生物学钾离子研究论文提纲

论文题目：钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与注意缺陷多动障碍的关联研究

摘要：注意缺陷多动障碍（Attention-deficit/hyperactivity disorder,ADHD）是儿童常见的一种神经发育障碍,严重影响患儿身心健康。其具体病因尚未完全阐明,多数研究认为ADHD是由遗传和环境共同作用引起的一种多基因、多因素的复杂性疾病。现有ADHD全基因组关联研究（genome-wide association study,GWAS）提示钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与ADHD有潜在关联;生物学研究也显示钾离子通道及其互作蛋白可能参与了ADHD的发病过程。因此,本研究采用多中心两阶段的关联研究策略,对钾离子通道及其互作蛋白关键基因的遗传变异与ADHD发生的关系进行全面分析,重点探讨基因-基因、基因-环境交互作用对疾病易感性的影响;同时结合分子生物学技术,深入探讨与ADHD易感性相关的遗传变异的生物学机制,为中国人群ADHD的早期筛检、预后监测和发现药物靶点及治疗靶点提供新的思路和理论依据。第一部分钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与注意缺陷多动障碍易感性研究目的:探讨钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与ADHD发生风险及其相关临床特征的关联,分析基因-基因交互作用在ADHD发生中的效应。方法:采用多中心两阶段病例对照研究策略。病例为DSM-ⅣV确诊的新发ADHD儿童,对照为同期健康体检的正常儿童。所有研究对象均进行中国修订韦氏儿童智力量表（C-WISC）、Conners父母症状问卷（PSQ）以及持续性操作测试（CPT）。两阶段均采用Sequenom MassArray平台进行基因分型。第一阶段募集武汉地区256例病例和372例对照,筛选钾离子通道及其互作蛋白基因（KChIP4、KChIP1、DPP10、FHIT和KCNC1）与ADHD发病风险及其临床特征相关联的遗传变异。第二阶段募集长沙地区328例病例和431例对照,对第一阶段筛选得到的阳性关联位点进行独立验证。采用χ2检验和t检验比较病例组和对照组对象的基本特征;采用Logistic回归模型分析各SNPs基因型的风险度和P值,应用方差分析对各SNPs基因型与ADHD症状得分的关联进行分析,并应用Bonferroni校正方法进行多重性校正;应用Logistic回归模型和Anderson等编制的Excel计算表分别对基因-基因相乘和相加交互作用进行分析。结果:1.经Bonferroni校正,第一阶段关联分析发现,显性模型下KChIP1 rs1541665（OR=1.665,95%CI=1.201-2.319）、FHIT rs3772475（OR=1.572,95%CI=1.128-2.306）均与ADHD发病风险存在名义上的关联。第二阶段关联研究显示,KChIP1 rs1541665 与 ADHD 发病风险名义相关（OR=1.543,95%CI=1.165-2.069）。合并阶段结果显示KChIP1rs1541665与ADHD发病风险显著相关（OR=1.559,95%CI=1.259-1.976）,FHIT rs3772475 与 ADHD 发病风险名义相关（OR=1.47,95%CI=1.043-2.089）。2.基因-基因交互作用分析未发现两阳性关联位点KChIP1rs1541665与FHIT rs3772475在ADHD的发生中存在具有统计学意义的交互作用（P＞0.05）。3.各SNPs与ADHD临床特征关联分析显示,两阶段KChIP1 rs1541665均与ADHD注意缺陷型（ADHD-Ⅰ）亚型之间存在关联（显性模型:OR=1.878,95%CI=1.298-2.773;OR=1.678,95%CI=1.198-2.473）;与多动指数得分显著相关（P=0.035;P=0.016）;与注意力障碍存在关联（OR=1.509,95%CI=1.011-2.431;OR=1.532,95%CI=1.095-2.149）。两阶段FHIT rs3772475 均与多动指数得分相关（P=0.016;P=0.034）。结论:1.KChIP1 rs1541665 和 FHIT rs3772475 与 ADHD 发生风险相关;2.KChIP1 rs1541665与ADHD亚型、ADHD症状及注意力障碍相关,FHIT rs3772475与ADHD症状相关。