Роль взаимодействия генов NMDA- и дофаминовых рецепторов в нарушении распознавания эмоциональной мимики при шизофрении

Распознавание мимической экспрессии эмоций — важнейший компонент социальных отношений. Нарушение этой способности является существенным, ухудшающим социальную адаптацию пациентов проявлением шизофрении и других психических расстройств [1—3]. В связи с этим к поиску биологических, в том числе генетических механизмов распознавания эмоций (РЭ) привлечено большое внимание.

В качестве кандидатов для рассматриваемой способности имеют в виду гены COMT, SLC6A4, BDNF, OXTR,CNTNAP2, FMR1 и другие гены риска по аутизму (в частности, в рамках проекта RDoC [4]^​1​᠎). В настоящее время большая часть работ посвящена ассоциациям РЭ с генами катехол-о-метилтрансферазы (COMT) и транспортера серотонина (SLC6A4). Однако полученные данные о роли СОМТ в нормальной вариативности РЭ весьма противоречивы [5—9], а относительно больных шизофренией отрицательны [10, 11]. Результаты изучения SLC6A4 также не вполне однозначны, но в целом указывают, что полиморфный локус 5-HTTLPR, расположенный в промоторе данного гена, может вносить вклад в распознавание эмоций на разных стадиях этого процесса: от восприятия лица как эмоционального до классификации и называния эмоции [7, 8, 12—16]. Нами ранее [11] показано, что 5-HTTLPR модифицирует РЭ при шизофрении.

Поскольку нарушения РЭ наблюдаются не только у больных шизофренией, но и их родственников [17—20], а также в продроме шизофрении [21], РЭ рассматривают в качестве эндофенотипа данного расстройства [22, 23]. Это означает, что, помимо генов, влияющих на вариативность способности распознавать эмоции в общей популяции, в нарушения РЭ при шизофрении могут быть вовлечены гены, связанные с этиологией и патогенезом заболевания. Этому предположению соответствует обнаружение [24] в семьях больных шизофренией ассоциации РЭ и ряда других эндофенотипов с генами глутаматергической системы, в частности с GRIN2B (glutamate receptor, ionotropic, N-methyl-D-aspartate, subunit 2B), кодирующим NR2B-субъединицу глутаматного NMDA-рецептора. Однако авторам [25] не удалось подтвердить это на расширенной выборке.

На основании изложенного представляется перспективным продолжение поиска генов, ассоциированных с нарушениями РЭ при шизофрении, с опорой на представления о механизмах развития болезни. Необходимо учитывать, что анализ межгенного взаимодействия может дать более полную картину, чем исследование отдельных полиморфных локусов. В связи с этим привлекает внимание взаимодействие дофамин- и глутаматергической систем мозга [26—28]. Имеются многочисленные сведениях о молекулярных механизмах взаимодействия этих систем, включая данные об усиливающем влиянии семейства D1- и тормозном — D2-рецепторов дофамина на активность NMDA-рецепторов в различных регионах мозга [27, 29, 30]. Показана [31] роль дофаминовых рецепторов подтипа D4 семейства D2 в регуляции активности NMDA-рецепторов в латеральных ядрах миндалины — области, вовлеченной в обработку информации о лицевых эмоциях. Можно предположить, что проявления шизофрении, в том числе нарушения РЭ, связаны с аддитивными или эпистатическими эффектами генов рецепторов дофамина и глутамата.

Цель настоящей работы — исследование эффектов взаимодействия гена, кодирующего NR2B-субъединицу NMDA-рецептора — GRIN2B, c генами рецепторов дофамина второго (DRD2) и четвертого (DRD4) типа.

Отметим, что все три указанных гена являются генами-кандидатами по шизофрении [32]. При этом T. Greenwood и соавт. [24] ранее ассоциации DRD2 или DRD4 с РЭ в семьях больных не выявили, но межгенные взаимодействия этими авторами не оценивались.

Для поиска ассоциаций мы использовали хорошо изученные генетические маркеры GRIN2B C366G (rs7301328), ANKK1/DRD2 Taq1A (rs1800497) и DRD4 48-VNTR. Выбранные полиморфные локусы в генах рецепторов дофамина имеют функциональное значение. Минорный аллель Т гена DRD2 характеризуется меньшей экспрессией и ведет к снижению плотности рецепторов в стриатуме по сравнению с аллелем С [33]. Полиморфный локус VNTR в экзоне 3 гена DRD4 представлен 2—11 повторами длиной 48 по. Короткие аллели с 2—5 повторами рассматриваются как более эффективные формы гена с точки зрения и транскрипции и ответа клетки на воздействие медиатора [34]. Что касается полиморфизма GRIN2B C366G, обусловленного синонимической заменой С>G (Pro122/Pro122) во втором экзоне гена, то его функциональные последствия пока не выявлены [35, 36].

