Неоптерин как потенциальный биомаркер в психоневрологии

Не вызывает сомнений целесообразность поиска предикторов или маркеров развития неврологических и психических заболеваний, а также методов их ранней диагностики, лечения и профилактики [1]. Среди потенциальных биомаркеров выделяют мозговой нейротрофический фактор [2], тромбоцитарный серотонин [3], N-ацетиласпартат [4], гомоцистеин [5]. Одним из возможных биомаркеров является также неоптерин (НЕО).

НЕО — промежуточный продукт биосинтеза тетрагидробиоптерина (BH4), важнейшего кофермента, участвующего в ряде биохимических реакций в организме, а также индикатор клеточного иммунного ответа. НЕО обладает высокой биологической и химической инертностью, и его определение в биологических жидкостях организма позволяет оценить общее состояние иммунной системы. Поскольку в последние годы одним из главных патогенетических звеньев в развитии психических заболеваний считают хроническое системное воспаление, в частности нейровоспаление [6], то можно предполагать высокий потенциал НЕО в качестве биомаркера в психиатрии.

НЕО — продукт метаболизма пуринового нуклеозида гуанозинтрифосфата (ГТФ). Биотрансформация ГТФ происходит последовательно с участием ферментов гуанозинтрифосфат-циклогидроксилазы-1 (ГТФ-ЦГ-1), 6-пирувоил-тетрагидробиоптеринсинтазы (6-ПТПС) и сепиаптеринредуктазы (СР). Основной продукт этих превращений — BH4 — важнейший кофактор нескольких монооксигеназ, таких как фенилаланин 4-гидроксилаза, тирозин 3-гидроксилаза, триптофан 5-гидроксилаза, участвующих в синтезе нейротрансмиттеров: дофамина, норадреналина, адреналина, серотонина [7] (см. рисунок). Кроме того, BH4 необходим для оптимального функционирования NO-синтаз — группы ферментов, ответственной за продукцию радикала оксида азота (NO) из аргинина [8, 9]. НЕО продуцируется активированными моноцитами/макрофагами после стимуляции интерфероном-γ (ИФН-γ), секретируемым активированными T-лимфоцитами [10]. При активации интерфероном-γ индуцируется первый фермент в синтезе BH4 — ГТФ-ЦГ-1. Однако в связи с существенно более низкой активностью фермента 6-ПТПС в макрофагах человека происходит накопление неоптерина [11].

Метаболические пути с участием птеринов.

IFN-γ — интерферон-γ; TNF-α — фактор некроза опухоли α, ИДО — индоламин 2,3-диоксигеназа; ТрГ — триптофан 5-гидроксилаза; ГТФ-ЦГ-1 — гуанозинтрифосфат-циклогидроксилаза-1; 6-ПТПС — 6-пирувоил-тетрагидробиоптеринсинтаза; СР — сепиаптеринредуктаза; ФАГ — фенилаланин 4-гидроксилаза; ТГ — тирозин 3-гидроксилаза; ХИН — хинолиновая кислота; 3-ГК — 3-гидроксикинуренин; ГТФ — гуанозинтрифосфат; ДГНТФ — 7,8-дигидронеоптерин-трифосфат; ПТГП — 6-пирувоил-тетрагидроптерин; BH4 — тетрагидробиоптерин; L-ДОФА — диоксифенилаланин.

Установлено, что повышенное содержание НЕО в биологических жидкостях организма (в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, моче) имеет место при разных заболеваниях, в патогенезе которых определенную роль играют иммунные клеточные реакции [12—14]. К таким заболеваниям относятся вирусные заболевания и инфекции, обусловленные внутриклеточными бактериями и паразитами, аутоиммунные заболевания, такие как ревматоидный артрит, системная красная волчанка, злокачественные новообразования, реакции отторжения трансплантированных органов, лейкодистрофия с поражением белого вещества мозга, соматизированные депрессивные расстройства, нейродегенеративные заболевания и др. Повышенный уровень НЕО рассматривается также как один из факторов риска возникновения когнитивных нарушений при болезни Альцгеймера [15].

Содержание неоптерина в крови здоровых варьирует в зависимости от возраста, пристрастия к курению, артериального давления и индекса массы тела [16].

