DRD4 Gene Polymorphisms as a Risk Factor for Children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder in Iranian Population

Abstract

Background and Objective. Wiadomo, że dysfunkcja dopaminy jest związana z zespołem nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD). Gen receptora dopaminy D4 (DRD4) jest jednym z ważnych genów w tym szlaku. Celem niniejszej pracy było zbadanie zmiennej liczby powtórzeń tandemowych (VNTR) w eksonie 3 genu DRD4 u irańskich dzieci i młodzieży. Materiały i metody. W badaniu wzięło udział 130 dzieci z ADHD w wieku 6-14 lat oraz 130 zdrowych dzieci w tym samym przedziale wiekowym. Wszystkie dzieci zostały wybrane z północno-zachodniej części Iranu, które mają kaukaskie pochodzenie etniczne i należą do turkijskiej grupy etnicznej. Polimorfizmy VNTR genu DRD4 oceniano metodą PCR z użyciem starterów specyficznych dla eksonu 3, a następnie elektroforezy w żelu agarozowym. Wyniki. Zasada Hardy’ego-Weinberga i test Chi-kwadrat wykazały istotną różnicę w ilości alleli 4-repetycji (4R) pomiędzy grupą ADHD (76,2%) a grupą kontrolną (53,8%) (; ; ). Najmniejszy odsetek alleli repetycyjnych w obu grupach wynosił 2R. Wnioski. Istnieje istotna korelacja między allelami 4R DRD4 a ADHD w północno-zachodniej części Iranu.

1. Wprowadzenie

ADHD jest częstym zaburzeniem psychicznym wieku dziecięcego, które wiąże się z objawami utrzymującej się nadpobudliwości, impulsywności i nieuwagi. Częstość występowania na świecie wynosi 4-8% u dzieci w wieku szkolnym, które mogą utrzymywać się w okresie dojrzewania i dorosłości w 50-80% przypadków. Porównywalna częstość występowania jest zgłaszane z irańskiej populacji, a wskaźnik szacuje się na 9,7% u dzieci mieszkających w mieście Tabriz .

ADHD jest heterogenicznym zaburzeniem neurobehawioralnym o wieloczynnikowej etiologii, co prowadzi do alternacji szlaków neuronalnych . Fenotyp jest dość szeroki i obejmuje upośledzenie funkcjonowania społecznego i nabywania umiejętności oraz zmniejszenie zdolności poznawczych. Zwiększają one obciążenie niezdiagnozowanym i nieleczonym ADHD ze znaczącym wpływem na karierę, życie i osiągnięcia akademickie .

Diagnozowanie ADHD jest obecnie oparte na podobieństwach klinicznych, podobnie jak w przypadku innych schorzeń psychiatrycznych. Zróżnicowany fenotyp stwarza wyzwania diagnostyczne, które powinny być rozwiązywane poprzez doskonalenie metod diagnostycznych. W kierunku tego podejścia, badania farmakologiczne, modele zwierzęce i obrazowanie mózgu wskazują na zaangażowanie szlaków katecholaminowych, w tym neuroprzekaźników i związanych z nimi genów. Dopamina i noradrenalina są zaangażowane w funkcje neurologiczne, jak również uważność i świadomość . Z drugiej strony, szlaki dopaminowe są zaangażowane w kontroli motorycznej oraz w kontroli uwalniania różnych hormonów. Te ścieżki i grupy komórek tworzą system dopaminowy, który jest neuromodulacyjny. Funkcje motoryczne dopaminy są związane z odrębną ścieżką, z ciałami komórkowymi w istocie czarnej, które wytwarzają i uwalniają dopaminę do striatum grzbietowego. Gen DRD4, który ulega ekspresji w kilku obszarach mózgu, został również zbadany w odniesieniu do ADHD. Mapowanie powiązań pokazuje locus tego genu receptora na chromosomie 11p15.5 . Gen ten posiada kilka polimorfizmów w swojej sekwencji nukleotydowej. 48-parowy zmienny numer tandemowy (VNTR) w eksonie III polimorfizmu DRD4 jest najczęściej badanym polimorfizmem w powiązaniu z ADHD. Biologiczne badania molekularne pokazują, że region ten sprzęga się z białkiem G, modulując produkcję cAMP .

