Ассоциация однонуклеотидного полиморфизма rs6265 гена нейротрофического фактора головного мозга с особенностями клинической картины болезни Паркинсона

Болезнь Паркинсона (БП) — это прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, для которого характерно сочетание двигательных и множества немоторных симптомов. В настоящее время нервно-психическим и когнитивным симптомам БП уделяется особое внимание, так как общепризнанно, что они влияют на качество жизни пациентов и их близких, способствуют увеличению потребности больных в госпитализации.

В результате многочисленных исследований установлено, что на момент верификации диагноза БП показатель распространенности немоторных проявлений составляет 21%, однако уже через 7 лет после манифестации заболевания достигает 88% [1—3].

Накопленные исследования показывают, что возникновение немоторных симптомов не может быть объяснено только дофаминергическими изменениями, а их формирование может быть связано с различными, но в то же время взаимосвязанными этиопатогенетическими путями [4]. В настоящее время пересматриваются традиционные взгляды на клинические проявления болезни. Например, апатия и импульсивно-компульсивные нарушения (ИКН) ранее считались взаимоисключающими категориями [4]. Более того, особое внимание уделяется исследованию широкого спектра немоторных симптомов в связи с молекулярно-генетическими факторами, лежащими в их основе.

Нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) принадлежит к нейротрофинам — семейству белков, которые поддерживают функцию ЦНС. Нейротрофины синтезируются главным образом в ЦНС, а также в ненейрональных периферических клетках, таких как T- и B-лимфоциты, моноциты, эндотелиоциты, а также клетки гладких и скелетных мышц [5]. Установлено, что BDNF экспрессируется в гиппокампе, лобной коре, среднем мозге, миндалевидном теле, гипоталамусе, полосатом теле, мосте и продолговатом мозге [6]. Всестороннее исследование BDNF свидетельствует о его плейотропном воздействии на многие биологические процессы организма [7]. Известно, что BDNF играет ключевую роль в развитии нервной системы, влияя на дифференцировку, развитие, рост и выживание нейронов, нейрогенез, синаптогенез и синаптическую пластичность [8]. Кроме того, было показано, что нейродегенеративные и психические заболевания могут быть частично обусловлены дефектами синаптической пластичности, связанными с недостаточным снабжением нейронов BDNF и другими нейротрофическими факторами [9].

Среди сотен полиморфных вариантов гена BDNF одним из наиболее изученных считается несинонимичный полиморфизм во 2-м экзоне rs6265 (G196A), приводящий к аминокислотной замене валина (Val) на метионин (Met) в 66-м кодоне. Установлено, что эта неконсервативная однонуклеотидная замена G (Val) на A (Met) влияет на внутриклеточный транспорт и секрецию зрелого белка [10]. Отмечено изменение уровня метилирования ДНК в зависимости от полиморфизма rs6265, что объясняет ассоциации этого варианта с развитием фенотипов, зависящих от средового фактора, например различные психические расстройства [11].

Регистрируется снижение уровня BDNF в сыворотке крови у пациентов с БП, отмечены корреляции между концентрацией BDNF с выраженностью симптомов заболевания [12], а также вариабельность сывороточного уровня BDNF в зависимости от полиморфизма rs6265 [13]. Тем не менее результаты ассоциативных исследований полиморфизма rs6265 с развитием клинических проявлений БП, особенно связанных с немоторными нарушениями различной степени выраженности, остаются противоречивыми.

Цель исследования — оценить частоту и степень выраженности различных клинических проявлений БП в зависимости от полиморфизма rs6265 гена BDNF.

В исследовании приняли участие 533 пациента (334 женщины и 199 мужчин, соотношение 1,67:1) с БП. Все пациенты, включенные в исследование, преимущественно русские, проживающие на территории Томска и Томской области. Для подтверждения диагноза БП использовали критерии Международного общества расстройств движений [14]. Все пациенты с БП, принимающие участие в исследовании, находились на комбинированной противопаркинсонической терапии.

