DRD4-Genpolymorphismen als Risikofaktor für Kinder mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung in der iranischen Bevölkerung

Abstract

Hintergrund und Zielsetzung. Es ist bekannt, dass eine Dopamin-Dysfunktion mit der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) in Verbindung gebracht wird. Das Dopamin-D4-Rezeptor-Gen (DRD4) ist eines der wichtigsten Gene in diesem Signalweg. Ziel dieser Studie war es, die variable Anzahl von Tandemwiederholungen (VNTR) im Exon 3 des DRD4-Gens bei iranischen Kindern und Jugendlichen zu untersuchen. Materialien und Methoden. An dieser Studie nahmen 130 Kinder mit ADHS im Alter von 6-14 Jahren und 130 gesunde Kinder im gleichen Altersbereich teil. Alle Kinder wurden aus dem Nordwesten des Irans ausgewählt, der einen kaukasischen ethnischen Hintergrund hat und zu einer türkischen Volksgruppe gehört. Die VNTR-Polymorphismen des DRD4-Gens wurden mittels PCR unter Verwendung von Exon-3-spezifischen Primern und anschließender Agarosegel-Elektrophorese untersucht. Ergebnisse. Das Hardy-Weinberg-Prinzip und der Chi-Quadrat-Test zeigten einen signifikanten Unterschied bei den 4-Repetitions-Allelen (4R) zwischen der ADHS-Gruppe (76,2 %) und der Kontrollgruppe (53,8 %) (; ; ). Der geringste Prozentsatz an Wiederholungsallelen in beiden Gruppen war 2R. Schlussfolgerung. Es besteht eine signifikante Korrelation zwischen den 4R-Allelen von DRD4 und ADHS im Nordwesten des Iran.

1. Einleitung

ADHS ist eine häufige psychiatrische Störung im Kindesalter, die mit den Symptomen anhaltender Hyperaktivität, Impulsivität und Unaufmerksamkeit einhergeht. Die weltweite Prävalenz liegt bei 4-8 % der Kinder im Schulalter und kann in 50-80 % der Fälle auch im Jugend- und Erwachsenenalter fortbestehen. Eine vergleichbare Prävalenz wird aus der iranischen Bevölkerung berichtet, und die Rate wird auf 9,7 % bei Kindern in der Stadt Tabriz geschätzt.

ADHS ist eine heterogene neurologische Verhaltensstörung mit multifaktorieller Ätiologie, die zu Veränderungen der neuronalen Bahnen führt. Der Phänotyp ist recht breit gefächert und umfasst Beeinträchtigungen des sozialen Verhaltens und des Erwerbs von Fertigkeiten sowie verminderte kognitive Fähigkeiten. Dies erhöht die Belastung durch nicht diagnostiziertes und unbehandeltes ADHS mit erheblichen Auswirkungen auf die berufliche Laufbahn, das Leben und die akademischen Leistungen.

Die Diagnose von ADHS basiert derzeit auf klinischen Ähnlichkeiten, wie bei anderen psychiatrischen Erkrankungen. Der vielfältige Phänotyp führt zu diagnostischen Herausforderungen, die durch eine Verbesserung der diagnostischen Methoden angegangen werden sollten. Pharmakologische Studien, Tiermodelle und die Bildgebung des Gehirns zeigen, dass Katecholamin-Signalwege, einschließlich Neurotransmitter und zugehörige Gene, beteiligt sind. Dopamin und Noradrenalin sind an neurologischen Funktionen sowie an Aufmerksamkeit und Bewusstsein beteiligt. Andererseits sind Dopaminbahnen an der motorischen Kontrolle und an der Steuerung der Freisetzung verschiedener Hormone beteiligt. Diese Bahnen und Zellgruppen bilden ein Dopaminsystem, das neuromodulatorisch wirkt. Die motorischen Funktionen von Dopamin sind mit einem separaten Weg verbunden, mit Zellkörpern in der Substantia nigra, die Dopamin herstellen und in das dorsale Striatum abgeben. Das Gen DRD4, das in mehreren Hirnregionen exprimiert wird, wurde ebenfalls im Zusammenhang mit ADHS untersucht. Die Kopplungskartierung zeigt, dass der Locus dieses Rezeptorgens auf Chromosom 11p15.5 liegt. Dieses Gen weist mehrere Polymorphismen in seiner Nukleotidsequenz auf. Der 48 Basenpaare umfassende VNTR (Variable Number Tandem Repeat) im Exon III des DRD4-Polymorphismus ist der am meisten untersuchte Polymorphismus im Zusammenhang mit ADHS. Molekularbiologische Studien zeigen, dass diese Region an G-Proteine koppelt und die cAMP-Produktion moduliert.

