Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ФЕРМЕНТА ГЛУТАТИОН-S-ТРАНСФЕРАЗЫ И ДВИГАТЕЛЬНЫЕ НАРУШЕНИЯ У БОЛЬНЫХ ШИЗОФРЕНИЕЙ

Иванова С.А. 1 Бойко А.С. 1 Федоренко О.Ю. 1, 2 Щигорева Ю.Г. 1 Рудиков Е.В. 1 Бородюк Ю.Н. 1 Семке А.В. 1 Бохан Н.А. 1
1 ФГБУ «Научно-исследовательский институт психического здоровья» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук
2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Лекарственно индуцированные двигательные расстройства у больных с психическими расстройствами снижают качество жизни пациентов, что диктует необходимость применения персонализированного подхода. Изучены полиморфные аллельные варианты гена глутатион-S-трансферазы GSTP1 системы второй фазы детоксикации ксенобиотиков в отношении двигательных расстройств у больных эндогенными психическими расстройствами на фоне получения нейролептической терапии. Обследовано 143 больных шизофренией и 91 психически и соматически здоровых лиц. Для полиморфного варианта rs1695 гена GSTP1 выявлена ассоциация с риском развития тардивной дискинезии у больных шизофренией при длительной фармакотерапии. Генотип AG и аллель G гена глутатион-S-трансферазы Р (313A > G) имеют протективное значение, снижая риск развития тардивной дискинезии у больных шизофренией. Полученные результаты возможно использовать для прогнозирования риска развития побочных эффектов.
глутатион-s-трансфераза
тардивная дискинезия
шизофрения
антипсихотическая терапия
1. Поиск биомаркеров и разработка фармакогенетических подходов к персонализированной терапии больных шизофренией / С.А. Иванова, О.Ю. Федоренко, Л.П. Смирнова, А.В. Семке // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2013. – № 1. – С. 12–16.
2. Способ прогнозирования риска развития поздней дискинезии при нейролептической терапии больных шизофренией: патент на изобретение RUS 2447832 15.12.2010 / Иванова С.А., Смирнова Л.П., Семке А.В., Кротенко Н.М., Рудиков Е.В., Иванова А.С., Корнетова Е.Г.
3. Середенин С.Б. Лекции по фармакогенетике – М.: МИА, 2004. – 303 с.
4. Активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах больных психическими и неврологическими расстройствами / Л.П. Смирнова, Н.В. Кротенко, Н.М. Кротенко, В.Н. Логинов, М.В. Духан, С.А. Иванова, Ю.Л. Мальцева // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2008. – № 1. – С. 133–135.
5. Стандарты оказания помощи больным шизофренией. Московский НИИ психиатрии Росздрава / под ред. В.Н. Краснова, И.Я. Гуровича, С.Н. Мосолова, А.Б. Шмуклера. – М., 2006. – 54 с.
6. Активность моноаминоксидазы и показатели эндогенной интоксикации у больных с первым эпизодом шизофрении / М.Г. Узбеков, Э.Ю. Мисионжник, А.Б. Шмуклер, И.Я. Гурович, Ю.А. Грызунов, Н.В. Смолина, В.В. Калинина, Т.Н. Соколова, Т.А. Москвитина, В.А. Шевченко // Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. – 2009. – Т. 109. – № 5. – С. 48–52.
7. Глутатион как критерий прогноза риска лекарственной поздней дискинезии у больных шизофренией / Ю.Г. Щигорева, А.С. Бойко, Н.М. Кротенко, Л.П. Смирнова, Е.Г. Корнетова, А.В. Семке, С.А. Иванова // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2012. – № 6. – С. 75–78.
8. Al Hadithy A.F., Ivanova S.A., Pechlivanoglou P. et al. Missense polymorphisms in three oxidative-stress enzymes (GSTP1, SOD2, and GPX1) and dyskinesias in Russian psychiatric inpatients from Siberia // Human Psychopharmacology – 2010. – Т. 25. – № 1. – P. 84–91.
9. Boskovic M., Vovk T., Plesnicar B.K., Grabnar I. Oxidative Stress in Schizophrenia Current Neuropharmacology. – 2011. – № 9. – P. 301–312.
10. Gardos G., Cole J.O., La B.R. The assessment of tardive dyskinesia // Arch. Gen. Psychiatry. – 1997. – Vol. 34. – P. 1206–1212.
11. Ishii T., Matsuse T., Teramoto S. et al. Glutathione-S-transferase P1 (GSTP1) polymorphism in patients with chronic obstructive pulmonary disease // Thorax. – 1999. – Vol. 54. – P. 693–696.
12. Katoh T., Kaneko S., Jakasawa S. et al. Human glutathione S-transferase P1 polymorphism and susceptibility to smoking related epithelial cancer; oral, lung, gastric, colorectal and urothelial cancer // Pharmacogenetics. – 1999. – Vol. 9. – P. 165–169.
13. Klawans H.L. Recognition and diagnosis of tardive dyskinesia // J. Clin. Psychiatry. – 1985. – Vol. 46. – № 4. (Sec. 2). – P. 3–7.
14. Kropp S., Kern V., Lange K. et al. Oxidative stress during treatment with first- and second-generation antipsychotics // J. Neuropsychiatry Clin. Neurosci. – 2005. – Vol. 17. – P. 227–231.
15. Tandon R., Nasrallah H.A., Keshavan M.S. Schizophrenia, «just the facts» 5. Treatment and prevention. Past, present, and future // Schizophr Res. – 2010. – Vol. 122. – № 1–3. – P. 1–23.

