CC BY
339
Эпигенетические аспекты этиопатогенеза шизофрении
Нестерович А.Н., психиатр-нарколог РНПЦ психического здоровья, Минск
Nestsiarovich A.M.
Republican Research and Practice Center of Mental Health, Minsk, Belarus
Epigenetic aspects of schizophrenia's etiopathogenesis
Резюме. Перспективным направлением современных исследований в психиатрии является эпигенетический подход, предполагающий изучение феномена экспрессии гена, его модифицирующих факторов и соответствующих нарушений, так называемых эпимутаций. Процесс метилирования ДНК - один из основных эпигенетических механизмов, регулирующих активность гена за счет блокирования процесса транскрипции. Имеются данные о нарушении у больных шизофренией процессов метилирования ДНК на уровне генома, а также о специфических паттернах гипо- и гиперметилирования отдельных субпопуляций нейронов в головном мозге. В статье содержится обзор современных представлений об эпигенетических процессах и их особенностях применительно к шизофрении. Ключевые слова: эпигенетические механизмы, метилирование ДНК, шизофрения.
Summary. Promising area of current research in psychiatry is the epigenetic approach involving the study of the phenomenon of gene expression and its modifying factors and associated aberrations, the so-called epimutations. The process of DNA methylation is one of the major epigenetic mechanisms that regulate gene activity by blocking the transcription process. There is evidence that schizophrenic patients have disrupted process of DNA methylation at genome-wide level, as well as specific patterns of hypo-and hypermethylation in subpopulations of neurons in the brain. This article provides an overview of contemporary ideas about epigenetic processes and their characteristics in relation to schizophrenia. Keywords: epigenetic mechanisms, DNA methylation, schizophrenia.
Шизофрения относится к числу «комплексных», идиопатических заболеваний, распределение которых в популяции не соответствует законам Менделя и этиологической предпосылкой которых является совместное действие генетических и экзогенных (средовых) факторов. Генетически опосредованная морбидная предрасположенность организма («шизотаксия») манифестирует фенотипически при условии воздействия строго определенных триг-герных факторов окружающей среды. Наследственный компонент заболевания представлен полигенным типом наследования, с различным генетическим «вкладом» в морбидную отягощенность наиболее вероятных «генов-кандидатов» шизофрении (DISC1, SLC18A1, GRIN2B, GABRB2, DRD2, MTHFR, COMT RELN, GAD67 и др.) [51, 62]. Более 100 таких генов насчитывает база данных «SZGene database», аналогичная ранее созданным базам для болезней Паркинсона (PdGene) и Альцгеймера (AlzGene) и включающая все опубликованные генетические исследования «случай-контроль», выявившие ассоциацию гена с заболеванием [4, 87]. Генетическое картирование
позволило определить первичную, «базовую» детерминанту шизофренического эндофенотипа, служащую «матрицей» для всех последующих этапов патогенеза на молекулярном, клеточном, гистохимическом и органном уровнях. Роль исходного генетического материала в архитектуре заболевания ограничена уровнем нуклеотидной последовательности ДНК (определенным сочетанием генов, их полиморфных вариантов, феноменом эпистаза1), дальше которого в действие вступают модифицирующие факторы, в том числе экзогенной природы, чей «вклад» в патогенез носит более «свободный» и вероятностный характер и с трудом поддается ретроспективной оценке.
В фокусе дальнейших исследований шизофренического эндофенотипа оказался феномен экспрессии2 отдельных генов, его биологические закономерности, маркеры, а также специфические «поломки», так называемые эпимутации [64]. Эпигенетика (греч. еш - над, выше) предполагает изучение митотически наследуемых характеристик генетической экспрессии клетки, не связанных с изменением нуклеотидной последовательности ДНК [88]. Вариабельность паттернов
генетической экспрессии в организме представляет собой эпигенетический полиморфизм [69], а эпигенетические варианты генетических аллелей - эпиаллели [63]. Иными словами, эпигенетика отражает совокупность процессов последовательной модификации содержащейся в генетическом материале информации, обуславливающих избирательное «подавление» одних генов и «активацию» других. Данный подход, рассматривающий наследственность как модифицируемый фактор, позволяет объяснить высокую степень дискор-дантности по шизофрении у монозиготных близнецов, относительно поздний возраст начала заболевания, гендерные особенности течения психоза и изменения его клинической картины с течением времени [65].