Die Länge von Exon III variiert zwischen 2 und 11 Wiederholungen eines ähnlichen 48-bp-VNTR, dargestellt durch D4.2 bis D4.11 . Typischerweise werden diese Wiederholungsallele in zwei Kategorien eingeteilt: Allele mit kurzer Wiederholungslänge (2-4 Wiederholungen) und Allele mit langer Wiederholungslänge (5-8 Wiederholungen) . Eine Meta-Analyse zeigt, dass die Varianten 2, 4 und 7 weitaus häufiger vorkommen.

Es gibt Belege für einen signifikanten Zusammenhang zwischen 7-Wiederholungsallelen des DRD4-Polymorphismus im Exon III und ADHS . Andererseits wurde in einer anderen Gruppe von Studien eine schwache Korrelation zwischen DRD4 und ADHS festgestellt. Es ist jedoch nicht genau bekannt, ob diese negativen Ergebnisse auf den Unterschied zwischen Gruppen und Populationen mit unterschiedlicher Rasse, Genetik und Heterogenität, auf Schwächen bei der Durchführung und Interpretation statistischer Tests oder auf einen tatsächlichen Unterschied zwischen verschiedenen Gesellschaften zurückzuführen sind. Ziel dieser Studie war es daher, den Zusammenhang zwischen dem DRD4-Polymorphismus und ADHS in der iranischen Bevölkerung zu untersuchen.

2. Materialien und Methoden

Die vorliegende Studie wurde in einer Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie der Tabriz University of Medical Sciences durchgeführt. Das Verfahren wurde von der regionalen Ethikkommission genehmigt, und die Eltern der teilnehmenden Kinder und Jugendlichen stimmten schriftlich zu.

3. Einschluss- und Ausschlusskriterien

Die Einschlusskriterien waren Kinder und Jugendliche im Alter von 6-18 Jahren, bei denen aufgrund klinischer Befragungen durch einen Kinder- und Jugendpsychiater ADHS diagnostiziert wurde.

Ausschlusskriterien waren gleichzeitige psychiatrische Störungen, Epilepsie, eine schwere Erkrankung oder ein schweres Trauma in der Vorgeschichte sowie eine geistige Behinderung jeden Grades. ADHS-Fälle mit komorbider ODD und/oder CD wurden ausgeschlossen.

4. Teilnehmer

Diese Studie wurde im Nordwesten des Iran durchgeführt. Die in diesen Gebieten lebende Bevölkerung hat einen kaukasischen ethnischen Hintergrund und gehört einer türkischen Ethnie an. Kinder, bei denen in einer spezialisierten psychiatrischen Klinik ADHS () diagnostiziert wurde, wurden von einem Kinder- und Jugendpsychiater aufgenommen. In dieser Studie wurde die ADHS-Diagnose anhand eines semistrukturierten diagnostischen Interviews auf der Grundlage der DSM-IV-IR-Kriterien gestellt.

Eine Gruppe von Kindern (), die für eine Adenotonsillektomie vorgestellt wurden, im gleichen Altersbereich, wurde als Kontrollgruppe herangezogen. Bei diesen Kindern wurde durch dasselbe diagnostische Verfahren wie bei Kindern mit ADHS festgestellt, dass sie keine psychiatrische Erkrankung hatten. Von allen Eltern wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt.

5. Instrumente

5.1. Kiddie Schedule for Affective Disorders and Schizophrenia-Present and Lifetime Version (K-SADS-PL)

Hierbei handelt es sich um ein halbstrukturiertes diagnostisches Interview, das auf der Grundlage der Kriterien des Diagnostic and Statistical Manual for Mental Disorders, 4th Edition (DSM-IV) entwickelt wurde. Dieses Instrument diente der Identifizierung von ADHS und möglichen komorbiden psychiatrischen Erkrankungen sowie der Auswahl von Kontrollen.

Das Diagnoseverfahren wurde durch ein Interview mit dem Kind und den Eltern abgeschlossen. Die Test-Retest- und Interrater-Reliabilität der persischen Version wird mit 0,81 und 0,69 angegeben .

