Окситоцин (ОТ) — нонапептидный нейрогормон, в основном продуцирующийся в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. Крупноклеточные окситоцин-продуцирующие нейроны гипоталамуса имеют аксональные связи с задней долей гипофиза, где происходит депонирование ОТ и последующее его выделение в кровяное русло с реализацией его периферического действия путем активации специфических рецепторов. Кроме того, ОТ оказывает непосредственное центральное влияние на различные отделы головного мозга через его дендритное высвобождение с диффузией в смежные области. Значительно меньшая часть ОТ также продуцируется в периферических тканях: матке, яичках, тимусе, желудочно-кишечном тракте, сердечной мышце и костях, оказывая в основном аутокринный и паракринный эффекты, а также вагус-опосредованное действие. Основная гормональная роль ОТ заключается в регуляции процессов вынашивания плода, родов и лактации, а также установлении социальных связей от периода младенчества через все детство до подросткового и взрослого периодов жизни. Его центральное действие принимает важнейшее участие в когнитивных, эмоциональных и поведенческих процессах [1]. Кроме того, окситоцин играет роль в регуляции пищевого и сексуального поведения [2, 3], в механизмах висцеральной гиперчувствительности [4] и восприятия боли [5].
Важнейшую роль в секреции ОТ играет CD38 — трансмембранный гликопротеин с активностью АДФ-рибозилциклазы, катализирующий образование сигнальных молекул Ca2+: было показано, что у CD38-дефицитных мышей резко снижена концентрация окситоцина в плазме и имеются существенные нарушения в социальном поведении [6]. Метаболизм ОТ происходит путем энзиматической деградации под воздействием нескольких ферментов, в частности окситоциназы и лейцил/цистенил аминопептидаз.
Результаты большого количества проведенных исследований окситоцинергической системы в грудном возрасте позволяют сделать три важных вывода: окситоцинергическая система активно функционирует начиная с первых месяцев жизни; концентрация ОТ в биологических жидкостях младенцев достаточна для измерения в научно-исследовательских целях; уровень ОТ тесно и предсказуемо ассоциирован со степенью и качеством социальных контактов ребенка [1]. Так, было показано, что окситоцинергическая система ребенка активно реагирует на эпизоды взаимодействия с родителями и может предсказывать степень младенец—родитель синхронизации [7], что подтверждается нейровизуализирующими техниками [8, 9]. Грудные дети с более высоким уровнем ОТ в возрасте 6 мес проявляют бо`льший интерес к социальным взаимодействиям [10], быстрее успокаиваются при проведении массажа матерью [11], меньше плачут при разлуке с родителями [10]. Было показано, что уровень плазменного ОТ может увеличиваться после мягкой стимуляции кожных рецепторов [12, 13], что также подчеркивает важность тактильного контакта младенца с родителями. Уровень ОТ младенца может позитивно коррелировать с уровнем ОТ у родителей, что позволило некоторым авторам высказать гипотезу «психобиологической трансмиссии ОТ» путем активного взаимодействия родителей с ребенком [14].
У детей допубертатного возраста показана позитивная корреляция уровня ОТ с тесными, эмоционально окрашенными взаимодействиями с родителями и привязанностью к ним [15], щедростью и великодушием по отношению к членам своей и чужой групп у школьников [16], бóльшей визуальной фиксацией на выражении лица собеседника [17]. В исследовании Y. Apter-Levy и соавт. [18] было показано, что депрессия у матерей ассоциирована с более низкой продукцией ОТ, и у 60% детей, выросших в условиях хронической материнской депрессии с рождения, к моменту поступления в школу в 4 раза чаще развивались психические расстройства, чем у детей матерей, не страдающих депрессией. У подростков было показано положительное постстрессорное влияние матери через создание психофизического комфорта для ребенка на содержание ОТ в моче [19]. Другое исследование показало, что создание родителями психологического комфорта повышает уровень ОТ у подростков, находившихся в состоянии стресса [20]. Интересно, что поддержка лучших друзей не оказывала такого влияния, что особенно характерно для мальчиков. Указанные находки подтверждают важную роль ОТ в установлении тесных и доверительных взаимоотношений в социальной среде, в частности между родителями и детьми.
