孤独症遗传学研究进展
【摘要】 孤独症是一种广泛发育障碍，患病率为1/15o，主要表现为不同程度的言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板，其病因与遗传因素有关。近20年来遗传学研究不断发展，陆续发现了一些孤独症遗传位点与易感基因，本文对此作一综述。
【关键词】孤独症 遗传 染色体 基因
孤独症(autism)最早于1943年由美国儿童精神病医生Kanner报道，是儿童广泛性发育障碍(perva—sive developmental disorder，PDD)的一种类型，以男性多见，男女比例为4～10：1[1]。起病于婴幼儿期，主要表现为不同程度的言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板。约3/4的患者伴有明显的精神发育迟滞，部分患者在智力普遍低下的背景下，某一方面的智力相对较好或非常好。
孤独症的分子遗传学研究中也常以孤独症谱系疾病(autism spectrum disorder，ASD)和广义孤独症作为研究对象(broad autism phenotype)，前者包括艾斯伯格(Asperger syndrome)、广泛性发育障碍非其它特定型(pervasive developmental disorder，not ot her—wise specified，PDD—NOS);后者则表现出一些孤独症的症状，但是不符合孤独症诊断标准或其他疾病标准。约75 的孤独症患者伴有智力障碍，l5 ～30的患者伴有癫痫发作，20%～50% 的患者有脑电图异常嗍。约2O 的患者在出生后12～24个月内发育正常，而后突然或逐渐语言能力丧失并最终表现为孤独症 。
近年来流行病学研究显示，孤独症的患病率比以往有明显增加，美国为4/万～ l0/万 、欧洲约lO/万 、中国2.8/万～11/万。孤独症属于多基因遗传病，有较高的遗传异质性。Bailey(1995)的双生子研究显示，同卵双生子的同病率高达60%，而异卵双生子同病率则为0 ，遗传度约为91 L8j。Risch(1999)研究发现，患病同胞对(affected sib pairs，ASPs)同源基因(identity by descent，IBD)为51.6 9/6，非患病同胞对(discordant sib pairs，DSPs)的同源基因为50.8 ，他对这种结果的解释是孤独症的遗传位点数应大于15个 。
1 遗传连锁分析
独症连锁的遗传位点有18个，以下分别论述：1.1 AUTS1 位于7号染色体的长臂(7q22)区域，为最先发现的孤独症连锁位点。为了重复验证，国际孤独症分子遗传学研究协会(International MolecularGenetic Study of Autism Consortium)2001年选择102个位于7号染色体的微卫星标记对125个符合孤独症诊断标准的孤独症同胞对进行分析，在7q22区域，D7S477位点的最大值(MLS)为2.15，并通过连锁不平衡分析发现了两个易感区域，一个位于上述标记处，另一个距上述标记27cM Ll 。Yu等(2002)在孤独症患者复杂家系的研究中发现了一组5-260kb不等长度的缺失，其中一个家系在7q2l-7q22区域D7S630情况复杂，两个片段缺失(37kb和18kb)另外两个片段则保留(2，836 bp与38 bp)。此外，在另外11个家系中也发现了不同类型的缺失，并推测这些缺失可能是由于等位基因在减数分裂时的错配所致 。Trikalinos等(2006)对9篇孤独症及孤独症类疾病基因组扫描研究论文进行了分析，也得出了7q22-7q32与孤独症相关联的结论。
1.2 AUTS2 位于7号染色体的长臂(7ql1.2)区域。Sultana等(2002)报道了一对在KIAA0442基因有平衡易位t(7;2O)(ql1.2;pl1.2)并有孤独症症状和癫痫症状的同卵双生兄弟，然而DNA测序并未发现相应的突变，并且关联和连锁分析结果均为阴性。由此得出结论，KIAA0442基因未必是孤独症的易感基因[1 。Kalscheuer等(2007)也报道了3名在KI—AA0442基因(7ql1.2)有新生平衡易位的精神疾病患者。但是，并未观察到这些患者有孤独症的特征。
