Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РОЛЬ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНА PIP5K2A В ПАТОГЕНЕЗЕ ДЕПРЕССИВНЫХ РАССТРОЙСТВ

Вялова Н.М. 1 Османова Д.З. 1 Пожидаев И.В. 1 Симуткин Г.Г. 1 Федоренко О.Ю. 1, 2 Иванова С.А. 1, 2 Бохан Н.А. 1, 3
1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт психического здоровья»
2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет
3 ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Представленная работа посвящена исследованию роли функциональных полиморфизмов rs8341, rs746203, rs10828317, rs11013052, rs10430590, rs1417374, rs1132816, rs946961, rs943190 гена PIP5K2A в патогенезе депрессивных расстройств. Показано, что частота Т аллеля полиморфного варианта rs10430590 гена PIP5K2A в выборке больных депрессивными расстройствами в 1,5 раза выше, чем в группе здоровых доноров, генотипы A/T и T/T по полиморфизму rs10430590 гена PIP5K2A в выборке больных депрессивными расстройствами встречаются статистически значимо чаще, чем в группе здоровых индивидов. Также выявлено, что частота аллеля Т по полиморфизму rs10828317 гена PIP5K2A в выборке больных депрессивными расстройствами в 1,5 раза ниже, чем в группе психически здоровых индивидов. Выявленные ассоциации полиморфных вариантов rs10430590 и rs10828317 гена PIP5K2A с депрессивными расстройствами подтверждает нашу гипотезу об участии PIP5K2A киназы в патогенезе депрессивных расстройств.
депрессивное расстройство
фосфатидилинозитол-4-фосфат 5-киназа типа II-альфа
полиморфизм генов
ген PIP5K2A
1. Ассоциация (N251S)-PIP5K2A с расстройствами шизофренического спектра: исследование русской популяции сибири / О.Ю. Федоренко, Е.В. Рудиков, В.А. Гаврилова, Е.Г. Боярко, А.В. Семке, С.А. Иванова // Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. – 2013. – Т. 113, № 5. – С. 58-61.
2. Ассоциация генетических полиморфизмов PIP5K2A с шизофренией: обзор литературы / О. Ю. Федоренко, Е. В. Рудиков, С. А. Иванова // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2011. – № 4. – С. 111-113.
3. Влияние фосфатидилинозитол-4-фосфат-5-киназы (тип 2 альфа) на активность нейрональных KCNQ калиевых каналов в ооцитах XenopusLaevis / О. Ю. Федоренко, С. А. Иванова, В. Я. Семке // Сибирский научный медицинский журнал. – 2009. – Т. 29, № 2. – С. 59-64.
4. Изучение ассоциации полиморфизмов гена PIP5K2A с депрессивными расстройствами / Н. М. Вялова, О. Ю. Федоренко, И. С. Лосенков, Г. Г. Симуткин, С. А. Иванова, Н. А. Бохан // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 12-1. – С. 107-110.
5. Нарушение функционирования мутантной ассоциированной с шизофренией формы PIP5K2A киназы / О. Ю. Федоренко, Ф. Ланг, С. А. Иванова, А. В. Семке, В. Я. Семке // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2008. – № 1. – С. 131-132.
6. Федоренко О.Ю. Генетические нарушения протеинкиназ при психических расстройствах на модели PIP5K2A, SGK1 и GSK-3β / О. Ю. Федоренко, С. А. Иванова, Н. А. Бохан. Saarbrücken: Palmarium Academic Publishing, 2013. – 85 с.
7. Association study between genetic variants at the PIP5K2A gene locus and schizophrenia and bipolar affective disorder / R.A.Jamra, K. Klein, A.W.Villela et al. // Am. J. Med. Genet. B. Neuropsychiatr. Genet. – 2006. – Vol. 141B(6). – P. 663-665.
8. Fedorenko O. PIP5K2A-dependent regulation of excitatory amino acid transporter EAAT3 / O. Fedorenko, C. Tang, M. Sopjani, M. Foller, E. M. Gehring, N. Strutz-Seebohm, O. N. Ureche, S. Ivanova, A. Semke, F. Lang, G. Seebohm, U. E. Lang // Psychopharmacology. – 2009. – Vol. 206, № 3. – P. 429-435.
9. Polymorphism screening of PIP5K2A: a candidate gene for chromosome 10p-linked psychiatric disorders / P. Stopkova, T. Saito, C.S. Fann et al. // Am. J. Med. Genet. B. Neuropsychiatr. Genet. – 2003. – Vol. 123B(1). – P. 50-58.
10. Proteins of Akt1/GSK-3β-signaling pathway in peripheral blood mononuclear cells of patients with affective disorders / I.S. Losenkov, N.M. Vyalova, G.G. Simutkin, N.A.Bokhan, S.A. Ivanova // Neurochemical Journal. – 2014. – Vol. 8(3). – P. 208-213.
Молекулярные механизмы, опосредующие нейробиологические изменения при аффективных расстройствах, в полной мере не расшифрованы. Изучение киназных сигнальных путей, в частности фосфатидилинозитол 4,5-бифосфат (PIP2)-опосредованных сигнальных путей, представляет собой новое и быстро развивающееся направление в области нейрональной сигнальной трансдукции, которое связано с нарушением нейробиологических процессов при психических расстройствах [1;10].