В последние годы пристальное внимание исследователей привлекают генетические аспекты в регуляции продукции ОТ при различных психопатологических состояниях. Основное внимание в исследованиях генетического базиса окситоцинергической системы было сфокусировано на изучении однонуклеотидных полиморфизмов гена CD38 (rs3796863, rs6449197) [21]. Во многих исследованиях была показана ассоциация указанных полиморфизмов с агрессивностью и плохой переносимостью психологического стресса у подростков [22], склонностью к суицидальному поведению [23], проблемами с поведением и контактом с родителями [24], синдромом дефицита внимания с гиперактивностью [25]. В ряде исследований были показаны ассоциативные связи различных полиморфных участков гена CD38 при разных психиатрических заболеваниях, включая расстройства аутистического спектра, о чем подробно проанализировано в обзоре R. Feldman и соавт. [21].
CD38 — это трансмембранный гликопротеин, обладающий АДФ-рибозилциклазой, играющий важную роль в регуляции гормональной продукции, клеточной дифференциации и миграции [26]. CD38 экспрессируется в гемопоэтических клетках, B- и T-лимфоцитах, нейронах гипоталамуса. Первые сообщения о способности CD38 регулировать посредством Ca-сигналинга продукцию ОТ и влиянии на социальные взаимодействия были опубликованы D. Jin и соавт. [6].
Впервые гипотезу о CD38-опосредованной социальной чувствительности как общем механизме модерации ОТ повышенного психоэмоционального ответа на позитивные и негативные социальные стимулы была высказана J. Bartz и соавт. [27, 28]. В дальнейшем гипотеза нашла свое подтверждение. Так, B. Tabak и соавт. [29] при обследовании 400 подростков показали, что носители A аллеля rs3796863 гена CD38 были более чувствительны к хроническому межличностному стрессу, чем гомозиготы CC. Опосредованный генетическими вариациями CD38 высокий уровень социальной чувствительности как фактор эмоциональных проблем был продемонстрирован и в исследовании R. McQuaid и соавт. [30]. Авторы провели генетическое тестирование 19-летних студентов и установили, что гомозиготы AA*rs3796863 проявляли повышенное чувство отчуждения от родителей и сверстников, у них отмечались симптомы депрессии, а также повышенный уровень суицидальных мыслей. В дальнейшем эти же авторы показали, что носители аллеля A*rs3796863 были более чувствительны к неподдерживающим социальным взаимодействиям (unsupportive social interactions) со стороны сверстников (отношения, приносящие боль, страдания, грусть, изоляцию, неприятие и неприятности) [31]. E. Lebowitz и соавт. [32] установили, что влияние негативных отношений со сверстниками чаще приводило к суицидальным идеациям у подростков с высоким уровнем ОТ в слюне, что также поддерживает гипотезу ОТ-опосредованной избыточной социальной чувствительности.
Последующие исследования показали, что CD38-нокаутные мыши демонстрировали выраженную редукцию продукции ОТ [33]. Однонуклеотидный полиморфизм rs3796863 гена CD38 локализуется в интроне 7 хромосомного участка 4p15 [34]. Предполагается, что A аллель CD38*rs3796863 ассоциирован с высокой экспрессией CD38, повышенной концентрацией ОТ в плазме и более выраженным уровнем социальной чувствительности [35].
Цель исследования — определение воздействия CD38 на регуляцию продукции ОТ и выявление психосоциальных характеристик по SDQ у школьников-подростков.
Материал и методы
Проведено психологическое и генетическое тестирование 308 подростков 11—18 лет несмещенной школьной выборки в трех крупных городах Центральной Сибири (Красноярск, n=194; Абакан, n=76; Кызыл, n=38). Национальность всех включенных в исследование подростков — русские (верифицировано по национальности матери).
Исследование проводилось в 13 общеобразовательных школах после окончания уроков. В каждой школе случайным образом выбирались классы для тестирования. После получения информированного согласия родителей ученики были уведомлены о добровольности и конфиденциальности исследования. Исследование не было анонимным. Участникам исследования было предложено заполнить анкету, которая включала демографические данные (пол, возраст, национальность матери), и «Опросник успехов и трудностей» («Strength and Difficulties Questionnaire, SDQ) с самооценкой для 11—17 лет. После заполнения опросника подросткам предлагалось сдать образцы слюны в специальные контейнеры.
