng)分已確認(rèn)出ADHD的眾多候選基因，多巴胺能系統(tǒng)假說是目前ADHD廣泛認(rèn)可的發(fā)病機(jī)理之一，研究較多的有多巴胺受體基因(DRD2、DRD4)、多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體基因(DAT1)[7]、多巴胺羥化酶基因等。DRD4是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)與ADHD人格特征有關(guān)的基因[8]，表達(dá)部位主要是大腦前額葉皮質(zhì)、扣帶回、海馬等，尤其是扣帶回，這個(gè)部位與注意力功能有關(guān)；人口分析和家庭分析的方法中，單標(biāo)記和多標(biāo)記分析初步確定DRD1對(duì)合并型兒童多動(dòng)癥的貢獻(xiàn)，驗(yàn)證了DRD1與兒童多動(dòng)癥之間的關(guān)聯(lián)，支持DRD1參與兒童ADHD[9]；DAT1是既定的ADHD候選基因， Pineau G認(rèn)為DAT1 VNTR多態(tài)性可以調(diào)節(jié)與多動(dòng)癥相關(guān)的腦神經(jīng)活動(dòng)[10]。DRD5的148bp等位基因被許多研究報(bào)道與ADHD有相關(guān)性，該位點(diǎn)與對(duì)立違抗障礙有關(guān)。DAT1通過調(diào)節(jié)突觸間隙的多巴胺濃度，從而控制多動(dòng)行為，有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示被敲除了DAT1的小鼠與正常小鼠相比較，突觸間隙的多巴胺濃度高于正常小鼠，且活動(dòng)度增加，表現(xiàn)出多動(dòng)行為[11]。五羥色胺能系統(tǒng)假說是ADHD遺傳機(jī)制中的另一重要假說，研究多集中在5-HT1B、5-HT2C、5-HTT基因上，目前研究較多的是5-HTT，有研究表明杏仁核5-HTT基因網(wǎng)絡(luò)與ADHD相關(guān)的行為密切相關(guān)[12]，說明5-HTT基因與執(zhí)行功能有關(guān)，在5-HTT基因的啟動(dòng)子區(qū)域存在缺失或插入可造成5-HT的含量下調(diào)，進(jìn)而引起ADHD樣癥狀。去甲腎上腺素能系統(tǒng)的受體基因有ADRA2A、ADRA2C和ADRA1C等。ADRA2A啟動(dòng)子區(qū)域有單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)(SNP)，其中G等位基因與對(duì)立反抗和精神障礙有關(guān)，C等位基因則與恐慌、強(qiáng)迫癥、成癮以及情感和分裂樣癥狀相關(guān)[13]。乙酰膽堿能系統(tǒng)基因也被認(rèn)為與ADHD相關(guān)，腦內(nèi)的膽堿能神經(jīng)元自Meynert基底核發(fā)出的神經(jīng)纖維投射至大腦皮層，該通路與學(xué)習(xí)、記憶功能密切相關(guān)[14]。其受體基因型有CHRNA4和CHRNA7，研究發(fā)現(xiàn)CHRNA 4多態(tài)性與ADHD癥狀之間存在關(guān)聯(lián)[15]，參與注意力，記憶力和知覺[16]；CHRNA7基因多態(tài)性可導(dǎo)致腦內(nèi)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)功能連接下降,其異常程度與認(rèn)知功能相關(guān)，CHRNA7 GG基因?qū)φJ(rèn)知障礙患者靜息狀態(tài)下的腦內(nèi)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)選擇性有損害，參與認(rèn)知障礙的病理過程[17]。

2 注意缺陷多動(dòng)障礙的分子生物學(xué)