Результаты молекулярных и фармакологических исследований указывают на участие гена, кодирующего фосфатидилинозитол-4-фосфат 5-киназу типа II-альфа (PIP5K2A) в развитии шизофрении и биполярных аффективных расстройств. На клеточном уровне  PIP5K2A является ферментным компонентом метаболизма инозитфосфата, который был рассмотрен как потенциальная мишень для терапевтического действия у пациентов с биполярными аффективными расстройствами [5; 7]. Ген PIP5K2A локализован в хромосомном регионе 10p12, ассоциированном с шизофренией и биполярным аффективным расстройством [4].

PIP5K2A играет важную роль в фосфоинозитидной модуляции мембранных белков нейронов, оказывая существенный эффект на нейрональную возбудимость и синаптическую нейротрансмиссию [2; 3]. Нами было высказано предположение, что нарушение функций PIP5K2A в результате повышенной частоты функциональных полиморфизмов данного гена могут быть вовлечены в патогенетические механизмы, ассоциированные с нарушением дофаминергической и глутаматергической нейротрансмиссии при социально значимых психических и поведенческих расстройствах, в том числе и депрессивных. Пациенты с депрессивными расстройствами, как с острым эпизодом, так и во время ремиссии имеют повышенный уровень глутамата в разных областях мозга. Предполагают, что при депрессии именно эти механизмы ответственны за атрофические изменения в ряде структур головного мозга и более всего - в гиппокампе. Современные гипотезы поддерживают идею, что действие глутамата, особенно того, что находится вне синапса, могут быть вредными для работы нейронов и могут приводить к депрессии [6].

Научный анализ современных литературных данных позволяет сделать заключение, что в отечественной литературе полностью отсутствуют исследования ассоциации полиморфизмов гена PIP5K2A киназы с психическими расстройствами в русской популяции, в связи с чем представляется актуальным изучение ассоциации полиморфизмов гена PIP5K2A с депрессивными расстройствами на русской популяции.

Целью данного исследования явилось изучение роли функциональных полиморфизмов гена PIP5K2A в патогенезе депрессивных расстройств.

Материал и методы. Нами были обследованы 218 пациентов с депрессивными расстройствами русской популяции Сибирского региона (Томск и Томская область) в возрасте от 20 до 60 лет. Пациенты проходили лечение в отделении аффективных состояний клиник НИИ психического здоровья (научный руководитель отделения - д.м.н. Е.Д. Счастный). Основными критериями включения в группу обследуемых лиц являлись получение информированного согласия пациента или уполномоченного лица на обследование, наличие установленного диагноза текущего депрессивного эпизода различной степени тяжести в рамках F32-F33 в соответствии с диагностическими критериями МКБ-10 (депрессивный эпизод, рекуррентное депрессивное расстройство), возраст пациентов от 20 до 60 лет, этническая принадлежность к европеоидной расе, отсутствие органических или неврологических расстройств. Диагностическая оценка и клиническая верификация расстройств осуществлены врачами-психиатрами с применением клинико-психопатологического, клинико-катамнестического и экспериментально-психопатологического методов. Группу контроля составили 147 психически и соматически здоровых доноров русской популяции Сибирского региона (Томск и Томская область) в возрасте от 20 до 50 лет. В качестве материала для исследования была использована венозная кровь. Венозную кровь брали из локтевой вены в период с 8.00 до 9.00 натощак в пробирки фирмы BDVacutainer с антикоагулянтом ЭДТА. Полученную кровь использовали для выделения ДНК стандартным фенол-хлороформным микрометодом.

