台灣地區躁鬱症之分子遺傳研究

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告

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計畫類別：x 個別型計畫 □整合型計畫

計畫編號：NSC 90－ 2320 － B－ 006 － 073 執行期間：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日

計畫主持人：孫孝芳

共同主持人：賴德仁、范盛娟

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

執行單位：國立成功大學醫學院分子醫學研究所

中 華 民 國 91 年 10 月 29 日

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

台灣地區躁鬱症之分子遺傳研究

Molecular genetic study of bipolar affective disorder in Taiwan

執行期限：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日

主持人：孫孝芳 執行機構及單位名稱: 國立成功大學分醫研究所 共同主持人：賴德仁 執行機構及單位名稱:中山醫學院精神科 共同主持人：范盛娟 執行機構及單位名稱:中央研究院生醫所

一、中文摘要

雙向情緒障礙 (也稱躁鬱症)是一嚴重 的情緒障礙。它最明顯的特徵是病患呈現 週期性躁期及鬱期，而其情緒也會有兩種 極端的變化與擺動。躁鬱症在不同族群的 終生發生率約在 0.5-1.0%；如果不加以治 療，大約 20%會有自殺的危險。高發生率、

心理障礙、以及自殺傾向等使得躁鬱症成 為一主要的公共衛生考量。先前雙胞胎、

家族史、和領養的研究顯示這種疾病具有 強烈的遺傳性；但對於躁鬱症的致病基因 及其在病源學上的影響仍所知有限。近年 來的遺傳學理論建議使用候選基因的相關 性分析法來研究躁鬱症的病理成因。如大 腦皮質上主要的神經傳導物質血清素，因 其功能在於調節神經傳遞，促成許多生理 機能包括運動活力、食物量、睡眠、和生 殖力，亦對認知和情緒狀況如心情與焦慮 等有影響，因此被認為在躁鬱症的病理成 因上扮演重要角色。參與血清素神經傳導 物質新陳代謝和活性有關的基因也就成為 雙向情緒障礙的強力候選基因。本計劃擬 以 transmission/disequilibrium test (TDT)的 分析方法研究血清素傳遞系統基因與台灣 地區躁鬱症之遺傳相關性。本計劃預期找 出血清素與台灣地區躁鬱症之關連性，未 來可利用現代分子生物的技術來確認出致 病基因病變的機制。瞭解這基因在生物上 及功能上所扮演的角色，進而提供日後基 因診斷及治療所需之資訊。

關鍵詞：躁鬱症, 遺傳流行病學, 候選基因 法, 家族性相關分析法

Abstract

Bipolar affective disorder (BPD), also known as manic-depressive illness, is a severe mood disorder characterized by manic and depressive episodes. The most distinct feature of BPD is the periodical changes of mood to depression or elation. Little is known about the underlying causes of this common and severe illness which was estimated a lifetime prevalence of 0.5% to 1% in various populations. Among manic-depressive patients, if untreated, approximate 20% risk of suicide was observed. The high prevalence, together with frequently occurrence of hospitalizations, psychosocial impairment, substance abuse and suicide, has made bipolar illness a major public health concern.

Although the family, twin and adoption studies strongly suggested genetic factors in etiology, searching for predisposed genes using linkage analysis has been fraught with difficulty. Several chromosomal regions have been identified by using whole-genome scanning approach. However, subsequent studies have failed to confirm some of these positive results. This is possibly because of the genetic heterogeneity and complex modes of inheritance. A more powerful complementary strategy for finding specific genes that influence complex psychiatric disorder has currently been suggested as candidate gene association analysis.

Serotonin (5-hydroxytrptamine, 5-HT) is a key neurotransmitter in the central and peripheral nervous system where it is implicated in the control of mood, appetite, sleep and pain perception, in addition to a

variety of other complex behavior. Genes in serotonin transmission and metabolic pathway thus are good candidates for the involvement of BPD pathogenesis. Our previous studies using population-based association analysis strongly suggested an important role of the serotonin system genes in the etiology of BPD. To further dissect the genetic involvement of the serotonin system genes in the BPD, we propose to collect trios (probands and their parents) for the transmission/disequilibrium test. The final goal from these series studies is to identify the genetic relationship of serotonin system genes in BPD using the Taiwan's very own patient data. To identify the causative mutation(s) of BPD, understand the biological/functional background of BPD therefore provide the loci information for genetic diagnosis and gene therapy studies in the future.