Экспрессия генов включает процессы связывания РНК-полимеразы со специальным участком гена (промотором), транскрипции (синтез матричной мРНК), трансляции (синтез белка на рибосомах РНК), а также посттрансляционной модификации белка. Уровень экспрессии (т.е. количество синтезируемой рНк или белка) регулируется специальными регу-ляторными участками гена, в том числе энхансерами3 и сайленсерами4. Неко-
1 Эпистаз - процесс, в ходе которого один ген влияет на экспрессию другого (как на уровне активности, так и на уровне соответ-
ствующих биохимических продуктов).
3 Экспрессия генов - процесс, в ходе которого генетическая информация в виде последовательности нуклеотидов ДНК преобразуется в функциональный продукт - РНК или белок.
3 Энхансеры - регуляторные последовательности ДНК, активирующие прилежащие к ним гены.
4 Сайленсеры - регуляторные последовательности ДНК, подавляющие активность прилежащих к ним генов.
торые индукторы (гормоны, ростовые вещества и вещества, определяющие дифференцировку клеток) способны влиять на процесс экспрессии; их место и время воздействия также опосредованы генетически. Биологический маркер экспрессии гена - уровень внутриклеточной мРНК. Использование методик определения мРНК в биологической психиатрии открывает новые перспективы изучения «эпигенетического профиля» больных шизофренией как отдельного фенотипи-ческого «среза». Так, при изучении профиля генетической экспрессии клеток коры головного мозга у больных шизофренией (а именно, поля 46 по Бродману) эпигенетические «аберрации» выявлены в 63 из 12 500 генов [22].
К эпигенетическим процессам относят метилирование дНк, посттрансляционную модификацию гистоновых белков, РНК-опосредованное «молчание» генов [66, 88]. Все три процесса тесно взаимосвязаны и в равной степени могут быть задействованы в этиопатогенезе шизофрении, несмотря на то что наиболее изученный в этом аспекте процесс -метилирование ДНК, для которого получено множество эмпирических данных касательно связи с шизофренией [14, 30, 42, 70].
Метилирование ДНК
Наиболее распространенная модификация геномной ДНК - присоединение метильной группы к цитозину в составе Орв-динуклеотида в позиции С5 цитози-нового кольца. В процессе репликации ДНК ее «дочерняя» цепь «достраивает» соответствующий динуклеотид по принципу комплиментарности и антипараллельности и приобретает исходный профиль метилирования «материнской» нити ДНК. Метилированный цитозин называют «пятой буквой» генетического кода [79]; он термодинамически стабилен, кроме того, гипермутабелен и может подвергаться спонтанному дезаминированию с образованием тимина [79]. В постмитотическом нейроне метилирование цитозина - самое долгое событие на протяжении жизни организма, так как нейрональная ДНК, в соответствии с современными представлениями, не реплицируется. Основная функция метилирования ДНК заключается в ингибирующем влиянии на экспрессию гена, т.е. поддержании «молчащего» состояния его транскрипционно активных участков.
Существует гипотеза, согласно которой эволюционно система метилирования ДНК у эукариот выработалась для защиты клетки от «встраивания» чужеродной вирусной ДНК и паразитирующих генов (транспозонов), а также от избытка эндогенных повторяющихся последовательностей [7]. Предполагается, что процесс метилирования является механизмом «отбора», направленного на «выключение» генов, которые не требуются безусловно для выживания клеток в культуре. Наиболее распространенный взгляд - метилирование необходимо для контроля экспрессии генов в процессе индивидуального развития и клеточной дифференцировки.