Генотипирование по полиморфным вариантам rs8341, rs746203, rs943190, rs946961, rs1417374, rs11013052, rs1132816, rs10828317, rs10430590гена PIP5K2A проводили методом полимеразно-цепной реакции (ПЦР) в реальном времени с помощью флуоресцентных Taq-man зондов с использованием на боров реагентов TaqMan® SNPGenotyping Assay фирмы Applied Biosystems (США) на амплификаторе «Step One Plus» фирмы Applied Biosystems (США).

Статистическую обработку результатов проводили при помощи программы SPSS 20.0. Распределение частот генотипов по исследованным полиморфным локусам проверяли на соответствие равновесию Харди - Вайнберга с помощью критерия c2. Сравнение частот генотипов и аллелей в исследуемых группах проводили по критерию c2. Различия считались достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты исследования и обсуждение. Для выбора функционально значимых SNP в гене PIP5K2A были использованы данные, представленные в литературе. SNP подбирались с помощью биоинформационных программ для поиска и оценки фенотипической значимости SNPs. Критериями отбора послужили: расположение SNP в промоторной или интронной области гена, аллельная частота, изменение количества сайтов связывания для факторов транскрипции, содержащих анализируемые SNP.  После проведенного отбора в поле зрения попали следующие полиморфные варианты гена PIP5K2A: rs8341, rs746203, rs943190, rs946961, rs1417374, rs11013052, rs1132816, rs10828317, rs10430590.

Анализ полиморфных вариантов гена PIP5K2A в контрольной выборке показал соответствие наблюдаемого распределения генотипов для всех изученных вариантов гена ожидаемому при равновесии Харди - Вайнберга. Определены частоты генотипов и аллелей полиморфных вариантов rs8341, rs746203, rs10828317, rs11013052, rs10430590, rs1417374, rs1132816, rs946961, rs943190 гена PIP5K2A у больных с депрессивными расстройствами и психически и соматически здоровых лиц, представителей русского этноса. Статистически значимых различий по частотам генотипов и аллелей 7 исследованных полиморфных вариантов rs8341, rs746203, rs1417374, rs1132816, rs946961, rs943190rs11013052 гена PIP5K2A между группами больных депрессивными расстройствами и психически и соматически здоровых доноров выявлено не было. Однако  показаны достоверные различия в частотах встречаемости аллелей и генотипов по двум полиморфным вариантам rs10430590 иrs10828317 гена PIP5K2Aв группах здоровых лиц и больных депрессивными расстройствами.

В результате анализа ассоциации исследуемых полиморфизмов было показано, что частота Т аллеля полиморфного варианта rs10430590гена PIP5K2A в выборке больных депрессивными расстройствами в 1,5 раза выше, чем в группе здоровых доноров (ОШ=1,58, 96 % ДИ=1,06-2,36, р=0,03). Соответственно, генотипы A/TиT/Tпо полиморфизму rs10430590гена PIP5K2A в выборке больных депрессивными расстройствами встречаются статистически значимо чаще, чем в группе здоровых индивидов (ОШ=1,65, 95 % ДИ=0,96-2,85, р=0,04). Также нами показано, что частота аллеля Т по полиморфизму rs10828317гена PIP5K2A в выборке больных депрессивными расстройствами в 1,5 раза ниже, чем в группе психически здоровых индивидов (ОШ=1,42, 95% ДИ=1,04-1,93, р=0,03).

Полиморфизм rs10828317, расположенный в экзоне 7, вызывает несинонимичную аминокислотную замену аспарагина на серин в 251-м положении (N251S)-PIP5K2A белка [2]. Мутация (N251S)-PIP5K2A препятствует нормальной функциональной регуляции нейрональных глутаматных транспортёров EAAT3, что играeт роль в нарушении метаболизма глутамата в мозге у носителей этой мутации. Механизмом нарушения является снижение электрогенного глутаматного тока EAAT3 транспортёров 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 [8].

