Существует большая межиндивидуальная вариативность в выраженности когнитивного снижения под воздействием факторов, нарушающих обычный модус работы мозга - старения, стресса, неврологических и психических заболеваний. Есть основания предполагать, что в ее основе лежит не только разная степень поражения мозга, но и неодинаковые компенсаторные возможности. В последние годы в качестве теоретической основы изучения компенсаторных механизмов преимущественно используют концепцию когнитивных резервов (КР) [42, 43]. Под КР понимают особенности строения и работы ЦНС, обеспечивающие поддержание нормального уровня когнитивного функционирования в условиях патологии. Понятие КР (первоначально «мозговые резервы») призвано объяснить отсутствие прямой зависимости между выраженностью когнитивных нарушений и степенью анатомического или функционального нарушения мозга. В данном значении оно впервые было применено к пациентам, страдающим болезнью Альцгеймера [23]. Впоследствии КР исследовались в отношении разных форм деменций и вариативности нормального старения [33, 34, 39, 41, 49]. J. Barnett и соавт. [5] полагают, что изучение КР важно и для понимания индивидуальных различий по причинам и последствиям таких расстройств, как шизо­френия, биполярный психоз и депрессия, поскольку КР могут модулировать риск возникновения болезни, выраженность симптомов и функциональный исход. Возможно, такое изучение приведет к созданию медикаментозных и немедикаментозных терапевтических программ, увеличивающих КР.

Нейробиология КР остается нераскрытой. Первоначально предполагалось, что мозговые резервы обеспечиваются большим количеством нейронов. Современная концепция подразумевает способность эффективно и гибко использовать имеющиеся ресурсы ЦНС, при этом под эффективностью понимают высокую мощность сформированных для решения тех или иных задач нейронных сетей, а под гибкостью - возможность использовать обходные пути при поражении специализированной нейросети [41, 43]. Исследования на животных показали, что формирование КР происходит под действием обогащенной среды. Психическая и физическая активность в ответ на требования стимулирующей среды усиливает разветвленность синаптических связей, благодаря чему для решения средовых задач и совладания с повреждением мозга могут привлекаться альтернативные сети, и все существующие сети могут использоваться с бо'льшим эффектом [33, 34, 37]. У человека в качестве индикаторов обогащенной среды рассматривают образовательный уровень, сложность профессиональной деятельности, психически и социально активный стиль жизни, а как индикатор аккумулированных когнитивных резервов - преморбидный интеллект. Прогностически благоприятное значение перечисленных признаков для сохранения психического здоровья в пожилом возрасте подтверждается многочисленными эмпирическими данными [15, 31, 41].

Таким образом, в основе КР, по-видимому, лежит количество или возможность формирования новых связей между нервными клетками. На этом основании можно предположить, что молекулярными компонентами КР могут быть белки, участвующие в построении синаптических структур нейронов. Поскольку индивидуальные различия в свойствах этих белков в существенной степени обусловлены генетическим полиморфизмом, мы предприняли попытку выявить гены когнитивных резервов при шизофрении.

Шизофрения развивается на почве генетической уязвимости и влечет нарушение когнитивных функций у большинства пациентов. Наша гипотеза состояла в том, что 1) в группе лиц, предрасположенных к шизофрении, но остающихся здоровыми (т.е. родственники больных), должно наблюдаться накопление благоприятных аллелей генов КР относительно здоровых без наследственного предрасположения к шизофрении и заболевших; 2) таких аллелей должно быть больше у больных без когнитивных нарушений; 3) благоприятные аллели могут снижать выраженность симптомов болезни. При этом больные в целом не должны отличаться от общей популяции по частоте данного аллеля (т.е. ген не должен быть ассоциирован с заболеванием), что отличает гены КР от генов, формирующих предрасположенность к болезни и тесно связанных с ее патогенезом. Для анализа были выбраны гены SNAP-25 и DTNBP1. Кодируемые ими белки играют роль в росте нейритов и экзоцитозе и могут взаимодействовать друг с другом in vitro [17].