從生物化學(xué)的角度看，學(xué)習(xí)記憶過程伴隨腦內(nèi)物質(zhì)代謝的改變，ADHD相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)、信號(hào)通路、神經(jīng)營養(yǎng)因子等是目前ADHD分子生物學(xué)研究的重點(diǎn)，多巴胺、五羥色胺、去甲腎上腺素是與ADHD密切相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)，其在腦內(nèi)的含量變化是ADHD的發(fā)病機(jī)制之一，相關(guān)通路涉及的上游分子含量的上調(diào)或者下調(diào)會(huì)影響下游分子，最終導(dǎo)致一系列蛋白表達(dá)的變化，影響生理活動(dòng)。

2.1多巴胺 國內(nèi)外研究表明多巴胺( DA) 是導(dǎo)致ADHD發(fā)生的重要因素。多巴胺是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中非常重要的兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)，與調(diào)節(jié)情感、協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能有關(guān)。許多神經(jīng)障礙性疾病的發(fā)生都涉及多巴胺的調(diào)節(jié)障礙，如帕金森病，精神分裂癥，Tourette綜合征等。多巴胺主要分布于大腦的紋狀體、海馬、杏仁核、下丘腦、大腦皮層、中腦、延髓等，有研究者發(fā)現(xiàn)在ADHD患者的前額葉、大腦皮質(zhì)、紋狀體中多巴胺的含量較正常人減少。

2.1.1多巴胺的合成代謝 DA的合成是由酪氨酸在酪氨酸羥化酶(TH)的催化作用下生成多巴，再由多巴經(jīng)多巴胺脫羧酶(DDC)催化而后生成多巴胺，儲(chǔ)存于囊泡中備用。當(dāng)接受到外界的信號(hào)后，DA會(huì)以胞吐的形式釋放到突觸間隙，突觸間隙的DA一部分與多巴胺受體(dopamine receptor , DR)結(jié)合后被釋放到胞外，一部分被多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體(dopamine transporter, DAT)轉(zhuǎn)運(yùn)回到突觸末端再被重新利用[18]，還有部分則通過單胺氧化酶(MAO)和兒茶酚-氧位-甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)途經(jīng)降解，即代謝過程。

ADHD患者的發(fā)病與多巴胺(DA)含量密切相關(guān)，多巴胺過?；蛉狈蓪?duì)大腦造成損傷，進(jìn)而損傷認(rèn)知功能，而DAT對(duì)于多巴胺的重新攝取是多巴胺維持平衡狀態(tài)的關(guān)鍵步驟。有研究發(fā)現(xiàn)D2R-DAT的破壞提高了細(xì)胞外多巴胺水平，而細(xì)胞內(nèi)DA含量繼而減少，從而引起ADHD相關(guān)臨床表現(xiàn)[19]。神經(jīng)興奮類藥物—哌醋甲酯治療ADHD的原理就是與多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體結(jié)合，減少對(duì)DA的重?cái)z取，下調(diào)多巴胺的含量，從而達(dá)到緩解ADHD的效果。從DA合成代謝過程提示多巴胺合成酶和代謝酶的活力對(duì)多巴胺的調(diào)控也可起到至關(guān)重要的作用，其代謝產(chǎn)物DOPAC和HVA也是作為間接反映腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)水平及大腦功能的指標(biāo)[20]。

2.1.2多巴胺經(jīng)典通路 AC/cAMP/PKA通路是ADHD研究的經(jīng)典通路，該通路的信號(hào)傳遞過程是：突觸間隙的多巴胺與突觸后膜的受體結(jié)合后引起細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)，這種反應(yīng)取決于多巴胺的受體類型，多巴胺受體(DR)屬于G蛋白偶聯(lián)受體，包括D1樣受體和D2樣受體兩種亞型。D1樣受體可與Gs蛋白偶聯(lián)，激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)的活性，使第二信使環(huán)磷酸腺苷(cAMP)的含量上調(diào)，進(jìn)而激活蛋白激酶A(PKA)，D2樣受體則可與Gi蛋白偶聯(lián)抑制AC活性，下調(diào)cAMP，從而抑制PKA。由此可看出多巴胺的受體類型對(duì)AC的活性至關(guān)重要[21]。有研究表明D2R可以抑制AC/cAMP/PKA通路后又反饋的降低DA合成速度，導(dǎo)致DA缺陷狀態(tài)形成[22]。