Обследовали 389 больных с расстройствами шизофренического спектра, 65% из которых были женщины. Средний возраст пациентов был 32,07±11,83 года, средняя длительность заболевания — 7,58±8,16 года.

Пациенты в период проведения исследования находились на стационарном лечении в Научном центре психического здоровья или в Московской клинической психиатрической больнице № 1 им. Н.А. Алексеева. Они были обследованы во время стабилизации психического состояния, перед выпиской.

У 335 больных были диагностированы основные формы шизофрении (рубрика F20 согласно МКБ-10), у 38 — шизоаффективный психоз (F25), у 14 — шизотипическое расстройство (F21) и у 2 — острый полиморфный психоз с симптомами шизофрении (F23.1).

Контрольную группу составили 238 здоровых без наследственной отягощенности психозами. В этой группе было 62% женщин. Средний возраст был 30,32±10,79 года.

Критериями исключения для всех испытуемых являлись психические и соматические расстройства, влекущие нарушения когнитивной деятельности, уровень образования менее девяти классов и неевропейское происхождение.

Все обследованные дали письменное согласие на участие в исследовании и предоставление биологических образцов для выделения ДНК. Они прошли также психологическое обследование, включавшее тесты на распознавание эмоций.

Проведение исследования было одобрено этическим комитетом Научного центра психического здоровья.

Стимулами в тесте на распознавание эмоций служили девять черно-белых фотографий актеров, изображавших радость, удивление, печаль, гнев, отвращение, страх, интерес, презрение и стыд. Испытуемый должен был назвать каждую эмоцию. Время выполнения задания не ограничивалось. За каждую верно названную эмоцию начисляли 1 балл. Более подробно эта методика и принципы оценки результатов были описаны нами ранее [18].

Молекулярно-генетическое исследование включало в себя отбор венозной крови больных, выделение ДНК и генотипирование с помощью ПЦР. ПЦР проводили с использованием олигонуклеотидных праймеров, подобранных с использованием базы данных NCBI и программы Primer3, на приборе BioRad C1000 с последующей рестрикцией и определением длины полученных фрагментов путем электрофореза в полиакриламидном геле для полиморфизмов C366G GRIN2B и Taq1A ANKK1/DRD2. Для полиморфизма 48-VNTR DRD4 электрофорез проводили непосредственно после ПЦР. В случае гена GRIN2B использовали следующие однонуклеотидные праймеры: прямой 5’-TCAGCACAGACTCTCACCTC-3’ и обратный 5’ CCTCAGCACAAACCCTCAGG-3’. Для амплификации полиморфного участка Taq1A ANKK1/DRD2 применяли праймеры прямой 5′-TGTGCAGCTCACTCCATCCT и обратный 5′-AAGGGCAACACAGCCATCCT; для 48-VNTR DRD4 — прямой 5’- GCGACTACGTGGTCTACTCG -3’ и обратный 5’- AGGACCCTCATGGCCTTG -3’. Подробно методики определения генотипов были описаны нами ранее [37—39]. Генотипы по локусу C366G GRIN2B были определены у всех обследованных, по локусам в генах рецепторов дофамина — в отдельных подгруппах (табл. 1).

Статистический анализ проводили с помощью программы Statistica 10. При поиске ассоциаций использовали метод построения общих моделей (GLM) с последующим применением теста Тьюки для post hoc попарных сравнений. Сначала оценивали ассоциации каждого из генетических маркеров с РЭ. В качестве независимых переменных вводили генотип, диагноз (больной/здоровый) и их взаимодействие. Затем анализировали эффекты взаимодействия GRIN2B с каждым из генов, кодирующих рецепторы дофамина. В качестве предикторов в модели включали два генотипа, диагноз и взаимодействие перечисленных факторов. При проведении GLM-анализа гомо- и гетерозиготных носителей минорных аллелей по каждому полиморфному локусу объединяли в одну группу.

Количество больных и здоровых, у которых были определены генотипы по каждому из полиморфных локусов, и распределение генотипов представлены в табл. 1. Распределение генотипов по локусам, включающим однонуклеотидные замены, соответствовало равновесию Харди—Вайнберга как у больных, так и здоровых (p<0,05). Частота аллелей с 4 и 7 повторами полиморфного варианта 48-VNTR DRD4 составила соответственно 0,75 и 0,14 в контрольной группе и 0,76 и 0,06 в группе больных, что согласуется с популяционными данными [40].

Показатель РЭ у больных был снижен (4,69±1,39) относительно контроля (5,76±1,27), t=9,62, df=625, р=0. В обеих группах не было значимых различий по оценкам РЭ между мужчинами и женщинами, однако показатель РЭ коррелировал с возрастом (r= –0,17, p=0,001 у больных, r= –0,26, p=0 у здоровых). В связи с этим в дальнейшем анализе методом GLM возраст использовали в качестве ковариаты.

