Prefrontal executive function and D1, D3, 5-HT2A and 5-HT6 receptor gene variations in healthy adults

Prefrontal executive function and D1, D3, 5-HT2A and 5-HT6 receptor gene variations in healthy adults

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J Psychiatry Neurosci 2008;33(1):47-53

Hsien-Yuan Lane, MD, PhD; Yi-Ching Liu, MD; Chieh-Liang Huang, MD; Ching-Liang Hsieh, MD, PhD; Yi-Lin Chang, MS; Lauren Chang, BSc; Yue-Cune Chang, PhD; Wen-Ho Chang, MD

Lane, Huang, Y-L Chang — Department of Psychiatry; Lane — Institute of Clinical Medical Science, China Medical University and Hospital, Taichung, Taiwan; Lane — Institute of Behavioral Medicine and Departments of Psychiatry, National Cheng Kung University Medical College and Hospital, Taichung, Taiwan; Liu — Department of Psychiatry, Shinyin Hospital, Department of Health, Executive Yuan, Tainan, Taiwan; Hsieh — Departments of Chinese Medicine, China Medical University and Hospital, Taichung, Taiwan; Y-C Chang — Institutes of Mathematics and Life Sciences, Tamkang University, Taipei, Taiwan; W-H Chang — Department of Psychiatry, Tzu-Chi General Hospital, Hualien, Taiwan

Abstract

Objective: The Val158Met polymorphism of the catechol-O-methyltransferase gene has been demonstrated to be associated with prefrontal executive function explaining 4% of variance in perseverative errors on the Wisconsin Card Sorting Test (WCST). Studies suggest that dopamine D1 and D3 and serotonin 5-HT2A and 5-HT6 receptors may also be involved in prefrontal cognitive function and that genetic polymorphisms (D1 A-48G, D3 Ser9Gly, 5-HT2A T102C, and 5-HT6 T267C) of these receptors may be associated with brain glucose metabolism or neurophysiological function. The current study’s objective was to investigate whether executive function varies with these genetic variations.

Methods: A sample of 216 healthy Han Chinese adults were measured with the WCST and genotyped for the 4 genetic polymorphisms.

Results: Kruskal–Wallis tests showed a significant difference in WCST perseverative errors among the genotypes D3 Ser9Gly (p = 0.009), 5-HT2A T102C (p = 0.038) and 5-HT6 T267C (p = 0.010), but not in the genotype D1 A-48G. Multiple regression analysis for the WCST natural logarithm values (i.e., for fulfilling the normal distribution requirement) showed that subjects’ perseverative errors were significantly influenced by D1 A-48G, D3 Ser9Gly, 5-HT2A T102C and 5-HT6 T267C polymorphisms after adjustment of other variables.

Conclusion: The preliminary data suggest that D1, D3, 5-HT2A and 5-HT6 genetic mutations may influence prefrontal executive cognition in healthy adults. Further studies in larger samples with other ethnicities or in mentally ill patients are warranted.

Résumé

Objectif : On a démontré qu’il y avait, entre le polymorphisme Val158Met du gène de la catéchol-O-méthyltransférase et la fonction d’exécution préfrontale, un lien qui explique 4 % de la variation des erreurs de persévérance révélées par le test Wisconsin de classification catégorielle de cartes (WCST). Des études indiquent que les récepteurs de la dopamine D1 et D3 et de la sérotonine 5-HT2A et 5-HT6 peuvent aussi jouer un rôle dans la fonction cognitive préfrontale et qu’il peut y avoir un lien entre les polymorphismes génétiques (D1 A-48G, D3 Ser9Gly, 5-HT2A T102C et 5-HT6 T267C) de ces récepteurs et le métabolisme du glucose dans le cerveau ou la fonction neurophysiologique. L’étude en cours visait à déterminer si la fonction d’exécution varie selon ces variations génétiques.

Méthodes : On a mesuré un échantillon de 216 adultes chinois Han en bonne santé au moyen du questionnaire WCST et l’on a établi leur génotype pour les 4 polymorphismes génétiques.

Résultats : Des tests de Kruskal–Wallis ont montré une différence importante au niveau des erreurs de persévérance révélées par le test WCST chez les génotypes D3 Ser9Gly (p = 0,009), 5-HT2A T102C (p = 0,038) et 5-HT6 T267C (p = 0,010), mais non chez le génotype D1 A-48G. Une analyse de régression multiple portant sur les valeurs logarithmiques naturelles WCST (c.-à-d. pour la satisfaction de l’exigence relative à la distribution normale) a montré que les polymorphismes D1 A-48G, D3 Ser9Gly, 5-HT2A T102C et 5-HT6 T267C exerçaient une influence importante sur les erreurs de persévérance des sujets, après rajustement en fonction d’autres variables.

Conclusion : Les données préliminaires indiquent que les mutations génétiques D1, D3, 5-HT2A et 5-HT6 peuvent avoir un effet sur la cognition exécutive préfrontale chez les adultes en bonne santé. D’autres études portant sur des échantillons plus importants d’autres origines ethniques ou de patients atteints de maladie mentale sont justifiées.


Medical subject headings: receptor, dopamine, D1; receptor, dopamine, D3; receptor, serotonin, 5-HT2A; receptor, serotonin, 5-HT6; prefrontal; cognition.

Competing interests: None declared.

Submitted Mar. 20, 2007; Revised July 15, 2007; Accepted Aug. 2, 2007

Correspondence to: Dr. Hsien-Yuan Lane, China Medical University Hospital (Taiwan), Department of Psychiatry, No. 2, Yuh-Der Road, Taichung, Taiwan 404; fax 886-4-2236-1230; hylane@gmail.com