Długość eksonu III waha się między 2 a 11 powtórzeniami podobnego 48-bp VNTR, przedstawionego przez D4.2 do D4.11 . Zazwyczaj te allele powtórzeń mają dwie kategorie: allel o krótkiej długości powtórzenia (2-4 powtórzenia) i allel o długiej długości powtórzenia (5-8 powtórzeń) . Meta-analiza pokazuje, że warianty 2, 4 i 7 są znacznie bardziej powszechne.

Istnieją dowody potwierdzające istotny związek między 7 powtórzeniami alleli polimorfizmu eksonu III DRD4 a ADHD. Z drugiej strony, inna grupa badań zgłosiła słabą korelację między DRD4 i ADHD. Nie wiadomo jednak, czy te negatywne wyniki wynikają z różnic między grupami i populacjami o różnej rasie, genetyce i heterogeniczności, słabości w wykonywaniu i interpretacji testów statystycznych, czy też z rzeczywistej różnicy między różnymi społeczeństwami. W rezultacie, niniejsze badanie miało na celu zbadanie związku polimorfizmu DRD4 z ADHD w populacji irańskiej.

2. Materiały i metody

Niniejsze badanie zostało przeprowadzone w klinice psychiatrii dzieci i młodzieży Uniwersytetu Medycznego w Tabriz. Procedura została zatwierdzona przez regionalną komisję etyczną, a od rodziców dzieci i młodzieży uczestniczących w badaniu uzyskano pisemną świadomą zgodę.

3. Kryteria włączenia i wyłączenia

Kryterium włączenia stanowiły dzieci i młodzież w wieku 6-18 lat, u których rozpoznano ADHD na podstawie wywiadów klinicznych przeprowadzonych przez psychiatrę dzieci i młodzieży.

Kryterium wyłączenia stanowiły współistniejące zaburzenia psychiatryczne, padaczka, poważne schorzenia lub historia ciężkiego urazu oraz jakikolwiek stopień niepełnosprawności intelektualnej. Przypadki ADHD z towarzyszącym ODD i/lub CD zostały wykluczone.

4. Uczestnicy

Badanie to zostało przeprowadzone w północno-zachodniej części Iranu. Populacje zamieszkujące te obszary mają kaukaskie pochodzenie etniczne i należą do turkijskiej grupy etnicznej. Dzieci zdiagnozowane z ADHD () w specjalistycznej klinice psychiatrycznej zostały włączone przez psychiatrę dzieci i młodzieży. W badaniu tym rozpoznanie ADHD przeprowadzono za pomocą semistrukturalnego wywiadu diagnostycznego opartego na kryteriach DSM-IV-IR.

Jako kontrolę przyjęto grupę dzieci (), u których wykonano zabieg adenotonsillektomii, w tym samym przedziale wiekowym. U dzieci tych nie rozpoznano zaburzeń psychicznych na podstawie tej samej procedury diagnostycznej, co u dzieci z ADHD. Od wszystkich rodziców uzyskano świadomą, pisemną zgodę.

5. Instrumenty

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

Jest to semistrukturalny wywiad diagnostyczny, zaprojektowany w oparciu o kryteria określone przez Diagnostic and Statistical Manual for Mental Disorders, 4th edition (DSM-IV). Narzędzie to miało na celu identyfikację ADHD oraz ewentualnych współwystępujących schorzeń psychiatrycznych, jak również wybór grupy kontrolnej.