Главных эффектов генов на РЭ у больных и здоровых обнаружено не было (см. табл. 1). Эффекты межгенных взаимодействий достигали уровня значимости: GRIN2B X DRD2, F (1,453)=4,12, p=0,043, и GRIN2B X DRD4, F (1,467)=6,43, p=0,012, хотя их размер был небольшим (частный η² равнялся 0,009 в случае взаимодействия с DRD2 и 0,014 в случае DRD4). Дальнейший анализ этих эффектов отдельно в группах больных и здоровых показал, что влияние межгенных взаимодействий на РЭ является статистически значимым или приближается к уровню достоверности только в выборке пациентов: GRIN2B X DRD2, F (1,232)=3,72, p=0,055, η²=0,016, и GRIN2B X DRD4, F (1,263)=4,22, p=0,041, η²=0,016 (табл. 2). Post hoc анализ подтвердил эффект взаимодействия между генами GRIN2B и DRD2 в группе больных. Пациенты — носители аллеля Т гена DRD2 различались между собой в зависимости от наличия аллеля G GRIN2B. Самые низкие показатели РЭ наблюдались у носителей минорных аллелей двух генов, максимальные — у лиц с диплотипом GRIN2B CC/DRD2 T+. Результаты не претерпевали существенных изменений (GRIN2B X DRD2, p=0,070) при введении в модель в качестве дополнительных ковариат оценок негативного и дезорганизационного синдромов по шкале PANSS (использовали пятифакторную модель Уолворка—Фортганга [41]), которые, как было показано ранее [1, 42], наиболее тесно связаны с распознаванием эмоций больными шизофрений. Отметим, что в подгруппах пациентов, в которых изучалось межгенное взаимодействие, также был значим (p<0,05) эффект гена GRIN2B — лица с минорным аллелем распознавали эмоции хуже, чем лица без него.

Основным результатом проведенного исследования является выявление эффекта взаимодействия полиморфных локусов в генах GRIN2B и DRD2 на распознавание мимически выраженных эмоций больными шизофренией. У пациентов с менее эффективным аллелем гена DRD2 в отсутствие минорного аллеля гена GRIN2B результаты были близки к норме, а в случае наличия в генотипе минорных аллелей обоих генов — наихудшими среди всех больных. Этот результат, несмотря на пограничное значение статистической достоверности, представляет интерес, поскольку хорошо согласуется с представлениями о важной роли гипофункции NMDA-рецепторов в патогенезе шизофрении и опосредованном рецепторами дофамина влиянии на их активность со стороны дофаминергической системы [26—28]. Так, имеются данные, что гипердофаминергия, вызванная блокадой транспортера дофамина, вызывает угнетение NMDA-рецепторов и это влияние осуществляется через рецепторы D2 [27, 29, 43, 44]. Причем важная роль в этом процессе принадлежит именно субъединице NR2B NMDA-рецепторов, кодируемой геном GRIN2B [43, 44]. На это, в частности, указывают результаты Y. Li и соавт. [43]. Изучая механизмы воздействия высоких уровней дофамина на регуляцию NMDA-рецепторов в префронтальной коре крыс, эти авторы показали, что угнетение функции NMDA-рецепторов, опосредованное рецепторами D2, исчезает при блокаде субъединицы NR2B и что гипердофаминергия ведет к снижению уровней мРНК GRIN2B.

В нашей работе сохранности РЭ у больных шизофренией способствовало отсутствие в генотипе аллеля риска шизофрении G GRIN2B [45] в сочетании с наличием аллеля Т DRD2, при котором наблюдается уменьшение плотности рецепторов D2 [33]. Можно предположить, что такое сочетание генетических вариантов способствует нормальному уровню экспрессии GRIN2B, и, следовательно, нормальному функционированию NMDA-рецепторов в силу как неизмененной активности самого гена GRIN2B, так и снижения D2-опосредованного угнетения его экспрессии.

Отметим, что ассоциация аллеля G GRIN2B с шизофренией, выявленная T. Ohtsuki и соавт. [45], впоследствии не была подтверждена, в том числе для русской популяции [46, 47]. Полученные результаты в совокупности с данными литературы позволяют высказать гипотезу, что несогласованность данных отчасти может объясняться недоучетом генетического полиморфизма дофаминергической системы, а именно рецепторов D2, при анализе ассоциаций между проявлениями шизофрении и полиморфными локусами в генах, вовлеченных в обмен глутамата. В целом они указывают на роль обусловленной межгенными взаимодействиями вариативности взаимоотношений рецепторов D2 и NMDA в нарушениях распознавания эмоций при шизофрении.

Работа выполнена при частичной поддержке грантом РФФИ № 12−00−00040а.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.