姜思思，閻 浩，田 霖，張艷玲，盧天蘭，閆 俊，岳偉華，張 岱

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·全科醫(yī)生技能發(fā)展·

N-back任務(wù)功能性磁共振成像探討亞甲基四氫葉酸還原酶基因C677T多態(tài)性對(duì)精神分裂癥患者工作記憶的影響研究

姜思思，閻 浩，田 霖，張艷玲，盧天蘭，閆 俊，岳偉華，張 岱

目的 應(yīng)用N-back任務(wù)功能性磁共振成像探討亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)基因C677T多態(tài)性對(duì)精神分裂癥患者工作記憶相關(guān)腦區(qū)功能的影響。方法 選取2007年2月—2008年8月北京大學(xué)第六醫(yī)院住院或門(mén)診漢族精神分裂癥患者33例為病例組，另同時(shí)期從社區(qū)招募健康志愿者30例為對(duì)照組，均接受顱腦功能性磁共振成像檢測(cè)，功能性磁共振成像掃描時(shí)完成N-back工作記憶任務(wù)。同時(shí)采集受試者靜脈血，采用DNA測(cè)序方法檢測(cè)MTHFR基因C677T位點(diǎn)基因型。經(jīng)過(guò)頭動(dòng)校正及空間標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)控，最終病例組納入20例，對(duì)照組納入27例。使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖(SPM8)軟件進(jìn)行全因子分析，比較診斷(對(duì)照組、病例組)及MTHFR基因型對(duì)工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活的作用。結(jié)果 對(duì)照組與病例組性別、年齡、MTHFR基因型、2-back正確反應(yīng)率比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。病例組受教育時(shí)間較對(duì)照組縮短(P<0.05)。全因子分析結(jié)果顯示，右側(cè)島葉、右側(cè)角回、左側(cè)額中回、左側(cè)島蓋的激活存在診斷主效應(yīng)；事后分析顯示，病例組右側(cè)島葉、左側(cè)額中回、左側(cè)島蓋的激活均較對(duì)照組增強(qiáng)(P<0.001)。病例組和對(duì)照組右側(cè)尾狀核、左側(cè)角回和左側(cè)殼核的激活存在MTHFR基因型主效應(yīng)；事后分析顯示，MTHFR基因CT和CC基因型攜帶者上述工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活均較TT基因型攜帶者增強(qiáng)(P<0.001)。病例組MTHFR基因CT和CC基因型攜帶者右側(cè)尾狀核、左側(cè)角回、左側(cè)蒼白球的激活較TT基因型攜帶者增強(qiáng)(P<0.001)。未發(fā)現(xiàn)工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活診斷和MTHFR基因型存在交互作用。結(jié)論 工作記憶任務(wù)中，與健康者相比，精神分裂癥患者多個(gè)腦區(qū)存在“低效”的激活增加。精神分裂癥患者M(jìn)THFR基因C677T多態(tài)性可能影響雙側(cè)基底核區(qū)、左側(cè)頂下小葉在工作記憶任務(wù)中的激活。

精神分裂癥；亞甲基四氫葉酸還原酶；多態(tài)性,單核苷酸；磁共振成像；記憶,短時(shí)

姜思思，閻浩，田霖，等.N-back任務(wù)功能性磁共振成像探討亞甲基四氫葉酸還原酶基因C677T多態(tài)性對(duì)精神分裂癥患者工作記憶的影響研究[J].中國(guó)全科醫(yī)學(xué)，2015，18(24)：2986-2990.[www.chinagp.net]

Jiang SS,Yan H,Tian L,et al.Effect of MTHFR C677T polymorphism on working memory of schizophrenic patients:a N-back task related fMRI study [J].Chinese General Practice，2015，18(24)：2986-2990.