Стадию БП оценивали по шкале Хен и Яра (1967) у каждого пациента, когда он находился в оптимальном «включенном» состоянии. Степень тяжести заболевания определяли по шкале MDS-UPDRS [15]. Оценка немоторных нарушений, качества жизни и повседневной активности у наблюдаемых пациентов с БП проводилась с использованием валидизированных опросников и шкал: шкалы оценки депрессии Бека II (BDI-II) [16], госпитальной шкалы оценки тревоги и депрессии (HADS) [17], шкалы апатии [18], Монреальской шкалы оценки когнитивных функций (MoCA) [19], анкеты для оценки импульсивно-компульсивных расстройств при БП (QUIP-RS) [20]. Характеристика обследованных пациентов представлена в табл. 1.

Таблица 1. Характеристика обследованных пациентов с БП

Примечание. n — число обследованных пациентов; Me — медиана количественного показателя; Q₁; Q₃ — интерквартильный размах.

Геномная ДНК была выделена из лейкоцитов периферической крови стандартным методом фенол-хлороформной экстракции. Генотипирование полиморфного варианта гена BDNF (rs6265) выполнено методом ПЦР в режиме реального времени с использованием зондов TaqMan (номер NP-6265, «ДНК-Синтез», Москва). Для ПЦР в реальном времени использовали набор БиоМастер HS-qPCR (2×) (ООО «Биолабмикс», Новосибирск), содержащий все необходимые компоненты для генотипирования, по следующему протоколу: начальная денатурация в течение 10 мин при 95 °C, затем 40 циклов 92 °C в течение 30 с и 55 °C в течение 1 мин.

Исследование было одобрено локальным Этическим комитетом ФГБОУ ВО «СибГМУ» Минздрава России (регистрационный номер №7813 от 27 мая 2019 г.).

Статистический анализ. Оценку нормальности распределения выполнили с помощью критерия Колмогорова—Смирнова с поправкой Лиллиефорса. Учитывая отклонение от нормального распределения рассматриваемых в исследовании количественных параметров, корреляционный анализ проводили с использованием коэффициента корреляции Спирмена. Для многогруппового сравнения непараметрических данных использовали тест Краскела—Уоллиса.

Для бинарных переменных использовали точный критерий Фишера. Статистически значимым считали значение p<0,05 с поправкой на множественное сравнение (FDR — False Discovery Rate). Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета прикладных программ Statistica 10.0, а также статистического калькулятора (https://www.danielsoper.com/statcalc/default.aspx).

У 30,7% (n=164) пациентов была выявлена апатия. Из них 30,5% (n=50), что составляет 9,4% от общей выборки больных БП, имели изолированный синдром апатии, без депрессии; 28,7% (n=153) пациентов были классифицированы как имеющие одно импульсивное поведенческое нарушение и более; 15,2% (n=74) выборки имели как клинически значимую апатию, так и поведенческие расстройства. Что касается симптомов расстройств настроения, 40,2% (n=214) пациентов сообщили о клинически значимых депрессивных симптомах, 18,2% (n=97) — о клинически значимых симптомах тревоги, 16,8% (n=90) — о сочетании этих двух эмоционально-аффективных расстройств. Перекрывающаяся распространенность расстройств настроения и мотивации проиллюстрирована на рисунке.

Перекрывающаяся диаграмма Эйлера—Венна, отражающая расстройства настроения и мотивации у пациентов с БП.

Для построения диаграммы использовали число пациентов в зависимости от рассчитанных клинически значимых баллов по опросникам, выявляющим немоторные симптомы. Более темные оттенки каждого цвета соответствуют сочетанию большего количества немоторных симптомов у одного пациента. Общее число пациентов в каждой группе (n) указано рядом с рассматриваемой клинической категорией.

