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1、酒精依赖病因学本讲稿第一页，共五十页酒精依赖概述酒精依赖诊断饮酒危害血液酒精浓度（BAC）适度饮酒酒精依赖分子机制研究策略乙醇代谢酶系与酒精依赖神经递质与酒精依赖毒瘾基因通路miRNA与酒精依赖饮酒行为GWAS研究酒精依赖治疗与预防本讲稿第二页，共五十页酒精：古老的麻醉剂埃及（el-GuebalyN,1981,Int J Addict.,16:1207-21）大麦酿制的啤酒可能源于埃及（公元前大麦酿制的啤酒可能源于埃及（公元前4200年）年）中国(McGovernetal.,2004,PNAS,101:17593-17598）公元前公元前7000年，水稻、蜂蜜和水果混合发酵而成的饮料（河南省贾
2、湖的年，水稻、蜂蜜和水果混合发酵而成的饮料（河南省贾湖的新石器时代村落）新石器时代村落）公元前公元前2000年，谷类饮料（商和西周）年，谷类饮料（商和西周）本讲稿第三页，共五十页v酒精中毒（alcoholism）:饮酒（乙醇）过多，引起中枢神经系统由兴奋转为抑制的状态v急性酒精中毒（acutealcoholism):短时间内大量饮酒引起v酒精依赖（alcoholdependence）为了获得饮酒后的快感，渴望饮酒，产生心理依赖一、酒精依赖概述一、酒精依赖概述本讲稿第四页，共五十页（一）酒精依赖的诊断:DSM-IVForapersontomeetcriteriaforAlcoholDepende
3、ncewithinthecriterialistedintheDiagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders（DSM-IV）,theymustmeet3ofatotal7possiblecriteriawithina12monthperiod.1.耐受性：Tolerance（a）需要明显增加剂量才能达到中毒或所需效应（b）或继续使用同一剂量，效应会明显减低2.戒断症状:Withdrawal（a）有特征性的该物质戒断症状（b）或用同一（或近似）物质，能缓解或避免戒断症状控制力减弱3.摄入较大剂量或更长时期使用（takeningreate
4、ramountsoroverlongertimecourse）4.无法成功戒除或控制（desireorunsuccessfulattemptstocutdownorcontroluse）强迫使用5.花大量时间获得（greatdealoftimespentobtaining,using,orrecoveringfromuse）6.放弃或减少社交、职业或娱乐活动（social,occupational,orrecreationalactivitiesgivenuporreduced）7.不计后果使用（continuedusedespiteknowledgeofphysicalorpsycholog
5、icalsequelae）本讲稿第五页，共五十页酒精戒断A曾大量长期饮酒，现停止（或减少）饮酒。B在A之后几小时或几天出现下列2项以上：（1）自主神经系功能亢进（例如，出汗或心率超过100次分）；（2）手部震颤加重；（3）失眠；（4）恶心或呕吐；（5）一过性的视、触、或听幻觉、或错觉；（6）精神运动性激越；（7）焦虑；（8）癫痫大发作。C由于B的症状产生了在临床上明显的痛苦烦恼或在社交、职业、或其他重要功能方面的功能缺损。D这些症状并非由于一般躯体情况所致，也不可能归于其他精神障碍。本讲稿第六页，共五十页（二）饮酒危害世界健康世界健康报报告告 2002:http:/www.who.int/wh
6、r/2002/en/whr2002_annex14_16.pdf烟草烟草高血高血压压酒精酒精胆固醇胆固醇超重超重水果和蔬菜的水果和蔬菜的摄摄入不足入不足缺乏体育缺乏体育锻炼锻炼毒品毒品不安全性行不安全性行为为铁摄铁摄入不足入不足发达国家排名前十的疾病危险因素中，酒精引起疾病负担本讲稿第七页，共五十页本讲稿第八页，共五十页饮酒危害急性毒害作用：急性毒害作用：乙醇可迅速通过血脑屏障和细胞膜，作用于膜上的某些酶而影响脑细胞功能。乙醇干扰-氨基丁酸对脑的抑制作用，产生兴奋症状(小剂量饮酒，出现兴奋作用)。毒害小脑功能，引起共济失调；作用于网状结构，引起昏睡和昏迷(大剂量饮酒)。极高浓度的乙醇抑制延髓呼