Первый этап в процессе онтогенеза человека - тотальное деметилирова-ние генома на стадиях первых делений зиготы, «обнажающее» исходный эпигенетический профиль. Далее на стадии имплантации бластоцисты происходит массовое метилирование de novo, профиль которого «выстраивается» в процессе дифференцировки клеток и в результате приобретает тканеспецифичный характер [20]. Эпигенетический полиморфизм после рождения представлен набором тканеспецифичных паттернов метилирования, при этом метилированными, т.е. «молчащими», оказываются 60-70% всех одиночных CpG-динуклеотидов в геноме человека [79, 88]. Тем не менее наиболее важные для регуляции транскрипции промоторные области гена сохраняют относительно высокую активность, так как в большинстве случаев (60-75%) находятся в гипометилированных «GpC-островках» (участках повышенной плотности GC-динуклеотидов в гене) [79].
Процесс развития и дифференци-ровки клеток и тканей завершается установлением относительно стабильного профиля метилирования в соматических клетках взрослого человека, который поддерживается митотически. Вместе с тем результаты некоторых исследований указывают на снижение интенсивности процесса метилирования человеческого генома в целом с возрастом [44, 73], несмотря на то что на уровне отдельных промоторов она может как повышаться, так и понижаться [81]. Особое положение в этом аспекте занимает центральная нервная система (ЦНС), зрелые нейроны которой фактически не делятся, что означает стабильность постмитотического
статуса метилирования на протяжении всей жизни клетки. Имеются данные о том, что в головном мозге уровень метилированного цитозина больше, чем в других областях организма [цит. по 79], при этом уровень метилирования в различных нейроанатомических областях головного мозга различается [49].
Важность процесса метилирования для адекватной тканеспецифической клеточной дифференцировки была продемонстрирована в экспериментах на культурах клеток: инкубация эмбриональных фибробластов мышей с 5-аза-цитидином (веществом блокирующим метилирование ДНК), сопровождается их превращением в миобласты, адипоциты и хондроциты [цит. по 15].
Процесс метилирования ДНК вовлечен в такие процессы, как поддержание стабильности генома, геномный имприн-тинг5, деактивация второй Х-хромосомы женского генома6, клеточная «память» о предшествующей транскрипции [21, 79].
Нарушение процесса метилирования влечет нейрональные нарушения различной степени выраженности. Экспериментальные исследования на животных методами генной модификации cre-lox [28] позволили наблюдать развитие ЦНС в условиях искусственно созданного гипометилирования (за счет снижения активности метилирующих ферментов). Полное отсутствие активности ферментов метилирования у мышей («DNMT1-null mouse») приводило к смерти животного еще во внутриутробном периоде. Гипо-метилирование 95% нейронов на уровне клеток-предшественниц также приводило к гибели животного при рождении вследствие дыхательных расстройств. Мыши, у которых гипометилированными оказались 30% нейронов, выживали, однако в раннем постнатальном периоде у них имела место избирательная элиминация гипо-метилированных нейронов. Если же гипо-метилирование производилось на уровне дифференцированных постмитотических нейронов в перинатальном периоде, такие нейроны смогли выжить до 17 месяцев. Сделаны следующие выводы: 1) клетки-предшественницы чувствительны к гипо-метилированию в гораздо большей степени, чем зрелые дифференцированные нейроны; 2) гипометилирование нейрона ведет к его гибели/элиминации [28].
Процесс метилирования ДНК включает следующие основные этапы (рис. 1):
5 Импринтинг - феномен, при котором аллельные варианты одного и того же гена функционально неравноценны, так как их экспрессия зависит от того, локализованы ли он на материнской или отцовской хромосоме.
6 Деактивация Х-хромосомы - транскрипционное «молчание» одной из двух родительских Х-хромосом у особей женского пола.
Рисунок 1
Процесс метилирования ДНК
1. Присоединение метильной группы к цитозину с помощью ферментов метилтрансфераз. De novo метилтранс-феразы DNM3a и DNMT3b катализируют присоединение метильной группы на «чистый», ранее не метилированный цитозин. Метилтрансфераза DNMT1 служит для поддержания процесса метилирования в дальнейшем, при последующей репликации ДНК.