1.3 AUTS3 位于l3号染色体的长臂(13q14)区域。Ritvo等(1988)报道了1例患有视网膜母细胞瘤的孤独症患者有l3ql2至13q14的缺失。Smith等(2002)对散发的外耳道损伤所致语言障碍的孤独症患者的研究中发现13q有缺失，推测断裂点位于13ql3.2与13q14.1之间。外周血染色体分析发现，缺失的l3号染色体来自父亲。
1.4 AUTS4 位于15号染包体的长臂(15ql1)区域。Baker等(1994)报道了两名孤独症患者15qll—ql3有重复，且来源于母亲。Cook等(1997)也报道了两名孤独症儿童有源自母亲的l q1l—ql3区域的重复，微卫星与甲基化分析发现未受累母亲的15qll— q13重复源于其父，且第3代未受累个体均无此重复。他指出，此家系中的发现表明了父系来源的15qll—ql3重复的重要性。父系遗传表型正常，而母系遗传则表现出孤独症或非典型性的孤独症。作者发现孤独症患者l5qll—q13区域细胞水平可见的异常比例小于3 ，因此基因突变的可能性较大，在显微镜下则不能够发现异常。Filipek等(2003)发现了两名孤独症患儿有15qll—ql3的倒置重复，两人均无围产期异常，脑电图与MRI扫描也正常，但均表现为有轻度运动迟滞、嗜睡、严重肌张力减退、中度乳酸性酸中毒。肌线粒体酶测定发现有明显的脯氨酸过多，局部性呼吸链休克。由此推测此基因可能影响线粒体的功能。Shao等(2003)运用新的统计学方法对22l例孤独症患者进行了亚型分析，在15al—ql3区域内，使得由传统方法所得LOD值由1.4 增加到4.7l，且发现y-氨基丁酸受体p-3(GABRB3)基因位于此区域 。Bonati等(2005)报道了一名孤独症男性病洌，生后肥胖，小脑畸形，染色体组型分型和荧光素原位杂交分析发现l q远端区域有一个额外拷贝换位到15p，形成15q25.2一qter三倍体，并得出1jq可能决定一些特异性表型的推论 。
1.5 AUTS5 位于l5号染色体的长臂(2q)区域。Buxbaum 等(2001)对95个有两个或两个以上孤独症患者的家系进行了研究，在2q区域得到最大多点遗传异质性LOD值(maximum multipoint bet erogeneitylod score，HLOD为1.96，最大多点非参数连锁值(muhipoint nonparametric linkage，NPI )为2.39，当对其中49个严格符合孤独症诊断标准的家系进行分析时，HLOD值增至2.99，NI I 增至3.32 。国际分子遗传学孤独症研究协会(2001)对152个孤独症同胞对家系进行连锁分析，在D2S2l88处得到最大多点I OD值为3.74.采用严格孤独症诊断标准的同胞的最大多点IX)1)值增大至4.80，进一步确定了与孤独症相的连锁。
1.6 AU FS6 位于l7号染色体的长臂(17(1l1)区域：国际孤独症分子遗传研究协会(2001)也确定了孤独症另一个连锁位点l7(1儿，并在Sl C6A4基因中的HT I、INT2得到的多点I OI)值为2.34 。Yonan等(2003)对345个患病同胞对的分析结果显示孤独症与17、5、l1、4、8号染色体均有连锁，其中最重要的为l7q1l区域，此处D17S1800得到MI S为2.83，且接近SI C6A4基因 。Sutcliffe等(2005)用17号染色体上的标记对340个有一名孤独症并且至少还有另一名孤独症或孤独症谱系疾病患者的家系进行研究，发现l7ql1.2与孤独症连锁，在D17S1800得到I 0I)值(隐性遗传方式)为5.44，而只用其中男性受累的189个家系分析时，此值增至7.86;非参数LOD值由4.88增至5.1。
1.7 AU FS7 位于l7号染色体的长臂(17q21)区域。Cantor等(2005)用l7号染色体上的标记对 6个(其中48个只有男性患者)孤独症家系的患病同胞对进行研究，发现l7q21 与孤独症有连锁，在D17S2180处得到的最大LOD值为4.1。