7、吸和循环中枢，引起呼吸循环功能障碍。代谢毒害作用代谢毒害作用 增加肝脏负担，代谢产生大量还原型辅酶A，导致乳酸增高、酮体增高形成代谢性酸中毒；糖异生受阻引起低血糖。营养缺乏营养缺乏高热量而无营养成分，长期大量饮酒进食较少，胃炎和胃蠕动减弱，食欲差。如果缺乏维生素B1，引起Wernicke-Korsakoff综合征（即时记忆障碍），周围神经麻痹。叶酸缺乏造成巨幼红细胞贫血。毒性刺激作用毒性刺激作用乙醇对黏膜和腺体有刺激作用，引起食道炎、胃炎、胃出血、胰腺炎等；对肝的毒性可造成肝细胞坏死、酒精性肝炎、肝功能异常、脂肪肝等。对心脏毒性作用造成酒精性心肌病。对生殖系统损害造成胎儿畸形、发育迟缓、智力低
8、下。癌症风险，特别是肝脏、食管、咽和喉头等部位的癌症。引起肝硬化（livercirrhosis）、免疫系统疾病、脑损害。社会危害社会危害:造成家庭矛盾；社会犯罪增多；交通事故增加；影响正常工作。本讲稿第九页，共五十页血液乙醇浓度与中毒程度血液乙醇浓度与中毒程度v兴奋期：11mmol/L(50mg/dl)头痛、欣快、兴奋。16mmol/L(75mg/dl)健谈、情绪不稳定、自负、有粗鲁和攻击行为，或沉没、孤僻。22mmol/L(100mg/dl)驾车易发生车祸。v共济失调期：33mmol/L(150mg/dl)运动不协调、步态不稳、言语含糊、眼球震颤、视力模糊复视。43mmol/L(200mg/
9、dl)恶心、呕吐。v昏迷期54mmol/L(250mg/dl)昏迷、昏睡、瞳孔散大、体温降低87mmol/L(400mg/dl)深昏迷、心率快或慢、血压下降、呼吸慢而不规则、呼吸道阻塞v死亡一般人酒精致死量为5-8g/kg酒后驾车:=20mg/dl1杯啤酒？醉酒驾车:=80mg/dl2瓶啤酒？本讲稿第十页，共五十页BAC(mg/dL)BAC(%v/v)Symptoms500.05%Euphoria,talkativeness,relaxation1000.1%Centralnervoussystemdepression,impairedmotorandsensoryfunction,impai
10、redcognition1400.14%Decreasedbloodflowtobrain3000.3%Stupefaction,possibleunconsciousness4000.4%Possibledeath5500.55%Death本讲稿第十一页，共五十页适量饮酒v适量饮红葡萄酒、黄酒或绍兴酒有益，但不能酗酒v适量饮酒：每日不超过15毫升酒精量d=0.789g/cm3啤酒4%，限15/4%=375毫升；红酒12%，限125毫升；低度白酒35%，限43毫升；高度白酒60%，限25毫升。本讲稿第十二页，共五十页二、酒精依赖的分子机制本讲稿第十三页，共五十页酒精依赖:一种常见的复杂疾病基因
11、：基因：60%相加，酒精特异性的和非特异相加，酒精特异性的和非特异性的性的环环境：境：40%共享的和非共享的共享的和非共享的本讲稿第十四页，共五十页C57BL/6DBA/2JAlcoholPreferringandAbstainingMiceCrabbe(2005)High Alcohol PreferenceLow Alcohol Preference本讲稿第十五页，共五十页（一）研究策略：基因组连锁扫描Whole genome scan linkage:on Chr 4,11(Long 1998 Am J Med Genet 81:216)on Chr 1,2,4,7(Reich 1998
12、 Am J Med Genet 81:207)Confirmation(Foroud 2000,Alcohol Clin Exp Res 24:933)on Chr 1,4(Peterson 1999,Genet Epidemiology 17:S295)on Chr 10,11,12 to a low-level response to alcohol (Wilhelmsen 2003,Alcohol Clin Exp Res 27:1041)Foroud et al.(2000)本讲稿第十六页，共五十页研究策略：基因组关联研究（GWAS）Genotypingwith500KSNPAffym
13、etrixChipGenotypingwith500KSNPAffymetrixChiphttp:/ et al.(1994)本讲稿第二十一页，共五十页ALDH2*2对酒依赖形成的保护作用ADH2*2对酒依赖形成的保护作用本讲稿第二十二页，共五十页（三）神经递质系统与酒精依赖本讲稿第二十三页，共五十页1.酒依赖与多巴胺系统多巴胺能神经细胞主要定位于中脑腹侧被盖区，纤维主要投射至纹状体。其中长纤维投射系统中的“愉快中枢”，是奖赏强化系统的主要部分。Dopamine酪氨酸羟化酶TH芳香族氨基酸脱羧酶AADC儿茶酚氧位甲基转移酶COMT单胺氧化酶MAO3,4-双羟苯乙酸DOPAC高香草酸HVA本讲稿
14、第二十四页，共五十页本讲稿第二十五页，共五十页乙醇对多巴胺系统有明显的兴奋作用。给予多巴胺受体激动剂，可以导致动物伏隔核和黑质多巴胺水平下降，自发饮酒行为减少；给予多巴胺受体拮抗剂，可导致边缘系统及皮层多巴胺水平上升和自发饮酒行为增加。TH基因:T-229A;Val468Met;Val81Met;(TCAT)n多态性。没有发现关联。MAO基因：MAOA基因启动子30bp-VNTR35repeats,3次重复的酶活性降低，反社会人格伴酒中毒者明显频率高。COMT基因：COMT 基因第4外显子存在一个GA点突变,ValMet（108，158）Val-COMT酶活性高。Val/Val基因型的酶活性高
15、,Val/Met中,而Met/Met 低。酒精成瘾患者A等位基因频率明显高于对照组,低活性的易患酒精依赖。中国汉族低活性的突变型纯合子A/A只占5%,杂合子G/A占43%，高活性的基因型频率明显高于西方人种。本讲稿第二十六页，共五十页GABA基因：-氨基丁酸递质系统是中枢神经系统的主要抑制性神经递质。乙醇能激活该受体，产生焦虑作用和大脑功能障碍。氨基丁酸受体基因单核苷酸多态性：受体蛋白质有一个单氨基酸变异形态，大大削弱神经系统对酒精的耐受力（一小杯酒可快速进入酒醉状态）。DRD1：EcoRI多态性，不影响遗传易感性DRD2：DRD2 TaqI A等位基因的不同与酒依赖的形成有关。DRD2-A2
16、=typicalD2bindingDRD2-A1=D2receptordensity,bindingunknownmechanismDRD3:目前认为缺乏多巴胺3受体基因(DRD3)会使酒依赖的躯体依赖加重。野生型鼠和D3剔除型鼠做对照研究,都使用酒精含量为7%的食物,结果发现D3剔除型鼠出现了更为严重的戒断反应。不过,Gorwood等认为,编码D3受体的基因在酒依赖的遗传危险因素中不起主要作用。DRD4：D4受体基因可变数目串联重复序列(DRD4VNTR)DRD4-Short(7repeats)=receptorsensitivity(cAMP)表现出更明显的渴求本讲稿第二十七页，共五十页2
17、.OPRM1OPRM1encodesthemopioidreceptorOPRM1.Activityatthemreceptorisassociatedwitheuphoriaandotherrewardingaspectsofanarrayofaddictivedrugs,includingalcohol.A118G突变使受体与内啡肽的亲和性提高3倍G779A突变则降低了其亲和性C17T、C1031G、G31A突变A1l8G等位基因是物质依赖中的一个普通的风险基因,并不是特定于某种成瘾物质。G等位基因与酒精依赖有阳性关联关系。Bond et al.(1998);Herz(1997);Gian
18、oulkis(2001)本讲稿第二十八页，共五十页（四）毒瘾基因通路毒品上瘾因素遗传基因占60%，剩下40%跟环境因素有关。通过分析过去30年中同行发表的1000多份有关毒瘾与基因和染色体区域联系的医疗出版物，研究人员也列出与吸毒成瘾相关的1500个基因的清单。在路径图中，其中一些基因比其他基因出现更频繁，科学家们已经将清单缩小至396个。研究人员就四类上瘾物质（可卡因、鸦片、酒精以及尼古丁）进行了研究，并构建出导致毒品上瘾的五种路线图，或称“分子路径”。本讲稿第二十九页，共五十页本讲稿第三十页，共五十页本讲稿第三十一页，共五十页本讲稿第三十二页，共五十页中枢神经系统与药物依赖中枢神经系统与药
19、物依赖参与身体依赖的脑区有蓝斑，中脑导水管周围灰质，内侧丘脑、下丘脑、杏仁、黑质、苍白球等。参与身体依赖的脑区有蓝斑，中脑导水管周围灰质，内侧丘脑、下丘脑、杏仁、黑质、苍白球等。药物精神依赖性形成的主要解剖基础是腹侧被盖区（药物精神依赖性形成的主要解剖基础是腹侧被盖区（VTAVTA），投射到伏隔核（），投射到伏隔核（NAcNAc）等中）等中脑脑-边缘边缘-皮层通路，又称中脑边缘多巴胺奖赏系统。皮层通路，又称中脑边缘多巴胺奖赏系统。本讲稿第三十三页，共五十页不同依赖性药物作用的受体信号转导机制不同依赖性药物作用的受体信号转导机制药物药物作用受体作用受体阿片类药物阿片类药物受体受体可卡因可卡因通过