2. «Распознавание» метилированных участков ДНК специальными белками, содержащими «метил-Срв-связывающие домены», такими как MeCP2, MeCPI и protein Kaiso. Нарушение процесса «распознавания» белками ведет к задержке нейрональной дифференцировки клеток на уровне стволовой клетки-предшественницы и нарушению процесса созревания в постнатальный период с соответствующей неврологической симптоматикой, что было продемонстрировано в экспериментах на мышах [12]. У человека мутация гена MeCP2 избирательно сопряжена с изменениями ней-ронального фенотипа и, в частности, известна в клинической картине синдрома Ретта7.
3. Находящийся в ядре нейрона белок MeCP2 «рекрутирует» комплекс «ко-репрессоров», среди которых важными являются деацетилазы гистоновых белков (HDACs) и белки, ремоделиру-ющие хроматин. Гистоны представляют собой глобулярные белки, вокруг которых «закручена» нить ДНК. Они имеют глобулярный домен и так называемые хвосты (tails), способные к посттрансляционной модификации (ацетилирова-
ние, метилирование, фосфорилирование, гликозилирование и др.). Совместная модификация многочисленных «хвостов» создает специальный «код», который «считывают» белки, регулирующие структуру хроматина, что, в свою очередь, приводит к активации трансляции либо к ее подавлению [88]. Де-ацетилазы осуществляют деацетилирование остатков лизина на «хвостах» белков-гисто-нов, результатом чего является локальная конденсация хроматина вокруг генного промотора и формирование его транскрипционно неактивной формы, т.е. гетерохроматина.
Возбуждение нейрона может нарушать процесс метилирования на всех трех этапах: с одной стороны деполяризация нейрона приводит к фосфорили-рованию белка MeCP2, что снижает его аффинитет к метильным группам и, соответственно, приводит к рассоединению MeCP2 и ко-репрессорного комплекса. С другой стороны, деполяризация вызывает деметилирование отдельных CpG сайтов. Таким образом, процесс возбуждения нейрона приводит к деконденса-ции хроматина и активации транскрипции [13, 56]. Это позволяет предполагать, что патологически активированные области головного мозга, вовлеченные в нейро-циркуляторные сети при шизофрении, могут иметь вторично «расторможенные» паттерны генетической экспрессии, что, в свою очередь, может проявляться в синтезе метаболически «неуместных» продуктов, в том числе нейротрансмиттеров, и искажать нормальное функционирование клетки.
Эпигенетическая модификация ДНК и шизофрения В постмортальных исследованиях головного мозга больных шизофренией обнаружено гиперметилирование про-моторной области гена белка рилина (RELN) [2, 24, 32, 33], а также GAD67 (glutamic acid decarboxylase) - фермента, катализирующего синтез ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты) из глутамино-вой кислоты [33, 58]. Тем не менее в двух
исследованиях не удалось подтвердить гиперметилирование промотора рилина [58, 84].
Наряду с этим при шизофрении констатировано снижение экспрессии рилина и GAD67 в специфических для них областях мозга, а именно - в ГАМК-ергических нейронах коры (1, 2, 4 слоев), гиппокампа и базальных ганглиев [35]. Данный феномен представляет собой одну из наиболее повторяющихся «находок» при посмертном изучении головного мозга больных шизофренией [19, 46]. Интересно, что в ГАМК-нейронах тех же отделов головного мозга обнаружено повышение экспрессии фермента метилирования DNMT1 в 2-3 раза по сравнению с группой контроля [74, 89, 90], а по некоторым данным, и DNMT3a [93]. При этом степень экспрессии DNMT1 в различных слоях коры головного мозга коррелировала со снижением уровней рилина и GAD67 [74].
Кроме того, в префронтальной коре больных шизофренией обнаружено повышенное количество SAM (S-adenosylmethionine) - основного донора метильной группы для ДНК [37]. В биоптате префронтальной коры головного мозга больных шизофренией также выявлены нарушения модификации бел-ков-гистонов в области промотора ГАМК-ергических нейронов [40, 41]. Имеются данные о снижении экспрессии генов транспортеров ГАМК (the vesicular GABA transporter (VGAT), GABA transporter (GAT-1)), а также glutamate transporters (VGLUT1) [39].