1.8 AUTS8 位于3号染色体的长臂(3@5一q27)区域。Auranen等(2002)在对38个芬兰孤独症家系的研究中发现1/3先证者的直系亲属有艾斯伯格综合征或进行性吞咽困难。在对其中19个只有孤独症患者的家系的研究中发现了3q25一q27与孤独症的连锁。在D3S3037处得到的最大两点LOD值为3.16，另外包含艾斯伯格综合征的l8个家系的I 0D值为4.3l。
l.9 AUTS9 位于7号染色体的长臂(7q31)区域。国际孤独症分#p#分页标题#e#子遗传学研究协会(1998)对87个患病同胞对和12个非患病同胞对共99个家系进行了研究，在6条染色体同时得到了多个最大L0D值> 1的区域，其中7q3l一(t34最为明显。只用其中的87个患病同胞对进行分析时，在D7S53O和D7S684区域得到最大I OD值为2.53 。Lamb等(2005)在对219个受累同胞对的研究中发现了7q上的两个连锁位点，分别为D7S477和D7$530与D7S640之间的区域。D7$530多点连锁分析最大I.OD值为2.31;又增加了145个男性同胞对后，L0D值在D7S480与D7S530区域增至2.55。这提示基因印记在孤独症的发生中有重要作用 。Trikalinos等(2006)对9项孤独症或孤独症谱系疾病基因组扫描研究做了荟萃分析，得出7q22一q32与孤独症有明显连锁。
1.10 AUTS1l 位于l号染色体的长臂(1q24)区域。Buxhaum 等(2004)对62个至少有两名孤独症或孤独症谱系疾病患者的家系进行了研究，家系的选择依据患者是否有强迫观念与行为。研究发现1q24.2与孤独症有连锁，在D1S1 65l处的多点I OI)值为3.O6，两点非参数LOI)值为3.21.连锁位点位于I)1$547与D1$346之间 。Barlett等(2005)用后验概率连锁(posterior probability linkage PPI )也得出l(t23一q24区域与孤独症有明显连锁 。
1.11 AUTsl0、l2 分别位于7号染色体的长臂(7q36)与2l号染色体的21pl3一q1l区域。Molly等(2005)对34个除有一名孤独症患者外.还有～孤独症或孤独症谱系疾病亲属、且二者均有退行性病史的家系进行了金基因组分析，发现7q35一q36与孤独症有明显连锁，在I)7S483附近得到非参数I OD值为3.7，最大多点I OD 值为2.0。此外.此表型亚群与21p13一ql1也呈现连锁.在21pl3一ql1区域的D21S1437位点非参数LOD值为3.0.最大多点LOD值为3.
1.12 AUTSt3 位于l2号染色体的长臂(12q14)区域。Ma等(2007)在对有6 名孤独症患者的26个家系的研究中12ql4.2与孤独症连锁，在rslt45442处得到多点非参数LOD值为3.O2。当用仅有男性患者的家系分析时，LOD值增至4.5l，表明性别与患病之问存有特定关系。
1.13 AUTS14 位于l6号染色体的短臂(16pl1.2)区域。Weiss等(2008)在对7j1个孤独症家系拷贝数变异(copy nunJ~er variations CNV)研究中发现7个来自不同家系(At~lism Genetic Resource Ex—change AGRE)的患儿有缺失或重迭，其中丽个患儿的改变是遗传自父母。通过一系列研究，最终将这个缺失和重迭区域定位于l 6pl1.2，并且发现1% 的孤独症.与此位点关联l、： 。Marshall等(2008)通过基因芯片技术在 127个孤独症谱系疾病家系中发现189(44 )个家系有277个不平衡CNV，而这些CNV并没有出现在正常人中。虽然大部分CNV是遗传自患音父母，但其中27个为新改变。4名忠哲在l6pl 1.2区域的CNV 在对照组未出现。
1.14 AU'TSI5位于7号染色体的长臂(7q35一q36)区域。Alarcon等一o 9年，对l 2个家系进行了孤独症三个亚型的分类.包括：“说第一个字的年龄”、“说 一句短语的年龄”、“承复与刻扳行为”，并n进行了非参数多极连锁分析.结果显示“说第一个字的年龄”与7q35一q36相连锁.并认为在孤独症“说第一个字的年龄”、“说第一句短语的年龄”与7 c1牛f1连锁 “。后来征2005年又增加丁样本最，仍然重复出了上述结果。