Установлены корреляции между рассматриваемыми количественными признаками, характеризующими выраженность немоторных нарушений в исследуемой группе пациентов. Выраженность апатии зависит от тяжести двигательных проявлений БП, оцененных с помощью шкалы MDS-UPDRS (r=0,461, p<0,001), депрессии (r=0,410, p<0,001), тревоги (r=0,344, p<0,001), длительности заболевания (r=0,300, p<0,001) и ИКН (r=0,252, p<0,001); обратно коррелирует с сохранностью когнитивных функций, определяемых по общему баллу MoCA (r=–0,474, p<0,001).

Выявлена корреляционная связь между степенью тяжести депрессии и тревоги (r=0,597, p<0,001), ИКН (r=0,597, p<0,001), возрастом дебюта (r=0,327, p<0,001), степенью тяжести двигательных нарушений по шкале MDS-UPDRS (r=0,311, p<0,001); отрицательная связь — с баллом когнитивных нарушений (r=–0,459, p<0,001).

При анализе тревоги установлена положительная корреляционная связь с баллами, отражающими тяжесть ИКН (r=0,453, p<0,001), двигательными симптомами (r=0,424, p<0,001); отрицательная корреляция — с баллами MoCA (r=–0,498, p<0,001) и возрастом дебюта (r=–0,342, p<0,001).

Установлено, что выраженность ИКН обратно коррелирует с возрастом дебюта БП (r=–0,504, p<0,001) и, соответственно, с возрастом пациентов (r=–0,403, p<0,001).

В исследуемой выборке преобладали пациенты с генотипом GG, частота которого составила 69,9% (n=369), гетерозиготный генотип GA встречался с частотой 26,5% (n=140), а генотип AA регистрировали у 3,6% (n=19) индивидов.

При сравнении групп пациентов с БП с различными генотипами не было выявлено различий в длительности заболевания, при этом у лиц с генотипом AA возраст дебюта оказался меньшим (50 (45; 55) лет) (табл. 2).

Таблица 2. Вариабельность анализируемых признаков, характеризующих клинические особенности БП, в зависимости от полиморфизма гена BDNF (rs6265)

Примечание. p* — уровень значимости достигнутых различий, критерий Краскела—Уоллиса.

Выявлены статистически значимые различия в выраженности двигательных нарушений, оцененных по шкале MDS-UPDRS: наиболее выраженные двигательные нарушения (44 (39; 48) балла) были зафиксированы у пациентов с генотипом AA по сравнению с индивидами с генотипами AG (30 (22; 35) баллов) и GG (30 (24; 35) баллов) (см. табл. 2).

При анализе выраженности депрессии, выявленной с помощью шкалы BDI-II, в группах лиц с различными генотипами были установлены значительные различия (p<0,0001): медиана у индивидов с генотипом AA составила 49 (43; 53) баллов, с гетерозиготным вариантом GA — 24 (18; 29) баллов, и с гомозиготным вариантом GG — 13 (8; 20) баллов.

Несмотря на разную степень выраженности эмоционально-аффективных расстройств в группах с различными генотипами (p<0,0001), установлено преобладание когнитивно-аффективного компонента депрессии над соматопсихическим.

Обнаружены статистически значимые различия между медианой баллов согласно шкале MoCA в группах пациентов с различным генотипом: AA — 17 (14; 19) баллов, GA — 23 (21; 25) балла, GG — 24 (21; 26) балла.

Существенные различия между группами с различными генотипами были выявлены при анализе проявлений апатии. Максимальные баллы по шкале апатии наблюдали в группе индивидов с генотипом с генотипом AA: 15 (13; 17), более низкие — у индивидов с гетерозиготным генотипом GA: 13 (8; 16), наименьшие — в группе с генотипом GG: 9 (6; 13), p<0,0001.

Кроме того, при анализе выраженности импульсивных поведенческих расстройств, диагностированных с помощью опросника QUIP-RS, в группах пациентов с различными генотипами BDNF rs6265 установлены значимые различия (p<0,0001): медиана у пациентов с генотипом AA составила 36 (19; 52) баллов, при гетерозиготном варианте GA — 11 (6; 20) баллов, у носителей GG — 4 (2; 9) балла.

