Булаев О.А.

1. Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва; 2. Левашинская центральная районная больница, с. Леваши, Республика Дагестан

Гургенова Ф.Р.

Гусейнова У.М.

Булаева К.Б.

Картирование генов при большой рекуррентной депрессии в генетических изолятах

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(10): 62-69

Просмотров : 81

Загрузок : 1

Как цитировать

Булаев О. А., Гургенова Ф. Р., Гусейнова У. М., Булаева К. Б. Картирование генов при большой рекуррентной депрессии в генетических изолятах. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(10):62-69.
Bulaev O A, Gurgenova F R, Guseĭnova U M, Bulaeva K B. Mapping genes of major recurrent depression in genetic isolates. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii imeni S.S. Korsakova. 2011;111(10):62-69.

Авторы:

Булаев О.А.

1. Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва; 2. Левашинская центральная районная больница, с. Леваши, Республика Дагестан

Все авторы (4)

Депрессия - одно из самых распространенных психических заболеваний, в мире, согласно данным ВОЗ [26], к 2020 г. депрессия может занять второе место по числу больных, уступая лишь сердечно-сосудистым заболеваниям. Эпидемиологические исследования показали, что 10-15% людей хоть раз в жизни испытывают депрессию, в том числе в ответ на стресс (смерть близкого человека, потеря работы и т.п.). Примерно у 60% из них депрессивные эпизоды периодически повторяются без явных внешних причин и сама депрессия при этом является более тяжелой. Такая форма, согласно DSM-IV, обозначается как «большое рекуррентное депрессивное расстройство», или «большая депрессия». Она характеризуется беспричинной тоской, печалью, тревогой, раздражительностью, чувством безнадежности, потерей интереса к профессиональным и семейным ценностям, изменением аппетита, нарушением сна, чувством вины, повышенной утомляемостью, мыслями о самоубийстве и смерти; иногда может проявляться и повышенная агрессивность [11, 24].

Относительный риск заболеть большой рекурентной депрессией (БРД) в течение жизни в разных этнических группах колеблется от 5 до 17% [22]. В ряде исследований установлен коэффициент наследуемости для БРД в пределах 40-50% [6, 7, 15]. Это свидетельствует в пользу значимой генетической компоненты в развитии депрессивных расстройств, открывающей перспективы для картирования обусловливающих их генов. Риск заболеть БРД у женщин выше в 1,5-2 раза по сравнению с мужчинами [25]. Несмотря на то что причин суицидов может быть много, БРД является таковой в 11 раз чаще, чем в контроле [22]. Хотя влияние наследственности на патогенез депрессии очевидно, до сих пор однозначных результатов по генетике таких расстройств не получено, в основном потому, что практически все такие комплексные заболевания характеризуются генетической и зачастую клинической гетерогенностью, которые усиливаются за счет эффектов взаимодействия между генами множества основателей в родословной, восстановленной у больных из аутбредной популяции. Несмотря на это, в современных генетических исследованиях установлен ряд геномных локусов, сцепленных с БРД в 1q21-42, 4p16, 10q21-26, 11p14-p15, 12q23-24, 13q11-32, 18p11, 18q21-22, 22q11-13, Xp11 и Xq24-28 [5, 13, 16, 17, 19]. Большинство из таких исследований направлены на поиск ассоциаций депрессии с изменениями в нейротрансмиттерной системе. Основными кандидатами считаются гены 5-НТТLPR, COMT, MAO-A, TPH1, ТРН2. Однако результаты исследований этих генов зачастую противоречивы и редко воспроизводятся.

В поисках преодоления указанных проблем в картировании генов комплексных заболеваний многие исследователи приходят к выводу о высокой ценности изолятов с исторически сложившимся генетически гомогенным генофондом. Такая генетическая гомогенность может сочетаться с высокими частотами гаплотипа с патогенным локусом или аллелем, полученным современными больными от общего родоначальника (в случае его болезни), что значительно облегчает выявление патогенных локусов в современном поколении больных [18].

