Алфимова М.В.

Научный центр психического здоровья РАМН

Абрамова Л.И.

Научный центр психического здоровья РАМН, Москва

Аксенова Е.В.

Центр семейной медицины "Здравица", Новосибирск

Голубев С.А.

Фролова Л.Ф.

Ганишева Т.К.

Шемякина Т.К.

Орлов В.А.

НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского; кафедра клинической фармакологии и терапии РМАПО

Голимбет В.Е.

Научный центр психического здоровья РАМН, Москва

Связь полиморфизма гена нейрегулина (NRG1) с когнитивными функциями у больных шизофренией и здоровых

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(6): 53-57

Просмотров : 32

Загрузок :

Как цитировать

Алфимова М. В., Абрамова Л. И., Аксенова Е. В., Голубев С. А., Фролова Л. Ф., Ганишева Т. К., Шемякина Т. К., Орлов В. А., Голимбет В. Е. Связь полиморфизма гена нейрегулина (NRG1) с когнитивными функциями у больных шизофренией и здоровых. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(6):53-57.

Авторы:

Алфимова М.В.

Научный центр психического здоровья РАМН

Все авторы (9)

Одним из наиболее вероятных генов-кандидатов для шизофрении является ген нейрегулина NRG1. В нескольких работах было найдено сцепление заболевания с локусом 8p12-p21, на котором данный ген расположен.

H. Stefansson и соавт. [20, 21] обнаружили ассоциацию между шизофренией и NRG1: носительство определенного гаплотипа (HapICE) удваивало риск развития болезни. Гаплотип HapICE затрагивал 5' область гена и состоял из пяти однонуклеотидных маркеров и двух маркеров, представленных повторами микросателлитов (478B14-848 и 420M9-1395). В последующих работах были подтверждены ассоциации шизофрении с вариантами NRG1 [8, 24]. Однако полиморфизм гена и гаплотипы риска оказались подвержены большим популяционным различиям [6, 24] и, несмотря на некоторый прогресс в поиске молекулярных механизмов связи между геном и шизофренией [23], функциональный полиморфизм, объясняющий ассоциацию NRG1 с заболеванием, пока не установлен. Это не в последнюю очередь связано со сложностью строения гена и многообразием функций белка нейрегулина 1.

NRG1 принадлежит семейству генов, кодирующих факторы роста нервов. Он является одним из наиболее протяженных генов человека и благодаря альтернативному сплайсингу кодирует более 15 изоформ нейрегулина 1, принадлежащих к шести семействам. Эти изоформы участвуют в клеточной дифференциации, пролиферации, миелинизации и апоптозе нейронов, а также формировании олигодендроцитов. В частности, известна важнейшая роль нейрегулина 1 в процессах активации роста нейритов - незрелых форм дендритов и аксонов, особенно на ранних стадиях онтогенеза. Ген продолжает экспрессироваться и в мозге взрослого человека, с высокими уровнями мРНК в нейронах и глиальных клетках гиппокампа, дорсолатеральной префронтальной и поясной коры. Показано участие нейрегулина 1 в синаптической пластичности и регуляции нейротрансмиссии, в первую очередь глутаматергической [3, 14, 18].

Одним из подходов к поиску механизмов ассоциации между NRG1 и шизофренией может быть изучение связи гена с эндофенотипами заболевания, к которым относятся и нарушения когнитивных функций [9]. К настоящему времени проведен поиск ассоциаций нескольких однонуклеотидных маркеров, входящих в гаплотип HapICE, с рядом когнитивных процессов у больных шизофренией и здоровых [10-13, 15, 19]. Обнаружен эффект маркера SNP8NRG221533 на семантическую беглость [10, 15]. Данный маркер не оказывал влияния на успешность выполнения задач на рабочую и эпизодическую память, однако был связан с активацией ряда регионов мозга, релевантных этим задачам [11-13]. Ассоциации маркеров, представленных микросателлитами, с когнитивными функциями остаются практически не изученными, хотя последний мета-анализ свидетельствует, что именно они могут быть ключевыми составляющими гаплотипа риска по шизофрении [8].