В проведенном исследовании была проанализирована частота встречаемости различных генотипов полиморфизма rs6265 в группах пациентов в зависимости от количества немоторных симптомов (апатия, ИКН, тревога и депрессия), результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3. Распространенность генотипов полиморфизма rs6265 в группах пациентов в зависимости от количества эмоционально-аффективных и поведенческих проявлений

Примечание. p — уровень значимости достигнутых различий при сравнении групп между собой с поправкой FDR.

Помимо общепринятых для БП проявлений ригидности, тремора и брадикинезии, целый комплекс немоторных проявлений может многие годы предшествовать двигательным нарушениям. Несмотря на их важную клиническую значимость, говорить о немоторных симптомах в развитии БП стали в большей степени только в последние годы [21].

В выборке пациентов с БП в целом регистрируются сопоставимые с другими исследованиями частоты немоторных нарушений. Так, 30,7% пациентов зарегистрированы как апатичные, однако доля изолированной апатии во всей выборке относительно небольшая и составляет 9,4% от всех обследуемых, а у ¹/₃ (28,7%) пациентов регистрируется одно нарушение и более. По данным литературы, апатия является одним из наиболее распространенных немоторных эмоционально-аффективных симптомов БП [22], ее распространенность достигает 40% у пациентов с БП, снижается под влиянием дофаминергической заместительной терапии и увеличивается по мере прогрессирования заболевания [23]. Некоторые расхождения могут быть связаны с характеристикой исследуемой выборки, например отмечено, что возраст, этническая принадлежность [24], так же как различный диагностический подход [25], могут влиять в широких пределах на вариабельность ИКН при БП.

Особый интерес вызывает подгруппа пациентов, имеющих как апатию, так и поведенческие расстройства, совместная распространенность которых достигает 15,2% у обследованных в общей выборке. Однако, как показал корреляционный анализ, выраженность апатии в большей степени зависит от тяжести двигательных проявлений БП, оцененных с помощью шкалы MDS-UPDRS (r=0,461, p<0,001), чем от ИКН (r=0,252, p<0,001).

Считается, что данные расстройства поведения (апатия и ИКН) представляют собой противоположные крайности одного и того же спектра мотивированного целенаправленного поведения, хотя доказательств, подтверждающих это, очень мало. Так, апатия относится к синдрому дефицита вознаграждения, который может проявляться в виде снижения интереса или удовольствия от деятельности и трудностей с инициированием желаемых действий, а ИКН — это повторяющееся поведение, направленное на получение вознаграждения, такое как патологическое пристрастие к азартным играм, гиперсексуальность, компульсивное переедание и компульсивный шопинг.

Наши результаты по частоте сопутствующих проявлений ИКН и апатии согласуются с данными недавнего исследования [4], установившего распространенность развития этих двух категорий нарушений в одной и той же когорте пациентов. Авторы работы предположили, что совместное развитие апатии и ИКН не может быть объяснено только дофаминергическими изменениями, и могут быть задействованы различные, но связанные патофизиологические пути.

В исследуемой выборке пациенты с гомозиготным генотипом (AA) по варианту rs6265 гена BDNF характеризовались наиболее выраженными проявлениями как моторных, так и немоторных нарушений по сравнению с индивидами с альтернативными генотипами (GG/GA) (p≤0,05) (см. табл. 3). Пациенты, по крайней мере с одним аллелем A, имели значительно более высокий общий балл по шкале BDI-II (p<0,0001), более высокие баллы при оценке апатии (p<0,0001) и импульсивных поведенческих нарушений (p<0,0001), а также двигательных нарушений, оцененных по шкале MDS-UPDRS часть III (p<0,0001). При этом общий балл MoCA был ниже, а показатели тревоги — выше (p<0,0001) в группе индивидов с генотипом AA (p<0,0001) по сравнению с индивидами с альтернативными генотипами.