Таблица 1

Частоты встречаемости генотипов и аллелей полиморфных вариантов гена PIP5K2A у пациентов с депрессивными расстройствами

dbSNP-ID

Генотипы,

аллели

Пациенты с депрессивными расстройствами (n=218)

Здоровые лица

(n=147)

χ2, р

rs8341

 

СС

26,7

31,7

χ2=0,70р=0,71

CT

58,1

52,4

TT

15,1

15,9

C

55,8

57,9

T

44,2

42,1

HWE

χ2=2,92,р=0,09

χ2=0,13, р=0,71

rs11013052

 

AA

8,1

6,5

χ2=1,14р=0,56

AC

47,4

42,4

CC

44,5

51,1

A

31,8

27,7

C

68,2

72,3

HWE

χ2=0,93, р=0,34

χ2=0,14, р=0,71

rs1417374

 

AA

10,3

8,9

χ2=0,86р=0,65

AG

48,6

44,4

GG

41,1

46,7

A

34,6

31,1

G

65,4

68,9

HWE

χ2=0,66, р=0,42

χ2=0,08, р=0,78

rs1132816

 

AA

52,3

55,4

χ2=0,25р=0,88

AG

43,0

40,2

GG

4,7

4,3

A

73,8

75,5

G

26,2

24,5

HWE

χ2=1,57, р=0,21

χ2=0,56, р=0,45

rs10430590

AA

32,8

49,5

χ2=6,18р=0,04*

AT

53,1

40,7

TT

14,1

9,9

A

59,4

69,8

T

40,6

30,2

HWE

χ2=0,61, р=0,43

χ2=0,08, р=0,78

rs10828317

 

CC

14,9

10,2

χ2=5,00р=0,03*

CT

49,8

44,2

TT

35,3

45,6

C

40,4

32,3

T

59,6

67,7

HWE

χ2=0,06, р=0,81

χ2=0,00, р=0,95

rs943190

 

 

CC

18,8

14,6

χ2=1,40р=0,50

CT

54,5

52,8

TT

26,8

32,6

C

46

41

T

54

59

HWE

χ2=0,95, р=0,33

χ2=0,39, р=0,53

rs946961

 

 

CC

7,5

10,3

χ2=0,67р=0,72

CG

44,9

43,7

GG

47,7

46,0

C

29,9

32,2

G

70,1

67,8

HWE

χ2=0,49, р=0,48

χ2=0,00, р=1

rs746203

 

 

CC

17,3

14,3

χ2=1,40р=0,50

CT

58,4

54,3

TT

24,3

31,4

C

46,5

41,4

T

53,5

58,6

HWE

χ2=2,47, р=0,12

χ2=0,49, р=0,48

Примечание: HWE-равновесие по закону Харди - Вайнберга; * -  уровень значимости менее 0,05.

Полученные нами результаты, свидетельствующие об участии PIP5K2A киназы в патогенезе депрессивных расстройств, подтверждают данные P. Stopkova с соавторами (2003) о локализации числа генов, вовлеченных в процессы синтеза и дефосфорилирования фосфатидилинозитол 4,5-бифосфата (PIP2) в регионах генома, ассоциированных с биполярными аффективными расстройствами, включая 10p12, 21q22 и 22q11, а также другие. Механизмы, лежащие в основе терапевтического эффекта лития при хроническом лечении биполярных аффективных расстройств, связывают с дифференциальной экспрессией генов, ассоциированных с фосфоинозитидным метаболизмом, включая и PIP5K2A (SeelanR.S. etal., 2008).

Выводы. Полученные результаты подтверждают нашу гипотезу об участии PIP5K2A киназы в патогенезе депрессивных расстройств. Выявлена статистически значимая ассоциация полиморфных вариантов rs10430590 и rs10828317 гена PIP5K2A с депрессивными расстройствами. Предполагается, что дальнейший поиск генетических маркеров, ассоциированных с развитием и течением депрессивных расстройств, позволит разработать эффективные методы диагностики и лечения заболевания.

Исследование выполнено при поддержке Стипендии Президента РФ №СП-1786.2015.4.

Рецензенты:

Семке А.В., д.м.н., профессор кафедры психиатрии, наркологии и психотерапии ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Томск;

Аксенов М.М., д.м.н., профессор кафедры психологии развития личности ФГБОУ ВПО «Томский государственный педагогический университет» Министерства образования и науки Российской Федерации, г.Томск.


Библиографическая ссылка

Вялова Н.М., Османова Д.З., Пожидаев И.В., Симуткин Г.Г., Федоренко О.Ю., Федоренко О.Ю., Иванова С.А., Иванова С.А., Бохан Н.А., Бохан Н.А. РОЛЬ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНА PIP5K2A В ПАТОГЕНЕЗЕ ДЕПРЕССИВНЫХ РАССТРОЙСТВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22935 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074