Целью данной работы явилось изучение ассоциаций маркеров 478B14-848 и 420M9-1395 с когнитивными функциями у больных с расстройствами шизофренического спектра, их непораженных родственников и здоровых. Мы предполагали, что носительство аллелей риска, описанных в предыдущих работах [20, 21], в семьях больных шизофренией может быть связано с такими когнитивными эндофенотипами заболевания, как нарушение эпизодической вербальной памяти или управляющих функций [9, 22].

Материал и методы

Всего по маркерам 478B14-848 и 420M9-1395 было прогенотипировано 816 человек, в том числе 338 больных с расстройствами шизофренического спектра (196 мужчин, средний возраст 35±13 лет), 162 их непораженных родственника первой степени родства (преимущественно родители больных, 82 мужчины, средний возраст 46±13 лет) и 316 здоровых (контроль), не страдающих психическими расстройствами и не имеющих родственников первой степени родства, больных психозами (116 мужчин, средний возраст 31±12 лет). Все испытуемые были русскими, проживающими в московском регионе. В группу больных вошли 277 человек с диагнозом «шизофрения» (F20, МКБ-10), 23 человека с диагнозом «шизотипическое расстройство» (F21) и 38 человек с диагнозом «шизоаффективное расстройство» (F25). Выраженность клинических симптомов по шкале PANSS на момент обследования составила позитивных 21±8, негативных 21±7, общих психопатологических 43±12 балла.

Генотипирование проводили согласно H. Stefansson и соавт. [21] в лаборатории госпиталя им. Сары Герцог, Иерусалима (Израиль)[1]. В подгруппах больных, их родственников и здоровых была проведена оценка когнитивной сферы, включая показатели, относящиеся к управляющим функциям (семантическая вербальная беглость и рабочая память) и эпизодической вербальной памяти. При изучении семантической беглости испытуемого просили называть слова из категорий «животные» и «фрукты». Для каждой категории отводилась 1 мин. Показателем служило суммарное количество верно названных слов. Для оценки рабочей памяти использовали пробу на серийное вычитание от 200 с переключением 2-5 и т.д.; учитывали количество верно выполненных операций в минуту. Показателем долговременной семантической памяти служила продуктивность отсроченного воспроизведения в методе пиктограммы. Показателем кратковременной памяти служило суммарное количество слов, воспроизведенных из двух рядов по 10 слов непосредственно после предъявления каждого ряда.

Статистический анализ связи между когнитивными признаками и генетическими маркерами включал в себя построение общих линейных моделей (модуль GML, программа Statistica 6.0) для каждого из когнитивных признаков. Независимыми факторами являлись принадлежность к группе и генотип, который кодировали как 0, 1 или 2 в соответствии с количеством аллелей риска. Поскольку группы значимо различались по полу и возрасту, эти переменные также вводили в каждую модель.

Результаты и обсуждение

Наиболее распространенными в изученной когорте оказались аллели длиной 220 пар нуклеотидов (п.н.) и 274 п.н. для маркеров 478B14-848 и 420M9-1395 соответственно. Эти аллели соотносятся с аллелями риска, названными нулевыми, в работах H. Stefansson и соавт. [20, 21]. Их частоты в исследованной выборке оказались несколько выше таковых в других европейских популяциях (табл. 1).

Распределение генотипов в контрольной группе не отличалось от ожидаемого в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга.

Группы больных и их родственников не отличались от контроля по частоте нулевых аллелей (см. табл. 1). Также между группами не было значимых различий по частотам генотипов, содержащих 2, 1 или 0 аллелей риска по маркеру 478B14-848 (табл. 2).

При анализе генотипов по маркеру 420M9-1395 были обнаружены значимые различия между больными и здоровыми. В группе пациентов было больше гомозиготных и меньше гетерозиготных носителей аллеля 0, чем в норме, и наблюдалось отклонение от равновесия Харди-Вайнберга (χ2=4,45, р<0,05) (см. табл. 2).

Все когнитивные задания больные и их родственники выполняли достоверно хуже, чем здоровые (табл. 3).

При этом в группе больных был обнаружен ряд значимых отрицательных корреляций между когнитивными признаками и клиническими переменными, что было учтено далее в анализе ассоциаций. Так, показатель долговременной памяти был связан с возрастом манифестации болезни (r=–0,22, p<0,02), кратковременной памяти - с уровнем негативных симптомов (r=–0,23, p<0,00), а вербальная беглость - с выраженностью негативной (r=–0,24, p<0,00) и продуктивной симптоматики (r=–0,16, p<0,02).