精神分裂癥是一種高度遺傳性疾病，遺傳率約為81%[1]。認(rèn)知功能損害被認(rèn)為是精神分裂癥的關(guān)鍵癥狀之一，而工作記憶是其中一個(gè)重要方面[2]。使用功能性磁共振成像，能夠研究精神分裂癥患者工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活機(jī)制。既往功能性磁共振成像家系研究發(fā)現(xiàn)，完成工作記憶任務(wù)時(shí)，精神分裂癥患者未患病的一級(jí)親屬表現(xiàn)出與患者相似但相對(duì)較輕的腦區(qū)激活損害，提示精神分裂癥患者工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活異常也具有遺傳特性[3-5]。亞甲基四氫葉酸還原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)基因被報(bào)道為精神分裂癥的易患基因之一，全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)發(fā)現(xiàn)，漢族人群MTHFR基因C677T多態(tài)性可能與精神分裂癥關(guān)聯(lián)[6]，且可能與精神分裂癥發(fā)病年齡及抗精神病藥療效有關(guān)[7]。既往顱腦影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，MTHFR基因C677T多態(tài)性對(duì)精神分裂癥患者腦灰質(zhì)體積及情景記憶功能有影響[8]。因此假設(shè)，MTHFR基因C677T多態(tài)性可能對(duì)精神分裂癥患者工作記憶相關(guān)腦區(qū)功能也存在影響，本研究采用功能性磁共振成像方法，使用經(jīng)典的N-back任務(wù)，對(duì)MTHFR基因C677T多態(tài)性與精神分裂癥患者工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活程度進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，以進(jìn)一步探索精神分裂癥工作記憶損害機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2007年2月—2008年8月北京大學(xué)第六醫(yī)院住院或門(mén)診漢族精神分裂癥患者33例為病例組。精神分裂癥患者入組標(biāo)準(zhǔn)如下：符合《疾病和有關(guān)健康問(wèn)題的國(guó)際統(tǒng)計(jì)分類(lèi)第十次修訂本》(International Statistical Classification of Diseases and Related Health Problems,ICD-10)[9]精神分裂癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)，由2名精神科醫(yī)師根據(jù)ICD-10診斷標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)診斷。排除標(biāo)準(zhǔn)：近6個(gè)月內(nèi)接受電休克治療，超過(guò)5 min的意識(shí)喪失病史，乙醇或其他精神活性物質(zhì)濫用史，嚴(yán)重軀體及神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。另同時(shí)期從社區(qū)招募健康志愿者30例為對(duì)照組，由1名精神科醫(yī)師進(jìn)行非結(jié)構(gòu)性訪(fǎng)談確認(rèn)無(wú)精神疾病診斷，自我報(bào)道無(wú)意識(shí)喪失、無(wú)嚴(yán)重軀體疾病、無(wú)精神疾病家族史。病例組患者接受功能性磁共振成像掃描時(shí)均處于服藥狀態(tài)，藥物劑量已轉(zhuǎn)換為氯丙嗪當(dāng)量[10]。使用陽(yáng)性與陰性癥狀量表評(píng)分表(PANSS)評(píng)估患者功能性磁共振成像掃描1周內(nèi)的臨床癥狀。所有受試者使用利手評(píng)價(jià)問(wèn)卷[11]評(píng)估為右利手。本研究經(jīng)北京大學(xué)精神衛(wèi)生研究所倫理委員會(huì)審批通過(guò)，所有受試者在詳細(xì)了解試驗(yàn)?zāi)康暮瓦^(guò)程后簽署知情同意書(shū)。

1.2 基因型檢測(cè) 所有受試者抽取外周靜脈血5～10 ml，使用德國(guó)WIAGEN公司的全血提取試劑盒(QIAamp DNA Blood Mini Kit)提取基因組DNA。使用直接測(cè)序法檢測(cè)MTHFR基因的單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點(diǎn)rs 1801133(C677T)。上游引物為5′-AGCCCAGCCACTCACTGTTTT-3′，下游引物為5′-CAGCGAACTCAGCAC