В исследованиях К.Б. Булаевой и соавт. [4, 8, 27] по популяционной генетике коренных народов Дагестана были выявлены высокогорные генетические изоляты с преимущественным накоплением определенной патологии. В этих работах была установлена общность происхождения коренных народов Дагестана из древней мета-популяции, существовавшей 8-10 тыс. лет назад, что позволило обосновать целесообразность кросс-популяционного подхода к картированию генов одного и того же заболевания в этнически подразделенных генетических изолятах. Этот подход предусматривает картирование генов такого заболевания в этнически и демографически подразделенных изолятах с использованием унифицированных клинических и генетических методов. При таком подходе открывается возможность выявить общий для разных изолятов демографически древний спектр метаблоков гаплотипов с патогенными локусами, идентичных по происхождению из метапопуляции. Вместе с тем такой подход позволяет установить молодые популяционно-специфические блоки гаплотипов с патогенными локусами, возникшие в процессе исторического развития подразделенных этнических групп в силу различий эффектов генетического дрейфа (эффект родоначальника) и этнокультурных особенностей [2-4, 9].

Цель настоящего исследования - картирование генов-кандидатов БРД в двух генетических изолятах Дагестана, отличающихся агрегацией данного заболевания.

Материал и методы

Экспедиционные генетико-эпидемиологические исследования этнически и демографически подразделенных изолятов в нагорном Дагестане проводились в 1997-2009 гг. в рамках плановых исследований группы (руководитель - К.Б. Булаева) Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. В ходе таких исследований были выявлены 2 высокогорных генетических изолята с накоплением случаев БРД и суицидов. Диагноз заболевания был установлен в психиатрических больницах Дагестана. В экспедиционных исследованиях диагноз уточнялся на основе применения компьютерной русифицированной методики DIGS (Diagnostic Interview For Genetic Studies), базирующейся на критериях DSM-IV [21]. Клинические исследования проводили врачи-психиатры, участвовавшие в наших экспедициях и получившие подготовку в Университете штата Юта (США) по методам диагностики. Окончательный диагноз больным ставился психиатрами Дагестана[1] и США в рамках совместных исследований [9].

В обоих обследованных изолятах для каждого больного были восстановлены родословные. Информация о генеалогических связях была важна для выявления у больных локусов и аллелей, полученных от общих родоначальников [9, 18]. Число членов в восстановленных родословных, где ретроспективно были учтены 11-13 поколений в изолятах с агрегацией БРД, варьировало от 327 (изолят №6008) до 241 (изолят №6007).

Кровь объемом 10 мл у обследованных субъектов дагестанских изолятов бралась опытной медицинской сестрой в вакутейнеры. Геномная ДНК была выделена из лейкоцитов периферической крови с использованием стандартных методов в лаборатории молекулярной генетики Университета штата Юта (США). Образцы ДНК были использованы для генотипирования мультиаллельных микросателлитов с шагом 10сМ по всему геному (Weber/CHLC 9.0 markers), выполненного в лаборатории Дж. Вебера в США в рамках NIH/NHLB гранта (Mammalian Genotyping Service, NIH/NHLB). В результате такого полногеномного типирования, у каждого обследованного члена родословных из изолятов было получено по 400 микросателлитов; всего было проанализировано 7100 генотипов. В нашей работе проводилось сканирование всего генома у 26 членов (из них 15 больных БРД) изолята №6007 и 38 (23 больных) изолята №6008.

Всего были обследованы 64 больных и здоровых членов родословных из указанных двух изолятов, подписавших соглашение о добровольном участии в исследовании. Проект исследования и формы соглашений с испытуемыми были согласованы с этическим комитетом Дагестанского научного центра РАН и Университета штата Юта (США).

Для анализа сцепления в нашей работе был использован пакет компьютерных программ SIMWALK2 [14], предназначенный для анализа сцеплений в обширных родословных с множеством родственных связей. Данный пакет содержит набор генетико-статистических методов, направленных на анализ гаплотипов, непараметрический и параметрический анализы сцепления, определения идентичности по происхождению аллелей. В данной статье представлены результаты параметрического анализа сцеплений с БРД по всему геному (аутосомам). С учетом популяционно-генетической структуры и стабильности высокогорных и этнокультурных условий в обследованных изолятах основные параметры анализа сцеплений определялись в виде двух моделей наследования (доминантного и рецессивного), частоты патогенного локуса, равного 2%, с его неполной пенетрантностью и генетической гетерогенностью [2-4, 9]. База данных родословных с гаплотипами и их графическое отображение проводилось с помощью пакета компьютерных программ PROGENY [23]. На разных этапах работы также применяли стандартные генетико-статистические пакеты.

Результаты

В табл. 1 приведена характеристика генетических изолятов с агрегацией БРД и суицидов в сравнении с изолятами, в которых обнаружено накопление других форм психической патологии.