При использовании маркера 478B14-848 был обнаружен значимый эффект взаимодействия группы и генотипа на продуктивность долговременной памяти (F=3,05, р=0,02). Достоверные различия в зависимости от генотипа имели место среди больных: пациенты без аллеля 0 имели самые низкие показатели долговременной памяти и значимо отличались от гетерозигот (р=0,02) и общей группы носителей аллеля 0 (р=0,02) (табл. 4).

При введении в анализ в качестве ковариаты возраста манифестации болезни эффект генотипа на долговременную память у больных оставался значимым (F=3,82, р=0,03).

Маркер 420M9-1395 оказался связан с кратковременной памятью. Имел место эффект взаимодействия между группой и генотипом на данный когнитивный показатель (F=2,50, р=0,04). Различия по памяти в зависимости от генотипа были значимы в группах больных и их родственников (табл. 5).

Причем закономерности в этих группах не совпадали. Пациенты - носители аллеля 420M9-1395 0 продемонстрировали более выраженное снижение способности к кратковременному удержанию списка слов относительно больных без данного аллеля, с наименьшими значениями когнитивного показателя у гетерозигот. Различия между больными в зависимости от генотипа оставались значимыми после введения в модель оценки выраженности негативных симптомов (F=3,11, р<0,05). Среди родственников гетерозиготы имели самые высокие оценки кратковременной памяти. При сравнении лиц, имеющих данный аллель в генотипе и без такового, различия были значимы только среди больных (р=0,04).

Таким образом, в русской популяции маркеры 478B14-848 и 420M9-1395 оказались связаны с показателями эпизодической вербальной памяти, причем преимущественно у больных шизофренией. Это обстоятельство позволяет предположить, что влияние на мнестические функции ген оказывает лишь во взаимодействии с другими факторами болезненного процесса. При этом носительство аллеля риска по маркеру 420M9-1395 было связано со снижением продуктивности непосредственного воспроизведения рядов слов, что соответствует первоначальной гипотезе. Напротив, носительство аллеля риска по маркеру 478B14-848 вело к улучшению показателя долговременной памяти. Следует отметить, что гаплотип, расположенный между маркерами SNP8NRG221533 и 478B14-848, оказался ассоциирован с недефицитарной формой шизофрении [2]. Таким образом, хотя полиморфизм 478B14-848 и входит в гаплотип риска, его нулевой аллель может быть протективным в отношении развития связанного с шизофренией когнитивного дефицита, в частности нарушений эпизодической памяти. Альтернативное объяснение положительной связи между аллелем 478B14-848 и памятью состоит в том, что аллель, связанный с повышением риска болезни в одной популяции, может не иметь таких последствий в другой. Подобные изменения в направлении влияния аллеля на поведенческие признаки в разных популяциях («флипфлоп» эффект) показаны и для других маркеров из гаплотипа HapICE и предположительно объясняются низким неравновесием по сцеплению этих маркеров с подлинным функциональным вариантом гена и/или полигенностью заболевания [7].

Полученные данные о возможном участии изученных вариантов гена в мозговой организации мнестических процессов перекликаются с рядом фактов, установленных ранее. Во-первых, помимо шизофрении, нейрегулин 1 связывают и с другими заболеваниями, которые сопровождаются нарушением памяти, - болезнью Альцгеймера [5] и атеросклерозом [17]. Кроме того, исследования аутопсийного мозга больных шизофренией [18] свидетельствуют об изменении у них уровней мРНК некоторых изоформ NRG1 в префронтальной коре и гиппокампе, т.е. в отделах, играющих существенную роль в кодировании информации в памяти. При выполнении различных задач у больных шизофренией обнаруживается связанная с носительством аллелей риска по маркеру SNP8NRG221533 гипоактивация задних регионов мозга, имеющих отношение к процессам запоминания и воспроизведения информации, тогда как в префронтальных отделах может отмечаться компенсаторная гиперактивность [11, 16]. У здоровых количество аллелей риска позитивно коррелирует с активацией мозга, вызванной решением задач на рабочую и эпизодическую вербальную память [12, 13], но снижена во время вербальной беглости [11].