Разработка методов, позволяющих индивидуализировать фармакотерапию, является одной из важнейших задач клинической фармакологии и биологической психиатрии на современном этапе [8, 1]. Генетические особенности являются причиной от 20 до 95 % всех неблагоприятных реакций организма человека на лекарственные соединения [3]. Выявление этих особенностей у больных позволяет прогнозировать фармакологический ответ на лекарственные соединения, а значит, повысить эффективность и безопасность применения этих соединений. С точки зрения фармакогенетики, наибольшее клиническое значение имеет полиморфизм генов, контролирующих синтез и работу ферментов биотрансформации лекарственных средств, к этим ферментам относится глутатион-S-трансфераза (GST), который выполняет как антиоксидантную функцию, так и детоксикационную, участвуя в метаболизме ксенобиотиков [2]. GST осуществляет конъюгацию сульфгидрильной (SH) группы глутатиона с ксенобиотиками или их метаболитами, образовавшимися в первой фазе биотрансформации. Данная реакция играет ведущую роль в защите клеток от свободных радикалов [11]. Существуют несколько классов GST в зависимости от метаболизируемого субстрата и органной принадлежности ферментов. Синтез глутатионтрансфераз контролируется различными генами, в которых выявлены однонуклеотидные замены, оказывающие существенное влияние на их функции.

Основным способом лечения шизофрении является длительная антипсихотическая терапия, которая улучшает долгосрочный прогноз заболевания [5]. Кроме основного антипсихотического действия, нейролептики обладают широким спектром побочных эффектов, включая метаболические, сердечно-сосудистые и экстрапирамидные нарушения [15]. Под поздней или тардивной дискинезией (ТД) понимают любой гиперкинез, если он удовлетворяет двум основным критериям: во-первых, возникает вследствие длительного приема антипсихотиков, во-вторых, стойко сохраняется после отмены препарата [10]. Тардивная дискинезия является серьёзным побочным эффектом длительной антипсихотической терапии и развивается у 20-30 % больных, получающих нейролептики [13]. Экстрапирамидные побочные эффекты осложняют течение основного заболевания, усиливая выраженность негативных, когнитивных и аффективных расстройств, и приводят к дополнительной социальной стигматизации больных, ухудшают качество жизни пациента и являются причиной отказа пациентов от терапии [1]. В связи с развитием дисбаланса в нейротрансмиттерной системе при шизофрении активируются процессы окислительного стресса [6, 9, 4]. Антипсихотики, благодаря своей липофильности, способны встраиваться в клеточные мембраны и нарушать метаболизм нейронов [14]. Окислительный стресс и снижение антиоксидантной защиты способствуют гибели нейронов [14] и могут быть ассоциированы с развитием тардивной дискинезии [7, 2]. В настоящее время не существует достоверных предикторов риска развития дискинезии на фоне антипсихотической терапии.