TCCA-3′。具體參數(shù)參考既往文獻(xiàn)[8]的描述。

1.3 功能性磁共振成像掃描

1.3.1 工作記憶任務(wù) 采用廣泛應(yīng)用的組塊(block)設(shè)計(jì)N-back范式，對(duì)任務(wù)設(shè)計(jì)的具體描述參考文獻(xiàn)[12]。功能性磁共振成像掃描過(guò)程中，受試者右手執(zhí)反應(yīng)鍵，通過(guò)頭頂?shù)溺R子看到投影儀背投于受試者腳側(cè)顯示幕上的任務(wù)內(nèi)容。菱形格子的四角呈現(xiàn)1、2、3、4，每次1個(gè)數(shù)字，數(shù)字呈現(xiàn)順序“假隨機(jī)”。呈現(xiàn)頻率為0.5 Hz/2 s，每次數(shù)字呈現(xiàn)500 ms，后接1 500 ms空白菱形格子。受試者均完成2輪任務(wù)，每輪包含8個(gè)組塊，每個(gè)組塊包括3種任務(wù)狀態(tài)：0-back、2-back和休息，每個(gè)組塊每種狀態(tài)持續(xù)20 s。0-back任務(wù)狀態(tài)中，要求受試者按下與屏幕數(shù)字相同的鍵；2-back任務(wù)狀態(tài)中，要求受試者向前回憶2個(gè)數(shù)字，根據(jù)回憶中的數(shù)字按鍵。掃描前受試者均給予充分的任務(wù)說(shuō)明，并進(jìn)行相應(yīng)的任務(wù)訓(xùn)練以保證其明白如何完成任務(wù)。記錄受試者完成任務(wù)的正確反應(yīng)率以評(píng)價(jià)受試者完成任務(wù)的情況，分別計(jì)算每個(gè)組塊中0-back、2-back正確反應(yīng)率。為保證掃描時(shí)被試者確實(shí)專(zhuān)注且努力完成任務(wù)，統(tǒng)計(jì)分析時(shí)剔除正確反應(yīng)率不足62.5%的組塊；如果1輪任務(wù)中只有1個(gè)組塊正確反應(yīng)率超過(guò)62.5%，將剔除整輪任務(wù)。11例受試者(病例組8例，對(duì)照組3例)因2輪任務(wù)正確反應(yīng)率均低于標(biāo)準(zhǔn)被剔除，5例受試者(病例組3例，對(duì)照組2例)剔除1輪任務(wù)數(shù)據(jù)。

1.3.2 圖像采集 受試者功能性磁共振成像掃描均在北京大學(xué)第三醫(yī)院放射科Siemens Trio 3.0 T磁共振成像掃描儀上完成。高分辨率3DT1加權(quán)序列使用以下參數(shù)：重復(fù)時(shí)間(TR)=2 350 ms，回波時(shí)間(TE)=3.44 ms，翻轉(zhuǎn)角=7°，矩陣=256×256，視野=220 mm×220 mm，層厚=1 mm，體素=1.0 mm×1.0 mm×1.5 mm，192層。使用回波平面成像(EPI)序列采集功能相圖像，參數(shù)如下：TR=2 s，TE=30 ms，翻轉(zhuǎn)角=90°，矩陣=64×64，視野=220 mm×220 mm，層厚/層間距=1 mm/0.8 mm，體素=3.438 mm×3.438 mm×4.800 mm，267層，空掃3層。

表1 對(duì)照組與病例組一般資料比較

注：MTHFR=亞甲基四氫葉酸還原酶；a為t值

表2 對(duì)照組與病例組工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活診斷主效應(yīng)分析

Table 2 Main effect of diagnosis on activations in cerebral regions related with working memory in conrol group and case group

腦區(qū)BAMNI坐標(biāo)(mm)X Y Z團(tuán)塊(個(gè))F值Z值P值(未校正)右側(cè)島葉4838062918.843.73<0.001右側(cè)角回3948-52261015.393.40<0.001左側(cè)額中回6-262641315.183.38<0.001左側(cè)島蓋48-50-2142215.143.37<0.001

注：BA=Brodmann分區(qū)，MNI=蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所

表3 對(duì)照組與病例組工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活MTHFR基因型主效應(yīng)分析

Table 3 Main effect of MTHFR genotype on activations in cerebral regions related with working memory in conrol group and case group