SDQ очень широко используется в настоящее время как в клинической практике, так и в научных исследованиях, характеризуется краткостью с одновременной надежностью и возможностью оценить различные аспекты психосоциального состояния подростка. Несомненным преимуществом SDQ является также его широкая доступность — в настоящее время он переведен более чем на 80 языков и свободно доступен на сайте разработчиков (https://sdqinfo.org), что позволяет проводить кросс-культурные сопоставления. Русскоязычная версия SDQ была тщательно валидизирована V. Ruchkin и соавт. [36] и H. Slobodskaya и соавт. [37] на выборке сибирских школьников (Новосибирск, Россия).
SDQ состоит из 25 утверждений, касающихся проблемного и социально одобряемого поведения у подростка за последние 6 мес. Ответы оцениваются по 3-балльной шкале (0 = неверно, 1 = отчасти верно и 2 = верно; баллы присваиваются в прямом или обратном порядке для каждого вопроса в соответствии с инструкций авторов [38]) и группируются по пяти шкалам: «Эмоциональные проблемы», «Проблемы с поведением», «Гиперактивность», «Проблемы со сверстниками» и «Просоциальное поведение». В соответствии с инструкцией авторов опросника [38] баллы по утверждениям суммируются и группируются для расчета показателя каждой шкалы: «Эмоциональные проблемы» — утверждения №3, 8, 13, 16, 24; «Проблемы с поведением» — №5, 7, 12, 18, 22; «Гиперактивность» — №2, 10, 15, 21, 25; «Проблемы со сверстниками» — №6, 11, 14, 19, 23. Величина суммы баллов отражает степень выраженности проблем в определенной области для конкретного подростка. Кроме того, путем суммирования баллов первых четырех шкал может быть рассчитана результирующая шкала — общий балл Гудмана (общая оценка сложности). Отдельно по сумме баллов утверждений №1, 4, 9, 17 и 20 рассчитывается оценка просоциального поведения. Нами использована русская версия опросника (сайт разработчиков https://sdqinfo.org).
Образцы слюны для генотипирования собирали с использованием Устройства для сбора и сохранения ДНК слюны («Norgen Biotek Corp.», Thorold, Канада). Геномную ДНК выделяли из образца с помощью DIAtom DNA Prep kits («ИзоГен», Россия). Варианты определяли с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени (кПЦР) с использованием Rotor-Gene 6000 («Corbett Life Science», Австралия). Генотипирование проводили по технологии дискриминации аллелей TaqMan с использованием коммерчески доступных зондов TaqMan («ДНК-синтез», Россия). Реакционная система ПЦР общим объемом 25 μl содержала 1 μl ДНК-матрицы (около 10 ng), 10 μl 2,5-кратной реакционной смеси для кПЦР, 2 μl 25 mM MgCl2, 8,5 μl ddH2O (М-428, «Синтол», Россия), 2,5 μl 10 μM смеси праймеров и по 1 μl каждого флюоресцентного зонда («ДНК-Синтез», Россия). Условия кПЦР были следующими: 95 °C — 3 мин; 95 °C — 20 с, 55 °C — 30 с, 72 °C — 20 с (50 циклов).
Исследование одобрено Этическим комитетом ФИЦ «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (протокол №12 от 18.12.2018).
Статистический анализ выполнен с использованием программного обеспечения Statistica v.10 («StatSoft Inc.», США). Данные оценок SDQ показаны как медианы (25‰; 75‰). Критерий Манна—Уитни (U) использовался для определения различий в баллах SDQ между группами в зависимости от генотипов. Различия в категориальных данных оценивали с помощью двустороннего точного критерия Фишера. Статистически значимыми различия считали при p<0,05. Статистические тенденции принимались при 0,05<p≤0,10.
Результаты
Описательная статистика для основных переменных исследования, шкал SDQ, CD38 rs3796863 представлена в табл. 1.