5.2. PCR-Variable Number of Tandem Repeats

In diesem Verfahren wurden 2 ml peripheres Blut aufbereitet und daraus genomische DNA mit dem QIAamp DNA-Kit gemäß den Anweisungen des Herstellers extrahiert. Die extrahierte DNA wurde mit einem NanoDrop-Gerät im Bereich von 260-280 nm auf ihre Qualität hin überprüft. Die Genotypisierung von DRD4 Exon III wurde mittels Polymerase-Kettenreaktion mit den folgenden Primersequenzen durchgeführt: (Vorwärts) 5′-GGTCTGCGGTGGAGTCTG-3′ (Rückwärts) 5′-GCGACTACGTGGTCTACT-3′

Die PCR-Amplifikation erfolgte in 20 μL Reaktionsgemisch mit 50 ng genomischer DNA unter Verwendung von Ampliqon Master Mix (Dänemark), 1 mL von jedem Primer und 0.2 μLTaq-DNA-Polymerase, entsprechend dem Temperaturplan in Tabelle 1. Die PCR-Produkte wurden in einem mit Ethidiumbromid gefärbten Agargel (2%) unter ultraviolettem Licht beobachtet. Die Verdauungsprodukte wurden nach der Agarosegel-Elektrophorese analysiert.

6. Statistische Analyse

Daten aus der Zählung der Genprodukte in jeder Probe wurden in SPSS21 eingegeben. Die Daten werden als Anzahl und Prozentsatz ausgedrückt, und die erhaltenen Mittelwerte werden mit dem Chi-Quadrat-Test untersucht. In dieser Studie wurde der Chi-Quadrat-Test als signifikant angesehen.

7. Ergebnisse

Einhundertdreißig Kinder mit der Diagnose ADHS und 130 Kinder ohne psychiatrische Diagnose wurden eingeschlossen. Das Durchschnittsalter der Kinder in den beiden Gruppen war nicht signifikant unterschiedlich. Allerdings gab es in der ADHS-Gruppe mehr männliche Kinder (83 % in der ADHS-Gruppe gegenüber 61 % in der Kontrollgruppe). Die Rolle einer Verwandtschaft ersten Grades war in vielen Stichproben vorhanden. Die Nachkommen einer Cousine oder eines Cousins machten die Mehrheit der Kinder mit ADHS aus (Tabelle 2). Wie die Ergebnisse zeigen, hatten die Eltern von ADHS-Kindern einen deutlich höheren Anteil an Verwandten ersten Grades. Vielleicht liegt es daran, dass es ein anderes Muster als das multifaktorielle Muster für diese Störung gab. Die Untersuchung der Stammbäume zeigt ein einfaches Vererbungsmuster; deshalb war die Häufigkeit der Kinder mit Blutsverwandtschaft (insbesondere der Cousins und Cousinen ersten Grades) höher als in der Kontrollgruppe.

Tabelle 3 zeigt die Häufigkeit von VNTR DRD4 in der ADHS- und der Kontrollgruppe. Das Hardy-Weinberg-Prinzip und der Chi-Quadrat-Test zeigten einen signifikanten Unterschied bei den 4R-Allelen zwischen der ADHS-Gruppe (76,2 %) und der Kontrollgruppe (53,8 %) (; ; ). Bei den anderen Wiederholungen gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen. Der Genotyp 2R wies die niedrigste Prävalenz auf.

8. Diskussion

ADHS ist eine weit verbreitete neurologische Verhaltensstörung, die in der Kindheit beginnt. Nach mehreren Meta-Analysen spielen Gene, die am dopaminergen Signalweg beteiligt sind, insbesondere DRD4, eine wichtige Rolle bei der Pathogenese von ADHS. Es gibt keine Studie über die Beziehung zu diesem Thema in der iranischen Bevölkerung, und diese Studie wurde durchgeführt, um Wiederholungen dieses Gens als Biomarker für die Erleichterung der Diagnose dieser Störung bei Kindern zu verwenden.