Эти наблюдения позволяют говорить об эпигенетических «абберациях» процесса метилирования, лежащих в основе сниженной ГАМК-нейротрансмиттерной активности головного мозга, которая, по данным E. Costa, A. Guidotti [18, 36], имеет место у больных шизофренией.
Связь между метилированием генного промотора и уровнем соответствующего продукта транскрипции в данном аспекте была доказана во многих исследованиях. В экспериментах на мышах и in vitro полное метилирование промоторов генов рилина (RELN) и GAD67 приводило к подавлению их активности [14], однако снижение экспрессии метилирующего фермента DNMT приводило к устранению гиперметилированного статуса промоторов [61]. В свою очередь гипометилиро-вание промотора рилина само по себе
7 Синдром Ретта - наследственное заболевание, развивающееся преимущественно у девочек раннего возраста (1,5 года) и проявляющееся комплексом речевых (эхолалия, мутизм) и двигательных (стереотипии, судороги) нарушений с регрессом психического развития и когнитивным дефицитом.
приводит к повышению его экспрессии в 80 раз [32].
ГАМКергические нейроны локализуются преимущественно в 1, 2 и 4 слоях коры головного мозга, а также в хвостатом ядре и скорлупе [34]. Их функция как интернейронов заключается в поддержании нормального функционирования пирамидных клеток коры (3, 5 слои), за счет модуляции афферентных «входов» и эфферентных «выходов» нейрона [34]. Они регулируют синхронизацию и фаз-ность синаптических потенциалов действия, а также синаптическую пластичность пирамидных нейронов. Различные типы ГАМК-нейронов формируют синапсы на апикальных дендритах пирамидных нейронов (горизонтальные, ЫШАеС клетки), телах (корзинчатые клетки) и аксонах (клетки-канделябры) [34]. Взаимодействие между пирамидными и ГАМК-ергическими нейронами формирует сеть осцилляторной электрический активности коры головного мозга в виде тета-, гамма-осцилляций и быстрых волн, что позволяет интегрировать паттерны возбуждения различной модальной природы и «кодировать» специфическую информацию в виде отдельных когнитивных перцептов [34]. При шизофрении процесс синхронизации электроволновой активности головного мозга нарушен [1], что дает основания предполагать нарушения коннективной синаптической сети коры головного мозга. В свою очередь «рассогласование» совместной деятельности пирамидных нейронов может результиро-вать в нарушении когнитивных функций, что также специфично для данного заболевания [34]. Обусловленная эпимутаци-ями гипофункция ингибиторной системы головного мозга, ведущая к десинхрони-зации сетей пирамидных нейронов, предложена в качестве отдельной гипотезы этиопатогенеза шизофрении [34].
Рилин - гликопротеин внеклеточного вещества, во взрослом мозге синтезируемый и секретируемый ГАМК-ергическими интернейронами коры, гип-покампа и базальных ганглиев (хвостатое ядро, скорлупа), а в пренатальном периоде - клетками Кахаля-Ретциуса [19]. После секреции в межклеточное вещество он адгезируется на «рукоятках» дендритов корковых пирамидных нейронов и окружает их «шипики» [18, 68]. «Шипики» дендритов играют важную роль в синаптической пластичности коры головного мозга. Дефицит рилина приво-
дит к недостаточной экспрессии шипиков дендритов в сети пирамидных нейронов префронтальной коры и гиппокампа [18, 54]. Рилин действует через два основных типа рецепторов: мембранный рецептор аполипопротеина Е (ApoER2) и very low density lipoprotein receptor VLDLR. По данным K. Suzuki, у нелеченных пациентов наблюдается снижение экспрессии ри-линового рецептора VLDLR в периферических лимфоцитах, что может служить надежным периферийным биомаркером заболевания [83].
