Циннабариновая кислота как потенциальный прогностический маркер шизофрении

В последние годы растет интерес к исследованию циннабариновой кислоты (cinnabarinic acid, CA) — крайне малоизученного метаболита кинуренинового пути распада незаменимой аминокислоты триптофана (tryptophan, TRP). Кинурениновый путь — основная ветвь метаболизма этой аминокислоты в организме человека, которая приводит к формированию ряда биологически активных молекул, обладающих как нейротоксическими, так и нейропротекторными свойствами: кинуренин (kynurenine, KYN), 3-гидроксикинуренин (3-hydroxykynurenine, 3HK), кинуреновая кислота (kynurenic acid, KYNA), хинолиновая кислота (quinolinic acid, QUIN), 3-гидроксиантраниловая кислота (3-hydroxyanthranylic acid, 3HAA), циннабариновая кислота и др. (рис. 1). Кинурениновый путь считается одним из ключевых звеньев патогенеза ряда психических заболеваний, в том числе шизофрении [1]. В частности, в патогенез шизофрении вовлечена KYNA, которая является антагонистом глутаматных N-метил-D-аспартатных рецепторов (NMDA-рецепторов), тогда как QUIN активирует NMDA-рецепторы [2]. Провоспалительные цитокины, повышенные уровни которых выявлены при шизофрении, активируют кинурениновый путь вследствие увеличения экспрессии фермента индоламин 2,3-диоксигеназы (indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO), превращающего TRP в KYN [3, 4]. Известно, что активность фермента кинуренин 3-монооксигеназы (kynurenine 3-monooxygenase, KMO), превращающего KYN в 3HK, понижена в головном мозге лиц с шизофренией [5]. Снижение активности KMO приводит к накоплению KYNA и увеличению соотношения KYNA/QUIN в мозге, что подтверждает гипотезу о гипофункции NMDA-рецептора при шизофрении [6]. Уровни KYNA в спинномозговой жидкости, тканях мозга, а также в крови зачастую повышены у лиц с шизофренией [7, 8]. Циннабариновая кислота (cinnabarinic acid, CA) образуется в результате конденсации двух молекул 3HAA, и ее физиологическая функция малоизучена. Известно, что CA является эндогенным лигандом рецептора ароматических углеводородов (aryl hydrocarbon receptor, AhR) [9], а также способна ингибировать фермент кинуренинового пути — IDO [10]. Кроме того, CA является ортостерическим агонистом метаботропных глутаматных рецепторов mGlu4 [11], которые вовлечены в патогенез шизофрении, а также рассматриваются как мишени для новых антипсихотических препаратов [12, 13]. Также известно, что CA снижает нейровоспаление [14], которое зачастую наблюдается в мозге пациентов с шизофренией [15, 16]. Недавно было обнаружено, что CA присутствует в следовых количествах в ткани головного мозга человека. Уровни CA были в значительной степени снижены в префронтальной коре (ПФК) у лиц, страдающих шизофренией. Это снижение не коррелировало с возрастом, полом, продолжительностью заболевания, а также продолжительностью приема и типом антипсихотических препаратов и, следовательно, может представлять собой особый признак шизофрении. Интересно, что системное воздействие низкими дозами CA (<1 мг/кг, внутривенно) показало высокую эффективность в нескольких поведенческих тестах для изучения антипсихотической активности препаратов у мышей и крыс. CA не проявляла антипсихотической активности и не ингибировала возбуждающую синаптическую передачу у мышей, лишенных рецепторов mGlu4. Эти данные свидетельствуют, что CA является потенциальным эндогенным антипсихотиком, а пониженный уровень CA в ПФК может вносить вклад в патофизиологию шизофрении [17]. Исследования на животных показывают, что CA хорошо проникает через гематоэнцефалический барьер и накапливается в тканях мозга [17]. Это говорит о том, что изменение уровня CA в крови может отражать изменение ее уровня в мозге. Поэтому определение концентрации CA в крови здоровых добровольцев, а также пациентов с различными психопатологиями имеет большое фундаментальное и практическое значение. Однако анализ мировой научной литературы показал, что наличие или отсутствие CA в крови человека до сих пор не было установлено.

Рис. 1. Схема кинуренинового пути метаболизма триптофана.

IDO — индоламин 2,3-диоксигеназа; KAT — кинуренин аминотрансфераза; KMO — кинуренин 3-монооксигеназа.

Цель настоящего исследования — разработка метода определения CA и ее непосредственного предшественника 3HAA в крови человека и исследование их концентраций у больных шизофренией до и после лечения.

Исследование проводили на выборке из 23 пациентов женского пола с приступообразно-прогредиентным типом течения шизофрении (F20.01), поступивших на стационарное лечение в состоянии обострения в клинику ФГБНУ НЦПЗ. Состояние пациенток было квалифицировано как депрессивно-бредовое. Возраст варьировал от 16 до 56 лет. Медианный возраст [Q1; Q3] составил 30 лет [20; 43]. Пациентки получали терапию антипсихотиками: клозапин, оланзапин, кветиапин, галоперидол, перфеназин, арипипразол.