Гаплотип HapICE расположен в области гена, включающей 5' конец и первый экзон сплайсинговой формы, кодирующей изформу II, или GGF (glial growth factor). Поэтому можно было бы предположить, что гаплотип должен влиять на скоростные характеристики когнитивных процессов, поскольку они обусловлены особенностями миелинизации и скоростью проведения сигналов. Эта гипотеза отчасти подтверждается данными об ассоциации маркера SNP8NRG221533 с сохранностью белого вещества в передних отделах мозга больных [25] и такими показателями скорости обработки информации, как латентность волны Р300 вызванных потенциалов [4] и семантическая вербальная беглость [10, 15]. Однако для маркеров, представленных повторами микросателлитов, ассоциаций с латентностью Р300 не выявлено [4]. Наши данные также не позволяют связать их с психической скоростью, поскольку мы не нашли ассоциации этих маркеров с выполнением задач на семантическую беглость и отсчитывание, в которых учитывалось время. Напротив, была обнаружена ассоциация с мнестическими процессами, на которые скорость переработки информации не оказывает существенного влияния. Противоречия предположительно объясняются локализацией конкретных маркеров, которые могут быть связаны с различными изоформами нейрегулина 1: например, есть данные о влиянии маркера SNP8NRG243177 из гаплотипа HapICE на транскрипцию изоформы IV, функции которой не изучены, но показано, что в отличие от других изоформ она экспрессируется только в тканях мозга человека [23]. Данных о полиморфизме 420M9-1395 пока недостаточно. Он «замыкает» последовательность маркеров, образующих гаплотип HapICE, и относится к блоку, находящемуся в низком неравновесии по сцеплению с блоком однонуклеотидных маркеров [24]. При изучении шизофрении с ранним началом A. Addington и соавт. [1] показали, что аллель риска по маркеру 420M9-1395 ассоциирован с заболеванием и его более ранним началом, а также связан с худшим преморбидным функционированием в области социальных отношений, но не академического интеллекта. Аллель риска, кроме того, влиял на траекторию развития мозга от детства к подростковому возрасту у больных и здоровых, причем при шизофрении наблюдалось значительное усиление тенденций, характерных для нормы: по сравнению с носителями других генотипов пациенты-носители аллеля риска имели увеличенные объемы серого и белого вещества в детстве и демонстрировали более резкое сокращение этих объемов в подростковом возрасте, причем генерализованно в лобных, височных и теменных регионах. В норме подобные различия, связанные с генотипом, затрагивали только объемы серого вещества и только в лобно-височной области. Эти данные, так же как и наши, указывают на связь действия аллеля риска 420M9-1395 с другими факторами развития и течения шизофрении.

Следует подчеркнуть, что в отличие от группы больных в группе родственников гетерозиготные носители аллеля риска продемонстрировали наиболее высокие результаты при запоминании рядов слов. Учитывая данные о связи полиморфизма NRG1 с развитием атеросклероза, а также возраст группы родственников, можно предположить, что в отсутствие шизофрении гетерозиготы по аллелю 420M9-1395 0 наименее подвержены патологическим факторам, действующим на память в пожилом возрасте.

Таким образом, при изучении влияния полиморфизма NRG1, обусловленного повторами микросателлитов, на ряд когнитивных признаков, включая семантическую вербальную беглость, рабочую и эпизодическую вербальную память, у больных шизофренией была выявлена тенденция к лучшему выполнению задачи на долговременную эпизодическую память носителями аллеля риска по маркеру 478B14-848 (220 п.о.) и ухудшение кратковременной памяти у носителей аллеля риска по маркеру 420M9-1395 (274 п.о.). Полученные результаты в целом согласуются с идеей о влиянии полиморфизма NRG1 на когнитивную сферу больных шизофренией, а именно на эпизодическую вербальную память. Они позволяют предположить, что в русской популяции при шизофрении аллель 420 M9-1395 0 связан c усугублением дефицита кратковременной памяти, а аллель 478B14-848 0 является протективным относительно развития нарушений долговременной памяти.

Работа выполнена при частичной поддержке грантом №09-06-00128-а Российского фонда фундаментальных исследований.

[1] Помощь в проведении генотипирования образцов оказывала сотрудница госпиталя им. Сары Герцог Иерусалима (Израиль) к.м.н. Гриценко И.К.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail