研究背景抑郁症（major depressive disorder,MDD）是以情绪低落、思维迟缓和意志活动减退等为主要临床特征的一类精神疾病。目前全球约有3.5亿人受其困扰。该病常反复发作,已成为影响人类身心健康的重大精神疾患。世界卫生组织（world health organization,WHO）预计,到2030年MDD将升至全球疾病总负担的首位。目前对于抑郁症确切的发病机制仍不清楚。现行的诊断标准主要依据患者的临床症状群,缺乏明确的生物学诊断标准,因此诊断一致性较差。确定可靠的生物学诊断标记物,是研究者一直关注且不断探寻的问题。更值得关注的是,当前MDD的治疗仍然存在起效慢、个体间差异大以及总体有效率不高等问题。如果在用药前就可预判患者对某种抗抑郁药是否反应,特别是对于抗抑郁药早期疗效的预测,将有助于临床选药或者及时调整用药策略,以提高临床疗效。综上,确定抑郁症的发病机制,探寻可靠而稳定的临床诊疗标记物已成为当下急需解决的重要问题。作为一种复杂的疾病,MDD的遗传度大约31～42%。虽然目前关于MDD的遗传学研究较多,但未能发现肯定的致病基因。由于遗传效应并不能简单地表现在行为层面上,换句话说,遗传效应并不能直接转化为疾病表型。因此,中介表型作为一种连接遗传因素与疾病表型之间的一种稳定的特质而被提出。借助神经影像技术,以大脑结构或功能作为中介表型探讨遗传因素对于疾病表型的影响,即是影像遗传学。在寻找潜在影像遗传学中介表型的探索性研究中,本课题研究组采用多元回归的分析方法,发现电压依赖性L 型钙离子通道α1C亚基（calcium voltage-gated channel subunit alphal C,CACNA1C）基因与快感缺失相关的灰质网络密切相关。而且有研究提示CACNA1C可显著影响单胺系统的功能,如五羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）和多巴胺（dopamine,DA）能系统,这两个系统是MDD的发生和转归过程中最为重要的。MDD起病和转归并非由某一个或某几个基因进行调控的,近年来人们开始关注遗传通路,其中5-HT、DA通路基因在抑郁症发病机制中的作用得到了广泛研究。如果能以影像遗传学中介表型为切入点,针对MDD的某一特征性临床表型如疗效或快感缺失,综合考虑遗传学和神经影像学指标,将有助于更全面地理解MDD诊疗过程中的重要影响因素,从而为今后临床实践中抑郁的诊疗搭建更具实践性和可操作性的评估框架。因此,本研究将采取逐步递进的方式,分别从以下两个方面进行研究:（1）基于本课题研究组前期研究发现的与MDD密切相关的CACNA1C基因,分别探讨该基因的单个核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）、多个SNP累积效应对抑郁症大脑功能的影响,以及多个SNP累积效应对与MDD密切相关的默认模式网络（default mode network,DMN）的影响,以阐明CACNA1C基因和MDD的关系以及在该基因影响下大脑中介表型在抑郁症发病和疗效预测中的作用;（2）基于遗传通路（DA通路、5-HT通路）,纳入两个遗传通路基因多态性,阐明通路内以及这两条通路间基因多态性对脑功能的影响,进一步全面综合分析通路基因对脑功能的调控在抑郁症发病以及疗效预测中的价值。第一部分 基于CACNA1C基因多态性的抑郁症影像遗传学研究第一章 右侧额中回的异常活动在CACNA1C rs11832738与抑郁严重程度之间的中介作用目的:本研究旨在探究CACNA1C基因rs11832738多态性与抑郁症（major depressive disorder,MDD）对大脑自发活动产生的交互作用,并确定受交互作用的大脑自发活动是否介导了CACNA1C rs1 1832738 与 MDD 之间的关联。方法:共招募116例MDD患者和66例健康对照（healthy control,HC）。将MDD组和HC组的被试按照基因型进一步分为两组:G等位基因携带者（GG/GA基因型,MDD组,n=61;HC组,n=26）和AA纯合子组（MDD组,n=55;HC组,n=40）。