Синаптосомный белок с молекулярной массой 25 кД (synaptosomal-associated protein, SNAP-25) является частью комплекса SNARE, обеспечивающего соединение везикулы с мембраной клетки и выброс нейромедиатора в синаптическое пространство. Показано также, что он играет важную роль в связанной с обучением нейропластичности во взрослом мозге и формированием синаптических связей в раннем онтогенезе [22, 35]. Имеются данные о корреляции уровня взаимодействия SNAP-25 и синтаксина (последний также входит в комплекс SNARE) с устойчивостью к развитию деменции и более высокими когнитивными показателями в старческом возрасте [21]. Кроме того, в префронтальной (поле Бродмана 9) и поясной коре больных шизофренией были найдены повышенные уровни SNAP-25, тогда как в ряде других регионов мозга они снижены [16, 46]. Было высказано предположение, что изменения уровней белка в разных зонах мозга отражают не только депрессию его выработки в некоторых нейронных сетях, но и гиперактивность других путей, которая является результатом действия компенсаторных механизмов при шизофрении [47].

Ген SNAP-25 расположен на хромосомном участке 20p12-p11.2. Ввиду представлений о связи КР с преморбидным интеллектом важно отметить, что найдена ассоциация между маркерами rs363039, rs363043, rs363016 и rs363050 в первом интроне гена SNAP-25 с интеллектом в общей популяции [19] и маркеров MnlI и DdeI, расположенных в 3'-нетранслируемой области гена, с отдельными когнитивными функциями у больных шизофренией и здоровых [1, 38]. Хотя данные широкогеномного сканирования указывают на сцепление содержащего ген SNAP-25 локуса 20p12.3-p11 с шизофренией [28], исследования методом ассоциаций данную связь преимущественно не подтверждают [45].

Дистробревин-связывающий протеин 1 (dystrobrevin-binding protein 1, DTNBP1) экспрессируется в нейронах многих регионов мозга, где является преимущественно частью комплекса BLOC-1, играющего важную роль в нейроразвитии. Показано также, что он участвует в регуляции экзоцитоза и биогенезисе везикул [11, 17]. Ген DTNBP1 локализован на участке 6p22.3. Как и SNAP-25, он ассоциирован с интеллектом в общей популяции [8, 30, 40]. Имеются данные о его связи с когнитивным снижением и негативными симптомами при шизофрении [9, 12, 13, 48, 51]. DTNBP1 - ген-кандидат для шизофрении [3, 29, 44], что делает его менее вероятным компонентом КР по сравнению с геном SNAP-25, несмотря на вовлеченность обоих генов в общие биологические процессы в клетке.

Целью исследования была проверка соответствия генов SNAP-25 и DTNBP1 перечисленным выше критериям гена-кандидата для когнитивных резервов.

Ранее авторами [1] было обнаружено, что аллель G гена SNAP-25 (полиморфизм T1065G, MnlI, rs3746544) связан с лучшими когнитивными показателями в популяции и семьях больных. Поэтому мы предполагали, что он является протективным относительно развития шизофрении и выраженности ее проявлений. Для гена DTNBP1 протективным в соответствии с имеющимися данными [8, 9, 18, 44] может быть генотип ТТ (полиморфизм P1763, rs2619522).

В исследование были включены больные с расстройствами шизофренического спектра (рубрики F20, F21, F25 по МКБ-10), находившиеся на стационарном лечении в Научном центре психического здоровья РАМН и московской городской психиатрической больнице №1 им. Н.А. Алексеева, родственники больных шизофренией первой степени родства, не страдающие эндогенными психозами, и психически здоровые без наследственной отягощенности психозами (контроль).

Всего были обследованы 974 человека. Из них с помощью маркера T1065G в гене SNAP-25 были прогенотипированы 611 человек (далее - выборка SNAP-25); с помощью маркера P1763 в локусе DTNBP1 - 693 человека (выборка DTNBP1). Демографическая характеристика выборок представлена в табл. 1.