腦區(qū)BAMNI坐標(biāo)(mm)X Y Z團(tuán)塊(個(gè))F值Z值P值(未校正)右側(cè)尾狀核-1614104217.833.64<0.001左側(cè)角回48-46-48321716.123.48<0.001左側(cè)殼核--181461615.053.37<0.001

注：-為無(wú)此項(xiàng)

1.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 使用基于Matlab平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖(SPM8)軟件(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)對(duì)功能影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括(1)頭動(dòng)校正(realign)；(2)配準(zhǔn)(coregister)、分割(segment)，使用分割后的T1相進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化(normalize)；(3)使用8 mm全寬半高(FWHM)進(jìn)行空間平滑。

預(yù)處理后，進(jìn)行基于頭動(dòng)校正及空間標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)控，去除平動(dòng)大于3 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)大于3°的受試者。最終，病例組20例、對(duì)照組27例進(jìn)入影像數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

在個(gè)體統(tǒng)計(jì)中，使用2-back激活減去0-back激活的圖像代表受試者工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活，并應(yīng)用于群體統(tǒng)計(jì)中。在群體統(tǒng)計(jì)階段，應(yīng)用SPM8單樣本t檢驗(yàn)分別確定病例組及對(duì)照組工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義設(shè)定為體素?cái)?shù)，不進(jìn)行多重比較校正，P<0.05，體素?cái)?shù)>10。分別提取病例組及對(duì)照組制作并集掩膜(mask)。

使用SPM8全因子模型進(jìn)行分析，將診斷(對(duì)照組、病例組)、MTHFR基因型設(shè)為兩個(gè)因子，將受試者年齡、受教育時(shí)間、2-back正確反應(yīng)率作為協(xié)變量，加入之前制作的并集掩膜，分析診斷、MTHFR基因型對(duì)工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活的主效應(yīng)及交互效應(yīng)，并進(jìn)一步對(duì)各組間的激活情況進(jìn)行事后分析(post hoc)。全因子分析及其事后分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義設(shè)定為體素水平，不進(jìn)行多重比較校正，P<0.001,體素?cái)?shù)>10。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較 對(duì)照組與病例組性別、年齡、MTHFR基因型、2-back正確反應(yīng)率比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；兩組間受教育時(shí)間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見(jiàn)表1)。病例組患者起病年齡(19.0±2.6)歲，病程(40.6±36.9)月，氯丙嗪當(dāng)量(402.0±233.4)mg/d，PANSS總分(66.5±10.9)分。

2.2 功能性磁共振成像結(jié)果 全因子分析結(jié)果顯示，右側(cè)島葉、左側(cè)額中回、左側(cè)島蓋的激活存在診斷主效應(yīng)；事后分析顯示，病例組右側(cè)島葉、左側(cè)額中回、左側(cè)島蓋的激活較對(duì)照組增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)；病例組右側(cè)角回的激活較對(duì)照組降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001,見(jiàn)表2、圖1)。

右側(cè)尾狀核、左側(cè)角回和左側(cè)殼核的激活存在MTHFR基因型主效應(yīng)；事后分析顯示，病例組和對(duì)照組MTHFR基因CT和CC基因型攜帶者上述工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活均較TT基因型攜帶者增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001,見(jiàn)表3、圖2)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，病例組MTHFR基因CT和CC基因型攜帶者右側(cè)尾狀核、左側(cè)角回、左側(cè)蒼白球的激活較TT基因型攜帶者增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001,見(jiàn)表4、圖3)。未發(fā)現(xiàn)工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活診斷和MTHFR基因型存在交互作用。

3 討論

工作記憶是指對(duì)目前使用中的信息暫時(shí)保持、存貯與加工的能力，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、同時(shí)滿(mǎn)足加工和存貯需要的系統(tǒng)[13]。N-back任務(wù)是一個(gè)經(jīng)典的廣泛應(yīng)用的工作記憶任務(wù)范式，該任務(wù)能夠穩(wěn)健地激活背外側(cè)前額葉、頂葉等多個(gè)工作記憶相關(guān)腦區(qū)[14]。

