Ассоциация нарушений сна с полиморфизмами гена APOE у жителей 25—64 лет г. Новосибирска: ВОЗ «MONICA — психосоциальное исследование»

Нарушения сна состоят из широкого спектра клинических проявлений, включающих в себя различные физиологические, эмоциональные и поведенческие отклонения [1], которые могут повлиять на общее состояние здоровья, повысить риск хронических неинфекционных заболеваний [1—5], вызвать психические [6, 7] и когнитивные расстройства [8]. Нарушения сна могут специфически влиять на структуру клеток головного мозга, в том числе на способность мозга очищать токсичные метаболиты, которые образуются во время нормальной нервной деятельности. К ним относится бета-амилоид [9], который накапливается у носителей генотипа APOE ε4 и способствует синаптической дегенерации и снижению когнитивных способностей [10].

Примерно 15—20% населения в мире имеют, по крайней мере, одну копию аллеля ε4 гена APOE [11]. По сравнению с неносителями носители аллеля ε4 гена APOE демонстрируют более раннее снижение когнитивных способностей, а также более выраженные дефициты в различных когнитивных областях, включая память [12, 13], поскольку аллель ε4 гена APOE связан с повышенной выработкой амилоида и более низким клиренсом, а также с большей нейродегенерацией и нейровоспалением [14].

В настоящее время стало появляться больше публикаций о том, что у носителей аллеля ε4 могут быть более серьезные нарушения сна, чем у неносителей. Например, в нескольких исследованиях показано, что у носителей аллеля ε4 более короткий, более фрагментированный и менее эффективный сон [15, 16]. Объективные измерения с помощью полисомнографии и актиграфии показали значительно худший сон, а также меньшую продолжительность фазы быстрого сна [17, 18] и более высокий риск обструктивного апноэ [19, 20] у лиц с аллелем высокого риска ε4 по сравнению с теми, у кого не было данного аллеля. Кроме того, установлено, что аллель ε4 влияет на сон посредством механизмов, независимых от патологических изменений при болезни Альцгеймера [21]. Однако не во всех исследованиях получены статистически значимые результаты, например в метаанализе, включавшем в себя 8 исследований, не получена статистически значимая ассоциация аллеля ε4 с обструктивным апноэ сна [22]. Другие исследователи также не наблюдали значительных различий в актиграфических показателях консолидации/фрагментации сна между носителями аллеля ε4 и неносителями [23].

В целом нет четкого консенсуса относительно того, есть ли нарушения сна у носителей аллеля ε4 гена APOE.

Цель исследования — изучить ассоциации полиморфного варианта кодирующей части гена APOE с нарушениями сна у жителей 25—64 лет Новосибирска.

В рамках III скрининга программы ВОЗ «MONICA — психосоциальное исследование»¹ обследована случайная репрезентативная выборка из открытой популяции жителей 25—64 лет Октябрьского района Новосибирска (403 мужчины, средний возраст 34±0,4 года, респонс 71%; 531 женщина, средний возраст 35±0,4 года, респонс 72%). Исследование одобрено локальным Этическим комитетом Научно-исследовательского института терапии и профилактической медицины — филиала ФГБНУ ИЦИГ СО РАН (Новосибирск). От каждого участника исследования получено информированное добровольное согласие.

Нарушения сна оценены с помощью шкалы «Знание и отношение к своему здоровью» программы ВОЗ «MONICA — психосоциальное исследование»¹, валидизированной к российской популяции. Всем респондентам задан вопрос: «Как Вы спите?». Варианты ответов: «очень хорошо», «хорошо», «удовлетворительно», «плохо» и «очень плохо». Из-за небольшого количества ответов в крайних категориях ответы «очень хорошо», «хорошо» объединены в одну — «хорошо», категории «плохо» и «очень плохо» — в категорию «плохо» [24]. Из репрезентативной выборки методом случайных чисел отобрано каждое 3-е лицо (n=383), которым проведено генотипирование. Генотипирование полиморфизма гена APOE проводилось в Научно-исследовательском институте терапии и профилактической медицины — филиале ФГБНУ ИЦИГ СО РАН (Новосибирск). Для выделения ДНК из крови использовали метод фенол-хлороформной экстракции [25]. Качество извлеченной ДНК оценено с помощью системы капиллярного электрофореза Agilent 2100 Bioanalyzer («Agilent Technologies Inc.», США). Ген APOE имеет размер 3,7 кб, включает 4 экзона [26, 27] и расположен на хромосоме 19. В данной работе ген APOE тестировали на наличие полиморфного варианта в позиции 3937C/T и 4075C/T. Эта замена азотистых оснований в ДНК определяет изменение в структуре аминокислотной последовательности белка и приводит к синтезу белка с аминокислотами цистеин или аргинин в положении 112 и 158. При этом формируются наиболее распространенные аллельные варианты: ε2 (Cys112, Cys158); ε 3 (Cys112, Arg158) и ε 4 (Arg112, Arg158) и формируемые ими генотипы: три гомозиготных (ε4/ε4, ε3/ε3, ε2/ε2) и три гетерозиготных (ε3/ε4, ε2/ε4, ε2/ε3). Геномную ДНК амплифицировали методом полимеразной цепной реакции в стандартной реакционной смеси, а затем гидролизовали рестриктазой AspLE I с сайтом распознавания GCGC [28]. Визуализацию продуктов рестрикции проводили методом гель-электрофореза в 10% полиакриламидном геле с последующим окрашиванием бромистым этидием и сканированием геля с помощью компьютерной видеозаписи. Персонал лаборатории, проводивший генотипирование, не знал о данных физического и клинического обследования.