MDD的诊断依据《精神障碍诊断与统计手册》第四版。抑郁严重程度采用汉密尔顿抑郁量表24项（Hamilton depression scale-24,HAMD-24）。所有受试者在基线时都进行了功能磁共振（functional magnetic resonance imaging,fMRI）扫描,随后利用 fMRI 数据进行低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF）的计算,以反映自发大脑活动的水平。以年龄、性别、学历和头部运动作为协变量,采用双因素方差分析（two-way factorial analysis of covariance,ACNOVA）来确定疾病和CACNA1C基因rs11832738多态性之间的交互作用。通过相关分析确定受交互作用脑区的ALFF值与抑郁症状严重程度之间的关系。最后,采用中介分析进一步确定异常的大脑自发活动是否能够介导rs11832738多态性与抑郁症状严重程度之间的关系。结果:MDD的主作用脑区分别为:右侧额中回、左侧前扣带皮层和右侧小脑后叶。CACNA1C rs11832738与疾病交互作用的脑区为右侧额中回。相关分析显示对于CACNA1C G等位基因携带的患者,右侧额中回的ALFF值与基线期HAMD-24评分呈显著正相关。进一步的中介分析显示,右侧额中回的自发活动显著介导了 CACNA1C基因rs11832738多态性与基线期HAMD-24评分之间的关联。结论:CACNA1C基因rs11832738多态性可能通过调节右侧额中回的自发活动而影响MDD患者抑郁症状的严重程度。第二章 CACNA1C基因多位点累积效应影响抑郁症快感缺失相关脑活动目的:探讨CACNA1C基因多位点累积效应是否能够影响抑郁症患者快感缺失相关的大脑自发活动。方法:共收集104例MDD患者和64例健康对照者。快感缺失采用斯奈思-汉密尔顿快感缺失量表（Snaith Hamilton rating scale,SHAPS）测量。用DPARSF软件计算反映大脑自发活动的低频振幅。利用多位点基因得分（multilocus genetic profile scores,MGPS）计算CACNA1C基因的多位点累积效应。采用多元线性回归分析探索MDD和CACNA1C多位点累积效应对大脑自发活动的影响,并对受影响脑区的自发活动与抑郁症快感缺失症状进行相关性分析。结果:CACNA1C MGPS与MDD在6个脑区（左侧小脑后叶、左侧中央前回、右侧额上回、左侧额下回、右侧额中回和右侧顶下小叶）的自发性活动中均有显著的交互作用。相关分析显示:左侧额下回的ALFF值与基线期的SHAPS评分（r=0.225,P=0.025）以及8周SHAPS评分（r=0.223,P=0.030）呈显著正相关;左侧中央前回的ALFF值与8周SHAPS评分呈显著正相关（r=0.204,P=0.048）;右侧额中回的ALFF值与SHAPS评分呈显著正相关（r=0.217,P=0.034）。结论:CACNA1C基因的多位点累积效应可影响快感缺失相关的额叶自发性活动。第三章 CACNA1C基因多位点累积效应与抑郁症早期疗效:基于默认模式网络的研究目的:本研究旨在探讨CACNA1C多位点累积效应对抑郁症患者默认模式网络（default mode network,DMN）内功能连接（functional connectivity,FC）的影响以及与抗抑郁药早期疗效的关系。方法:收集99例MDD患者和64例健康对照者。使用HAMD-24减分率来衡量疗效。DMN内FC通过DPARSF软件计算。采用多元线性回归分析CACNA1C的8个多态性的累积效应和疾病对DMN功能连接的交互作用。通过中介分析确定DMN的FC强度是否在CACNA1C与MDD早期疗效（2周HAMD-24减分率）之间存在中介作用。结果:多元性回归分析显示MDD与CACNA1C MGPS交互作用于前内侧前额叶皮层与后扣带回之间以及脾后皮层之间的功能连接。并且,脾后皮质与前内侧前额叶皮质之间的FC与2周HAMD-24减分率呈显著负相关（r=-0.207,P=0.043）。进一步的中介分析显示,FC对CACNA1C MGPS和2周HAMD-24减分率有显著的中介作用。结论:DMN网络内脾后皮质与前内侧前额叶皮质之间的FC异常或许可作为MDD早期疗效的一个预测因子。第二部分 基于通路基因多态性的抑郁症影像遗传学研究第四章 五羟色胺通路基因、大脑自发活动与抑郁症早期疗效目的:探讨5-HT通路基因与抑郁症交互作用下大脑自发活动的变化,进一步探讨受交互作用的脑活动与抗抑郁药选择性五羟色胺再摄取抑制剂（selective serotonin reuptake inhibitors,SSRIs）的早期疗效的关系。方法:共收集25例MDD患者,在评估抑郁症状及扫描静息态功能磁共振后,给予SSRIs类抗抑郁药治疗。29名健康对照组也同时采用HAMD-24评估抑郁症状和进行静息态功能磁共振扫描。采用多元线性回归分析方法测定MDD和5-HT通路基因累积效应对大脑自发活动的影响。结果:5-HT通路基因与MDD交互作用的脑区分别为右侧小脑后叶、右侧脑岛、右侧壳核、右侧缘上回、左侧中央后回、左侧中央前回、右侧枕上回、左侧楔前叶、左侧顶上回。其中右侧脑岛、左侧楔前叶、左侧顶上回的自发活性降低,而其余脑区则升高。且相关分析结果显示左侧中央前回和右侧壳核的自发活动分别与2周HAMD-24减分率呈显著负相关（r=-0.457,P=0.022;r=-0.478,P=0.016）。结论:5-HT通路基因与抑郁症交互作用主要出现在参与情绪调控的多个脑区,且其中有两个脑区的自发活性即左侧中央前回和右侧壳核,或许可作为SSRIs类抗抑郁药早期疗效的标记物。第五章 多巴胺多位点基因谱、左侧颞上回自发活动与抑郁症早期疗效目的:本研究旨在探讨DA通路基因与疾病对大脑自发活动的交互作用是否会影响抑郁症患者的早期疗效。方法:共纳入104例MDD患者和64例健康对照。HAMD-24用于评估抑郁的严重程度。两组被试都进行了 fMRI扫描。利用DPARSF软件,基于fMRI数据计算反映自发大脑活动的ALFF值。HAMD-24评估和fMRI扫描后,患者开始接受抗抑郁治疗。经过两周治疗后,再次使用HAMD-24评估抑郁严重程度,用HAMD-24减分率评估抗抑郁疗效。MGPS用于评估DA通路基因的累积效应。采用多元线性回归分析测定MDD和DA通路基因对大脑ALFF的影响。最后进行偏相关分析,确定受交互作用的ALFF与早期疗效的关系。结果:MDD和DAMGPS对左侧梭状回、右侧距状沟、左侧颞上回、双侧小脑后叶、双侧额下回和双侧额上回均有交互作用。偏相关分析显示,左侧颞上回的ALFF与2周HAMD-24减分率呈显著负相关（r=-0.211,P=0.035）。结论:DA通路基因与MDD共同作用导致左侧颞上回的自发活性出现改变,且进一步的分析显示该脑区活性的改变或许可作为抗抑郁药物早期疗效的潜在生物标志物。第六章多巴胺和五羟色胺通路基因与抑郁症自发大脑活动目的:本研究旨在探讨DA通路基因、5-HT通路基因和疾病三者对抑郁症患者自发大脑活动的交互作用。方法:选取95例MDD患者和61例HC。分别使用HAMD-24、SHAPS评估抑郁症状和快感缺失的严重程度。评估后,两组均给予fMRI扫描,且基于该扫描数据计算ALFF值。采用多元线性回归分析DA通路、5-HT通路基因多态性与疾病对大脑自发活动的交互作用。通过偏相关分析确定受交互作用影响的大脑ALFF与抑郁症状以及快感缺失严重度的关系。结果:MDD、DA通路和5-HT通路交互作用于右侧额上回、左侧小脑前叶、右侧额下回、右侧顶下小叶和双侧楔前叶以及双侧额中回的自发活动。相关分析发现,左侧小脑前叶的ALFF值与HAMD-24得分呈正相关（r=0.219,P=0.037）,而右侧顶下小叶的ALFF值与SHAPS得分呈显著正相关（r=0.222,P=0.039）。结论:MDD、DA通路基因和5-HT通路基因交互作用的脑区主要分布在默认模式网络和额叶。此外,本研究还发现左侧小脑前叶可能参与MDD发病,而右侧顶下小叶则参与抑郁症患者快感缺失的发生。