20、抑通过抑 抑多巴胺转运体抑多巴胺转运体间接兴奋多巴胺受体间接兴奋多巴胺受体安非他明安非他明通过增加多巴胺释放通过增加多巴胺释放间接兴奋多巴胺受体间接兴奋多巴胺受体酒精酒精增强增强GABAA受体功能受体功能抑制抑制NMDA受体功能受体功能大麻大麻兴奋兴奋CB1、CB2受体受体（大麻素受体）（大麻素受体）致幻剂致幻剂部分激活部分激活5-HT2A受体受体PCP拮抗拮抗NMDA受体受体本讲稿第三十四页，共五十页（五）miRNA与酒精依赖Pietrzykowskietal.,PosttranscriptionalregulationofBKchannelsplicevariantstabilitybym
21、iR-9underliesneuroadaptationtoalcohol.Neuron,2008,59:274-287.microRNA（miRNA）成为生命科学研究热点，长度约为2023个核苷酸的非编码小RNA，通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致mRNA的降解或翻译抑制。接触酒精后，视上核（SON）和纹状体miR9大量增加，且miR9会阻断带有一个特殊的结合miR9位点的BK（large-conductancecalcium-andvoltage-activatedpotassiumchannel）基因的表达，被阻断的细胞表现出高酒精敏感性。“放过”不带
22、有miR9结合位点的BK基因，没有被阻断的则敏感性低很多，并且伴随着耐受性的增加。本讲稿第三十五页，共五十页（六）饮酒行为GWAS研究本讲稿第三十六页，共五十页MethodsAlcohol consumption(alcohol drinking times)Alcohol Drinking#0:no;1:1-2/week;2:3-6/week;3:7-10/week;4:10/week0:alcoholdrinkingtimes1/week1:alcoholdrinkingtimes1/weekAge(ys)AlcoholDrinking(n)NoAlcoholDrinking(n)Male
23、51.6518.2439286Female51.4418.10328134OR=1.86,p0.00012=15.894Table 2.Subjects#h2=0.393(P=1.81E-26)in 6006 individuals from1131 pedigreesTable 1.Phenotypes本讲稿第三十七页，共五十页Methods:StatisticsLDanalyseswithHaploview(http:/www.broad.mit.edu/mpg/haploview/);AllelicandhaplotypicassociationtestsimplementedinHel
24、ixTree(GoldenHelix,Bozeman,MT,USA).Slidingwindowhaplotypeassociationtests(5-SNPs)withthehaplotypetrendregression(HTR)(Zaykinetal.,2002)Multipletesting:WeadoptedtheGWAsignificancethreshold4.210-7.本讲稿第三十八页，共五十页本讲稿第三十九页，共五十页本讲稿第四十页，共五十页Table4.Significantgeneswithalcoholdrinking本讲稿第四十一页，共五十页SexandAlcoho
25、lDependenceGenesSex:ANKRD7,SOX5?Y-chromosomeandAlcoholism(Cladistic association analysis of Y chromosome effects on alcohol dependence and related personality traits.PNAS 1999;96:4204)Phenotype-AlcoholDrinkingDrinkingisnecessaryforalcoholdependence h239%DIGS-Q5:Did you ever drink regularly-that is,a