Как видно из приведенных данных, во всех указанных изолятах нами собраны обширные родословные с числом членов 157-450, охватывающими 9-14 поколений в каждой из них. При анализе родословных нами установлено, что все больные с однородной психопатологией в обследованных изолятах локализуются на одной общей родословной с ограниченным числом общих родоначальников.

Фрагмент обширной родословной, собранной для больных БРД в одном из двух изолятов, приведен на рис. 1.

Рисунок 1. Фрагмент родословной из одного генетического изолята с агрегацией БРД и суицидов.
Оба изолята с накоплением БРД так же, как и другие изоляты (см. табл. 1), характеризуются высокой частотой эндогамных и инбридных браков. Среднее значение коэффициента инбридинга, вычисленное для реконструированных в изолятах с агрегацией БРД родословных, для №6007 составляет 0,0348, для №6008 - 0,0375, что более чем в 3 раза превышает среднее значение коэффициента инбридинга, полученного для этнических популяций на основе традиционного для популяционной генетики метода анализа всего 3 поколений отобранных репрезентативных и рандомизированных групп (неродственников).

Число совершенных суицидов выше в рассматриваемых двух изолятах, характеризующихся накоплением БРД, по сравнению с изолятами, отличающимися накоплением иной психической патологии (шизофрения и биполярное расстройство), что свидетельствует в пользу связи суицидов именно с депрессивными расстройствами в изолятах №6007 и 6008 (см. табл. 1). Изучение полового диморфизма в частотах заболевания БРД и совершенных суицидов в обоих изолятах показало, что в них число женщин было в 2,5-2,6 раза больше, чем мужчин (см. табл. 1). Среди наших наблюдений было несколько случаев шизоаффективных расстройств, которые обнаруживались чаще у мужчин из обоих изолятов (табл. 2).

Различия в клинических фенотипах и числе совершенных суицидов между мужчинами и женщинами в рассматриваемых изолятах оказались статистически достоверными: значения χ2 от 11,94 до 17,84, df=3-7, p=0,012 и 0,007 в изолятах №6007 и №6008 соответственно.

Средний возраст больных к периоду манифестации БРД в изоляте №6007 составлял 19,9±1,24 (колебания 14-27 лет); в изоляте №6008 - 21,1±1,53 (колебания 14-35 лет). Было обнаружено, что больные БРД, у которых близкие генетические родственники совершали суициды, являются потомками близкородственных браков и отличаются меньшим возрастом к периоду манифестации заболевания (17,4±0,63 года), по сравнению с больными БРД, у которых не было близких родственников, совершавших суицид (возраст манифестации 21,2±0,67 года); различия статистически достоверны (t=2,65, df=78, p=0,009). Эти особенности отражены на рис. 2.

Рисунок 2. Возраст больных в период манифестации БРД (по оси ординат) в потомстве близкородственных и неродственных браков. По оси абсцисс: потомки а) неродственных и б) близкородственных браков. Условные обозначения: Mean - среднее, Sd - стандартное отклонение, SE - стандартная ошибка.

Сканирование сцеплений с БРД проводилось по всему геному в каждой из родословных. В табл. 3 представлены все сцепленные геномные локусы со значениями ЛОД ≥1,3 балла, которые являются достоверными (p<0,05).

Значения ЛОД-баллов с соответствующим доминантным (D/M) или рецессивным (R/M) типом наследования сцепленного патогенного локуса приводятся с указанием фланкирующих (flanking) локусов и пика сцепления (в cM). Полученные в изолятах сцепления, сканированные по всему геному (аутосомы), содержат множество генов, среди которых обнаружены гены-кандидаты для БРД или других психических болезней (аутизм, шизоаффективные расстройства, биполярные аффективные расстройства и др.). На рис. 3 приведены обобщенные результаты анализа сцеплений с БРД в обоих обследованных изолятах с указанием соответствующих генов-кандидатов, а также других генов, в отношении которых ранее были установлены сцепления или ассоциации с другой патологией.
Рисунок 3. Обобщение сканированных по всему геному сцеплений с БРД, установленных в исследованных генетических изолятах Дагестана с указанием вероятных генов-кандидатов в сцепленных регионах. Обозначения: темные кружки - сцепления с БРД, установленные в изоляте №6007; светлые - в изоляте №6008. * - высокодостоверные значения геномных сцеплений с ЛОД>3.
Эти гены могут играть роль в патогенезе и БРД. Как видно из приведенных результатов, большинство идентифицированных, сцепленных с БРД локусов является популяционно-специфичным, что свидетельствует в пользу генетической гетерогенности изучаемой патологии. Однако 6 сцепленных локусов - 1p36.1-p35.2, 2p13.2-p11.2, 13q31, 17q25.3, 18q22 и 22q12.3 воспроизводятся в обоих изолятах, хотя в ряде случаев модели наследования (доминантная или рецессивная) патогенного локуса между изолятами различаются (см. табл. 3). Наиболее значимое сцепление с патогенным локусом и полное совпадение модели наследования мы обнаружили в регионе 22q12.3: ЛОД=3,44 в изоляте №6007 и ЛОД=2,80 в изоляте №6008 (см. табл. 3). Помимо 22q12.3, в изоляте №6007 нами установлены два новых геномных региона с высокой достоверностью показателя сцепления: 14q31.12-q32.13 (ЛОД=3,417, R/M) и 2p13.2-p11.2 (ЛОД=3,103, D/M).