392 человека (105 больных, 105 родственников и 182 лица контрольной группы), в том числе из выборки SNAP-25 275 человек (65 больных, 70 родственников и 140 контроля) и DTNBP1 342 человека (70 больных, 99 родственников и 173 контроля), прошли экспериментально-психологическое обследование. Оно включало в себя оценку управляющих (исполнительные, регуляторные) функций и вербальной эпизодической памяти (более подробно см. [1]). В данной работе для определения общего уровня когнитивного функционирования были использованы четыре признака, отражающие состояние управляющих функций: вербальной рабочей памяти, вербальной беглости и избирательного зрительного внимания. Для оценки рабочей памяти использовали кратковременное удержание рядов слов и серийное отсчитывание в уме по 2 и 5 из 200. В первом случае испытуемых просили запомнить и повторить как можно больше слов из ряда, зачитанного экспериментатором. Каждому испытуемому предъявляли два ряда по 10 слов. Показатель - среднее количество воспроизведенных слов. Показатель успешности серийного отсчитывания - количество верно выполненных операций в минуту. При измерении вербальной беглости испытуемому предлагали назвать за 1 мин как можно больше слов, принадлежащих к определенной семантической категории. Каждый испытуемый сначала называл животных, а затем - фрукты. Учитывали суммарное количество названных слов, принадлежащих к указанным категориям. Избирательность внимания измеряли с помощью методики Мюнстерберга. Испытуемому предъявляли бланк с рядами букв, среди которых имелись слова, и предлагали их называть. Показатель - количество найденных слов.

ДНК выделяли из венозной крови фенол-хлороформным методом. Генотипирование по маркеру T1065G SNAP-25 проводили с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Условия ПЦР и последовательности праймеров приведены в [1]. Генотипирование по маркеру P1763 DTNBP1 осуществляли методом 5'-нуклеазного анализа [2].

Для обработки результатов использовали программу Statistica 6.0 для Windows. При сравнении групп по частотам генотипов использовали критерий χ² и односторонний критерий t для сравнения долей. Для вычисления интегрального показателя когнитивного функционирования - метод главных компонент. В качестве индекса когнитивного функционирования использовали значения первой главной компоненты без вращения. Предварительно четыре первичных когнитивных показателя были стандартизованы. При оценке роли генотипа в когнитивном функционировании применяли построение общей линейной модели с группой (больные, родственники и контроль), генотипом и возрастом в качестве независимых переменных и значением когнитивного индекса - зависимой. При обнаружении значимых эффектов генотипа проводили плановое попарное сравнение лиц с разными генотипами в каждой группе.

Ассоциация маркеров с развитием заболевания. Распределение частоты генотипов и аллелей в исследуемых когортах представлено в табл. 2.

Для целей дальнейшего анализа лица с генотипами SNAP-25 GG и TG были объединены в одну группу носителей потенциально протективного аллеля G. Для проверки гипотезы о его возможном накоплении у здоровых родственников долю носителей аллеля G среди родственников сравнивали с таковой в контроле и среди больных с помощью одностороннего критерия. В общей группе родственников накопления аллеля G не обнаружено. Вместе с тем при разделении родственников на непрошедших (до 43 лет, преимущественно сиблинги больных) и прошедших (от 43 лет и старше, преимущественно родители больных) возрастной период повышенного риска развития заболевания, выявилась тенденция в ожидаемом направлении. В группе родственников до 43 лет (37 человек) носителей аллеля G было 70% против 57% в норме и 60% среди больных (р=0,07 и р=0,12). Для исключения выборочных искажений провели повторный анализ частоты аллеля G в подгруппе родственников, для которых имелись данные о генотипе пробанда. Были получены аналогичные результаты, что и для группы родственников в целом. Доля носителей аллеля G в группе из 61 пробанда составила 61%, среди их 88 родителей - 58% и 21 сиблинга - 71%.