2.2五羥色胺 五羥色胺又名血清素，簡(jiǎn)稱5-HT，5-羥色胺是神經(jīng)系統(tǒng)多種功能的調(diào)節(jié)因子，主要從神經(jīng)細(xì)胞體、軸突和樹突中釋放[23]，與情緒和認(rèn)知功能有關(guān)[24]。5-HT的合成代謝異?？烧T發(fā)抑郁、焦慮、冷漠和易怒等臨床表現(xiàn)。

2.2.1五羥色胺的合成代謝 5-HT不能通過血腦屏障[25]，腦內(nèi)的5-HT由腦內(nèi)神經(jīng)元合成。5-HT的前體合成物質(zhì)是色氨酸，色氨酸在色氨酸羥化酶的催化作用下生成5羥色氨酸，而后5羥色氨酸在5羥色胺酸脫羧酶的催化作用下生成5-HT。腦內(nèi)5-HT的含量可影響色氨酸羥化酶的活性，反饋性的調(diào)節(jié)5-HT的含量，而血清中的色氨酸含量升高又可導(dǎo)致進(jìn)入腦的色氨酸含量增多，從而促進(jìn)5-HT的合成。5-HT含量過剩會(huì)導(dǎo)致情緒異常和認(rèn)知障礙，有研究表明5-HT再攝取抑制劑可對(duì)情緒和認(rèn)知障礙起到保護(hù)作用[26]。5-HT的代謝是由單胺氧化酶(MAO)介導(dǎo)，最終以5-羥色醛和5-羥吲哚乙酸的形式隨尿液排出。

5-HT受體中5-HT1B受體可誘發(fā)多動(dòng)、沖動(dòng)、攻擊行為，直接或間接調(diào)控多巴能神經(jīng)傳遞[27]，5-HT2A受體可以調(diào)節(jié)DA的含量，且5-HT2A受體的活性也與沖動(dòng)、攻擊行為存在相關(guān)性。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，5-HT4受體激活有望成為治療抑郁癥和認(rèn)知障礙的新靶點(diǎn)。5-HT4受體激動(dòng)劑在許多抑郁癥動(dòng)物模型中產(chǎn)生快速的抗抑郁作用，在學(xué)習(xí)和記憶任務(wù)中產(chǎn)生親認(rèn)知效應(yīng)[28]。

2.2.2五羥色胺介導(dǎo)AC/cAMP/PKA通路 5-HT可通過AC/cAMP/PKA通路影響機(jī)體的生理活動(dòng)。I類5-HT受體與Gi蛋白偶聯(lián)可以抑制AC使cAMP含量下調(diào)，PKA的活性降低，IV類受體與Gs蛋白偶聯(lián)可激活A(yù)C，并上調(diào)cAMP，進(jìn)而影響PKA調(diào)節(jié)下游相關(guān)基因以及蛋白的表達(dá)。

2.2.3五羥色胺影響Akt/GSK-3β/β-catenin通路 5-HT也可作為一種營養(yǎng)因子激活G蛋白偶聯(lián)受體，激活PI3K/Akt，GSK3β是Akt的下游作用靶點(diǎn)，Akt下調(diào)GSK3β的活性，可上調(diào)β-catenin的表達(dá)。GSK3β具有多種生理功能，可以誘導(dǎo)凋亡，抑制促存活轉(zhuǎn)錄因子，激活凋亡相關(guān)蛋白[29]。