В настоящее время принято считать, что хроническое системное воспаление играет большую роль в патогенезе таких психических заболеваний, как депрессия [17, 18], шизофрения [19], биполярное расстройство [20], расстройства аутистического спектра [21, 22]. В связи с этим следует принимать во внимание, что хроническая активация иммунной системы влияет на биосинтез нейротрансмиттеров иначе, чем острое воспаление. Согласно одному из механизмов, длительное формирование активных форм кислорода, таких как супероксид-анион (О₂^–), истощает антиоксидантные системы, в том числе BH4. Содержание BH4 снижается, вследствие чего нарушается функционирование BH4-зависимых ферментов, что способствует снижению синтеза дофамина, норадреналина, адреналина и серотонина. Кроме того, NO, продуцируемый NO-синтазами, коферментом которых является BH4, оказывает ингибирующее действие на еще один важный фермент, задействованный при психопатологиях, — индоламин 2,3-диоксигеназу (ИДО) — скорость-лимитирующий фермент кинуренинового пути метаболизма триптофана. При дефиците BH4 снижается ингибирующее влияние оксида азота на фермент ИДО, что вместе с повышением экспрессии этого фермента провоспалительными цитокинами способствует активации кинуренинового пути, повышенной продукции нейротоксических метаболитов кинуренина, таких как хинолиновая кислота (ХИН) и 3-гидроксикинуренин (3-ГК), а также снижению доступности триптофана для синтеза серотонина [23]. Поэтому уровень НЕО может служить индикатором дефицита моноаминергической системы, приводящего к нарушению моноаминергической нейротрансмиссии, являющейся важным компонентом в механизме развития неврологической и психической патологии.

Большой интерес представляют результаты исследований, показывающие связь генетических особенностей ферментов биосинтеза BH4 с психическими заболеваниями, особено в аспекте выбора наиболее эффективной фармакотерапии. В серотонинергических нейронах содержание BH4 строго регулируется специальным белком — обратным регулятором ГТФ-ЦГ-1. В одном из исследований [24] была выявлена связь двух однонуклеотидных полиморфизмов промотора гена этого белка с более выраженным клиническим ответом на селективный ингибитор обратного захвата серотонина флуоксетин по сравнению с действием трициклического антидепрессанта — нортриптилина. В другом исследовании [25] эти же авторы обнаружили два однонуклеотидных полиморфизма промотора гена СР, которые связаны с биполярным расстройством и, кроме того, лучшей реакцией больных на лечение антидепрессантами из группы селективных ингибиторов обратного захвата серотонина.

Существует ряд исследований, касающихся связи НЕО с аффективной патологией. В одном из исследований [26] была установлена связь повышенного уровня НЕО с тяжестью депрессии [26]. В другой работе [27] у пациентов, которые перенесли два депрессивных эпизода и более, его уровень был выше, чем у пациентов с первым приступом и здоровых. Есть также данные о том, что повышенный уровень НЕО является предиктором развития депрессии в течение 6 мес после ишемического инсульта [28]. Кроме того, в одной из работ [29] была установлена связь уровня НЕО с тяжестью мании при биполярном расстройстве у мужчин.

Заслуживает внимания ряд работ, посвященных исследованию уровня НЕО у больных шизофренией. В одном из них [30] был измерен уровень НЕО в сыворотке крови у больных шизофренией в стадии обострения заболевания и периоде ремиссии. У пациентов был выявлен достоверно более высокий уровень НЕО по сравнению со здоровыми как в период обострения, так и после улучшения психического состояния. При этом уровни НЕО у пациентов, принимавших и не принимавших нейролептики, после клинического улучшения достоверно не различались. Уровень НЕО в периоде клинической ремиссии отрицательно коррелировал с выраженностью психопатологических симптомов по шкале PANSS и положительно — с лечением нейролептиками в острой стадии заболевания. Важно, что в этом исследовании было исключено влияние инфекционных заболеваний и аутоиммунной патологии. В другой работе [31] сывороточный НЕО, суммарное количество антиоксидантов нитритов и тиолов определялись у пациентов с шизофренией до и после лечения. Уровень НЕО у пациентов до лечения был достоверно выше, чем у здоровых. После лечения нейролептиками имели место снижение уровня НЕО и повышение содержания антиоксидантов. Имеется также исследование [32], в котором была ретроспективно выбрана группа больных шизофренией и аффективным расстройством, у которых отсутствовали какие-либо клинические и нейрохимические проявления воспаления. Пациентов сравнивали по уровню НЕО в цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) и показателям функции гемато-цереброспинального барьера. Исследование показало, что уровень НЕО в ЦСЖ не коррелирует с дисфункцией гемато-цереброспинального барьера, в связи с чем было высказано предположение, что НЕО поступает в ЦСЖ из мозга (допускают, что повышение уровня НЕО в ЦСЖ связано с активацией микроглии).