26、t least once a week?Manysurrogatephenotypes(Dicketal.,2006b):(1)abroaderdefinitionofalcoholdependence;(2)withdrawal;(3)historyofalcohol-inducedblackouts;(4)levelofresponsetoalcohol;(5)ageofonsetofregulardrinking;(6)ageatfirstdrunkenness.Maximumnumberofdrinks;NumberofgramsofalcoholconsumedperdaySimil
27、arresearch:GenomicregionslinkedtomaximumalcoholconsumptionintheFraminghamHeartStudy(Bergenetal.,2003).DatafromGAW13forcardiovasculardiseaseRiskGenes本讲稿第四十二页，共五十页ANKRD7本讲稿第四十三页，共五十页ANKRD7ManySNPssignificantly(P:10-610-7)GenotypeandHaplotype5-SNPs.GeneOntology(GO:GO:0008584),malegonaddevelopment Evide
28、nce:Isolationofthreetestis-specificgenes(TSA303,TSA806,TSA903)byadifferentialmRNAdisplaymethod.(OzakiK,1996)IlluminaSNPs,ttth1,ttth2(7q32)electrophysiologicalendophenotype(Diane,2005BMCGenet6:S117).hTAS2R16(7q31):AD(Anthony,AJHG2006,78:103).SearchTranscriptFactor:http:/mapper.chip.org/JASPARdatabase
29、.本讲稿第四十四页，共五十页Knowncandidategenes本讲稿第四十五页，共五十页三、酒精依赖治疗与预防v无有效解酒药。v纳洛酮、纳曲酮 通过抑制脑啡肽受体，阻断脑啡肽对大脑的抑制作用，促使病人清醒。对酒精中毒病人的精神抑制阶段（共济失调期、昏迷期）有效。v神经肽受体阻滞剂 神经肽Y（NPY）是一种很强的食欲刺激剂，对酒精中毒有促进作用；NPY受体基因的某种变异可能让人更容易酗酒。神经肽受体阻滞剂能阻断大脑NPY受体，可让喜欢喝酒者很长时间内不饮酒。对治疗嗜酒者有效，或用于戒酒。v抗癫痫药托吡酯大脑内的多巴胺引起了饮酒的快感，因此托吡酯(强生公司生产的叫Topamax)通过消除饮酒时
30、过多的多巴胺来起作用。本讲稿第四十六页，共五十页vAcamprosate欧洲有，美国无；用于戒酒。v双硫仑，商品名戒酒硫，双硫仑作用表现为恶心、呕吐、头痛、面红、低血压、呼吸困难，服用后再喝酒时让他们感觉难受。vCampral（坎普劳）FDA最近批准新药，用于治疗已经停止饮酒后寻求继续戒酒的酒精依赖者本讲稿第四十七页，共五十页 药物靶点批准时间DisulfiramAldehydeDehydrogenase1949NaltrexoneMuOpioidReceptor1994AcamprosateGlutamateandGABA-Related2004NaltrexoneDepotMuOpioid
31、Receptor2006FDA批准的用于酒精依赖治疗的药物本讲稿第四十八页，共五十页药物靶点TopiramateGABA/GlutamateValproateGABA/GlutamateOndansetron5-HT3ReceptorNalmefeneMuOpioidReceptorBaclofenGABABReceptorAntalarminCRF1ReceptorRimonabantCB1Receptor研发中的酒精依赖治疗药物本讲稿第四十九页，共五十页Summary酒精依赖的诊断（3/7）与危害酒精依赖是一种复杂疾病，与多种遗传因素的协调作用有关。应联合分析多个候选基因并结合地域、环境、民族等进行研究。ADH2,ALDH2,DA，OPRM1等基因的重要作用本讲稿第五十页，共五十页