Procedura diagnostyczna została przeprowadzona na podstawie wywiadu z dzieckiem i rodzicami. Wiarygodność test-retest i interrateralna wersji perskiej wynosiła 0,81 i 0,69 .

5.2. PCR-Variable Number of Tandem Repeats

W jego procesie przygotowano 2 mL próbki krwi obwodowej i wyekstrahowano z niej genomowe DNA, używając zestawu QIAamp DNA zgodnie z instrukcją producenta. Jakość wyekstrahowanego DNA sprawdzano za pomocą urządzenia NanoDrop w zakresie 260-280 nm. Genotypowanie eksonu III DRD4 przeprowadzono metodą łańcuchowej reakcji polimerazy, stosując następujące sekwencje starterów: (Forward) 5′-GGTCTGCGTGAGTCTG-3′ (Reverse) 5′-GCGACTACGTGTCTACT-3′

Amplifikację metodą PCR przeprowadzono w 20 μL mieszaniny reakcyjnej zawierającej 50 ng genomowego DNA, stosując Ampliqon Master Mix (Dania), 1 mL z każdego primera oraz 0.2 μLTaq polimerazy DNA, zgodnie z planem temperaturowym przedstawionym w Tabeli 1. Produkty PCR obserwowano w żelu agarowym (2%) wybarwionym fluorescencją bromkiem etydyny w świetle ultrafioletowym. Produkty trawienia analizowano po elektroforezie w żelu agarozowym.

6. Analiza statystyczna

Dane z liczenia produktów genowych w każdej próbce były podawane do SPSS21. Dane wyrażono jako liczbę i procent, a uzyskane wartości średnie zbadano, stosując test Chi-kwadrat. W tym badaniu uznano je za istotne.

7. Wyniki

W badaniu wzięło udział sto trzydzieścioro dzieci z rozpoznaniem ADHD oraz 130 dzieci bez diagnozy psychiatrycznej. Średni wiek dzieci w obu grupach nie różnił się istotnie. W grupie z ADHD było jednak więcej mężczyzn (83% w grupie z ADHD vs 61% w grupie kontrolnej). Rola pokrewieństwa pierwszego stopnia była obecna w wielu próbach. Potomkowie małżeństwa kuzynów stanowili większość dzieci z ADHD (tab. 2). Jak pokazują wyniki, rodzice dzieci z ADHD mieli istotnie wyższy odsetek krewnych pierwszego stopnia. Być może jego przyczyną jest to, że występował inny wzorzec niż wieloczynnikowy dla tego zaburzenia. Badanie rodowodów wskazuje na jednogenowy wzorzec dziedziczenia, dlatego też częstość dzieci z małżeństwami pokrewieństwa (zwłaszcza pierwszych kuzynów) była większa niż w grupie kontrolnej.

Tabela 3 przedstawia częstość występowania VNTR DRD4 w grupie ADHD i grupie kontrolnej. Zasada Hardy’ego-Weinberga i test Chi-kwadrat wykazały istotną różnicę w częstości występowania alleli 4R między grupą ADHD (76,2%) a grupą kontrolną (53,8%) (; ; ). W pozostałych powtórzeniach nie stwierdzono istotnej różnicy międzygrupowej. Genotyp 2R charakteryzował się najniższą częstością występowania.

8. Dyskusja

ADHD jest powszechnym zaburzeniem neurobehawioralnym rozpoczynającym się w dzieciństwie. Według kilku metaanaliz geny zaangażowane w szlak dopaminergiczny, a konkretnie DRD4, odgrywają ważną rolę w patogenezie ADHD. Nie ma dostępnych badań nad związkiem tego tematu w populacji irańskiej i to badanie zostało przeprowadzone w celu wykorzystania powtórzeń tego genu jako biomarkera ułatwiającego diagnozę tego zaburzenia u dzieci.