Таблица 1. Описательная статистика для основных переменных исследования, шкал SDQ, CD38 rs3796863
| Переменные | Все участники | Мальчики | Девочки | p (мальчики и девочки) |
| Возраст 11—14 лет | 231 | 93 | 138 | — |
| Возраст 15—18 лет | 226 | 93 | 133 | — |
| Всего | 457 | 186 | 271 | — |
| CD38 | ||||
| AA | 11,0 (8,5—14,2) | 12,6 (8,7—17,9) | 9,9 (6,9—14,0) | 0,583 |
| AC | 39,6 (35,3—44,1) | 37,7 (31,3—44,6) | 41 (35,3—47) | |
| CC | 49,4 (44,9—53,9) | 49,8 (42,8—56,6) | 49,1 (43,2—55) | |
| Шкала SDQ (баллы) | ||||
| общий | 12 (8—16) | 10 (6—14) | 13 (9—17) | <0,001 |
| проблемы с поведением | 2 (1—3) | 2 (1—3) | 2 (1—4) | 0,03 |
| эмоциональная шкала | 3 (1—5) | 2 (0—4) | 4 (2—6) | >0,001 |
| гиперактивность | 3 (2—5) | 3 (2—5) | 3 (2—5) | 0,013 |
| проблемы общения со сверстниками | 3 (1—4) | 2 (1—4) | 3 (1—4) | 0,721 |
| просоциальная шкала | 7 (6—9) | 7 (5—8) | 8 (6—9) | 0,0005 |
Примечание. Данные для SDQ представлены как медианы (25—75% квартили) баллов. Использовали U-критерий Манна—Уитни для точек SDQ и двусторонний точный критерий Фишера для генотипов.
По сравнению с мальчиками, девочки в выборке демонстрировали бóльшие значения эмоциональных симптомов (p=0,001), просоциального поведения (p=0,0005) и общего балла Гудмана (p=0,0001) SDQ.
Медианные значения показателей шкал SDQ в зависимости от генотипов CD38 rs3796863 представлены в табл. 2.
Таблица 2. Показатели шкал SDQ в зависимости от генотипов CD38 (rs3796863) у подростков разного возраста и пола
| Шкала SDQ (баллы) | Возраст 11—14 лет | Возраст 15—18 лет | ||||||
| мальчики (n=53) | девочки (n=91) | мальчики (n=65) | девочки (n=99) | |||||
| AA+AC | CC | AA+AC | CC | AA+AC | CC | AA+AC | CC | |
| (n=22) | (n=31) | (n=41) | (n=50) | (n=36) | (n=29) | (n=52) | (n=47) | |
| Просоциальное поведение | 6 [4—8] | 7 [5—8] | 8 [7—9] | 7 [6—9] | 7 [4,5—8] | 7 [6—8] | 8 [7—9] | 8 [7—9] |
| Общий | 10,5 [6—13] | 10 [9—16] | 16 [13—19] | 14 [9—17]* | 9 [5—12,5] | 9 [5—15] | 11 [7—13] | 12 [8—17] |
| Проблемы с поведением | 3 [2—3] | 2 [1—3]* | 3 [2—4] | 3 [1—5] | 2 [2—3] | 2 [1—2] | 2 [1—3] | 2 [1—3] |
| Эмоциональные проблемы | 2 [0—3] | 2 [0—4] | 6 [4—7] | 3 [2—7]* | 2 [0,5—3] | 2 [0—3] | 3 [2—5] | 4 [1—6] |
| Гиперактивность | 3 [0—5] | 4 [2—5] | 5 [3—6]* | 3,5 [2—6] | 3 [1,5—4] | 3 [1—6] | 3 [1—5] | 3 [1—5] |
| Проблемы общения со сверстниками | 3 [2—4] | 3 [2—4] | 3 [2—5] | 3 [1—4] | 2 [1—3] | 2 [1—4] | 2 [1—3,5] | 3 [2—4]* |
Примечание. Данные для SDQ представлены как медианы (25‰; 75‰) баллов; * — статистически значимыми различия считали при p<0,05. Статистические тенденции принимались при 0,05<p≤0,10.
