单胺氧化酶A多态性与抑制控制能力的关系

单胺氧化酶A多态性与抑制控制能力的关系

刘永1詹向红李伟王慧霞韩贺云闫秀娟侯俊林王友杰

(河南中医学院基础医学院，河南郑州450008)

摘要〔〕目的应用事件相关电位(ERPs)技术检测不同单胺氧化酶(MAO)A多态性被试者的抑制控制特征。方法以36名在校正常大学生为被试，应用连接酶特异检测反应(LDR)测定被试基因型，采用Go/Nogo范式，Neuroscan系统记录并分析被试者脑电图，比较不同基因型被试的脑电图特征。结果三组被试的Go/Nogo任务的行为反应无明显差异。三组被试N2波波幅差异不显著，CT组被试Go和Nogo试次的P3波幅较CC组和TT组被试均显著增大，N2和P3差异波的差异不显著。结论三组被试抑制控制能力差异不显著，但CT组被试在加工处理信息过程中动员的认知资源更多，具有不同的脑电图活动特征。

关键词〔〕单胺氧化酶 A；单核苷酸多态性；事件相关电位；执行功能；抑制控制

中图分类号〔〕R749.92〔

基金项目：国家自然科学

通讯作者：詹向红(1963-)，女，教授，博士生导师，主要从事情志与衰老相关性疾病的理论及应用研究。

1山东中医药大学基础医学院

第一作者：刘永(1978-)，男，讲师，在读博士，主要从事情志与衰老相关疾病的理论及应用研究。

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

近年来，随着分子生物学的发展，情绪个体差异的遗传背景受到越来越多的关注。研究发现，情绪的产生和调节与神经递质代谢酶基因多态性有关。单胺氧化酶(MAO)A是单胺类神经递质的主要代谢酶类，MAO A多态性与攻击行为〔1〕、焦虑症〔2〕等关系密切，动物研究〔3〕也证实MAO A多态性与攻击性有关。本课题组前期研究〔4〕也发现MAO A多态性与愤怒情绪的产生与表达相关。攻击性行为和愤怒、抑郁情绪等的产生均与人的执行功能(EF)，尤其是抑制控制密切相关〔5〕，那么MAO A多态性对愤怒等负性情绪的影响是否因为其对抑制控制能力的调节呢？本文选择事件相关电位技术(ERPs)考察不同MAO A基因型的被试者抑制控制能力是否不同。

1材料与方法

1.1对象以某学院在校正常大学生为研究对象，经伦理委员会批准后招募被试，填写知情同意书及一般情况调查表。

参考文献1.2试验程序和任务刺激由E-prime 2.0系统控制呈现。〔6〕，以黑色单/双三角形构成Go/Nogo任务刺激图形，共8组刺激，每组含100个试次，其中Go任务为60个，Nogo任务为40个。要求被试Go任务时做按键反应。按键左右手在被试者中交叉平衡。整个实验约需要20 min，实验完成后给予被试一定酬劳。

1.3数据采集与处理采用NuAmps40导系统(Neuroscan Inc)记录脑电。同步记录连续脑电图(EEG)与行为学数据，用Neuroscan4.5软件对脑电数据进行离线分析。对反应正确的EEG进行分类叠加，得到Go和Nogo刺激产生的两类ERP数据。对得到的ERPs进行30 Hz(24 dB/oct)无相移低通数字滤波。

1.4基因分型

1.4.1多态性位点的选择根据报道，从人类基因组单体型图(HapMap)中选出能代表亚洲人MAO A基因单核苷酸多态性(SNP)阳性信号的标签SNP rs5905613基因多态性位点，考察其多态性(CC、CT、TT)对抑制控制能力的影响。最终各基因型入组被试CC 11人，CT 9人，TT 16人。

1.4.2PCR扩增目的片段以白细胞基因组DNA为模板，扩增目的基因片段。正义引物CCACAATAGATAACCTTGGGC，反义引物CCTGGGCCAAAAATGCTATTC，扩增片段长度222 bp。PCR反应体系：模板DNA 1 μl，10倍PCR缓冲液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，使用去离子水补足体积至25 μl。反应条件：94℃预变性2 min；94℃变性15 s、60℃退火15 s、72℃延伸30 s共35个循环；72℃延伸3 min。扩增完成后1.2%琼脂糖凝胶电泳获得目的核苷酸片段。各组被试一般情况(年龄、学历、性别)无显著性差异，具有可比性。

