Участие генетических факторов в развитии шизофрении было установлено в ряде работ. К числу генов-кандидатов, определяющих предрасположенность к шизофрении, отнесен и ген фосфатидилинозитол-4-фосфат-5-киназы тип 2 альфа (PIP5K2A) [8, 18]. Он расположен на хромосоме 10p (10p12) в районе, сцепленном с шизофренией [4, 11, 18, 21]. Фермент PIP5K2A катализирует фосфорилирование фосфатидилинозитол-5-фосфата в 4-м положении инозитольного кольца с образованием фосфатидилинозитол-4,5-бифосфата (PIP2), важной фосфоинозитидной сигнальной молекулы [15]. Исследование PIP2-опосредованных сигнальных путей - новое и быстро развивающееся направление в области нейрональной сигнальной трансдукции [2, 7, 22].

Изначально была показана связь полиморфизма гена PIP5K2A с шизофренией в двух популяциях европейского происхождения. Ассоциация единичного нуклеотидного полиморфного варианта rs10828317 гена PIP5K2A с шизофренией была выявлена S. Schwab и соавт. [18] в немецкой выборке, состоявшей из 65 семей. Эти результаты были подтверждены в голландской популяции [1]. Вместе с тем в немецкой и израильской популяциях [10, 20] достоверной ассоциации между PIP5K2A-полиморфными вариантами и шизофренией обнаружено не было. По мнению L. Saggers-Gray и соавт. [16], выполнивших генетический скрининг в индонезийской выборке, состоявшей из 612 пациентов из 216 семей, вклад ранее заявленного полиморфного варианта rs10828317 гена PIP5K2A в развитие шизофрении в индонезийской популяции является несущественным. С другой стороны, в результате исследования, выполненного Z. He и соавт. [9] на китайской популяции, были получены данные, что PIP5K2A заслуживает дальнейшего изучения как ген предрасположенности к шизофрении.

Полиморфный вариант rs10828317 расположен в экзоне 7 и вызывает несинонимичную аминокислотную замену аспарагина на серин в PIP5K2A-белке, приводя к образованию мутантной формы (N251S)-PIP5K2A [18].

Исследование ассоциации полиморфных вариантов гена PIP5K2A-киназы с шизофренией в русской популяции не проводилось.

Цель настоящей работы - генотипирование полиморфного варианта rs10828317 гена PIP5K2A-киназы у страдающих шизофренией пациентов из русской популяции Сибирского региона.

Обследовали 355 пациентов, проходивших в 2004-2008 гг. курс стационарного лечения в отделении эндогенных расстройств Научно-исследовательского института психического здоровья Сибирского отделения РАМН.

Состояние пациентов на момент обследования по МКБ-10 соответствовало диагностическим критериям шизофрении (F20), шизотипического (F21), шизоаффективного (F25) и острого полиморфного психотического (F23.1) расстройства. С учетом формы течения заболевания были выделены его следующие группы: с непрерывным типом течения - 198 человек, эпизодическим или рекуррентным - 77; 20 человек к моменту исследования наблюдались менее года, вследствие чего точная диагностика типа течения была невозможна. В общей группе шизофрении параноидная шизофрения (F20.0) была диагностирована у 284 больных, простая (F20.5, F20.6) - у 19, другие формы - в остальных случаях. 21 человек вошел в группу расстройств шизофренического спектра (F21, F23, F25).

Средний возраст больных составил 40±15 лет (от 17 до 80 лет), среди них мужчин было 62,2%, женщин - 37,8%. Средняя продолжительность заболевания к моменту исследования составила 16,29±0,58 года.

Группу контроля составили 100 психически и соматически здоровых лиц без наследственной отягощенности по шизофрении или другим психическим расстройствам. Все испытуемые считали себя этническими русскими и являлись жителями Сибирского региона. Среди них было 79,4% мужчин, 20,6% - женщин, средний возраст составил 36±1,3 года. Отбор здоровых лиц проводили, используя углубленный опрос с помощью Анкеты обследования здоровых лиц. У всех обследованных было получено информированное согласие на проведение генетического анализа. Исследование проведено с соблюдением протокола, утвержденного этическим комитетом указанного выше института и в соответствии с Хельсинкской декларацией для экспериментов, включающих людей.

ДНК выделяли из венозной крови с ЭДТА сорбентным методом, с использованием набора фирмы «Медиген», согласно протоколу производителя. Генотипирование rs10828317 по методу ПЦР в реальном времени проводили с помощью набора фирмы «Applied Biosystems» на приборе StepOne Plus («Applied Biosystems», USA).

Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием критериев χ² Пирсона и Крускала-Уоллиса с помощью пакета программ SPSS 17.0 for Windows. Соответствие распределения частот аллелей и генотипов равновесию Харди-Вайнберга проверяли по критерию χ². Для оценки связи полиморфизма с заболеванием вычисляли отношение шансов (OR) и доверительные интервалы (CI) для отношения шансов (95% CI).

Распределение частот генотипов полиморфизма rs10828317 гена PIP5K2A соответствовало равновесию Харди-Вайнберга в группе контроля, но его не было в группе больных шизофренией (табл. 1).