Есть еще группа заболеваний, патогенез которых связывают с активацией клеточного иммунитета. Речь идет об аутизме — хроническом расстройстве, возникающем вследствие нарушения развития головного мозга. Поскольку НЕО является индикатором активации клеточного иммунного ответа, возникли предположения, что изменения уровня НЕО могут иметь в этих случаях диагностическую значимость. В одном из исследований [33] повышение уровня НЕО в сыворотке крови в группе пациентов с аутизмом было подтверждено.

Что касается нейродегенеративных заболеваний, то в этом отношении привлекают внимание данные, относящиеся к болезни Альцгеймера (БА). Установлено, что повышение уровня НЕО является одним из факторов риска возникновения когнитивных нарушений при БА. Даже на ранних стадиях пациенты с БА имеют достоверно более высокий уровень НЕО в плазме крови, чем индивидуумы с синдромом мягкого когнитивного снижения и здоровые. Кроме того, была выявлена статистически значимая корреляция между уровнем НЕО и уровнями IFN-γ и IL-6 [14]. Более того, имеются данные, что уровень НЕО в сыворотке повышается по мере прогрессирования заболевания и отрицательно коррелирует с показателями по шкале когнитивной оценки CERAD (Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease) [15].

Особый интерес представляет способность НЕО отражать фармакокинетику стимуляторов иммунного эффекта при их поступлении в организм человека. Проведено пилотное исследование кинетики интерферона-α в образцах сыворотки крови человека, после однократного подкожного введения иммобилизованной формы при поэтапной эскалации доз от 0,7 до 2,0 мкг/кг. Установлен линейный характер фармакокинетики в изученном диапазоне, что выражается в возрастании величин площади под фармакокинетической кривой и максимальной концентрации интерферона-α, пропорциональной увеличению дозы препарата. Параллельно в полученных образцах измерялся уровень НЕО. Базальный уровень НЕО (до введения интерферона) составлял в среднем 4,9±0,7 нмоль/л. В дальнейшем происходило дозозависимое увеличение концентрации НЕО до 33,2±0,7 нмоль/мл при верхней дозе интерферона-α, после чего происходило моноэкспоненциальное снижение концентрации НЕО до первоначальных значений. Сходные результаты были получены при изучении кинетики конъюгатов интерферона с полиэтиленгликолем [34]. Приведенные данные свидетельствуют, что НЕО может служить суррогатным биомаркером фармакокинетики экзогенных интерферонов и, возможно, иных препаратов, стимулирующих клеточный иммунитет. Кроме того, есть потенциал использования его в качестве кинетического маркера при лечении психических заболеваний. Еще одним приложением для использования НЕО служит фармакодинамический мониторинг в том случае, если лекарственная процедура носит немедикаментозный характер. В качестве примера можно упомянуть измерения содержания НЕО в ЦСЖ при электросудорожной терапии депрессии [35].

Представленные в обзоре данные свидетельствуют об актуальности исследования содержания НЕО в биологических жидкостях организма у пациентов с психическими заболеваниями для разработки диагностических и прогностических тестов или в качестве фармакодинамического маркера действия лекарственных веществ. Измерение НЕО в крови более предпочтительно по причине малой болезненности процедуры отбора пробы по сравнению с измерением в ЦСЖ. Различия в содержании НЕО в сыворотке и плазме крови в среднем составляет 5,2 нмоль/л. Концентрации НЕО в ЦСЖ несколько ниже, чем в сыворотке и плазме крови [36]. Нормальные значения и верхние пределы зависят от возраста [16].

Наиболее распространенные методы для измерения НЕО в биологических образцах — радиоиммунный анализ (РИА), иммуноферментный (ИФА) анализ и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Методы определения с помощью РИА и ВЭЖХ хорошо коррелируют, и метод РИА успешно используется на практике для рутинного определения больших серий образцов сыворотки [37, 38]. Однако наибольший интерес представляют методы с использованием тандемной хромато-масс-спектрометрией [39, 40]. Они не только обладают высокой чувствительностью и селективностью, но и позволяют определять в одной пробе несколько веществ, включая эндогенные и лекарственные вещества. В психиатрии актуальным является является одновременное определение концентраций лекарственных веществ (например, антидепрессанты, нейролептики), НЕО, а также нейротоксических и нейропротекторных метаболитов кинуренинового пути метаболизма триптофана.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.