MTHFR 基因位于人染色體1p36.3，研究表明，該區(qū)域(1p36)與精神分裂癥存在連鎖效應(yīng)[15]。既往MTHFR基因C677T多態(tài)性與精神分裂癥的關(guān)聯(lián)研究結(jié)果并不一致，但系統(tǒng)綜述研究結(jié)果顯示，MTHFR基因C677T多態(tài)性與精神分裂癥存在關(guān)聯(lián)[16]。張艷玲等[7]在中國(guó)漢族人群中的研究提示，MTHFR基因C677T多態(tài)性與精神分裂癥患病風(fēng)險(xiǎn)、記憶損害及灰質(zhì)體積改變存在關(guān)聯(lián)。

本研究發(fā)現(xiàn)，病例組右側(cè)島葉、左側(cè)額中回、左側(cè)島蓋的激活較對(duì)照組增強(qiáng)，與既往研究結(jié)果一致[17]。由于病例組與對(duì)照組間2-back正確反應(yīng)率未見(jiàn)差異，可見(jiàn)這種激活水平的差異不是由工作記憶任務(wù)表現(xiàn)差異引起，可能是疾病本身腦功能異常的體現(xiàn)。推斷患者需要更強(qiáng)的工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活以達(dá)到與健康者大致相同的工作記憶能力，即相比于健康者，患者的工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活相對(duì)“低效”。且既往有研究發(fā)現(xiàn)，這種“低效”的工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活模式也見(jiàn)于患者未患病的一級(jí)親屬[4]。

表4 病例組MTHFR基因CT和CC基因型攜帶者與TT基因型攜帶者工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活比較

Table 4 Comparison of activations in cerebral regions related with working memory between MTHFR 677TT patients and MTHFR 677CC/CT patients in case group

腦區(qū)BAMNI坐標(biāo)(mm)X Y Z團(tuán)塊(個(gè))t值P值(未校正)右側(cè)尾狀核-1414101364.44<0.001左側(cè)角回48-46-4830183.89<0.001--141241223.82<0.001左側(cè)蒼白球--1420-3.46<0.001

注：-為無(wú)此項(xiàng)0

圖1 對(duì)照組與病例組工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活診斷主效應(yīng)相關(guān)腦區(qū)

Figure 1 Regions related with main effect of diagnosis on activations in regions related with working memory in control group and case group

圖2 對(duì)照組與病例組工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活MTHFR基因型主效應(yīng)相關(guān)腦區(qū)

Figure 2 Regions related with main effect of MTHFR genotype on the activations in regions related with working memory in control group and case group

圖3 病例組MTHFR基因CT和CC基因型攜帶者與TT基因型攜帶者工作記憶相關(guān)腦區(qū)

Figure 3 Regions related with working memory of MTHFR 677TT patients and MTHFR 677CC/CT patients in case group

本研究在工作記憶任務(wù)相關(guān)腦區(qū)中，病例組MTHFR 基因CT和CC基因型攜帶者右側(cè)尾狀核、左側(cè)角回、左側(cè)蒼白球的激活較TT基因型攜帶者強(qiáng)，即精神分裂癥患者參與工作記憶任務(wù)的腦區(qū)功能可能受到MTHFR基因C677T多態(tài)性的影響。MTHFR基因可能通過(guò)影響基底核區(qū)、頂下小葉區(qū)激活參與了精神分裂癥認(rèn)知功能損害的過(guò)程。目前僅有1項(xiàng)研究曾嘗試從顱腦影像學(xué)角度探討MTHFR基因C677T多態(tài)性對(duì)精神分裂癥患者工作記憶的影響[18]。Roffman等[18]使用功能性磁共振成像感興趣區(qū)(ROI)分析方法，探索MTHFR基因C677T多態(tài)性與兒茶酚氧位甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT) Val158Met 變異對(duì)精神分裂癥患者腦激活的影響。該研究?jī)H關(guān)注了與工作記憶相關(guān)的背外側(cè)前額葉腦區(qū)(DLPFC)與MTHFR基因C677T多態(tài)性及COMT Val158Met之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)MTHFR基因C677T多態(tài)性能影響患者工作記憶相關(guān)腦區(qū)的激活程度，本研究結(jié)果與之一致。