В изоляте №6008 не было найдено ни одного случая сцепления с БРД со значениями, превышающими доказательный порог ЛОД≥3. Однако значения ЛОД≥2,0, установленные в данном изоляте в 9q33, 11p15, 19q13, для таких комплексных заболеваний как БРД, являются также важными, открывающими перспективы для дальнейшего исследования в метаанализе или при более детальном, чем при 10 сМ сканировании генома членов таких родословных.

Всего нами получено 11 номинально значимых сигналов о геномных сцеплениях в изоляте №6007 и 13 - в изоляте №6008. В целом установлено, что в патогенезе БРД в этих изолятах участвуют 19 геномных регионов из 17 хромосом.

Обсуждение

Полученные результаты показывают, что суициды в изученных изолятах были, главным образом, связаны с БРД, поскольку все упомянутые случаи суицидов совершили близкие генетические родственники больных БРД. Число больных БРД и совершенных суицидов у женщин из этих изолятов больше, чем у мужчин (см. табл. 1 и 2). Это также свидетельствует в пользу наличия БРД у совершивших суицид, так как этой патологией женщины поражаются в 2-3 раза чаще, чем мужчины [15]. В обоих изолятах совершившие самоубийства и их родственники первой степени, пораженные БРД и отличавшиеся ранним возрастом манифестации, были потомками близкородственных браков.

Предыдущие исследования сцеплений и ассоциаций с БРД показали наличие ряда кандидатных геномных локусов, большинство из которых были воспроизведены лишь в 2 исследованиях. Такие сцепления, или ассоциации, были установлены в 1q21-42, 4p16, 10q21-26, 11p15, 12q23-24, 13q11-32, 18p11, 18q21-22, 22q11-13, Xp11 и Xq24-28 [5, 13, 16, 17, 19]. Большинство исследователей изучают нейротрансмиттерные системы, включая гены, кодирующие транспортер серотонина, рецепторы серотонина, рецепторы допамина, тирозингидроксилазу, MAO-A, COMT, триптофангидроксилазу [14, 17, 19]. Однако роль промоторных полиморфизмов генов TPH2 (12q21), HTTLPR (Xq28) и BDNF (11p14.1) в патогенезе БРД оказалась более сложной, чем казалось ранее [1, 14, 19]. Так, метаанализ показал наличие лишь умеренных значений ассоциаций между полиморфизмом в промоторной области гена транспортера серотонина (5-HTTLPR) с биполярным расстройством и суицидальным поведением, но не с БРД [19].

Проведенное полногеномное сканирование обширных родословных из двух генетических изолятов с агрегацией БРД (см. рис. 3, табл. 3) воспроизводит результаты предыдущих исследований БРД в 11p15, 12q23-24, 13q11-32, 18q22 и 22q11-13. Другие выявленные нами сцепления с БРД являются новыми. Они содержат ряд генов, ассоциированных как с БРД, так и другими психическими болезнями (см. рис. 3). Это позволяет считать перспективными обнаруженные нами сцепленные с БРД локусы и локализованные в них гены, которые могут оказаться генами-кандидатами, участвующими в патогенезе БРД. Так, самое высокое значение ЛОД=3,44 мы установили в родословной, собранной в малом по объему (Nt=320) и генетически гомогенном изоляте №6007 в 22q12.3 (пик - 30 сМ). В аналогичном геномном регионе мы получили ЛОД=2,8 при анализе родословной из большего по объему (Nt=900) и относительно генетически гетерогенного изолята №6008 (пик - 28 сМ). В этой области хромосомы 22 расположены 15 генов, из которых о генах APOL1-APOL6 и SLC5A4 в предшествующих публикациях сообщали как о генах-кандидатах БРД [25]. Связь других генов в этом регионе - TOM1, HMG2L1 и RASD2 была установлена с биполярным расстройством и шизофренией [14]. Наши результаты свидетельствуют в пользу возможной роли указанных трех генов в патогенезе БРД.