Посредством фосфорилирования тирозина внутрицитоплазматического белка Dabi рилин модулирует такие процессы, как нейротрансмиссия, миграция и позиционирование нейронов гиппокам-па и коры головного мозга в период фе-тального и раннего постнатального развития, дифференцировка и правильная ориентация волокон радиальной глии, ветвление и рост дендритов, пластичность синапсов в коре взрослого головного мозга, процессы памяти [29, 33, 38, 47, 50] .
В свете эпигенетической теории дефицит рилина в головном мозге больных шизофренией приобретает новый контекст и причинную обусловленность. Интересным представляется исследование процессов нейронального прунинга8 в аспекте эпигенетических «аберраций» промотора рилина.
Метионин и шизофрения
Наряду с локальным гиперметилированием отдельных промоторов в клетках головного мозга больных шизофренией, имеются данные о снижении у последних метилирования ДНК в целом на уровне генома [75]. Причины этого могут лежать в нарушениях однокарбонового цикла, который включает биохимические превращения предшественников главных доноров метильных групп ДНК - SAM и метионина (рис. 2). В6-зависимая се-рин-гидроксиметилтрансфереза (SHMT) катализирует превращение серина в глицин. При этом тетрагидрофолат (THF) превращается в 5,l0-MTHF (5,10-метил-тетрагидрофолат). Последний с помощью В2-зависимой метилтетрагидрофо-латреду2ктазы (MTHFR) превращается в 5-MTHF (5-метилтетрагидрофолат) -донор метильной группы для ремети-лирования гомоцистеина в метионин. Метионин посредством метионин-адено-зинтрансферазы превращается в SAM (S-аденозилметионин) - основной донор
метильных групп для процессов метилирования ДНК. Освободившись от метиль-ной группы, SAM превращается в SAH, который вновь подвергается процессу метилирования с участием фермента MS (В12-зависимой метионин-синтазы). Вне зависимости от уровня «блокировки» метилирования в цепочке превращений, снижение интенсивности данного процесса привело бы к «накоплению» неиспользованных доноров метильных групп (метио-нина и SAM), а также гомоцистеина из-за невозможности его реутилизации в ме-тионин. Кроме того, снижение интенсивности метилирования сопровождалось бы повышением уровня всех предшественников метионина - серина, глицина, 5-MTHF и др. При этом по принципу «обратной связи» повышение уровня SAM вызвало бы снижение активности двух основных регулирующих ферментов -GNMT (глицин-И-метилтрансферазы) и MTHFR (метилтетрагидрофолатредукта-зы) [59].
Получены данные о повышении у больных шизофренией уровня метиони-на в цереброспинальной жидкости [72, 80], уровня гомоцистеина в крови [59], а также серина и глицина как в головном мозге (medial temporal lobe) [92], так и в плазме крови [59].
Эксперименты 1960-70-х гг. демонстрируют, что прием высоких доз метионина приводит к «экзацербации» (усилению) психотических симптомов у 60-70% больных шизофренией, чего не наблюдалось у непсихотических больных [Pollin, 1961; Brune, 1962; Park, 1965; Antun, 1971 - цит. по 19]. В экспериментах на мышах, которые получали высокие дозы метионина (5,3 ммоль/кг подкожно в течение 15 дней) удалось добиться эффекта «психотического состояния», проявлявшегося в поведенческих паттернах, аналогичных таковым при шизофрении, специфических особенностях препульс-ного ингибирования, а также изменениях на молекулярном уровне: повышение уровня SAM в префронтальной коре, гиперметилирование промоторов генов рилина и GAD67 со снижением их экспрессии [24, 85, 86].
Причины глобального гипометилиро-вания ДНК при шизофрении связывают с недостаточным поступлением в организм фолиевой кислоты, в том числе во внутриутробном периоде развития при неправильном питании матери во время беременности [10]. Сообщается, что по-
8 Нейрональный прунинг - процесс избирательной элиминации синапсов/нейронов на ранних стадиях развития головного мозга ребенка.
