Апоптоз при шизофрении: генетические и психофармакологические факторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

АПОПТОЗ ПРИ ШИЗОФРЕНИИ: ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ПСИХОФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

С.А. Иванова, Е.В. Гуткевич,

А.В. Семке

Томск, ГУ НИИ психического здоровья ТНЦ СО РАМН

Комплексная оценка показателей запрограммированной клеточной гибели была проведена у 10 больных шизофренией, 10 родственников, 20 пациентов с резидуальной шизофренией и 20 психически и соматически здоровых лиц, соответствующих по полу и возрасту обследуемым больным. Выявлено достоверное увеличение апоптоза клеток у больных шизофренией - процента лимфоцитов, экспрессирующих Fas-рецепторы и количества клеток с морфологическими изменениями, характерными для клеточной гибели (конденсация ядра и вакуолизация). Мы не выявили ни одного случая нейтропении и агранулоциотоза у больных шизофренией в процессе фармакотерапии атипичным нейролептиком. Нормализация количества нейтрофилов с признаками апоптоза наблюдалась после проводимой терапии, в то же самое время количество лимфоцитов с фрагментированным ядром статистически не изменялось. Фармакотерапия атипичными нейролептиками не приводит к увеличению физиологической программируемой клеточной гибели. Генетические и фармакологические факторы могут иметь различное значение в индукции апоптоза клеток периферической крови при шизофрении

A comprehensive evaluation of the indices of the programmed cell death was carried out in 10 patients with schizophrenia, 10 their relatives, 20 patients with residual schizophrenia and in 20 age- and sex-matched controls. We observed significantly increased cells' apoptosis of schizophrenic patients as the percentage of lymphocytes with expression Fas-receptors, also as cells with morphological changes characteristic of apoptosis (nuclear condensation, vacuolation, and blebbing). We have not found out any case of neutropenia and agranulocytosis in the process of the therapy with atypical neuroleptic. The normalisation of number neutrophiles with attributes apoptosis was observed after the conducted treatment, at the same time number lymphocytes with fragmentary nucleus statistical did not change. Atypical neuroleptic does not lead to increase physiological programmed cell death. Thus, genetic and pharmacological factors have various value in an induction cells' apoptosis of peripheral blood in patients with schizophrenia.

За последние 10 лет наблюдается прогресс в области изучения нейропатологии шизофрении (Benes F.M., 2004). Первичная причина шизофрении, возможно, представляет собой совокупность наследственных факторов и факторов окружающей среды. Шизофрения часто присутствует в «ядерных» семьях, и риск заболевания детей в таких семьях возрастает до 32 %. Современная гипотеза этиологии и патогенеза шизофрении постулирует нарушение процессов апоптоза нейронов и его генетической регуляции как на этапах раннего развития мозга, так и во взрослом организме (Woods B.T., 1998; Jarskog L.F. et al., 2000; Chiu H.J. et al., 2001; Kozlovsky N. et al., 2002; Benes F.M. et al., 2003). Программируемая клеточная смерть - это необходимый компонент нормального развития мозга. Нарушения апоптоза имеют особое значение для нейрональных отклонений, которые считаются вовлеченными в патогенез шизофрении (Berger G.E. et al., 2003; Nadri C. et al., 2003; James R. et al., 2004; Kyosseva SV., 2004).

При шизофрении изменение метаболизма и клеточных функций в ЦНС, также, как и нарушения в основных нейромедиаторных и гормональных системах, сопровождается изменением функций и метаболизма лимфоцитов крови. В обзоре A. Gladkevich, H.F. Kauffman, J. Korf (2004) показано, что лимфоцит отражает метаболизм клеток мозга и может быть использован не только как модель нейрона, но и для исследования молекулярно-биологических и молекулярно-генетических нарушений при психических расстройствах.

Нарушение процессов апоптоза при шизофрении выявлено не только на уровне нейронов, но и клеток периферической крови, однако не решен вопрос, является ли увеличение апоптоза иммунокомпетентных клеток у больных шизофренией следствием болезни или применяемой фармакотерапии. Используемые в фармакотерапии шизофрении нейролептики оказывают выраженное воздействие на показатели гибели клеток. Несмотря на клинические преимущества атипичных нейролептиков в лечении терапевтически резистентных больных шизофренией, длительная терапия приводит к нейтропении и агранулоцитозу приблизительно в 3 и 0,8% случаев (Atkin K. et al., 1996). Этиопатогенез этих гематологических побочных эффектов до сих пор не определен, хотя имеется большое количество работ in vivo и in vitro, показывающих, что агранулоцитоз сопровождается увеличением уровня апоптоза нейтрофилов периферической крови (Williams D.P. et al., 2000; Iverson S. et al., 2001; Loeffler S. et al., 2003). Наиболее изучены механизмы индукции запрограммированной клеточной гибели при клозапин-индуцированном агранулоцитозе (Loeffler S. et al., 2004). Влияние других атипичных нейролептиков на показатели апоптоза практически не исследовано. Показано протективное действие атипичных нейролептиков в отношении индуцированной клеточной гибели (Qing H., 2003; Wei Z. et al., 2003).

Цель - изучение показателей апоптоза (запрограммированной клеточной гибели) иммунокомпетентных клеток у больных шизофренией с позиций оценки генетических факторов и влияния фармакотерапии нейролептиками. апоптоз периферический кровь шизофрения

Проведено комплексное клинико-биологическое и медико-генетическое исследование 10 больных шизофрений и 10 родственников пациентов первой степени родства для определения роли генетических факторов в индукции апоптоза. Для определения влияния фармакотерапии обследованы 20 больных резидуальной шизофренией в динамике лечения атипичным нейролептиком сероквелем, в эксперименте изучено влияние нейролептика на лимфоциты и нейтрофилы в нагрузочных пробах in vitro. В качестве контрольной группы для биологических исследований обследованы 20 психически и соматически здоровых лиц.

Изучена экспрессия поверхностного Fas-рецептора на лимфоцитах как апоптического маркера. Морфологические изменения нейтрофилов и лимфоцитов, характерные для апоптоза, оценивали методом световой микроскопии в мазках крови. Для оценки спонтанного апоптоза делали тонкие мазки из цельной крови на предметные стекла. Мазки фиксировали 5 минут в метаноле или 40 минут в этаноле и окрашивали по Романовскому. Подсчитывали количество клеток с признаками апоптоза в процентах от доли нейтрофилов или лимфоцитов в общей лейкоцитарной формуле.

У обследуемых больных шизофренией выявлено статистически значимое, по сравнению с контролем, повышение экспрессии рецептора CD95 - маркера апоптотического сигнала (18,08±1,85 и 12,00±0,77 %, p<0,05). У родственников больных этот показатель составил 14,80±1,09 %, что статистически не отличается от соответствующих значений здоровых лиц. Наличие Fas-рецептора на клетке означает генетически запрограммированную готовность клетки к гибели. Однако для того, чтобы клетка ушла в апоптоз, необходимо наличие индукторов. Наряду с оценкой готовности к апоптозу нами проведен подсчет клеток с морфологическими признаками спонтанного апоптоза.

В мазках крови обнаружены сегментно-ядерные нейтрофилы с морфологическими признаками, характерными для клеток, подвергшихся апоптозу. Такие нейтрофилы имели меньший размер, округлую форму, в некоторых случаях в цитоплазме выделялось несколько крупных вакуолей на одном полюсе. Морфологическая картина изменений ядерного вещества выражалась в уменьшении ядра с конденсацией и грануляцией хроматина по периметру его границы. Уровень спонтанного апоптоза нейтрофилов в мазках, приготовленных сразу после взятия крови, у лиц с шизофренией достоверно отличался от значений, наблюдаемых у здоровых лиц (1,02±0,45 и 0,25±0,12 %, p<0,05), у родственников выявлена тенденция к повышению этого показателя по сравнению с контролем (0,72±0,35 и 0,25±0,12 %).

Для лимфоцитов с признаками апоптоза характерны деградация ядерного материала и фрагментация хроматина на несколько частей. В мазках крови больных и их родственников достоверно чаще выявляются лимфоциты с фрагментированным ядром (4,70±1,02 и 2,99±0,86 %, в норме этот показатель составляет 0,97±0,35 %, p<0,05).

При оценке влияния фармакотерапии атипичным нейролептиком сероквелем на показатели клеток периферической крови в динамике не выявлено случаев агранулоцитоза и нейтропении. Установлено увеличение количества CD95⁺ лимфоцитов до начала терапии у больных резидуальной шизофренией по сравнению с контрольной группой, динамика этого показателя в процессе фармакотерапии не наблюдалась (20,19±1,42 % до терапии, 19,71±1,07 % после терапии, 12,00±0,77 % в контроле, p<0,05). Уровень спонтанного апоптоза нейтрофилов у лиц с шизофренией до лечения достоверно отличался от значений, наблюдаемых у здоровых лиц (1,16±0,38 и 0,25±0,12 %, p<0,01). После лечения число нейтрофилов, подвергшихся апоптозу, значимо снижалось до 0,59±0,27 %. Содержание лимфоцитов с фрагментированным ядром у больных шизофренией значительно выше, чем у здоровых лиц. После терапии атипичным нейролептиком достоверного снижения числа лимфоцитов с признаками апоптоза не обнаружено.

Инкубация крови с сероквелем в концентрации 10 и 100 мкг/мл вызывала увеличение количества клеток, подвергшихся апоптозу, у больных шизофренией и в группе контроля различия были не столь значимы.

Таблица 1. Действие сероквеля на апоптоз нейтрофилов и лимфоцитов в нагрузочных пробах in vitro

Примечание. * - р<0,05 достоверно по сравнению с контролем; **- р<0,05 достоверно по отношению к уровню спонтанного апоптоза.

Наши результаты согласуются с данными литературы, что атипичные нейролептики, в частности сероквель, в терапевтических дозах оказывают протективное действие и вызывают агранулоцитоз только в концентрациях, значительно превышающих терапевтические (Dominic P. et al., 2000). Ведущим механизмом гибели нейтрофилов является апоптоз, хотя до сих пор не ясно, что именно запускает механизм запрограммированной гибели клеток в данном случае.

Таким образом, у больных шизофренией наблюдается усиление апоптоза клеток периферической крови. В индукции запрограммированной клеточной гибели лимфоцитов и нейтрофилов генетические и фармакологические факторы имеют различное значение. Фармакотерапия не оказывает значимого влияния на динамику экспрессии рецептора апоптоза на лимфоцитах. Увеличение FAS-рецептора при шизофрении, возможно, в большей степени связано с генетическими факторами, в то время как количество нейтрофилов с морфологическими признаками апоптоза подвержено влиянию средовых факторов, в частности терапии нейролептиками.

Литература

1. Atkin K., Kendall F., Gould D. et al. The incidence of neutropenia and agranulocytosis in patients treated with clozapine in the UK and Ireland // Brit. J. Psychiatry.- 1996.- V. 169.- P. 482-488.

2. Catts V.S., Catts S.V. Apoptosis and schizophrenia // Schizophr. Res.- 2000.- Feb.- V. 41, № 3.- P. 405-415.

3. Chiu H.J., Wang Y.C., Chen J.Y. et al. Association study of the p53-gene Pro72Arg polymorphism in schizophrenia // Psychiatry Res.- 2001.- Dec.- V. 105, № 3.- P. 279-283.

4. Gladkevich A., Kauffman H.F., Korf J. Lymphocytes as a neural probe: potential for studying psychiatric disorders // Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biol. Psychiatry.- 2004.- V. 28.- Iss. 3.- May.- P. 559-576.

5. Iverson S., Zahid N., Uetrecht J.P. Predicting drug-induced agranulocytosis // Chem. Biol. Interact.- 2002.- Nov.- V.142, № 1-2.- P. 175-199.

6. Jarskog L.F. et al. Cortical bcl-2 protein expression and apoptotic regulation in schizophrenia // Biol. Psychiatry.- 2000.- Oct.- V. 48, № 7.- P. 641-650.

7. Kozlovsky N., Belmaker R.H., Agam G. GSK-3 and the neurodevelopmental hypothesis of schizophrenia // Eur Neuropsychopharm.- 2002.- Feb.- V. 12, № 1.- P. 13-25.

8. Loeffler S., Fehsel K., Henning U. et al. Increased apoptosis of neutrophils in a case of clozapine-induced agranulocytosis - a case report // Pharmacopsych.- 2003.- Jan.- V. 36, № 1.- P. 37-41.

9. Loeffler S., Fehsel K., Henning U. et al. Inhibition of p38-mitogen-activated protein kinase may protect from clozapine-induced agranulocytosis // J. Biol. Psychiatry.- 2004.- Jan.- V. 5, № 1.- P. 54-55.

10. Qing H., Xu H., Wei Z. et al. The ability of atypical antipsychotic drugs vs. haloperidol to protect PC12 cells against MPP+-induced apoptosis // Eur. J. Neurosci.- 2003.- Apr.- V. 17, № 8.- P. 1563-1570.

11. Wei Z., Bai O., Richardson J.S. et al. Olanzapine protects PC12 cells from oxidative stress induced by hydrogen peroxide // J. Neurosci. Res.- 2003.- Aug.- V. 73, № 3.- P.364-368

12. Williams D.P., Pirmohamed M., Naisbitt D.J. et al. Induction of metabolism-dependent and -independent neutrophil apoptosis by clozapine // Mol. Pharmacol.- 2000.- Jul.- V. 58, № 1.- P. 207-216.

13. Woods B.T. Is schizophrenia a progressive neurodevelopmental disorder // Amer. J. Psychiatry.- 1998.- Dec.- V. 155, № 12.- P. 1661-1670.Размещено на Allbest.ru