Лица с аллелем G гена DTNBP1 были объединены в одну группу. Вопреки гипотезе, родственники имели сниженную частоту генотипа ТТ (см. табл. 2), хотя отличия от нормы и больных не достигали уровня значимости (р=0,17 и р=0,06). Родственники до 43 и от 43 лет не различались между собой по доле лиц-носителей генотипа ТТ DTNBP1 (по 68%).

Связь с когнитивным функционированием. При проведении анализа методом главных компонент был получен один значимый фактор, объясняющий 54% общей дисперсии когнитивных признаков. Он включал в себя все признаки с высокими факторными весами с отрицательным знаком (табл. 3).

На основании индекса больные были разделены на группы без когнитивного дефицита (24%) и с таковым (76%). По частотам такое разделение соответствует данным литературы [20, 36]. В том числе в выборке SNAP-25 больных без дефицита было 26%, а DTNBP1 - 20%.

К больным с дефицитом относили тех, у кого значение когнитивного индекса отличалось от среднего контрольной группы в сторону ухудшения более чем на одно стандартное отклонение.

Построение общей линейной модели для каждого из маркеров показало, что при учете возраста значимый эффект на когнитивное функционирование оказывает принадлежность к группе (p=0,000). Кроме того, был выявлен значимый эффект генотипа по гену SNAP-25 (F=7,46, p=0,007). Дальнейшее попарное сравнение показало, что в группах больных и контроля носительство аллеля G было связано с более высоким уровнем когнитивного функционирования (F=6,44, p=0,012 и F=7,55, p=0,006 соответственно) (табл. 4).

Также имела место тенденция к влиянию генотипа по гену DTNBP1 на вариативность когнитивного индекса (F=3,84, p=0,051). Однако значимый благоприятный эффект генотипа ТТ был обнаружен только в контроле (F=4,97, p=0,027) (см. табл. 4).

При анализе доли носителей аллеля G гена SNAP-25 выявлено накопление лиц с данным аллелем среди больных без когнитивного дефицита относительно нормы и больных с дефицитом (94% против 57% в норме и 56% среди больных с когнитивным дефицитом, р=0,002 и р=0,003). В то же время частота генотипа ТТ DTNBP1 у больных без дефицита показала лишь тенденцию к повышению относительно контроля и больных с дефицитом (86% против 72% в норме и 70% у больных с когнитивным дефицитом, р=0,126 и р=0,115).

Ассоциация генов с симптомами заболевания. Для каждого из генов в группах больных была проведена серия ANOVA c генотипом (наличие/отсутствие аллеля G) в качестве независимой переменной и выраженностью позитивных, негативных и общих психопатологических симптомов, измеренных с помощью шкалы позитивных и негативных симптомов (PANSS) в период обследования, в качестве зависимой переменной. Была выявлена значимая связь между геном SNAP-25 и выраженностью негативной симптоматики (n=250, F=5,18, p=0,023). Пациенты с аллелем G отличались меньшей выраженностью негативных симптомов (20,7±7,1) от пациентов с генотипом ТТ (22,7±6,5).

В связи с этим возник вопрос, не являются ли негативные симптомы фактором, опосредующим связь между геном SNAP-25 и когнитивными функциями. Для его решения был проведен медиаторный анализ [6]. Соответствующая серия регрессионных уравнений показала, что носительство аллеля G гена SNAP-25 является значимым предиктором и негативных симптомов (значимость коэффициента регрессии p=0,030) и когнитивного функционирования (p=0,008). Негативные симптомы являются значимым предиктором когнитивного индекса в группе больных (p=0,001). При одновременном введении в модель генотипа по гену SNAP-25 и негативных симптомов влияние обеих переменных на когнитивное функционирование больных значимо (для генотипа p=0,016, для негативных симптомов p=0,022). Следовательно, имеет место независимый от негативной симптоматики вклад гена SNAP-25 в развитие когнитивного дефицита. При этом генотип объясняет более существенную долю дисперсии когнитивного индекса (r²=9%), чем негативной симптоматики (r²=1,5%).