Известно, что генетические детерминанты могут вносить существенный вклад в развитие заболевания, определяя тяжесть его симптомов, ранний возраст начала. Нами была проанализирована взаимосвязь полиморфизма rs10828317 с возрастом начала заболевания. Средний возраст начала заболевания у носителей различных генотипов не имел статистических различий (К=3,65, р=0,161): у носителей генотипа ТТ он составил 24,76±0,77 года, СТ - 25,13±0,75 года, СС - 25,06±1,5 года. Далее среди больных шизофренией была выделена группа больных, у которых возраст к периоду начала заболевания был менее 18 лет. При сравнении частот генотипов rs10828317 в группах пациентов, возраст которых к началу заболевания был больше или меньше 18 лет, не было выявлено статистических различий (табл. 2).

При сравнении носителей различных генотипов rs10828317 на основании преобладания позитивной или негативной симптоматики также не было выявлено статистических различий (χ²=0,369, р=0,831). Распределение частот генотипов и аллелей в группе больных с непрерывным типом течения не отличалось от такового в группе с эпизодическим типом (χ²=0,064, р=0,969).

Приведенные результаты подтверждают наличие ассоциации (N251S)-PIP5K2A с шизофренией, показанной ранее в немецкой и голландской популяциях [1, 18]. В ее основе может лежать нарушение функциональной активности мутантной (N251S)-PIP5K2A-киназы в отношении фосфатидилинозитол-4,5-бифосфатактивируемых белков, в том числе нейрональных KCNQ-каналов и глутаматных EAAT3-транспортеров, что приводит к дофамин-, глутаматергическому дисбалансу у носителей этой мутации. Полиморфизм rs10828317, расположенный в экзоне 7, вызывает несинонимичную аминокислотную замену аспарагина на серин в PIP5K2A-белке [18]. Работы, посвященные генетическим исследованиям, заканчивались выводом о необходимости проведения функционального тестирования полиморфизма rs10828317. Нами впервые проведены комплексные исследования функциональной регуляции нейрональной PIP5K2A-киназой и ее мутантной формой (N251S)-PIP5K2A, ассоциированной с шизофренией нейрональных KCNQ-калиевых каналов, отвечающих за стабильность потенциала покоя нейронов, и глутаматных EAAT3-транспортеров, предотвращающих нейротоксический эффект [5, 6]. Новые фундаментальные результаты указывают на активацию PIP5K2A-киназой нейрональных калиевых KCNQ-каналов. Мутация (N251S)-PIP5K2A, ассоциированная с шизофренией, нарушая функциональную регуляцию нейрональных калиевых KCNQ-каналов, приводит к повышению дофаминергической нейротрансмиссии при шизофрении. В основе лежит угнетающее действие мутантной киназы на KCNQ2- и KCNQ2/KCNQ3-токи при отсутствии стимулирующего эффекта на работу KCNQ2/KCNQ3 и KCNQ3/KCNQ5-гетеромерных калиевых каналов. Мутация (N251S)-PIP5K2A препятствует нормальной функциональной регуляции нейрональных глутаматных транспортеров EAAT3, что играeт роль в нарушении метаболизма глутамата в мозге у носителей этой мутации. Механизмом нарушения является снижение электрогенного глутаматного тока EAAT3-транспортеров и экспрессии белка EAAT3 на плазматической мембране в отличие от дикого типа PIP5K2A-киназы. Мутантная форма проявляет доминантный ингибирующий эффект по отношению к дикому типу PIP5K2A-киназы [6].

В свете сказанного представляются чрезвычайно важными новые данные о вовлечении KCNQ-каналов в патологически измененную нейрональную активность при шизофрении [24]. Выявленное нами снижение активности нейрональных KCNQ-калиевых каналов мутантной (N251S)-PIP5K2A-киназой способствует повышению воз­бу­димости дофаминергических нейронов и увеличению дофаминергической нейротрансмиссии, а угнетение активности нейрональных EAAT3-глутаматных транспортеров мутантной (N251S)-PIP5K2A-киназой приводит к нарушению захвата внеклеточного глутамата и развитию нейротоксичности. Кроме того, за счет снижения работы нейрональных EAAT3-глутаматных транспортеров, эффективно участвующих в доставке цистеина к нейронам [19], нарушается синтез глутатиона, главного антиоксидантного агента [3].

Снижение функциональной активности (N251S)-PIP5K2A может быть связано с нарушением структурно-функциональной интегрированности каталитического домена. Согласно ранее построенной нами трехмерной модели мутантной формы (N251S)-PIP5K2A [5], аспарагин 251 расположен близко к изолейцину 357 каталитического домена. Структурно-функциональная интегрированность каталитического домена нуждается во взаимодействии двух антипараллельных цепей. При мутации N251S, т.е. замене аспарагина на серин, расстояние между боковыми цепями увеличивается с 3A до 6A, снижая вероятность прямых взаимодействий и нарушая каталитический цикл фермента.

Выявленная ассоциация полиморфного варианта rs10828317 гена PIP5K2A подтверждает вовлеченность данного полиморфизма в патофизиологические изменения при шизофрении.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ «11-04-01102-а Изучение ассоциации полиморфизма гена PIP5K2A киназы с социально значимыми психическими и поведенческими расстройствами» и ФЦП «Разработка комплекса маркеров основных социально значимых психических расстройств на основе изучения молекулярно-генетических механизмов дизрегуляции нейрональных протеинкиназных сигнальных путей».