Таким образом, знания о полиморфизме генов ферментов метаболизма антипсихотиков, а также выявление их субстратной специфичности, помогут лучше понять процессы биотрансформации ксенобиотиков и, как следствие, внесут определенный вклад в изучение их побочных эффектов, в том числе и тардивной дискинезии.

Целью настоящей работы явилось изучение полиморфизма гена глутатион-S-трансферазы пи (GSTP1) у больных шизофренией с двигательными расстройствами на фоне антипсихотической терапии и психически здоровых людей.

Материалы и методы 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.

Было проведено комплексное клиническое обследование 143 больных шизофренией, проходивших курс стационарного лечения в отделении эндогенных расстройств ФГБУ НИИПЗ СО РАМН. В основную группу исследования было выделено 42 пациента с верифицированным диагнозом «шизофрения» (средний возраст составил 44,8 ± 13,3 года), получающих антипсихотики и имеющие признаки тардивной дискинезии. Степень выраженности ТД определялась по шкале патологических непреднамеренных движений AIMS (Abnormal Involuntary Movement Scale) [10]. Группа сравнения состояла из 101 пациента (средний возраст 34,9 ± 12,6 лет), получающего антипсихотические препараты, но не имеющего дискинезии. Контрольная группа была представлена психически и соматически здоровыми лицами (91 человек), сопоставимыми по полу и возрасту с исследуемыми группами.

Материалом для исследования служила венозная кровь обследуемых лиц, взятая утром натощак из локтевой вены в пробирки фирмы «Вакутейнер», содержащие ЭДТА. Выделение геномной ДНК проводилось из ядросодержащих клеток венозной крови сорбентным методом с использованием набора реактивов ООО «Лаборатория МЕДИГЕН» по предложенной производителем схеме.

Определение аллельных вариантов гена GSTP1 (rs1695) проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени со специфическими праймерами, результаты реакции детектировали с помощью флуоресцентных Taq-man зондов, комплиментарных полиморфному участку ДНК GTAGTTTGCCCAAGGTCAA[G/A]GCCACCTGAGGGGTAAG. Амплификацию ДНК проводили в объеме реакционной смеси, равной 15 мкл и содержащей 1 мкл ДНК матрицы и 14 мкл реакционной смеси набора в следующем режиме: первичный прогрев и регистрация флуоресцентных сигналов – 30 с при 60 °С; начальная денатурация – 10 мин при 95 °С; затем 60 циклов: денатурация – 15 с при 95 °С; отжиг – 15 с при 60 °С для пар праймеров GSTP1 rs6318; элонгация – 45 с при 60 °С; регистрация флуоресцентных сигналов – 15 с при 60 °С; после чего конечная элонгация и регистрация флуоресцентных сигналов в конечной точке – 30 с при 60 °С. Для проведения ПЦР использовали Real-Time ДНК амплификатор «StepOnePlus» фирмы Applied Biosystems (США).

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета программ SPSS для Windows, версия 17.0. Для проверки соответствия распределения частот генотипов исследуемого гена равновесному распределению Харди-Вейнберга использовался модифицированный критерий χ². Сравнение частот генотипов и аллелей анализируемых групп проводили с помощью критериев χ2, Фишера. Различия считали достоверными при р < 0,05. Об ассоциации разных генотипов (или их комбинаций) с заболеваниями судили по величине отношения шансов (odds ratio (OR)), величины, показывающей, во сколько раз выше вероятность заболеть для индивида с определенным генотипом: OR = (A/B)/(C/D), где А – число (процент) людей с данным генотипом в группе больных; С – число (процент) людей с данным генотипом в группе здоровых; В – число (процент) индивидов, не имеющих данного генотипа в группе больных; D – число (процент) индивидов, не имеющих данного генотипа в группе здоровых. Значения OR > 1 указывают на возможную положительную ассоциацию с заболеванием. Обсуждение величин OR проводили при уровне значимости не более 5 %.

Результаты исследования и их обсуждение

Ген глутатион-S-трансферазы пи (GSTP1) изучался по полиморфному варианту 313A > G, приводящему к замене изолейцина (Ile) на валин (Val) в 105 положении полипептидной последовательности. Выявлено снижение частот встречаемости генотипов AG (28,6 %) и GG (4,8 %) в группе наблюдения по сравнению с группой пациентов, получающих антипсихотики, но не имеющих двигательных нарушений (AG 40,6 %, GG 8,9 %.) (р ≤ 0,05). Частоты встречаемости генотипов AA, AG и GG в контрольной группе составили 47,3; 40,7 и 12,1 % соответственно. В группе с тардивной дискинезией отмечается преобладание генотипа AA (66,7 %) по отношению к контрольной группе (47,3 %) и группе сравнения (50,5 %) (таблица). Отмечается некоторое снижение риска развития экстрапирамидных расстройств при наличии у пациента генотипа AG и аллеля G (OR = 0,49 и OR = 0,52 соответственно; CI 95 %).

Распределение генотипов и аллелей гена GSTP1 в группах больных шизофренией и здоровых лиц

Исследуемые группы

N

Генотипы

Аллели

AA

AG

GG

A

G

Здоровые лица

91

43 (47,3 %)

37 (40,7 %)

11 (12,1 %)

123 (67,58 %)

59 (32,42 %)

Больные с ТД

42

28 (66,7 %)

Р1 = 0,0149 χ² = 5,92

12 (28,6 %)

2 (4,8 %)

68 (80,95 %)

Р2 = 0,061

χ² = 4,28

16 (19,05 %)

Больные без ТД

101

51 (50,5 %)

41 (40,6 %)

9 (8,9 %)

143 (70,8 %)

59 (29,2 %)

Примечания:

Р1 – уровень статистически значимых различий между носителями генотипа АА и АG гена GSTP1 в группе больных без признаков тардивной дискинезии и группе больных с экстрапирамидными расстройствами;

Р2 – уровень статистически значимых различий между носителями аллеля А и G гена GSTP1 в группе больных без двигательных нарушений и группе пациентов с дискинезией.

Для изученных полиморфных вариантов гена GSTP1 (313A > G) распределение генотипов в контрольной выборке соответствовало ожидаемому при равновесии Харди‒Вайнберга.

Метаболизм лекарственных препаратов и эффекты их дальнейшего пребывания в организме в большей степени зависят от генетического полиморфизма ферментов системы биотрансформации. Для ферментов биотрансформации характерна способность к метаболизму большого количества субстратов по причине того, что ферменты I-й и II-й фаз детоксикации ксенобиотиков перекрываются по своей субстратной специфичности. Глутатион-S-трансферазы – семейство ферментов, участвующих в метаболизме большого числа электрофильных ксенобиотиков через конъюгацию с глутатионом, а также в метаболизме ряда эндогенных субстратов (гормонов, липидов, простагландинов, лейкотриенов). Ген GSTP1 был проанализирован по полиморфному варианту rs1695(313A > G), приводящему к замене изолейцина на валин в 105 положении полипептидной последовательности. Частоты встречаемости аллелей и генотипов изучаемых локусов в исследованной выборке здоровых жителей г. Томска оказались близки к значениям таковых в других европеоидных популяциях по данным NCDI. Выявлено достоверное снижение частот встречаемости генотипов AG (28,6 %) и GG (4,8 %) у больных с тардивной дискинезией по сравнению с группой пациентов, не имеющих двигательных нарушений (OR = 0,49 и OR = 0,52 соответственно; CI 95 %). Биосинтез белковых продуктов с измененных генетических последовательностей приводит к образованию ферментов с измененной детоксикационной активностью, что в свою очередь может приводить к изменению фармакодинамики нейролептиков. Тот факт, что точковые однонуклеотидные замены приводят к изменению скорости метаболизма ксенобиотиков и повышают риск развития нейролептических двигательных нарушений позволяет говорить о более значимой роли в патогенезе лекарственных экстрапирамидных нарушений самих нейролептических соединений. Было обнаружено, что замена изолейцина на валин в 105 положении, расположенная в субстрат-связывающем Н участке фермента, приводит к различным изменениям кинетических параметров фермента [12]. Показано, что при мутации Val105 в 7 раз увеличивается каталитическая активность фермента по отношению к полициклическим ароматическим соединениям, но в 3 раза снижается активность по отношению к 1-хлор-2,4-динитробензену [11]. Метаболизм ксенобиотиков через глутатионопосредованную детоксикацию играет важную роль в обеспечении устойчивости клеток к перекисному окислению липидов.

Заключение

В результате проведенного исследования было выявлено, что генотип AG и аллель G гена глутатион-S-трансферазы пи (313A > G) имеют протективное значение, снижая риск развития тардивной дискинезии у больных шизофренией, получающих антипсихотики (OR = 0,49 и OR = 0,52 соответственно; CI 95 %).

Ферментативная система метаболизма ксенобиотиков является практически универсальным механизмом, поддерживающим внутренний баланс и способствующим сохранности здоровья организма человека. С помощью семейств этих ферментов с одинаковой каталитической активностью и различной субстратной специфичностью метаболизируются сотни самых разных по химическому составу соединений. Одним из важнейших свойств системы метаболизма является индукция – активация транскрипции гена в присутствии субстрата. Тканеспецифичная экспрессия различных изоформ метаболизма ксенобиотиков определяет ее адаптацию к структурно-функциональной организации той или иной системы организма.

Актуальность дальнейших исследований в области нежелательных лекарственных реакций не вызывает сомнения, поскольку полученные результаты позволяют не только приблизиться к их пониманию молекулярно-генетических основ, но и в дальнейшем открывают перспективы прогнозирования и профилактики развития лекарственных осложнений.

Исследование выполнено при поддержке проектов РФФИ № 12-04-33072 «Патогенез двигательных нарушений у больных эндогенными психическими расстройствами на фоне антипсихотической терапии: роль фармакогенетических факторов» и ФЦП 2012-1.3.2-12-000-1002-2614 «Роль полиморфных вариантов генов системы детоксикации ксенобиотиков в патогенезе лекарственно-индуцированных двигательных нарушений у больных эндогенными психическими расстройствами».

Рецензенты:

Невидимова Т.И., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии, ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития 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 РФ, г. Томск.

Работа поступила в редакцию 23.09.2013.


Библиографическая ссылка

Иванова С.А., Бойко А.С., Федоренко О.Ю., Щигорева Ю.Г., Рудиков Е.В., Бородюк Ю.Н., Семке А.В., Бохан Н.А., Федоренко О.Ю. ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ФЕРМЕНТА ГЛУТАТИОН-S-ТРАНСФЕРАЗЫ И ДВИГАТЕЛЬНЫЕ НАРУШЕНИЯ У БОЛЬНЫХ ШИЗОФРЕНИЕЙ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-4. – С. 650-654;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32488 (дата обращения: 15.09.2019).

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 = 1.252