1.4.3SNP位点连接酶特异检测反应(LDR)针对SNP位点设计识别两种不同碱基的左端探针(长度相差3 bp)，以及带羟基荧光素(FAM)的右端共用探针，终产物长度差别即为左端探针的长度差别。LDR探针序列为右端公用探针P-TGTACCATTTGTACTTGAGCCAGCATTTTTT-FAM，左端探针TC TTTTTTTTTACCAAATTCCTCACTATCACAGGC，连接产物为64/C，左端探针TT TTTTTTTTTTTTACCAAATTCCTCACTATCACAGGT，连接产物为67/T。连接体系：PCR产物3 μl、10×Taq DNA连接缓冲液1 μl、Taq DNA ligase 5 U，特定LDR探针各0.1 pmol，去离子水补足体积至10 μl。连接反应参数：94℃变性30 s、60℃退火并连接3 min，循环20次。反应结束后，4℃保存待用。取1 μl连接反应产物，加10 μl上样缓冲液(已混入Marker)，95℃变性3 min，立即冰水浴。连接产物经ABI 3730XL测序仪扫描，根据目的峰与Marker的位置差距来读取结果。

1.5统计学方法导出行为学数据(反应时、正确率、漏报率、错报率)进行单因素方差分析。本研究主要对EEG结果中线的五个电极位点进行统计分析。以刺激出现后200～300 ms时间窗内最大负波峰值及其出现时间为N2幅值和潜伏期、300～500 ms时间窗内最大正波峰值及出现时间为P3的幅值和潜伏期。为了强调Nogo效应和进行组间比较，研究使用相减技术从Nogo成分中减去Go成分，分别获得N2和P3的差异波(N2d和P3d)，以刺激出现后200～300 ms、300～500 ms时间窗内N2d和P3d的面积作为Nogo效应的指标〔7〕。分别对N2、P3峰值及差异波出现的潜伏期和峰值波幅进行混合重复测量数据方差分析。重复测量方差分析的P值采用Greenhouse-Geisser法校正。所有数据均采用SPSS19.0软件进行分析。

2结果

2.1一般情况及行为学数据各组被试一般情况中年龄〔CC组(19.50±0.67)岁；CT组(19.44±1.13)岁；TT组(19.71±0.92)岁；F=0.311，P=0.734〕、学历(均为大学本科)、性别(均为女性)无显著性差异。三组被试的命中率、漏报率(Go 任务)和错报率(Nogo 任务)差异均没有统计学意义,反应时差异也没有统计学差异。见表1。

表1　三组被试行为数据比较 ± s)

2.2三组被试在不同刺激条件下产生的N2、P3成分峰潜伏期比较各组间Go和Nogo刺激产生的N2成分组间及反应类型间差异均不显著〔F(2，33)=1.057，P=0.359，η2=0.060；F(1，33)=0.158，P=0.693，η2=0.005〕；各组间Go和Nogo刺激产生的P3成分潜伏期组间差异不显著〔F(2，33)=2.523，P=0.096，η2=0.133〕，但反应类型间差异显著〔F(1，33)=4.778，P=0.036，η2=0.126〕，事后检验显示Nogo效应峰潜伏期(390.18±5.35)ms较Go效应峰潜伏期(379.11±6.68)ms慢。见表2，表3。

2.3波幅三组被试在不同刺激条件下产生的N2成分波幅，在反应类型、脑区及电极位置方面均存在明显的主效应〔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〕。脑区和分组间存在交互效应〔F(4，66)=3.217，P=0.019，η2=0.163〕，简单效应分析表明同一脑区三组被试间波幅差异不显著，但同一组被试三个脑区间波幅差异显著，以中线区波幅最负。见表5。

三组被试在不同刺激条件下产生的P3成分波幅比较，组间比较差异显著〔F(2，132)=3.722，P=0.035，η2=0.184〕，成对比较CT组波幅〔(11.29±1.27)μV〕比CC组〔(7.07±1.15)μV〕及TT组〔(7.50±0.95)μV〕波幅大。在反应类型、脑区和电极位置均存在明显的主效应〔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〕。成对比较表明Nogo条件下的P3波幅大于Go条件下的波幅，中线位置的电极波幅最大，左右脑区无差异，最大波幅分布在额中央区。见表4，表5。