Наибольшая связь генотипов CD38 rs3796863 с показателями шкал SDQ была выявлена у девочек 11—14 лет (см. табл. 2).
В этой группе подростков носительство суммы окситоцин-высокопродуцирующих генотипов (AA+AC) было сопряжено с большими значениями «Эмоциональные проблемы» (p=0,048) и «Общий балл Гудмана» (p=0,057). Одновременно у девочек с генотипом rs3796863 AA+AC была выявлена тенденция к большим значениям «Гиперактивности» (p=0,075). По всей видимости, девочки младшего подросткового возраста с генетически детерминированной способностью к большей продукции OT характеризуются большей восприимчивостью к негативным социальным стимулам с более выраженным эмоциональным ответом, в некоторых случаях превышающим нормальный уровень и приводящим к проблемам в эмоциональной сфере. Однако с процессом взросления у более старших девочек-подростков 15—18 лет такие связи уже не выявляются и носительство окситоцин-высокопродуцирующих генотипов (AA+AC) проявляется только тенденцией к лучшим социальным отношениям со сверстниками по шкале «Проблемы со сверстниками» (p=0,057).
У мальчиков обеих возрастных групп (11—14 и 15—18 лет) выявлена тенденция к большим значениям «Проблемы с поведением» при носительстве окситоцин-высокопродуцирующих генотипов (AA+AC).
При объединении возрастных групп мальчиков различия в величинах «Проблемы с поведением» при разных CD38 rs3796863 генотипах приобретают статистическую значимость (носители A аллеля (AA+AC) — 3,0 (2—3), гомозиготы CC — 2 (1—3), p=0,079).
Характерно, что у девочек младшего подросткового возраста (11—14 лет) выявленная генетически детерминированная способность к высокой продукции ОТ также проявлялась эмоциональными проблемами с тенденцией к более высоким значениям шкалы гиперактивности (см. табл. 2). Подобная тенденция отмечалась и в общей группе девочек в нашей выборке (см. табл. 1). По всей вероятности, высокая активность окситоцинергической системы проявляется особым паттерном сочетания высокой эмоциональности с социальной активностью, не являющейся в этом случае признаком гиперактивности в общепринятом клиническом смысле.
Обсуждение
Подобные гендерные различия (девочки в выборке демонстрировали бóльшие значения эмоциональных симптомов, проблем общения со сверстниками и просоциального поведения по шкале SDQ) характерны и были описаны для других популяций [39, 36]. Частоты распределения генотипов CD38 rs3796863 соответствовали частотам, характерным для европеоидных популяций (согласно ресурсу www.ensembl.org), и не различались в зависимости от пола участников исследования.
Известно, что в подростковом возрасте продукция ОТ снижается в сравнении с допубертатным периодом и появляются половые различия его концентрации в биологических средах в сторону увеличения у девочек в сравнении с мальчиками [20]. К тому же медианы отдельных шкал SDQ значительно отличались у мальчиков и девочек в нашей выборке (см. табл. 1). Для учета таких возрастных и гендерных различий нами был проведен дискретный анализ влияния генотипов CD38 rs3796863 на показатели шкал SDQ в двух возрастных группах (11—14 и 15—18 лет) раздельно для мальчиков и девочек.
Как и в большом количестве подобных исследований, оценивающих генотипические различия для полиморфизма rs3796863 [29, 31, 40—42], с целью обеспечения достаточного числа участников в каждой группе для анализа нами была использована доминантная модель наследования, где минорные гомозиготы и гетерозиготы CD38 rs3796863 (AA и AC) были объединены и сравнивались с гомозиготами по мажорному аллелю (CC) [43—46].