MTHFR基因C677T多態(tài)性影響精神分裂癥患者工作記憶的機(jī)制被認(rèn)為可能與多巴胺信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。精神分裂癥工作記憶損害被認(rèn)為與前額葉多巴胺信號(hào)有關(guān)[18]。MTHFR基因編碼亞甲基四氫葉酸還原酶，該酶是細(xì)胞內(nèi)甲基化反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)控因子。MTHFR基因C667T多態(tài)性變異會(huì)引起亞甲基四氫葉酸還原酶活性減弱[8,18]。MTHFR基因能夠影響COMT的功能，最終影響多巴胺信號(hào)。在本研究中，病例組與對(duì)照組間MTHFR基因型分布無(wú)差異。進(jìn)一步分析結(jié)果顯示，病例組MTHFR基因型對(duì)工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活有影響。在既往的MTHFR基因C677T的影像遺傳研究中均觀(guān)察到了這種“影響效應(yīng)分離”現(xiàn)象[8,18]。一種解釋認(rèn)為，MTHFR基因C677T多態(tài)性能夠影響多巴胺信號(hào)，但是否能夠進(jìn)一步影響腦區(qū)的激活取決于其他能夠影響多巴胺信號(hào)傳遞的因素，比如COMT基因型之間的相互作用[18]。Roffman等[18]研究發(fā)現(xiàn)，MTHFR 677C→T 與工作記憶任務(wù)中精神分裂癥患者前額葉、島葉皮質(zhì)激活有關(guān)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，MTHFR 基因與COMT基因存在交互作用，且該作用在患者與健康者間不同：病例組中前額葉激活減弱與677T及158纈氨酸有關(guān)，而對(duì)照組中前額葉激活減弱則與577C及158蛋氨酸有關(guān)。

除前額葉之外，MTHFR還可能通過(guò)影響雙側(cè)基底核區(qū)及左側(cè)頂下小葉激活參與精神分裂癥患者工作記憶損害的過(guò)程?；缀丝拷竽X底部，由屏狀核、杏仁核及紋狀體(尾狀核、豆?fàn)詈?組成；頂下小葉位于頂內(nèi)溝下方，是頂葉的一部分。既往多項(xiàng)研究表明，基底核區(qū)及頂下小葉區(qū)均參與工作記憶過(guò)程，屬于腦工作記憶“網(wǎng)絡(luò)”，參與腦內(nèi)多巴胺信號(hào)傳遞[19-20]。McNab等[21]曾使用一個(gè)空間工作記憶任務(wù)探討了基底核在工作記憶任務(wù)中的功能，發(fā)現(xiàn)基底核區(qū)在“刺激剔除”過(guò)程中有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，基底核區(qū)內(nèi)存在大量多巴胺能神經(jīng)元，與前額葉存在解剖聯(lián)系，在大腦信息轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中有重要作用[22]。Borst等[23]研究認(rèn)為，頂下小葉參與工作記憶中信息的“更新”過(guò)程。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于MTHFR基因C677T多態(tài)性與精神分裂癥工作記憶損害關(guān)系的研究較少，本研究使用功能性磁共振成像探索MTHFR基因C677T多態(tài)性對(duì)精神分裂癥工作記憶相關(guān)腦區(qū)激活的影響。本研究結(jié)果支持了遺傳因素在精神分裂癥工作記憶損害中起到的重要作用。但本研究樣本量較小，結(jié)果無(wú)法進(jìn)行更為嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)校正；且MTHFR基因型結(jié)果不夠理想(如CC純合子攜帶者太少，無(wú)法獨(dú)立成組)。因此，應(yīng)該謹(jǐn)慎理解本研究的發(fā)現(xiàn)。未來(lái)需繼續(xù)擴(kuò)大樣本量，進(jìn)一步探索MTHFR基因C677T多態(tài)性在精神分裂癥工作記憶損害中所起的作用。

[1]Meyer-Lindenberg A,Weinberger DR.Intermediate phenotypes and genetic mechanisms of psychiatric disorders[J].Nat Rev Neurosci，2006,7(10):818-827.