Keywords: affective disorders,

genetic-epidemiology, candidate gene approach, family-based association study

二、緣由與目的

雙向情緒障礙（Biopolar affective disorder; 又稱躁鬱症）是一種常見的異質 性(heterogeneous) 慢性遺傳疾病，它的特 徵是在於嚴重的情緒障礙。它的特徵在於 其大多是成人發病,患者具有狂躁與憂鬱兩 者相互循環的情緒周期。根據統計，在台 灣人中躁鬱症的盛行率為 0.1%~1%，而其 中又有 20%的患者有自殺的傾向，如果這 種情形不加以改善，這將會造成台灣社會 的一大隱憂。先前雙胞胎,家族史,和領養的 研究顯示這種疾病具有強烈的遺傳性。但 對於躁鬱症的致病基因及其在病源學上的 影響仍所知有限。先前利用全基因體掃瞄 的方法，曾發現一些染色體區域與躁鬱症 致病基因有關。但後續的實驗卻無法驗證 這些發現。這可能是受到此疾病之異質性 影響。近年來的遺傳學理論建議使用候選 基因的相關性分析法來研究躁鬱症的病理

成因。因此一些在中樞神經系統中,與神經 傳導物質及受器的新陳代謝和活性有關的 基因便成為最有可能導致雙向情緒障礙的 候選者(1)。例如大腦皮質上主要的神經傳 導物質之一，血清素(5- hydroxytryptamine or serotonin; 簡稱 5-HT)，其功能在於調節 的神經傳遞促成許多生理機能，如運動活 力、食物量、睡眠、和生殖力，亦對認知 和情緒狀況包括心情與焦慮有影響。先前 的研究結果顯示，血清素的神經傳導物質 和其代謝過程與許多精神疾病及行為軌跡 有關，例如：躁鬱症 (2)，憂鬱症 (3)，情 緒控制，自殺和酗酒 (4)等。而許多精神疾 病和自殺行為的研究都將血清素運送及傳 導的基因列為候選基因。

血清素轉運蛋白在血清素運送及傳 導系統扮演舉足輕重的角色，其可將突觸 間隙的血清素轉運回神經元內，藉此調控 血清素在突觸間隙的作用時間與強度。血 清素轉運蛋白之基因位於第十一號染色體 長臂 11.1-11.2，包含十四個表現序列，總 長約有三千一百個鹼基對。血清素轉運蛋 白已是發展治療精神疾病藥物的主要標 的，諸如憂鬱症、恐慌症以及其他精神疾 病均可得到明顯的療效。關於此基因與躁 鬱症之間的關係，先前即有科學家證明了 5HTTLPR（位於此基因啟動子區域中的一 種四十四鹼基對插入或缺失的基因多型 性）可調控基因的表現，並且推測其可能 是躁鬱症的感受性因子。此外，在我們實 驗室小規模的初步研究亦發現 5HTTVNTR

（位於此基因第二個非表現序列上的隨機 重複序列）與台灣地區的躁鬱症有相關 性。為了排除此結果是由於取樣誤差造 成，也為了更進一步了解血清素系統在台 灣地區躁鬱症病患的治病機轉上所扮演的 角 色 ， 本 計 劃 擬 進 行 以 transmission/

disequilibrium test (TDT) 及 case-control association analysis 的分析方法研究血清素 轉運蛋白基因與台灣地區躁鬱症之遺傳相 關性。希望在瞭解這些基因在生物上及功 能上所扮演的角色後，能進而提供日後基 因診斷及治療所需之資訊。

三、結果與討論

TDT 的分析方法主要是比較由父母親 傳到躁鬱症病患子代的對偶基因及未傳至 病患子代的對偶基因頻率的差異性。如達 顯著水準，則代表此基因多型性與躁鬱症 有關聯性，反之則無。由於進行 TDT 分析 需收集患者及其家人（主要是父母，若父 母親檢體無法取得，則同胞兄弟姊妹亦可）