Кроме того, при сравнении групп пациентов, различающихся по количеству немоторных нарушений (апатия, ИКН, тревога и депрессия), выявлено, что максимальное число пациентов с генотипом AA (28,6%) наблюдается в группе со всеми четырьмя нарушениями. Стоит отметить, что в нашей предыдущей работе генотип AA (rs6265) связан с низким уровнем BDNF в сыворотке крови пациентов с БП [13]. Таким образом, неблагоприятное течение заболевания, характеризующееся множественностью немоторных нарушений, может быть фенотипическим проявлением недостаточности нейротрофического фактора.

Эти результаты отражают в целом современное представление о роли полиморфизма rs6265 гена BDNF в развитии психических и когнитивных нарушений, несмотря на то, что ассоциации этого полиморфизма с развитием БП не обнаружено. Так, результаты полногеномных ассоциативных исследований демонстрируют связь rs6265 преимущественно с поведенческими расстройствами, включая экстернализирующее поведение [26, 27], алкогольную зависимость [28]. Большое количество выполненных исследований в различных популяциях демонстрирует связь этого варианта с курением [29—31]. Ни в одном GWAS rs6265 не был ассоциирован с БП, так же как не установлено связи с вариабельностью уровня BDNF в сыворотке.

Случай-контроль исследования полиморфизма rs6265 с когнитивными нарушениями при БП противоречивы [32, 33]. Распространенный генотип GG связывают с рядом корковых и подкорковых изменений головного мозга, которые могут способствовать снижению когнитивных функций при БП [34]. Между тем в других работах аллель A ассоциирован с когнитивными нарушениями и проявлениями депрессии у пациентов с БП [35, 36]. Результаты исследований эффекта генотипов в развитии патологических признаков заболевания, вероятно, зависят от возраста. В то время как в общей популяции когнитивное преимущество, связанное с генотипом GG, наблюдается в более молодом возрасте, генотип GA обеспечивает некоторую защиту от снижения когнитивных функций у пожилых [12, 37].

Также недавно сообщалось, что гомозиготные или гетерозиготные по аллелю A индивиды имеют худшие показатели по объединенной шкале оценки БП (UPDRS) при монотерапии леводопой по сравнению с гомозиготными носителями аллеля G полиморфного варианта rs6265 гена BDNF [38]. Кроме того, повышенный риск развития леводопа-индуцированных дискинезий выражен у носителей аллеля A на ранних этапах лечения по сравнению с гомозиготными носителями альтернативного аллеля [38]. Результаты нашего предыдущего исследования косвенно подтверждают эти данные: сывороточный уровень BDNF отрицательно коррелировал с баллами III части шкалы MDS-UPDRS, отражающими моторные нарушения (r=–0,43, p<0,001; r=–0,36, p=0,002 и r=–0,30, p=0,011 соответственно) и был статистически значимо ниже у лиц с генотипом AA [13].

Настоящее исследование является первым, в котором анализируется широкий спектр немоторных симптомов при БП и связь выраженности этих проявлений в зависимости от полиморфизма rs6265 гена BDNF у пациентов Томска и Томской области. В результате проведенной работы были выявлены средней силы корреляционные взаимосвязи между выраженностью депрессии и тревоги, ИКН и возрастом дебюта; тяжестью тревоги и ИКН, двигательными проявлениями БП; выраженностью апатии и двигательными симптомами БП, депрессии, тревоги и длительности заболевания; отрицательная взаимосвязь между тяжестью эмоционально-аффективных нарушений и баллом, отражающим сохранность когнитивных функций.

Кроме того, генотип AA (rs6265) обнаруживает неблагоприятный эффект в отношении выраженности недвигательных проявлений БП. Следовательно, эти результаты подчеркивают роль BDNF в развитии депрессивного расстройства, тревоги, ИКН, апатии и, соответственно, служат потенциальным биомаркером для их раннего скрининга в будущем.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.