[2]Schaefer J,Giangrande E,Weinberger DR,et al.The global cognitive impairment in schizophrenia:consistent over decades and around the world[J].Schizophr Res,2013,150(1):42-50.

[3]de Leeuw M,Kahn RS,Zandbelt BB,et al.Working memory and default mode network abnormalities in unaffected siblings of schizophrenia patients[J].Schizophr Res，2013,150(2/3):555-562.

[4]Tan HY,Sust S,Buckholtz JW,et al.Dysfunctional prefrontal regional specialization and compensation in schizophrenia[J].Am J Psychiatry,2006,163(11):1969-1977.

[5]Guillozet-Bongaarts AL,Hyde TM,Dalley RA,et al.Altered gene expression in the dorsolateral prefrontal cortex of individuals with schizophrenia[J].Mol Psychiatry，2014,19(4):478-485.

[6]Yue WH,Wang HF,Sun LD,et al.Genome-wide association study identifies a susceptibility locus for schizophrenia in Han Chinese at 11p11.2[J].Nat Genet,2011,43(12):1228-1231.

[7]Zhang YL,Zhang YY,Yue WH.Association of MTHFR C677T polymorphism with age at onset of schizophrenia and therapeutic effects of antipsychotics[J].Journal of Jining Medical University,2012,35(6):382-386.(in Chinese) 張艷玲,張艷英,岳偉華.MTHFR基因C677T多態(tài)性與精神分裂癥患者發(fā)病年齡及抗精神病藥療效的關(guān)聯(lián)研究[J].濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2012,35(6):382-386.

[8]Zhang Y,Yan H,Tian L,et al.Association of MTHFR C677T polymorphism with schizophrenia and its effect on episodic memory and gray matter density in patients[J].Behav Brain Res，2013,243:146-152.

[9]Organization WH.International statistical classification of diseases and health related problems (The) ICD-10[R].World Health Organization，2004.

[10]Woods SW.Chlorpromazine equivalent doses for the newer atypical antipsychotics[J].J Clin Psychiatry,2003,64(6):663-667.

[11]Oldfield RC.The assessment and analysis of handedness:the Edinburgh inventory[J].Neuropsychologia,1971，9(1):97-113.

[12]Callicott JH,Ramsey NF,Tallent K,et al.Functional magnetic resonance imaging brain mapping in psychiatry:methodological issues illustrated in a study of working memory in schizophrenia[J].Neuropsychopharmacology,1998,18(3):186-196.

[13]Baddeley A.Working memory:theories,models,and controversies[J].Annu Rev Psychol,2012,63:1-29.

[14]Owen AM,McMillan KM,Laird AR,et al.N-back working memory paradigm:a meta-analysis of normative functional neuroimaging studies[J].Hum Brain Mapp,2005,25(1):46-59.

[15]Kohn Y,Danilovich E,Filon D,et al.Linkage disequlibrium in the DTNBP1 (dysbindin) gene region and on chromosome 1p36 among psychotic patients from a genetic isolate in Israel:findings from identity by descent haplotype sharing analysis[J].Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet,2004,128B(1):65-70.

[16]Muntjewerff JW,Kahn RS,Blom HJ,et al.Homocysteine,methylenetetrahydrofolate reductase and risk of schizophrenia:a meta-analysis[J].Mol Psychiatry，2006,11(2):143-149.

[17]Wager TD,Smith EE.Neuroimaging studies of working memory:a meta-analysis[J].Cogn Affect Behav Neurosci，2003，3(4):255-274.

[18]Roffman JL,Gollub RL,Calhoun VD,et al.MTHFR 677C→T genotype disrupts prefrontal function in schizophrenia through an interaction with COMT 158Val→Met[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2008,105(45):17573-17578.

[19]Yoon JH,Minzenberg MJ,Raouf S,et al.Impaired prefrontal-basal ganglia functional connectivity and substantia nigra hyperactivity in schizophrenia[J].Biol Psychiatry,2013,74(2):122-129.