Статистический анализ проведен с помощью пакета программ IBM SPSS 25.0 («IBM Corporation», США) [29]. Анализировали распределение признаков и их числовых характеристик. Для сравнения переменных внутри одной группы применяли критерий χ² для одной выборки. Анализ простых связей между переменными (таблицы сопряженности), достоверность независимости факторов оценивали по критерию χ² Пирсона. Ассоциация нарушения сна с полиморфным вариантом гена APOE оценивали с помощью расчета отношения шансов (ОШ) и их 95% доверительных интервалов (ДИ) (min—max) [29]. Статистическая значимость принята при уровне p<0,05.

Из обследованных нами лиц 25—64 лет 17,8% имели нарушения сна (15,7% спали плохо и 2,1% — очень плохо) (p=0,0001) (табл. 1).

Таблица 1. Показатели самооценки качества сна у жителей 25—64 лет Новосибирска

В табл. 2 показано распределение частоты генотипов и аллелей полиморфного варианта гена APOE среди населения: наиболее частым был гомозиготный генотип ε3/ε3 (61,6%), гетерозиготные генотипы ε3/ε4 и ε2/ε3 выявлены у 17,5 и 14,9% соответственно лиц в популяции. Гетерозиготный генотип ε2/ε4 обнаружен у 3,1% лиц в популяции, а генотип ε4/ε4 — у 2,9%. Наиболее часто встречающимся аллелем был ε3 — у 77,8%, аллель ε4 — у 13,2% и аллель ε2 — у 9%.

Таблица 2. Распределение частоты генотипов и аллелей полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358) у жителей 25—64 лет Новосибирска

Нарушения сна чаще наблюдались у лиц с генотипами, содержащими аллель ε4. Так, носители генотипа ε2/ε4 полагали, что они спят чаще плохо (4,4%), чем хорошо (3,1%) и удовлетворительно (2,6%). Из носителей генотипа ε3/ε4 30,9% лиц считали, что они спят плохо, 12,3% — хорошо и 17,1% — удовлетворительно, и, наконец, из гомозиготных носителей ε4/ε4 7,4% спали плохо, 0,6% — хорошо и 3,3% — удовлетворительно (p=0,0001). Носители генотипов ε2/ε4+ε3/ε4+ε4/ε4 спали плохо в 42,6% случаев, хорошо — в 16%, напротив, неносители ε4 (ε2/ε3+ε3/ε3) чаще спали хорошо (84%), чем плохо (57,4%), p=0,0001. Из носителей аллеля ε4 25% респондентов полагали, что спят плохо, а 8,3% — спали хорошо и 13,2% — удовлетворительно, носители аллеля ε3 чаще отмечали, что сон у них хороший — 84,7%, а лица с ε2 полагали чаще, что сон удовлетворительный — 11,8% (p=0,0001) (табл. 3).

Таблица 3. Самооценка качества сна и генотипы полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358) у жителей 25—64 лет Новосибирска

Вероятность плохой самооценки сна увеличивалась в 3,9 (95% ДИ 1,889—8,072) раза среди носителей генотипа ε3/ε4 по сравнению с носителями генотипа ε3/3, которые чаще оценивали сон как хороший (p=0,0001). Лица, в генотипе которых присутствовал аллель ε4 (с генотипами ε2/ε4+ε3/ε4+ε4/ε4), в 3,9 раза чаще оценивали свой сон как плохой по сравнению с носителями генотипов ε2/ε3+ε3/ε3, у которых преобладала положительная самооценка сна (p=0,001). У носителей аллеля ε4 плохой сон встречался чаще, чем у носителей аллеля ε2 (ОШ=2,896 95% ДИ 1,180—7,110; p=0,03) и носителей аллеля ε3 (ОШ=3,778 95% ДИ 2,163—6,598; p=0,0001) (см. рисунок).

Сравнительный анализ самооценки сна у лиц 25—64 лет с аллелями и генотипами полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358).

В нашей выборке (n=383, возраст от 25 до 64 лет) мы изучили ассоциацию полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358) с самооценкой сна и обнаружили, что у тех, у кого есть один или несколько аллелей ɛ4, вероятность сообщения о нарушениях сна выше, чем у тех, у кого нет аллелей ɛ4 (генотипы ɛ2/ɛ3 и ɛ3/ɛ3).