Данное исследование было одобрено локальным Этическим комитетом ФГБНУ «Научный центр психического здоровья» №147 от 14.04.2019. Все больные подписали информированное согласие на участие в исследовании.

Для оценки психопатологической симптоматики у больных шизофренией использовалась шкала оценки позитивной и негативной симптоматики PANSS. Суммарный балл PANSS до лечения варьировал от 78 до 116. Медианный суммарный балл [Q1; Q3] до лечения составил 90 [86; 100]. Суммарный балл PANSS после лечения варьировал от 54 до 88. Медианный суммарный балл [Q1; Q3] после лечения составил 70 [61; 74].

Для оценки депрессивных нарушений у пациенток использовалась шкала Гамильтона (HDRS). Суммарный балл HDRS до лечения варьировал от 11 до 30. Медианный балл [Q1; Q3] до лечения составил 20 [16; 23]. Суммарный балл HDRS после лечения варьировал от 1 до 9. Медианный суммарный балл [Q1; Q3] после лечения составил 3 [2; 5].

Уровни CA и 3HAA в плазме крови измеряли с помощью метода тандемной хромато-масс-спектрометрии. Исследование проводили на масс-спектрометре Sciex 6500 («Sciex», США) с хроматографом Agilent 1200 («Agilent», США). Для разделения анализируемых веществ применяли хроматографическую колонку HILIC длиной 100 мм, диаметром 3 мм и зернением сорбента 2,6 мкм («Phenomenex», США). Подвижная фаза состояла из буферной смеси формиата аммония и ацетонитрила. Элюирование проводили в градиентном режиме. Масс-детектор работал в режиме положительной полярности и ионизации электроспреем (ESI+). Анализ проводили в режиме мониторинга заданных масс (multiple reaction monitoring, MRM), используя для детектирования следующие MRM-переходы: 301.2 → 265.0, 301.2 → 237.5, 301.2 → 209.4 для CA и 154.0 → 108.0, 154.0 → 136.0, 154.0 → 80.0 для 3HAA.

Статистический анализ был проведен с использованием программы MedCalc, version 20.027 (Бельгия). Для доказательства статистически значимой связи переменных использовали метод ранговой корреляции Спирмена (p<0,05). Для сравнения двух зависимых групп (до и после лечения) использовали непараметрический критерий Вилкоксона (p<0,05).

В плазме крови пациенток с шизофренией были определены концентрации CA и 3HAA. Была посчитана сумма концентраций CA и 3HAA ([CA]+[3HAA]), которая, по нашему мнению, может отражать состояние этой ветви кинуренинового пути. В таблице приведена описательная статистика для концентраций каждого метаболита до и после лечения. На рис. 2 приведены точечные диаграммы концентраций CA до и после лечения. Нами была обнаружена обратная статистически значимая корреляция суммы концентраций CA и 3HAA до лечения с суммарным баллом по шкале PANSS после лечения (R=–0,50; p<0,05) (рис. 3). Также обнаружена обратная корреляция концентрации CA до лечения с суммарным баллом по шкале PANSS после лечения (R=–0,41, p=0,052), статистически значимая на уровне тренда (0,05<p<0,1) (рис. 4). Нами не были обнаружены статистически значимые отличия уровней CA и 3HAA, а также их суммы и отношения до и после лечения (p>0,1).

Таким образом, разработанный нами высокочувствительный и высокоселективный метод определения CA и 3HAA в плазме крови позволил впервые в мировой практике определить концентрации CA в крови человека. В данной работе мы применили этот метод для оценки концентрации CA и 3HAA у больных шизофренией до и после лечения. Интересным для нас оказался факт наличия обратной корреляции суммы CA и 3HAA до лечения с суммарным баллом по шкале PANSS после лечения. Полученный результат хорошо согласуется с данными об антипсихотической активности CA. Разработанный нами метод определения концентрации CA в плазме крови человека открывает возможности для исследования ее уровней у здоровых добровольцев, а также при различных психопатологиях.

Описательная статистика для концентраций CA и 3HAA в плазме крови пациентов с шизофренией (n=23) до и после лечения

Рис. 2. Точечные диаграммы концентраций CA в плазме крови до и после лечения.

Рис. 3. Корреляция по Спирмену суммы концентраций CA и 3HAA в плазме крови до лечения с суммарным баллом по шкале PANSS после лечения.

Рис.4. Корреляция по Спирмену концентраций CA в плазме крови до лечения с суммарным баллом по шкале PANSS после лечения.

Полученные связи с клиническими данными показывают потенциальную прогностическую значимость определения уровней CA и 3HAA в плазме крови и повышают актуальность дальнейших исследований.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.