[20]Schl?sser R,Gesierich T,Kaufmann B,et al.Altered effective connectivity during working memory performance in schizophrenia:a study with fMRI and structural equation modeling[J].Neuroimage，2003,19(3):751-763.

[21]McNab F,Klingberg T.Prefrontal cortex and basal ganglia control access to working memory[J].Nat Neurosci,2008,11(1):103-107.

[22]隆昱洲,艾青龍.基底節(jié)病變時(shí)的認(rèn)知障礙[J].國(guó)際神經(jīng)病學(xué)神經(jīng)外科學(xué)雜志,2008,35(3):278-281.

[23]Borst JP,Anderson JR.Using model-based functional MRI to locate working memory updates and declarative memory retrievals in the fronto-parietal network[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2013,110(5):1628-1633.

修回日期：2015-05-27)

(本文編輯：陳素芳)

Effect of MTHFR C677T Polymorphism on Working Memory of Schizophrenic Patients:A N-back Task Related fMRI Study

JIANGSi-si,YANHao,TIANLin,etal.

TheSixthHospitalofPekingUniversity；InstituteofMentalHealthofPekingUniversity；KeyLaboratoryofMentalHealth，MinistryofHealth(PekingUniversity),Beijing100191,China

Objective To explore the effect of MTHFR C677T polymorphism on brain activations in regions associated with working memory in patients with schizophrenia using N-back task related functional magnetic resonance image (fMRI).Methods Recruited 33 schizophrenic patients of Han ethnic group who received hospitalized or outpatient treatment in the Sixth Hospital of Peking University from February 2007 to August 2008 as the case group.And another 27 healthy volunteers enrolled from communities were assigned into the control group.All subjects underwent MRI scans during the N-back working memory task.Venous blood was sampled from the subjects,and the MTHFR C677T polymorphism was tested by DNA sequencing.After quality control of head motion and spacial normalization,20 patients and 27 healthy controls were included the final statistical analysis.Using statistical parametric mapping(SPM8) software,full factorial analysis was conducted to analyze the effect of diagnosis and MTHFR genotypes on brain activations in regions related to working memory.Results The control group and the case group were not significantly different (P>0.05) in gender,age,MTHFR genotype and the correct rate of 2-back.The case group was shorter (P<0.05) than control group in education time.The full factorial analysis showed that the activations in right insula,right angular gyrus,left middle frontal gyrus and left insula opercula had significant main effect of diagnosis (P<0.001)；the postmortem analysis showed that the case group was stronger in the activations in right insula,left middle frontal gyrus and left insula operula than the control group(P<0.001).The main effect of MTHFR genotype was found in the right caudate nucleus,left angular gyrus and left pallidum (P<0.001)；the postmortem analysis showed that MTHFR CC/CT carriers were stronger (P<0.001) than MTHFR TT carriers in the activations in those regions related with working memory.In case group,MTHFR CC/CT carriers were stronger (P<0.001) than MTHFR TT carriers in the activations in right caudate nucleus,left angular gyrus and left pallidum.No interaction effect was found between the diagnosis and MTHFR genotype in activations in regions related with working memory.Conclusion During working memory task,schizophrenia patients showed "inefficient" hyper activation in several brain regions compared to healthy control.In the case group,MTHFR gene C677T polymorphism may affect the activation of bilateral basal ganglia region,left inferior parietal lobule in working memory tasks.

Schizophrenia；Methylenetetrahydrofolate reductase；Polymorphism,single nucleotide；Magnetic resonance imaging；Memory,short-term

100191 北京市，北京大學(xué)第六醫(yī)院，北京大學(xué)精神衛(wèi)生研究所，衛(wèi)生部精神衛(wèi)生學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京大學(xué))

張岱，100191 北京市，北京大學(xué)第六醫(yī)院，北京大學(xué)精神衛(wèi)生研究所，衛(wèi)生部精神衛(wèi)生學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京大學(xué))；

E-mail:daizhang@bjmu.edu.cn

R 749.3

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2015.24.024

2015-03-13；

注：姜思思、閻浩同為第一作者