1.1 5 AU I'SX1 位于X染包体的短臂(Xpl 3)区域。Auranen等(2002)对38个芬兰孤独症潞系疾病家系进行了两阶段基因组扫描，发现了多个连锁位点.包括(1、3q、7q、X{t。其中最大多点I O1)值：DXS7132附近，为2.75。。一 Shao等(2002)进行的孤独症两阶段基因组扫描同样得到多个易感位 篡，分别在2、r{、7、1j、19千11 X染色 。其}I X染色体I1)XS6789位点的懿夫多点I』)I) 人i 2.0 。。，1.1 6 AUTSX2 位于 染包 的题臂(Xp22.23)区域。 Fomas等(1999)报道了8名在Xp22.23处何缺失的女性，其中有3人表现为孤独症。怍酱提出了一系列假说，包括：X染色怍钝化、单倍制量不足以及镶嵌现象，用以解释为什么只有某些女性的单条染色体缺失会表现出孤独症。
1.17 AUTSX3 位于X染色体的长臂的Xq28区域。I aI'll等(2000)和Carney等(2003)分别在孤独症病例中发现了MECP2基因的突变，此基因位于Xq28处L”’“ 。其中，Carney等(2003)在69名女性孤独症患者中发现了其中的2人有两个位于MECP2基因中的不同的新发突变。
1.18 我们将全基因组关联分析(Whole GenomeAssociation Study)与DNA 混合分析(I) A pooling)两种方法相结合，对山东地区38家孤独症患者核心家系进行研究发现D7S5l3(7p21.3)与孤独症相关联，此位点与孤独症的关联迄今在国内外均无报道，此发现有助于在其附近寻找孤独症的易感基因。上述方法对其他多基因遗传性疾病的研究，如：原发性高血压、精神分裂症等的研究同样取得了好结果.
2 易感基因研究
孤独症患者及直系亲属体内的5一羟色胺水平高于普通人 引，有人认为孤独症的生物学基础是4,1~蚓部Ⅵ 、Ⅶ 小叶的不完全发育，因此候选基因研究多选择与5一羟包按相关基因，或影响小脑等中枢神经系统发育的綦因为研究对象。迄今，已研究的基因包括：cANIP—GEF n、SI C25Al2、5一H，r FI PR、VN—TR、 IET 、W ET2、E 2、ITGB3、NI (jN4、 I GN3、CN FNAP2等，这些基因与孤独症的连锁位点有些有对应关系，分述如下：
2.1 2q区域(A I、US5)：Bacchelli等(2003)用变性高效液相色谱法(DHPI C)观察DNA序列的变异，筛查排除了9个位于I)2S2370与I)2S364之间的候选基因。但宜用孤独症内在表型分型，在5个国际孤独症分子遗传学研究协会(International Molecular Genet—ic Study of Autism Consortium .I IGSAC)家系中发现了4个位于cAMP—GEFⅡ基因的稀有非同义变异，且在对照组中未发现。此种变异在孤独症家系中比较少见.因此其意义尚无定论 。Ramoz等(2004)对位于2q3l附近的9个候选基因在4l1个家系(671患首)中进行了研究，发现位于SI C25A12基内含子3、16中的SNPs位点与孤独症相关联 。Segurado等(2005)进而发现孤独症与C等位基因和2个位点的单倍 型有关联 一。前音发现的SNPs位于I)NA的正义链.后者发现的则位于其反义链。
2.2 l7q区域(AUTS6)：Klauck等(1997)用连锁不平衡(TI)T)分析方法对¨7个孤j虫疵核心家系的5一羟包微转运体(SI C6A4) 因上游渊控区的长短启动因f 多态性(j—H I、LPR;long/short promoterpolymorphism)和内含子2内的VN I、R序列进行了多态性分析。发现 —H I’ l、I PR长启动子较多见，且呈现优先传递 。相反，Cook等(1997)的研究结果显示短启动子有优先传递，但与孤独症和VNTR不相关联Ls 。Sutcliffe等(2OO5)对SI C6A4基因遗传变异(genelic variant)的研究中发现，一些孤独症家系与对照组相比多态性变异(polymorphic variants)增加。在3个不相关家系中，发现了本病特有的三个不同SI C6A4基因突变，并推测此基因是孤独症谱系疾病的易感基因。对有强迫行为的亚型进行连锁分析发现此处突变与本病关联。相反，Ramoz等(2006)在对352个家系的研究中没有重复出5一H'I—I'I PR 与SI C6A4基因同与孤独症相关联。