2.3去甲腎上腺素 中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的去甲腎上腺素(NE)與DA和5-HT一樣同屬于單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，主要來源于藍(lán)斑核團(tuán)并投射至幾乎整個(gè)大腦皮層, 腦內(nèi)去甲腎上腺素神經(jīng)元可調(diào)節(jié)注意力、學(xué)習(xí)記憶、意識(shí)、情緒、睡眠-覺醒等[30-31]。

2.3.1去甲腎上腺素的合成代謝 去甲腎上腺素的調(diào)節(jié)受其作為神經(jīng)遞質(zhì)的特點(diǎn)所影響，與ADHD發(fā)病有關(guān)[32]，腦內(nèi)去甲腎上腺素的合成是多巴胺在多巴胺β羥化酶(DβH)的催化作用下產(chǎn)生的，DβH既是DA代謝的關(guān)鍵酶又是NE合成的限速酶，DβH的活性可影響認(rèn)知功能[33]。

2.3.2去甲腎上腺素影響PKA NE通過α1、α2和β受體發(fā)揮作用。一般認(rèn)為，腦中α2受體激活與維持正常的認(rèn)知功能有關(guān)，α1受體過度激活反而會(huì)使認(rèn)知功能異常。α1受體可與Gi蛋白結(jié)合下調(diào)cAMP，影響PKA，PKA磷酸化受到抑制，對(duì)NE的釋放起到抑制作用，使腦組織的NE含量維持平衡。而α2受體可導(dǎo)致神經(jīng)元興奮效應(yīng)，使機(jī)體處于一種應(yīng)激狀態(tài)，表現(xiàn)為認(rèn)知障礙。

2.4其它神經(jīng)遞質(zhì)及通路 乙酰膽堿是首先被發(fā)現(xiàn)的中樞神經(jīng)遞質(zhì)，屬于興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，腦神經(jīng)元可以釋放乙酰膽堿。乙酰膽堿作為神經(jīng)遞質(zhì)，主要分布在大腦皮層、海馬、紋狀體、伏隔核、隔核等。

乙酰膽堿由乙酰輔酶A及膽堿在膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶的作用下生成，有研究發(fā)現(xiàn)大腦皮層中乙酰膽堿轉(zhuǎn)移酶的活性和乙酰膽堿含量顯著降低，是記憶障礙的重要機(jī)制之一[34]。乙酰膽堿的釋放通過其受體發(fā)揮作用。受體亞型分為M受體(M-AChR)和N受體(N-AChR)。M-AChR屬于G蛋白偶聯(lián)受體，分為5個(gè)亞型，M1-M5，其中M1、M3、M5受體可與G蛋白偶聯(lián)介導(dǎo)磷脂酰肌醇信號(hào)通路激活磷脂酶C(PLC)，使PIP2水解生成IP3和DG，他們作為第二信使傳遞信號(hào)。M2和M4受體通過G蛋白抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性，從而降低胞內(nèi)cAMP，或作用于離子通道，引起生物學(xué)效應(yīng)。當(dāng)乙酰膽堿與受體結(jié)合過程存在異常，導(dǎo)致其信號(hào)傳遞受到影響時(shí)，會(huì)引起記憶力減退等ADHD相關(guān)癥狀。

谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)元表現(xiàn)為興奮作用。谷氨酸在腦內(nèi)的代謝途徑是通過谷氨酰胺合成酶催化生成谷氨酰胺釋放到突觸間隙，而后被神經(jīng)元重?cái)z取，為谷氨酸的再合成做儲(chǔ)備。谷氨酸通過其受體發(fā)揮作用，其中NMDA受體參與許多生理功能，如長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)、神經(jīng)遞質(zhì)傳遞等。有研究表明谷氨酸受體被激活可改善學(xué)習(xí)記憶缺陷[35]。