Однокарбоновый цикл
вышенный уровень гомоцистеина в сыворотке крови матери в третьем триместре беременности увеличивает риск развития шизофрении у потомства [9]. Имеются данные о сниженном уровне фолата в сыворотке крови больных шизофренией по сравнению со здоровыми людьми [31, 60]. Фактором риска шизофрении также считается сниженная активность фермента MTHF редуктазы, которая наблюдается у гомозиготных носителей аллелей ТТ гена MTHFR [6, 43, 52]. Результат такой дисфункции - накопление тетрагидрофо-лата и гомоцистеина, а также снижение интенсивности метилирования ДНК [5].
Сразу в нескольких исследованиях применение глицина, как и D-серина, приводило к уменьшению выраженности позитивной и негативной симптоматики шизофрении, а также к улучшению когнитивных функций [5, 31]. В то же время снижение уровня гомоцистеина приводило к экзацербации симптомов заболевания. Наблюдаемый эффект объясняют тем, что данные вещества (серин, глицин, гомоцистеин) являются облигатными ко-агонистами NMDA (N-methyl-D-aspartate)-глутаматных рецепторов [5], что означает наличие альтернативного и более значимого для патогенеза шизофрении механизма действия, а значит, и малую их информативность и «наглядность» как маркеров для исследования процессов метилирования ДНК.
NMDA (N-methyl-D-aspartate). Сообщается о снижении экспрессии генов рецептора NMDA (а именно, его субъединиц NR1 and NR2A) [39] у больных шизофренией. В связи с этим важно отметить, что снижение активности NMDA рецепторов снижает «высвобождение» ГАМК в синап-
сах корковых пирамидных нейронов. Это подтверждает, что антагонисты ИМОД рецепторов (фенциклидин и др.) приводят к усилению симптомов шизофрении в экспериментах ^Е. Нэтап, Л Соу1е и соавт. [53], а их агонисты успешно используются в лечении данного заболевания [17, 55].
СОМТ ЫесМ-О-теШуИга^егаэе). Имеются данные о повышении экспрессии фермента СОМТ во фронтальной коре больных шизофренией наряду с гипо-метилированием промотора соответствующего гена [3]. СОМТ катализирует первичные этапы деградации нейротрансмиттеров в головном мозге (дофамин, норадреналин, адреналин), и повышение его активности во фронтальной коре связывают с нарушением внимания, исполнительских функций и рабочей памяти у больных шизофренией [88]. При этом установлена связь между повышением активности СОМТ и гиперметилированием промотора рилина [3]. Это свидетельствует о том, что паттерны метилирования, характерные для шизофренического фенотипа, взаимосвязаны и представляют собой проявления единого патологического процесса в головном мозге.
Фармакологические стратегии
«Идеальное» лекарственное средство в аспекте рассматриваемой проблемы должно обладать способностью избирательно корректировать эпигенетические «аберрации» в ядрах клеток отдельных популяций ГАМКергических нейронов головного мозга у больных шизофренией. Исследователи данной проблемы отмечают, что следует избегать веществ, вызывающих генерализованное и неселективное деметилирование генома, так как такая активация может индуцировать серьезные нейрональные нарушения, такие как потеря стабильности миелина в головном мозге пациентов с рассеянным склерозом [57].
В качестве веществ, позволяющих снизить уровень метилирования промоторов рилина и 0Д067 в головном мозге у больных шизофренией, могут применяться:
1. Ингибиторы каталитической активности метилирующих ферментов ЭИМТ К ним относят вещества, экспериментально применяемые в области онкологии, которые могут быть внедрены в ДНК
пролиферирующих клеток - аналоги ци-тозина: 5-азацитидин, зебуларин. In vivo, превращаясь в дериваты трифосфата деоксинуклеотида, они необратимо связываются с метилирующими ферментами и блокируют их активность. Недостаток -они малоэффективны в постмитотиче-ских клетках и плохо проникают через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) [27]. Аналогичным действием обладает антибиотик доксорубицин, дериват антрациклина: он предотвращает действие DNMT и снижает его экспрессию в клетке [48]. Тем не менее использование данного препарата при лечении рака показало его кардиотоксичность а также недостаточную проницаемость для ГЭБ. Перспективен ингибитор метилирующих ферментов в дифференцированных нейронах - прокаинамид, относящийся к группе антиаритмических препаратов [77]. Его введение мышам в дозах 0,29 ммоль/кг позволило устранить гиперме-тилированный статус промоторов рилина и GAD67 после курса применения мети-онина [24].