2.3 l7q3l区域(AUTS9)：MET基因与大脑皮质和小脑的发育、成熟有关，并且参与免疫功能和胃肠道损伤的修复。Campbell等(2006)对204个孤独症家系进行了基因组扫描，得出MET基因启动子中的(;一C颠换与本病相关联，这在随后重复研究中表现出了很强的等位基因关联(altetic association ，P =：=0.000007)。在病例对照基因型分析中，与GG基因型相比，CC基因型相对危险度为2.27，GC基因型相对危险度为1.67 。WE'I、2位于孤独症关联区域7q3l—q33内，影响#p#分页标题#e#众多系统的器官(包括中枢神经系统)发育，并靠近与孤独症患者的染色体断裂点。另外，小鼠的dishevelled—l基因与人WE'I、基因功能相似，敲除后表现出群体交往能力减弱。Wassink等(2001)在两个家系中发现了孤独症所特有的非保守编码序列突变(nonconservative coding sequeitee variants);还发现WET2 3一prime非编码区的SNP在患者与父母组成的核心家系中呈现连锁不平衡，而这种不平衡只出现在有严重语言障碍的同胞对中L6 。然而，McCoy等(2002)在语言严重损伤孤独症亚型家系中并未发现与WET2表型的关联，在WET2编码区也未发现有意义的突变。
2.4 7q36区域(AUTS10)：EN2基因与小脑发育有关。Beti r等(1995)对位于7q36区域的E 2基因在隔离人群的100名孤独症患者和100名正常对照进行了比较，用PvuH多态性探针检测，结果显示两组问的差异有统计学意义;而用SstI多态性探针检测的结果显示差异并无统计学意义 。Benayde等.(2005)认为EN2是孤独症谱系疾病的易感基因，因为EN2基因突变小鼠的小脑病理变化与在孤独症的发现相似，且此基因位于已证实的与孤独症相关联的区域，人群单倍型危险度预测显示孤独症谱系疾病的4O 归咎于此等位基因。另外，EN2基因无表达小鼠功能研究显示，其皮质分化水平降低，进一步证明了此基因为孤独症谱系疾病的易感基因。
2.5 17q21区域(AU FS7)：1T( B3基因与血液中的5-羟色胺水平相关。Weiss等(2006)对730个孤独症家系进行了研究，发现。r与I'I'GB3的关联，且发现有性别差异，因此推断lT(;B3基因与SI C6A4基因棚互作用影响孤独症的易感性。
2.6 7q35一q36区域(AU FS15)：Alarcon等(2008)用位于7q35区域，跨越10 Mb的2758个SNPs对孤独症进行了研究，发现CNTNAP2基因与孤独症关联，且在只有男性患者的家系中更为明显。大脑中基因表达研究也表明其对语言的发育起重要作用。
2.7 Xp22.23区域(AUTSX2)：neuroligin基因有4个家族成员，NI GN 1—4，编码的蛋白是神经突触内细胞膜表面蛋白的重要组分。Jamain等(2003)报道了在一个瑞典家系中的一男性典型孤独症患者和其患有艾斯伯格综合征的兄弟均存在NLGN4基因的移码突变 。在另一个有lO个非特异性X连锁智力障碍、2个MRX的孤独症、1个全身性发育迟缓的大家系中，Laumonnier等(2004)发现NLGN4基因的2一bp缺失。健康男性无缺失，而1名已证实的携带者有轻度精神发育迟缓，他认为NL(;N4基因的突变涉及多个表型 。
2.8 Xql3区域(AUTSX1)：Jamain等(2003)报道了一个瑞典家系，在一名男性典型性孤独症患者和其患有艾斯伯格综合征的兄弟均被发现NLGN3基因的突变 。
3 结论
总之，随着科学与技术的不断发展，孤独症的遗传病因与发病机制研究正在不断深人，许多连锁遗传位点与易感基因已经被发现。近年来，众多生物学领域的新技术不断涌现，如：高通量微阵列芯片技术在基因组、转录组与蛋白组的广泛应用;快速全基因组序列测定技术的飞速发展，这一切都使得从基因水平对本病的诊断、治疗与预防有望在不远的将来得以实现。
文章来源：维普资讯网 精神医学杂志-2009年1期
作者：杨树林 陈刚(山东省医学科学院基础医学研究所医学遗传学重点实验室,济南250062)