С одной стороны, исследование полиморфного варианта гена APOE традиционно проводится в контексте рисков сердечно-сосудистых заболеваний и метаболических расстройств, включая дислипидемию и инсулиновую резистентность [30—32], и есть предположение о существовании общих базовых генетических путей, которые связывают нарушения сна и метаболизм липидов и глюкозы [33], что может объяснить полученные нами результаты. Согласно результатам полногеномных исследований, режимы и продолжительность сна являются наследственными и регулируются множеством генов и их взаимодействиями [34]. Например, D. Kripke и соавт. (2010) показали связь между rs429358 гена APOE и сонливостью (оцениваемой по шкале сонливости the Epworth Sleepiness Scale — ESS), но это исследование включало пациентов, поступивших в лабораторию сна, а не общую выборку населения, и могло быть предвзятым в отношении жалоб, связанных со сном [35]. В некоторых исследованиях представлены противоречивые результаты об ассоциации гена APOE с нарушениями сна [36—38]. Результаты Балтиморского лонгитюдного исследования старения, включавшего 1264 участника без когнитивных нарушений, показывают, что аллель ε4 гена APOE связан с повышенной вероятностью короткого сна (ОШ=1,41, 95% ДИ 1,06—1,88), но не с проблемами засыпания или поддержания сна [16]. Исследование G. Tranah и соавт., проведенное в рамках анализа остеопоротических переломов у мужчин (MrOS), показало, что у участников с когнитивным снижением, имеющих аллель ε4 (rs429358), наблюдались увеличенная продолжительность фазы 3 медленного сна и замедленное пробуждение после начала сна. Эти результаты авторы связывают с дисбалансом нейронной пластичности и уменьшением количества синапсов во время сна [39].

Вместе с тем есть клинические исследования, касающиеся нейродегенеративных заболеваний, которые указывают на наличие связи между аллелем ɛ4 гена APOE, который является признанным генетическим фактором риска болезни Альцгеймера, и возникновением нарушений сна [40]. Недавние исследования показывают, что нарушения сна можно обнаружить за годы до начала когнитивных нарушений, во время доклинической фазы болезни Альцгеймера [41]. Исследования на мышах и дрозофилах показывают, что лишение сна способствует отложению β-амилоида (Aβ) в мозге [42]. Кроме того, первоначальные поперечные исследования на людях демонстрируют связь более короткой по самооценке продолжительности сна и худшего качества сна с большим содержанием Aβ в мозге, измеренным с помощью позитронно-эмиссионной томографии [43]. E. Palpatzis и соавт. (2022) в лонгитюдном исследовании изучали ассоциацию полиморфного варианта гена APOE с нарушениями сна и случаями деменции у лиц среднего возраста (n=397 777). В течение периода наблюдения (медиана 10,8 года) короткая продолжительность сна (5 ч и менее) по сравнению с 7 ч (ОШ=1,35, 95% ДИ 1,11—1,64) и длинная — 9 ч по сравнению с 7 ч (ОШ=1,59; 95% ДИ 1,37—1,85), как и дневной сон при сопоставлении лиц, которые часто или все время спали днем, и тех, кто никогда не спал или редко спал (ОШ=1,67; 95% ДИ 1,37—2,03), связана с более высоким риском деменции. Стратифицированный анализ показал, что эффекты нарушений сна были схожими во всех группах генетического риска APOE [44].

Это исследование показало, что низкая самооценка качества сна связана с носительством аллеля ε4 гена APOE в популяции. В совокупности эти результаты подтверждают наличие нарушений сна и подчеркивают важность дальнейшего изучения связей между сном и функциями гена APOE. Предложены эффективные методы лечения расстройств сна и вмешательства для улучшения качества сна, и поэтому их раннее внедрение может потенциально смягчить прогрессирование когнитивного снижения.

Мы анализировали только rs429358 и rs7412 (ген APOE) и, следовательно, не могли исключить другие факторы, которые способны повлиять на наблюдательные исследования.

Вклад авторов: концепция и дизайн исследования — Гафаров В.В., Громова Е.А., Гафарова А.В.; сбор и обработка материала — Шахтшнейдер Е.В., Трипельгорн А.Н., Гагулин И.В., Гафарова А.В.; статистический анализ данных — Громова Е.А., Гафаров В.В.; написание текста — Гафаров В.В., Громова Е.А., Шахтшнейдер Е.В.; научное редактирование — Шахтшнейдер Е.В., Трипельгорн А.Н., Гагулин И.В., Гафарова А.В.

Финансирование:исследование выполнено в рамках бюджетной темы FWNR-2024-000.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors contribution: study concept and design — Gafarov V.V., Gromova E.A., Gafarova A.V.; data collection and processing — Shakhtshneider E.V., Tripelgorn A.N., Gagulin I.V., Gafarova A.V.; statistical data analysis — Gromova E.A., Gafarov V.V.; text writing — Gafarov V.V., Gromova E.A., Shakhtshneider E.V.; scientific editing — Shakhtshneider E.V., Tripelgorn A.N., Gagulin I.V., Gafarova A.V.

Financial Support:the study was carried out in the frame of the FWNR-2024-000 budgetary theme.

¹ World Health Organization. MONICA Psychosocial Optional Study. Suggested Measurement Instruments. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe; 1988.