Таким образом, проведенное исследование показало, что ген SNAP-25 1) не ассоциирован с заболеванием, 2) связан с когнитивным функционированием в норме и у больных, 3) модифицирует выраженность негативной симптоматики, 4) в группе пациентов без когнитивного дефицита имеет место накопление благоприятного аллеля G этого гена. Кроме того, обнаружена искомая тенденция, не достигавшая уровня значимости, к накоплению аллеля G в группе непораженных родственников, не прошедших возраст риска заболевания. Эти данные позволяют заключить, что в целом ген SNAP-25 удовлетворяет основным критериям кандидата для когнитивных резервов и его аллель G можно рассматривать в качестве маркера КР.

Согласно полученным результатам, ген SNAP-25 имеет выраженное влияние на некоторые проявления шизо­френии и гораздо меньшее - на риск развития болезни у предрасположенных лиц. Возможно, это объясняется тем, что молекулярные компоненты КР являются не общими, а специфическими для разных мозговых процессов. Наши данные, в частности, указывают на связь гена SNAP-25 с модуляцией работы префронтальной коры, опосредующей управляющие функции и негативную симптоматику. Это согласуется с данными литературы, согласно которым у больных шизофренией увеличение уровней SNAP-25 найдено в поле Бродмана 9, в то время как в других отделах передней коры, гиппокампе и некоторых подкорковых структурах выявлено снижение содержания белка или экспрессии гена [4, 14, 46, 47, 50].

Исследования на животных и человеческом мозге показали, что лечение галоперидолом увеличивает уровни SNAP-25 в некоторых регионах мозга [4], а клозапин не влияет на них [4, 7, 10]. При изучении полиморфизма гена SNAP-25 данные менее согласованы. Так, D. Müller и соавт. [32] выявили ассоциацию полиморфизма MnlI с ответом на лечение разными классами нейролептиков, а I. Spellmann и соавт. [38] подобного эффекта не обнаружили. Тем не менее возможно, что отчасти эффекты существующих антипсихотических препаратов объясняются активацией КР через регуляцию уровней SNAP-25 в префронтальной коре.

В согласии с данными литературы [8, 30, 40], мы нашли ассоциацию гена DTNBP1 с уровнем когнитивного функционирования в норме. Однако влияние на когнитивное функционирование больных наблюдалось лишь на уровне тенденции. Не было выявлено влияния полиморфизма гена на выраженность симптоматики или накопления благоприятного генотипа в группе непораженных родственников. Такие данные не подтверждают гипотезу о связи гена DTNBP1 с КР.

До настоящего времени относительно шизофрении в качестве маркера КР изучали только преморбидный интеллект. Показано, что он действительно является важным предиктором развития расстройств шизофренического спектра и их тяжести. Это рассматривают не только как доказательство вклада влияющих на интеллект факторов нейроразвития в повышение риска заболевания, но и как проявление протективного действия интеллекта в отношении развития шизофрении через повышение КР [24-26]. Вместе с тем оказалось, что есть пациенты, которые извлекают пользу из когнитивных резервов, т.е. их преморбидные способности находятся в диапазоне средних/высоких и остаются стабильными после начала заболевания. Однако имеются и те, чьи когнитивные способности, находясь первоначально в том же диапазоне, снижаются [27]. При этом за исключением уровня образования пока не удалось найти клинических и демографических предикторов устойчивости когнитивного функционирования [20, 27]. В нашем исследовании впервые проведен поиск маркеров развития когнитивного дефицита при шизофрении на молекулярном уровне. Полученные результаты свидетельствуют, что определенные генетические варианты SNAP-25 могут быть одним из факторов высоких КР, обеспечивающих использование запасных нейрональных ресурсов для компенсации когнитивного дефекта, обусловленного развитием болезни. Эти данные, однако, требуют подтверждения на независимых выборках.