的樣品，本計畫在進行收案上面臨了很大 的挑戰。經過一年的努力，至今我們一共 搜集了台中地區近 30 組家族性樣本。

為了想更深入瞭解血清素轉運蛋白在 台灣地區躁鬱症所扮演的角色，我們在此 基因周圍共約六萬個鹼基對的區域中挑選 了 十 個 標 竿 ， 其 中 包 括 5HTTLPR ， 5HTTVNTR 和八個單核酸多型性來進行分 析。針對單核酸多型性我們使用了三種螢 光分析方法來鑑別每一個體之基因型，結 果發現有兩個單核酸多型性並不存在於台 灣族群中，其餘八個標竿則利用傳統卡方 檢定及單型分析來測量其與躁鬱症之相關 性。詳細的基因遺傳多型性及其相關分析 結果資料請見表一。

分析結果指出所有在血清素轉運蛋白 基因中的標竿與疾病沒有明顯相關性。此 外，利用單型評估軟體計算，不論在實驗 組或對照組這八個標竿彼此之間存有連鎖 不平衡現象。

四、計畫成果自評

本計畫利用以家族為基礎的相關性分 析法找出血清素傳遞系統基因與台灣地區 躁鬱症病患的遺傳相關性。雖然因為中國 人天性使然，我們在各案檢體收集上面臨 前所未有的難題。但在一年來積極的與病 患及其家屬溝通與解釋之下，似乎有一些 起色，但離有效的個案數目仍差距很遠，

因此我們目前仍以族群相關性分析法來做 最後的分析報告。我們希望在將來的計畫 中持續收案，可達到足夠的樣本數已進行 分析。另外我們利用族群樣品所建立的遺 傳標誌多型性資料在未來進行相關遺傳研 究時會是相當重要的參考資料。我們會把 這些資料存入國家遺傳多型性的資料庫中 供大眾參考。針對本研究結果推測血清素

轉運蛋白基因在台灣地區躁鬱症的病源學 上並不扮演決定性角色，儘管如此，我們 仍不能排除是否有其他的因素影響血清素 轉運蛋白基因之表現進而促使躁鬱症的發 生，這些問題還有待更多的研究才能夠釐 清。本實驗室希望日後進行更有系統、更 深入的研究來找出真正影響台灣地區躁鬱 症的致病基因以應用於未來的臨床診斷及 治療所需。

五、參考文獻

[1] Crowe RR. 1993. Candidate genes in psychiatry:

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protein gene (SLC6A4) and

obsessive-compulsive disorder. Mol Psychiatry 3:

270-273.

表一、8個血清素轉運蛋白基因遺傳多型性對偶基因座頻度及其在躁鬱症病患相關分析結果

Marker

Total Genotype

Allele

1/1 1/2 2/2 X² P value 1 2 X² P value

N 80 39 29 12 107 53

5HTTLPR

(s/l) P 73 39 25 9

0.41 0.82

103 43

0.48 0.49

N 88 81 7 0 169 7

rs956304

(A/G) P 78 76 2 0

2.34 0.31

154 2

2.28 0.13

N 97 71 23 3 165 29

rs25528

(A/C) P 72 52 18 2

0.05 0.98

122 22

0.01 0.93

N 97 71 23 3 165 29

rs6354

(A/C) P 72 53 16 3

0.17 0.92

122 22

0.01 0.93

N 91 76 13 2 165 17

5HTTVNTR

(12/10) P 80 67 12 1

0.23 0.89

146 14

0.04 0.85

N 96 88 8 0 184 8

rs6352

(A/C) P 87 85 2 0

3.22 0.20

172 2

3.13 0.08

N 100 66 27 7 159 41

rs1042173

(G/T) P 88 59 24 5

0.14 0.93

142 34

0.08 0.77

N 95 62 26 7 150 40

rs1532042

(A/C) P 88 59 24 5

0.22 0.89

142 34

0.17 0.68

a. Parentheses indicate that the allele type of SNP.

b. N indicates the matched normal controls, P indicates the bipolar patients.

c. 1 indicates the major allele and 2 indicates the minor allele.