ADHD的發(fā)病與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)，突觸可塑性是學(xué)習(xí)記憶的重要機(jī)制，長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)是突觸可塑性的一方面，NMDA受體參與LTP過程的機(jī)制是Ca2+通過NMDA-r相關(guān)通道進(jìn)入介導(dǎo)的。Ca2+進(jìn)入NMDA-r離子通道后，IP3使胞內(nèi)Ca2+升高，Ca2+與CaM結(jié)合形成復(fù)合物，作為信號(hào)激活A(yù)C/cAMP信號(hào)通路，此通路與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)。同時(shí)Ca2+也可以激活PKC，進(jìn)而影響生理活動(dòng)。Ca2+、PKC是維持LTP所必需的，有必要對(duì)上述相關(guān)受體、信號(hào)分子及蛋白激酶進(jìn)一步研究。

2.5腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子及相關(guān)通路

2.5.1BDNF的合成代謝 在已知的神經(jīng)營養(yǎng)因子中，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中含量最豐富、分布最廣的一種[36]。BDNF的神經(jīng)環(huán)路包括前紋狀體-小腦神經(jīng)環(huán)路和腹側(cè)紋狀體-邊緣環(huán)路，這兩條神經(jīng)環(huán)路在ADHD的發(fā)病過程中起著至關(guān)重要的作用[37]。有研究表明BDNF在中腦多巴胺能神經(jīng)元的存活和分化中起著關(guān)鍵作用[38]。中腦BDNF活性下降可能導(dǎo)致中腦多巴胺能功能障礙，從而導(dǎo)致ADHD[39]。

BDNF主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)，分布集中在海馬和大腦皮層。其合成是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的BDNF前體在纖維蛋白溶酶原活化物、絲氨酸蛋白纖溶酶、金屬蛋白酶的作用下裂解為成熟的BDNF。而未裂解的BDNF前體可以被星形膠質(zhì)細(xì)胞重新攝取以備循環(huán)利用。其釋放包括兩種方式即自釋放和刺激反應(yīng)釋放，其釋放異常是ADHD的可能機(jī)制，有研究結(jié)果表明ADHD患兒組與健康對(duì)照組相比，血清BDNF水平顯著降低[40]。

2.5.2TrkB介導(dǎo)的信號(hào)通路 BDNF/TrkB刺激的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)對(duì)神經(jīng)元的存活、形態(tài)發(fā)生和可塑性至關(guān)重要。有三條由TrkB受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，包括磷脂酶Cγ(PLCγ)，絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶 (MAPK/ERK)，和磷酸肌醇3激酶(PI3K)。PLCγ可導(dǎo)致鈣和鈣非依賴性激酶II(CaMKII)的釋放，進(jìn)而激活cAMP磷酸化過程，最終在cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)的絲氨酸位點(diǎn)激活。MAPK/ERK通路與神經(jīng)元存活有關(guān)，有研究表明MAPK/ERK通路被抑制后可導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡顯著增加[41]。Trkb/PI3K通路對(duì)神經(jīng)元起到保護(hù)作用，Konstantinos Botsakis 等人發(fā)現(xiàn)BNN-20可通過TrkB-PI3K-Akt-NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮其有益作用[42]。

3 總結(jié)

隨著ADHD在兒童中的發(fā)病升高，且兒童是人體各項(xiàng)功能迅速發(fā)育的階段，不僅對(duì)個(gè)人健康成長(zhǎng)至關(guān)重要，對(duì)家庭及社會(huì)也會(huì)產(chǎn)生極大的影響，因而對(duì)ADHD的研究越來越重視，但是ADHD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，被認(rèn)為是多因素綜合作用的結(jié)果，這其中涉及眾多基因以及大腦相關(guān)信號(hào)傳遞，因而進(jìn)一步研究與ADHD發(fā)病相關(guān)的因子，從多角度進(jìn)行研究，有助于闡明尚未明確的發(fā)病機(jī)制，將是注意缺陷多動(dòng)障礙研究領(lǐng)域新的突破，從而為預(yù)防該病提供有效措施，為兒少衛(wèi)生保健做出貢獻(xiàn)。