Таким образом, несмотря на то, что ОТ в настоящее время рассматривается как крайне важный просоциальный нейропептид, способствующий установлению социальных связей от периода младенчества до взрослых лет, усиливающий эмпатию и социально-положительные черты характера, его влияние на психоэмоциональное состояние индивида, по всей видимости, в большой степени зависит от возраста, пола, этнокультурных факторов, социального окружения, наличия стрессорных факторов и персональных личностных характеристик. В частности, генетически детерминированная повышенная способность к повышенной продукции ОТ как «просоциального нейропептида» не всегда может играть исключительно положительную роль. Результаты нашего исследования показывают, что в сложный период взросления ОТ может вызывать и некоторые негативные эффекты: в частности, могут возникнуть проблемы в эмоциональной сфере (гиперактивность) у девочек младшего подросткового возраста в случае носительства аллеля A в полиморфном участке гена rs3796863CD38, ассоциированного с высокой способностью к продукции ОТ. Результаты нашего исследования согласуются с идеями, высказанными J. Bartz и соавт. [29], S. Van Anders и соавт. [47], R. Feldman и соавт. [21], S. Shamay-Tsoory и A. Abu-Akel [48], — психофизиологическую роль ОТ всегда следует оценивать в контексте конкретной социальной ситуации, возрастных и гендерных характеристик. В частности, в исследованиях психосоциальной роли ОТ в подростковом возрасте обязательной должна быть стратификация по возрасту и полу. Важным представляется и то, что особенности подросткового возраста не могут быть автоматически транслированы на всю популяцию — опосредованный ОТ высокий уровень социальной чувствительности, приносивший некоторые проблемы в период взросления, может обернуться исключительно полезными социальными навыками во взрослой жизни. T. Levy и соавт. [49] в исследовании показали, что концентрация окситоцина в слюне негативно коррелирует с выраженностью проблем с поведением, определенных с помощью SDQ у 16-летних подростков-мальчиков, поступивших для психиатрического консультирования в связи с антисоциальным поведением. Кроме того, в этом же исследовании было установлено, что продукция ОТ была снижена у подростков с недостаточной эмоциональной реакцией (черствостью и безэмоциональностью). Эти данные коррелируют с результатами нашего исследования, показавшими относительно большую эмоциональность, в некоторых случаях доходящую до проблемной степени, у подростков с генотипами, характерными для высокой продукции ОТ.
В подростковом возрасте имеют место два параллельно протекающих процесса — снижение продукции ОТ с возрастом и появление половых различий в его продукции [20]. Кроме того, влияние на такую дифференциацию может оказывать сложное и недостаточно изученное взаимодействие ОТ и всего спектра половых гормонов, изменяющегося в подростковом возрасте крайне динамично [50].
Можно предположить, что у девочек в младшем подростковом возрасте относительно большая продукция ОТ, опосредованная носительством аллеля A полиморфного участка rs3796863 гена CD38, ассоциирована с нарушениями в эмоциональной сфере вследствие более высокого уровня социальной чувствительности, что согласуется с результатами исследований других авторов.
Настоящее исследование характеризуется рядом ограничений. Низкая статистическая мощность, обусловленная малыми по численности возрастно-половыми группами сравнения, привела к тому, что большинство гено-фенотипических связей было описано только в виде статистической тенденции, что может быть преодолено увеличением групп сравнения в будущих исследованиях. Оно не было анонимным, заполнение SDQ проводилось не индивидуально, а в классных группах. Дизайн исследования был построен на добровольном согласии о заполнении опросника и сборе слюны. Нельзя исключить, что часть подростков с психологическими проблемами могли недостаточно правдиво отвечать на вопросы и/или явно или неявно уклониться от этих процедур, особенно связанных с неэстетичной методикой сбора слюны в присутствии исследователей. Эти обстоятельства могли исказить общую картину выявленных взаимосвязей. Национальность подростка определялась на основании самостоятельно сообщенной им национальности матери, что могло неверно отразить этнический состав выборки.
Заключение
Результаты исследования отчетливо показывают наличие возрастно-половых особенностей влияния генов продукции ОТ (CD38) на психосоциальные характеристики подростков. Полученные данные показывают, что с точки зрения возрастного становления окситоцинергической системы наиболее уязвимыми являются девочки-подростки 11—14 лет. У младших девочек-подростков бóльшее влияние на психосоциальные характеристики могут оказывать генетически запрограммированные механизмы продукции ОТ.
Работа выполнена в рамках плановой темы №121022600087-7 государственного задания для Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», НИИ медицинских проблем Севера, Красноярск, Россия.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.