Высокодостоверные сцепления c БРД (ЛОД=3,1-3,4) мы обнаружили также в 2p13.2-p11.2 и в 14q31.12-q32.13 в изоляте №6007 (см. табл. 3). Из генов-кандидатов, участвующих в патогенезе БРД, в этом регионе наиболее важным является ген TACR1, ассоциация которого с БРД и суицидальным поведением была установлена ранее [12]. В локусе 2p12-p11 расположены также гены HTRA2, DCTN1 и CTNNA2, ассоциированные с другими психическими заболеваниями - аутизмом, шизоаффективными расстройствами и др. В сцепленном локусе 14q31 локализован ген ATXN3, ассоциации которого были установлены с шизофренией, и ген LGMN, связанный с рассеянным склерозом. Анализ существующих по указанным генам данных литературы свидетельствует в пользу вовлеченности их и в патогенез БРД. Наряду с указанными высокодостоверными показателями сцеплений с БРД мы получили значения ЛОД, варьирующие в пределах 1,3 и 2,0 в локусах 1p36.1-p35.2, 4q25-q28.2, 5q14.1-q14.3, 7p12.3-p14.1, 8p23.1-p23.3, 9q21.33-q22.33, 10p13-p12.33, 17q25.3, 18q22 и в 20p13. Каждый из этих локусов содержит гены, в той или иной мере участвующие в патогенезе разных форм психической патологии. Это свидетельствует о недостаточной изученности генетических предпосылок развития БРД, ряд симптомов которой, так же как и конкретные кандидатные гены, оказываются трансгрессирующими с несколькими другими психическими заболеваниями [10].

В геномных сцеплениях с одним и тем же клиническим фенотипом - БРД в настоящем исследовании были выявлены межпопуляционное сходство и различия (см. табл. 3). Межпопуляционная гетерогенность в сцеплениях может объясняться дрейфом генов в локальных популяциях, из которых ведущую роль мог играть эффект родоначальника (различия геномов основателей этих двух изолятов), который наряду с последующей эндогамией и инбридингом в пределах локального изолята мог обусловить наблюдаемую генетическую гетерогенность БРД в виде различий в сцепленных с БРД локусах. Межпопуляционная гомогенность (сходство) в геномных сцеплениях с БРД установлена нами в 1p36.1-p35.2, в котором локализованы гены-кандидаты для БРД PLA2G2A1 и HTR6; в 2p13.2-p11.2, с генами-кандидатами БРД и другой психопатологии TACR1, HTRA2, DCTN1, CTNNA2, ADH; в 13q31.1-q31.2, где локализованы, в частности, гены RAP2A и GPC6, о которых ранее сообщалось в связи с депрессией и суицидами, а также шизоаффективными расстройствами, ассоциированными с 17q25.3, в котором локализован вероятный ген-кандидат для БРД CSNK1D; 18q22, содержащий ген-кандидат для биполярного расстройства DSEL, и 22q12.3, содержащий 15 генов, из которых о генах ApoL1-ApoL6 и SLC5A4 сообщали как о кандидатах БРД [14, 19, 20] (см. рис. 3). Такое межпопуляционное сходство в сцепленных локусах, вероятнее всего, обусловлено блоками гаплотипов с патогенными локусами, сохранившимися в «генетической памяти» современных больных и полученными ими от родоначальников из общей для всех дагестанских народов предковой прапопуляции, существовавшей около 300 поколений назад [8, 9, 27].

Таким образом, представленные в данной статье результаты[2] позволили впервые определить влияние на генетическую архитектонику БРД не только специфических для каждого изолята генетических процессов, но и исторической общности происхождения самих коренных народов Дагестана, обусловившей идентичные по происхождению от родоначальников патогенные локусы БРД.

[1] В многолетних экспедициях участвовали врачи-психиатры Р.М.-Р. Курбанов и У.М. Гусейнова.

[2] В обсуждении результатов настоящего исследования приняли участие T. Takumi и H. Kawakami из Университета Хиросимы (Япония).

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail