Полиморфизм генов серотонинергической системы у детей и подростков тывинской популяции с расстройствами поведения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИИ психического здоровья СО РАМН

РГУЗ Республиканская психиатрическая больница

Полиморфизм генов серотонинергической системы у детей и подростков тывинской популяции с расстройствами поведения

Иванова С.А., Шмиголь М.В., Сандый-оол А.В.,

Левчук Л.А., Гаврилова В.А., Белокрылова М.Ф.

В статье приведены результаты исследования распределения частот генотипов полиморфных маркеров 5-HTTLPR и VNTR-17 гена переносчика серотонина (5-HTT), гена триптофангидроксилазы-2 и гена рецептора серотонина 1A (5-HTR1A) у детей и подростков тывинской популяции, страдающих расстройствами поведения. Сравнительный анализ распределения частот аллелей полиморфного варианта 5-HTTLPR гена 5-HTT показал статистически значимые различия между здоровыми донорами и лицами с расстройствами поведения. Наши наблюдения свидетельствуют о том, что в группе тывинцев генетическим маркером развития расстройств поведения является аллель S полиморфного локуса 5-HTTLPR гена транспортера серотонина.

Ключевые слова: полиморфизм, гены серотонинового обмена, расстройства поведения

Gene polymorphisms of serotonergic system in Gene polymorphisms of serotonergic system in children and adolescents of Tyva population with behavioral disorders

Results of investigating the distribution of genotype frequencies of polymorphic markers of 5-HTTLPR and VNTR-17 serotonin transporter gene (5-HTT), a tryptophan hydroxylase-2 gene and serotonin receptor 1A (5-HTR1A) in children and adolescents of Tyva population suffering from behavioral disorders. Comparative analysis of the distribution of allele frequencies of polymorphic variants of 5-HTTLPR gene 5-HTT showed a statistically significant difference between healthy donors and persons with behavioral disorders. Our observations suggest that in group of tyvinets, genetic marker for development of behavioral disorders is the S allele of the polymorphic locus 5-HTTLPR of serotonin transporter gene. Key words: polymorphism, genes of serotonin metabolism, behavioral disorders.

Введение

Изучение поведенческих расстройств среди коренного населения Тывы представляет собой большой интерес с позиции транскультуральной психиатрии [1], занимающейся сравнением психических заболеваний у разных народов. Актуальность проблемы определяется высокой частотой данного расстройства в подростковой популяции и его большой социальной значимостью [2]. Несмотря на многочисленные литературные данные по проблемам расстройств поведения, биологические механизмы, лежащие в основе их развития, не раскрыты.

Важную роль в формировании поведения человека играют нейромедиаторы головного мозга. Показано, что поведение определяется взаимодействием многих медиаторных биохимических механизмов мозга, прежде всего серотонинергической системой [3, 4, 5]. Непосредственное изменение концентрации серотонина в головном мозге, а также изменение работы других компонентов серотонинергической системы - триптофангидроксилазы, рецепторов к серотонину, транспортера серотонина и др. оказывают влияние на формирование поведенческих расстройств. Таким образом, гены серотонинового обмена рассматриваются как возможные гены-кандидаты, участвующие в развитии расстройств поведения человека. Из вышесказанного следует, что изучение молекулярно-генетических основ регуляции поведенческих реакций человека является актуальным.

Данное исследование посвящено изучению ассоциации локусов генов серотонинергической системы с расстройствами поведения у детей и подростков, проживающих на территории Республики Тывы.

Целью нашей исследовательской работы явилось изучение роли полиморфных маркеров генов серотонинергической системы в формировании расстройств поведения в тывинской популяции - 5-HTTLPR и VNTR-17 гена транспортера серотонина (5-HTT), G-703T гена триптофангидроксилазы-2 (TPH-2) и С-1019G полиморфизма гена рецептора серотонина 1A (5- HTR1A).

Материалы и методы

полиморфизм ген расстройство поведение

В основную группу вошли этнически тывинские индивидуумы - коренные жители Республики Тывы (57 тывинцев мужского и женского пола) с расстройствами поведения, средний возраст которых составил 13±4 года. Контрольную группу составили добровольцы (50 тывинцев мужского пола), соматически и психически здоровые, средний возраст которых составил 21,5±5,4 года. У всех испытуемых было получено информированное согласие на проведение медико-генетического исследования. Генетические исследования проводились согласно этическим принципам медицинской генетики в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в РФ», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. Исследование проводилось на базе лаборатории клеточных и молекулярно-биологических исследований НИИ ПЗ СО РАМН и лаборатории нейрогеномики поведения ИЦиГ СО РАН совместно с в. н. с. лаборатории А. В. Куликовым (руководитель лаборатории - проф. Н. К. Попова).

Материалом для исследования служила ДНК, выделенная из венозной крови. Генотипирование образцов ДНК осуществляли методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с горячим стартом и аллельспецифической ПЦР. Продукты ПЦР визуализировались после проведения электрофореза в 2 % агарозном геле, окрашенном бромистым этидием. Длина фрагментов определялась с помощью маркера pBluescript/ MspI.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета программ SPSS для Windows. Для проверки соответствия распределения частот генотипов исследуемых генов серотонинергической системы равновесному распределению Харди-Вейнберга использовался модифицированный критерий чІ. Сравнение частот генотипов двух анализируемых групп проводили с помощью критерия ч² Пирсона точного теста Фишера.

Результаты и обсуждение

Распределение частот генотипов полиморфных маркеров 5-HTTLPR и VNTR-17 гена переносчика серотонина 5-HTT в исследуемых группах тывинской популяции соответствует распределению Харди-Вайнберга, что свидетельствует об отсутствии гетерогенности внутри популяции (табл. 1).

В группе лиц с расстройствами поведения наиболее частым был гомозиготный генотип S/S (54 %), наиболее редким - гомозиготный генотип L/L (5 %). В группе психически здоровых тывинцев преобладал гетерозиготный генотип L/S (57,1 %), вторым по частоте встречаемости был гомозиготный генотип S/S (28,6 %), наиболее редким - L/L (14,3 %).

Гомозигота 12/12 полиморфного локуса VNTR-17 гена 5-HTT с наибольшей частотой встречалась как в группе лиц с расстройствами поведения (63,6 %), так и в группе здоровых лиц (48,0 %). В обеих группах наиболее редко встречался генотип 10/10, составивший в группе пациентов 9,1 %, в группе контроля - 8,0 %. Гетерозиготный генотип 12/10 составил 27,3 и 44 % в основной и контрольной группах соответственно.

Таблица 1

Распределение частот генотипов генов серотонинергической системы и соответствие распределению Харди-Вайнберга (ч²) в популяции тывинцев

Примечание. n - Число обследованных, в скобках - частота встречаемости, %.

Анализ полиморфизмов G-703T гена ТРН-2 в группе лиц с расстройствами поведения не выявил отклонения распределения генотипов от ожидаемых при равновесии Харди-Вайнберга; в группе контроля наблюдается отклонение от равновесного закона распределения.

Исследование распределения частот генотипов G-703T гена ТРН-2 в группе лиц с расстройствами поведения показало преобладание генотипа G/T (53,0 %); в группе здоровых индивидов - превалирование гомозиготного генотипа T/T (40,0 %). Частота генотипа G/G в обеих исследуемых группах была наименьшей (22 и 26 %). В группе здоровых лиц частота генотипа G/T составила 34,0 %. Частота распределения генотипа Т/Т в группе пациентов составила 25,0 %.

При анализе полиморфного локуса C-1019 G гена рецептора серотонина у лиц с расстройствами поведения были получены следующие частоты: наиболее частым был гетерозиготный генотип G/C (47,1 %), наиболее редким - гомозиготный генотип G/G (17,7 %). В группе контроля наблюдалось обратное: с наибольшей частотой встречался гомозиготный генотип С/С (57,2 %), генотипы G/G и G/C встречались с одинаковой частотой (по 21,4 %).

При сравнении анализируемых групп не было выявлено статистически значимых различий в частотах большинства генотипов, однако различия оказались статистически значимыми при оценке аллельного полиморфизма 5-HTTLPR гена 5-HTT (ч²=5,12, р=0,02) в исследуемых группах. В тывинской популяции у лиц с расстройствами поведения обращает на себя внимание преобладание S аллеля (табл. 2).

Таблица 2

Частота аллелей в изученных полиморфных маркерах у лиц с расстройствами поведения и в контрольной группе здоровых

Примечание. В скобках приведена частота аллеля, %.

По литературным данным известно, что антисоциальные и агрессивные проявления в поведении связаны с полиморфизмом промоторного участка гена, кодирующего белок - переносчик серотонина. У людей европейской расы длинный L аллель в большинстве случаев встречается чаще, чем короткий S; у представителей монголоидной расы, наоборот, короткий аллель S встречается значительно чаще [3, 5, 6]. У носителей одного или двух коротких аллелей S более выражены так называемые признаки тревожного ряда. Носительство короткого S аллеля связано с предрасположением к депрессивному, агрессивному и суицидальному поведению [7]. Существуют литературные источники, свидетельствующие о защитной роли короткого S аллеля. Предположительно эффективность обратного захвата серотонина у носителей короткого S аллеля, в особенности гомозиготного носительства SS, ниже, что может явиться причиной повышенной концентрации серотонина и большей устойчивости к стрессу и, вероятно, большей продолжительности жизни. В пользу этой гипотезы свидетельствуют такие факты, как повышенная частота короткого S аллеля в японской популяции, отличающейся большим числом долгожителей по сравнению с европейской расой [8]. Из вышесказанного следует, что литературные данные о роли данного полиморфизма в патогенезе расстройств поведения весьма противоречивы.

Анализ полиморфизма локуса VNTR-17 гена переносчика серотонина 5-HTT показал, что доминирующим аллелем у лиц с расстройствами поведения явился аллель 12. В контрольной группе преобладало гетерозиготное носительство 12/10. Таким образом, о вкладе данного полиморфизма в развитие расстройств поведения в тывинской популяции говорить сложно. Особенности распределения данного полиморфизма в тывинской популяции, по-видимому, обусловлены немногочисленностью данной выборки, что свидетельствует о необходимости проведения дальнейших исследований.

Согласно литературным данным, VNTR могут влиять на транскрипцию гена, а его аллельные варианты проявлять различия в энхансерной активности гена [9]. Таким образом, можно заключить, что полиморфизм гена переносчика серотонина может играть определенную роль в формировании поведенческих стереотипов.

Триптофангидроксилаза - фермент синтеза, являющийся маркером функционального состояния серотонергической системы [10], в головном мозге млекопитающих экспрессируется триптофангидроксилаза-2. Изменение активности фермента значительно влияет на синтез 5-HTT в мозге. Из полученных нами данных видно, что лица, относящиеся к контрольной группе, характеризуются высокой частотой аллеля Т. Статистически достоверных различий в частотах генотипов и аллелей между исследуемыми группами не выявлено, полученные результаты могут быть следствием того, что до конца недостаточно ясно, какой эффект оказывает данный полиморфный вариант на экспрессию гена ТПГ-2 в мозге. Вероятно, высокая частота аллеля Т является этнической особенностью тывинской популяции. Наследственная изменчивость активности ТПГ может быть конститутивной, т. е. обусловленной эффектами самого гена, и регуляторной, обусловленной действием различных генов-модификаторов, влияющих на экспрессию гена. Кроме того, известно множество примеров плейотропного действия других генов на активность ТПГ (так, например, мыши с нокаутом гена МАОА характеризуются повышенной активностью ТПГ в различных структурах мозга) [11]. Из вышесказанного следует, что связь триптофангидроксилаза-2 с расстройствами поведения является перспективной линией изучения генных расстройств поведенческих реакций человека.

Доминирующим аллелем гена-рецептора серотонина 1А в группе контроля тывинской популяции явился аллель С. В основной группе с большей частотой встречалось гетерозиготное носительство. Известно, что функционально однонуклеотидная замена C-1019G в промоторном регионе гена-рецептора серотонина (5q11. 2-q13) ассоциирована с уровнем его транскрипции [9]. Показано, что рецептор 1А серотонина играет чрезвычайно важную роль в патофизиологии тревоги, депрессии, суицидального поведения, однако другие исследователи ассоциацию данного полиморфизма с суицидальным поведением не подтвердили [7].

Заключение

Таким образом, в нашем исследовании не было выявлено статистических различий в распределении частот изучаемых генотипов между анализируемыми группами, что может быть связано с немногочисленностью выборок и диктует необходимость проведения дальнейших исследований полиморфизмов генов серотонинергической системы для выявления маркеров расстройств поведения в тывинской популяции, в то же время сравнительный анализ распределения частот аллелей полиморфного варианта 5-HTTLPR гена 5-HTT показал статистически значимые различия между здоровыми донорами и лицами с расстройствами поведения. Таким образом, наши наблюдения свидетельствуют о том, что в группе тывинцев генетическим маркером развития расстройств поведения является аллель S полиморфного локуса 5-HTTLPR гена транспортера серотонина.

Литература

1. Дашиева Б. А. Клинико-динамические аспекты психического здоровья детей и подростков в сельском районе Бурятии // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. - 2004. - №1(31). - С. 56--59.

2. Белоусова Е. Д., Никанорова М. Ю. Синдром дефицита внимания (гиперактивности) // Российский вестник перинатологии и педиатрии. - 2000. - № 3. - С. 39--42.

3. Голимбет В. Е. Стресс, психическое здоровье и гены // Природа. - 2009. - № 2. - С. 66--71.

4. Барденштейн Л. М. Нейромедиаторы и депрессия // Российский психиатрический журнал. - 2004. - № 2. - С. 54--58.

5. Горбунова Е. В., Галеева А. Р., Хуснутдинова Э. К. Изучение инсерционно-делеционного полиморфизма в гене переносчика серотонина в популяциях Волго-Уральского региона // Генетика. - 2002. - Т. 38, № 4. - С. 571-- 574.

6. Алфимова М. В., Трубников В. И. Генные основы темперамента и личности // Вопросы психологии. - 2000. - № 2. - С. 128--139.

7. Гайсина Д. А., Хуснутдинова Э. К. Генетические факторы риска суицидального поведения // Журн. неврологии и психиатрии. - 2008. - Вып. 1. - С. 81--91.

8. Голимбет В. Е., Украинцева С. В., Яшин А. И., Коровайцева Г. И., Шальнова С. А. Связь полиморфных вариантов гена переносчика серотонина с факторами, влияющими на физическое и психическое здоровье в процессе старения // Журн. неврологии и психиатрии. - 2004. - Вып. 5. - С. 46--49.

9. Носкова Т. Г., Казанцева А. В., Гареева А. Э., Гайсина Д. А., Туктарова С. У., Хуснутдинова Э. К. Изучение ассоциаций ряда полиморфных локусов генов серотонинергической системы с униполярной депрессией // Генетика. - 2009. - Т. 45, № 6. - С. 842--848.

10. Шустикова М. В. Генетические и средовые детерминанты агрессивного поведения // Вестник Харьковского университета. - 2005. - С. 111--115.

11. Cases O., Seif I., Grimsby J., Gaspar P., Chen K., Pournin S., Muller U., Aguet M., Babinet C., Shih J. C., De Maeyer E. Aggressive behavior and altered amounts of brain serotonin and norepinephrine in mice lacking MAOA // Science. - 1995. - V. 268. - P. 1763--1766.

Размещено на Allbest.ru