第二部分钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与环境因素的交互作用在注意缺陷多动障碍发生中的效应研究目的:探讨与ADHD发生相关的环境因素,分析钾离子通道及其互作蛋白基因与相关环境因素交互作用在ADHD发生中的效应。方法:采用自行设计的调查表,对所有研究对象的一般情况及相关环境因素进行调查,并应用原子吸收法测量各研究对象的血铅、镁、钙、锌、铁等微量元素水平。合并两阶段病例对照研究数据,应用Logistic回归模型分析各环境因素与ADHD 发生风险的关联,应用分类回归树（classification and regression tree,CART）和多因子降维法（multifactor dimensionality reduction,MDR）分析第一部分阳性关联遗传变异与各环境因素的交互作用在ADHD发生中的效应。.结果:单因素和多因素Logistic回归分析显示,母亲文化程度初中及以下、父母关系差、家庭低收入、吵闹的家庭环境、母孕期不良情绪、高血铅以及低出生体重是ADHD发生的危险因素,高血镁是ADHD发生的保护因素（P值均＜0.05）。CART和MDR结果显示,KChIP1 rs1541665与母孕期情绪、家庭收入及血铅在ADHD发生中存在交互作用。Logistic回归模型显示,KChIP1 rs1541665分别与母孕期情绪和血铅存在相乘交互作用（Pmul=0.004;Pmul=0.011）;KChIP1 rs1541665（CT+CC）基因型与母孕期不良情绪和高血铅的交互作用均可增加ADHD的发病风险（OR=2.695,95%CI=1.858-2.271;OR=1.937,95%CI=1.444-2.598）。结论:母亲文化程度低、父母关系不融洽、家庭低收入、吵闹的家庭环境、母孕期不良情绪、高血铅和低出生体重是ADHD发生的危险因素,高血镁是ADHD发生的保护因素。KChIP1 rs1541665在ADHD发生中可能与母孕期情绪及血铅存在交互作用。第三部分钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异在注意缺陷多动障碍发生中的生物学机制研究目的:初步探讨钾离子通道及其互作蛋白基因在ADHD发生中的潜在功能遗传变异及其作用机制。方法:通过 SNP Info、RegulomeDB、rSNPBase、Haploreg、GWAVA 以及 e-QTL数据库等多种生物信息学分析工具,对阳性关联SNPs rs1541665和rs3772475及其紧密连锁区域进行综合分析,筛选出潜在功能性位点。对所获得的潜在功能性位点,采用双荧光素酶报告基因实验在体外分析不同等位基因序列对转录效能的影响。结果:使用多种生物信息学工具综合分析后,筛选出与rs1541665紧密连锁区域最具潜在功能的3’UTR rs1363713可能为miRNA hsa-miR-3126-5p结合位点。双荧光素酶报告基因实验结果显示,与含rs1363713 T等位基因的重组质粒相比,含G等位基因的重组质粒荧光素酶报告基因的表达水平显著降低（P＜0.05）。结论:阳性关联位点rs1541665可能通过与其紧密连锁的3’UTR rs1363713,通过miRNA调控,导致KChIP1基因表达水平降低,A型钾通道下调,局部神经元兴奋增加,从而导致ADHD的表型及症状,后续仍需进一步地深入探索其生物学作用机制。

关键词：注意缺陷多动障碍;遗传易感性;钾离子通道及其互作蛋白;关联研究;基因-环境交互作用;生物学功能;双荧光素酶报告基因实验

学科专业：流行病与卫生统计学

全文缩写词

摘要

Abstract

前言

课题研究思路

第一部分 钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与注意缺陷多动障碍易感性研究

1 研究背景

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 研究小结

第二部分 钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异与环境因素的交互作用在注意缺陷多动障碍发生中的效应研究

1 研究背景

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 研究小结

第三部分 钾离子通道及其互作蛋白基因遗传变异在注意缺陷多动障碍发生中的生物学机制研究

1 研究背景

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 研究小结

结论

本研究创新之处与局限性

参考文献

综述

参考文献

附录1

附录2

附录3

附录4

致谢