In der vorliegenden Studie wurde das DRD4-Gen bei allen iranischen Teilnehmern (ADHS und Kontrollen) im Bereich von 2R bis 7R-Allelen beobachtet. Die dominanten Allele in unserer Studie waren 4R, 5R und 6R, wobei das 4R-Allel die höchste Prävalenz aufwies. Der Unterschied zwischen den Gruppen war nur beim 4R-Allel signifikant. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie stimmen mit denen von Bidwell et al. überein. Cheuk et al. zeigten, dass das 4R-Allel in ihrer Forschungspopulation die höchste Häufigkeit (84 %) aufwies; außerdem war dieser Genotyp mit dem Vorhandensein von ADHS korreliert.

Obwohl diese Studien mit der vorliegenden Studie übereinstimmen, in der 4R als Indikator für ADHS angesehen wird, zeigten Studien an anderen Populationen, insbesondere an weißen Europäern und Amerikanern, dass 7R-Allele eine größere Rolle bei der Entwicklung von ADHS spielen. Im Gegensatz dazu konnte in unserer Studie kein signifikanter Zusammenhang zwischen 7R-Allelen und ADHS festgestellt werden.

Eine weitere Meta-Analyse-Studie zeigte einen signifikanten Unterschied in der Beziehung zwischen ADHS und DRD4 7R bei Menschen europäischer-kaukasischer und südamerikanischer Abstammung im Vergleich zu Menschen aus dem Nahen Osten. Leung et al. berichteten über eine sehr geringe Prävalenz von 7R-Allelen bei Asiaten, während 4R bei ihnen eine höhere Prävalenz aufweist. Dieser Bericht stimmt mit den Ergebnissen unserer Studie überein.

Aus den demografischen und ethnischen Studien lässt sich schließen, dass die Phylogenetik durch die Untersuchung des Polymorphismus von Genen bei bestimmten Krankheiten untersucht werden kann. Es zeigt sich, dass 4R bei Asiaten häufiger vorkommt als bei weißen Kaukasiern und Europäern. Die hohe Prävalenz von 4R, die von Shahin et al. in Ägypten berichtet wurde, sowie unsere Studie bestätigen diesen Befund.

Es gibt jedoch Studien, die den Zusammenhang von 7R-Allelen mit ADHS ablehnen. Carrasco et al. berichtet über einen negativen Zusammenhang zwischen 7R-Allelen und ADHS in einer Studie, die an einer chilenischen Population durchgeführt wurde. Brookes et al. berichteten in einer Studie in Taiwan, dass es keinen Zusammenhang zwischen DRD4-Biomarkern und ADHS gibt.

Die naheliegendste Erklärung für die Uneinheitlichkeit der berichteten Ergebnisse sind die Unterschiede in den Stichproben der Studien. Allerdings sollten auch diagnostische Verfahren und methodische Unterschiede berücksichtigt werden. Die Bedeutung einer Schlussfolgerung beschränkt sich nicht auf die Erleichterung des diagnostischen Verfahrens, sondern könnte auch dazu führen, dass ein präziser Behandlungsplan für jeden Einzelnen erstellt wird. Funktionelle Unterschiede im intrazellulären DRD4-Signalsystem wurden für die 48-bp-Repeat-Allele untersucht, und Studien zeigen, dass das 7R-Allel möglicherweise weniger empfindlich auf endogenes Dopamin reagiert und eine abgeschwächte Reaktion auf Dopamin vermittelt. Wenn sich die Ergebnisse der vorliegenden Studie in weiteren Studien wiederholen, könnten sie auf ein gutes therapeutisches Ansprechen und eine bessere Prognose von ADHS im Nordwesten des Irans hinweisen.

Es kann festgestellt werden, dass die Träger des 4R-Allels, die häufig bei ADHS-Patienten im Nordwesten des Irans auftreten, eine bessere Prognose haben könnten als die Träger des 7R-Allels, das in anderen Bevölkerungsgruppen mit ADHS in Verbindung gebracht wurde. Mit anderen Worten, die 4R-Allel-Wiederholungen im DRD4-Gen können als prognostische Diagnose für die ADHS-Störung in diesem Gebiet des Iran betrachtet werden.

9. Schlussfolgerung

Im Gegensatz zu den Ergebnissen von Studien, die an weißen Europäern und Amerikanern durchgeführt wurden, in denen 7R der genetische Indikator für ADHS war, zeigte unsere Studie 4R als die Variante dieser Störung im Nordwesten des Iran.

Interessenkonflikte

Die Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.

Danksagungen

Diese Studie wurde vom Forschungszentrum für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften der Tabriz University of Medical Sciences unterstützt. Die Autoren danken allen Teilnehmern an dieser Studie.