W obecnym badaniu, gen DRD4 był obserwowany u wszystkich irańskich uczestników (ADHD i kontrole) w zakresie od 2R do 7R alleli. Dominującymi allelami w naszym badaniu były 4R, 5R i 6R, wśród których allel 4R miał najwyższą częstość występowania. Różnica między grupami była istotna tylko w przypadku allelu 4R. Wyniki niniejszego badania są zgodne z wynikami Bidwell i wsp. Cheuk i wsp. wykazali, że allel 4R miał najwyższą częstość występowania (84%) wśród ich populacji badawczej; ponadto genotyp ten był skorelowany z obecnością ADHD .

Chociaż badania te były zgodne z obecnym badaniem uznającym 4R za wskaźnik ADHD, badania na innych populacjach, szczególnie białych Europejczyków i Amerykanów wykazały większą rolę alleli 7R w rozwoju ADHD . W przeciwieństwie do tego, nasze badanie nie wykazało istotnego związku między allelami 7R a ADHD.

Inne badanie metaanalizy wykazało istotną różnicę w związku ADHD i DRD4 7R u osób pochodzenia europejsko-kaukaskiego i południowoamerykańskiego w porównaniu z osobami z Populacji Bliskiego Wschodu . Leung i wsp. odnotowali bardzo niską częstość występowania alleli 7R wśród Azjatów, podczas gdy 4R miał wśród nich wyższą częstość występowania. Raport ten jest zgodny z wynikami naszego badania.

Według badań demograficznych i etnicznych, można stwierdzić, że filogenetyka może być badana poprzez badanie polimorfizmu genów w określonych chorobach. Jak widać, 4R jest bardziej powszechne u Azjatów niż białych Kaukazczyków i Europejczyków. Wysoka częstość występowania 4R zgłoszone przez Shahin et al. w Egipcie, jak również nasze badanie potwierdza to ustalenie.

Jednakże istnieją badania, które odmawiają związku alleli 7R z ADHD. Carrasco et al. zgłasza negatywny związek między 7R alleli i ADHD w badaniu przeprowadzonym na populacji chilijskiej . Brookes i wsp. w badaniu na Tajwanie zgłosili brak związku między biomarkerami DRD4 a ADHD.

Najbardziej oczywistym wyjaśnieniem odmienności zgłaszanych wyników są różnice w próbach badawczych. Jednak procedury diagnostyczne i różnice metodologiczne powinny być również brane pod uwagę. Znaczenie wniosków nie ogranicza się do ułatwienia postępowania diagnostycznego, ale może również prowadzić do przygotowania precyzyjnego planu leczenia dla każdej osoby. Funkcjonalne różnice w wewnątrzkomórkowym systemie sygnalizacji DRD4 były badane dla alleli z powtórzeniem 48-bp, a badania pokazują, że allel 7R może być mniej wrażliwy na endogenną dopaminę i pośredniczy w stłumionej odpowiedzi na dopaminę. If results of the present study replicate in further studies, they might indicate good therapeutic response and better prognosis of ADHD in northwest of Iran.

It can be stated that the 4R allele carriers, which appear frequently in the ADHD patients in the northwest of Iran, may have a better prognosis than the carrier 7R, which in other populations have been linked to ADHD. Innymi słowy, powtórzenia allelu 4R w genie DRD4 mogą być traktowane jako rozpoznanie prognostyczne w zaburzeniach ADHD w tym rejonie Iranu.

9. Wnioski

W przeciwieństwie do wyników badań przeprowadzonych na białych Europejczykach i Amerykanach, w których 7R było genetycznym wskaźnikiem ADHD, nasze badanie wykazało 4R jako wariant tego zaburzenia w północno-zachodniej części Iranu.

Konflikty interesów

Autorzy deklarują, że nie mają konfliktów interesów.

Podziękowania

Badanie to było wspierane przez Research Center of Psychiatry and Behavioral Sciences, Tabriz University of Medical Sciences. Autorzy dziękują wszystkim uczestnikom tego badania.

.