中线部位五个电极的N2d、P3d面积组间差异均不显著〔N2d：F(2，33)=1.377，P=0.266，η2=0.077;P3d:F(2,33)=0.327,P=0.723,η2=0.019〕，电极位置差异显著〔F(4，132)=18.722，P=0.000，η2=0.362〕，成对比较显示额区和额中央区差异波面积最大，与其他3个位点间差异显著。见表6。

表2　三组被试N2波潜伏期比较

表3　三组被试P3波潜伏期比较

表4　三组被试N2波波幅比较

表5　三组波试P3波波幅比较

表6　三组被试N2d和P3d面积比较

3讨论

本研究从行为数据上看，三组被试的Go/Nogo任务的行为反应无明显差异。Go/Nogo任务十分简单，这可能是三组被试的任务表现无显著性差异的原因。从ERP数据来看，被试在Nogo试次的N2及P3波波幅增大，成功地诱发出了Nogo效应；Nogo-P3最大波幅分布在额中央位点，出现前部化效应。虽然N2和P3差异波的差异不显著，但CT组被试Go和Nogo试次的P3波幅较CC组和TT组被试均显著增大，显示三组被试在认知信息加工处理过程中具有不同的脑电活动特征。

执行功能是指在完成复杂的认知任务时，对各种认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制；其本质就是对其他认知过程进行控制和调节〔8〕。执行功能的主要成分包括抑制控制，转换和刷新等，其中抑制控制是执行功能的核心成分〔9〕。个体愤怒特质与攻击行为关系密切，研究〔10〕表明高特质愤怒个体在敌意情境下会表现出更多的行为攻击倾向，而国内外研究〔5〕均表明攻击行为等与执行功能尤其是抑制控制功能呈负相关。ERPs具有较高的时间分辨率和一定的空间分辨率。大量研究表明，Go/Nogo任务可以用来检测抑制控制功能。在Go/Nogo任务中被试需要对靶刺激做出反应(Go)，而抑制对非靶刺激的反应冲动(Nogo)。该任务产生两个主要脑电成分，第一个是波峰在200～300 ms潜伏期内的Nogo-N2成分；第二个成分是波峰在300～500 ms潜伏期内的Nogo-P3成分。这两个ERP 成分都被认为与反应抑制活动有关。Nieuwenhuis等〔11〕报告N2波幅在低频刺激下增大且定位于前扣带回，并据此认为Nogo-N2代表了信息输入及加工过程中干扰信息的监测。Smith等〔12〕发现被试对Go刺激反应越快，诱发出来的Nogo-P3就越大。Kok等〔13〕则报道在Stop-Signal任务中，正确的Nogo试次明显比错误的Nogo试次诱发出来的Nogo-P3大。因此，前中央部需要抑制反应的试次诱发出来的Nogo-P3增大被认为是反映了抑制过程〔14〕。尽管两者的心理过程没有最终确定，但可以认为Nogo-N2和Nogo-P3可能分别代表了与抑制控制有关的两个加工过程：冲突监测和反应抑制。虽然本研究中三组被试的N2d和P3d均未发现不同，即未发现三组被试的抑制控制能力存在显著差异，但三组被试在P3波波幅的显著差异，表明不同MAO A基因多态性对大脑信息加工和处理过程存在影响，CT多态性被试在加工处理信息过程中产生了更显著的电活动，动员了更多的认知资源。

4参考文献

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12Smith JL，Johnstone SJ，Barry RJ.Movement-related potentials in the Go/NoGo task：the P3 reflects both cognitive and motor inhibition〔J〕.Clin Neurophysiol，2008；119(3)：704-14.

13Kok A，Ramautar JR，De Ruiter MB，etal.ERP components associated with successful and unsuccessful stopping in a stop-signal task〔J〕.Psychophysiology，2004；41(1)：9-20.

14Bokura H，Yamaguchi S，Kobayashi S.Electrophysiological correlates for response inhibition in a Go/NoGo task〔J〕.Clin Neurophysiol，2001；112(12)：2224-32.

〔2013-10-16修回〕

(编辑袁左鸣)

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