2. Вещества, снижающие экспрессию метилирующих ферментов DNMT К ним относят гидралазин, используемый в химиотерапии и для лечения артериальной гипертензии, который в малых дозах способен снижать экспрессию DNMT1 в Т-клетках и проникает через ГЭБ [23]. К этой же группе относят никотин и другие агонисты никотиновых рецепторов, обладающие способностью снижать уровень мРНК DNMT1 в ГАМКергических интернейронах коры и гиппокампа [76]. Этот факт, с учетом частой встречаемости никотиновой зависимости у больных шизофренией, можно интерпретировать в ключе «терапевтического»/«компенса торного» эффекта никотина при шизофрении.
3. Ингибиторы деацетилаз гистоно-вых белков (HDAC). Типичный пример препарата данной группы - вальпроевая кислота (VPA), эффекты которой связывают с ацетилированием белков-гистонов [78], а также с активацией специфических внутриклеточных деметилирующих ферментов, описанных в недавних исследованиях в ГАМК-нейронах [26]. Сочетанное применение VPA с нейролептиками при лечении шизофрении приводит к более раннему и выраженному устранению психотических симптомов по сравнению с монотерапией антипсихотиками, кроме того, препарат хорошо переносится [16, 45, 91]. Сообщается, что совместное применение VPA и клозапина активирует процессы деметилирования ДНК через
ковалентную модификацию белков-ги-стонов и увеличивает уровень мРНК GAD67 во фронтальной коре крыс [24, 85, 86], а также в стриатуме [26].
По некоторым данным, механизм действия нейролептиков связан с их способностью ремоделировать структуру хроматина в гАмКергических нейронах [26]. Так, сообщается, что клозапин и сульпирид сами по себе способны вызывать дозо-зависимую активацию деметилирования промотора рилина во фронтальной коре, в отличие от галоперидола и оланзапина [19]. Авторы последнего исследования предлагают использовать в качестве оптимальной схемы «эпигенетической» терапии сочетание лекарственных веществ, влияющих на ремоделирование хроматина (например, нейролептиков) а также селективных аллостерических модуляторов ГАМК-А рецепторов, (например бензоди-азепинов, в частности, имидазенила) [19].
Дериваты бензамида MS-275 и SULP (сульпирид) имеют предположительно тот же механизм действия, что и вальпрое-вая кислота, однако при введении в мозг мышей они проявляют в 10 раз большую эффективность для повышения уровня ацетилированных гистонов чем вальпро-евая кислота [25, 82]. РНК-опосредованное «молчание» генов
Некодирующая РНК (microRNA) через регуляцию структуры хроматина может как подавлять, так и активировать генную экспрессию [88]. Участки некодирующей РНК (Xist - X-inactive specific transcript) вовлечены в поддержание процесса «молчания» неактивной Х-хромосомы у женщин. Не так давно обнаружены молекулы short-interfering РНК (siRNA) и piwi-interacting RNA, которые также «атакуют» гомологичные гены и подавляют их экспрессию. Эффект «РНК-интерференции» используется в экспериментальной медицине для «нокдауна»9 (knockdown) генов - как с целью выяснения их функции, так и для «выключения» онкогенов, вирусных генов (вирус простого герпеса, гриппа, иммунодефицита человека, гепатитов А и В), а также рецепторов к патологическим субстратам при лечении нейродегенеративных заболеваний. Теоретически данные вещества также могут быть использованы при лечении шизофрении. Имеются данные о специфических для данного заболевания изменениях микроРНК в клетках ЦНС [8, 11, 67], а также о мутациях соответствующих генов [7]. Ограничение использования данных
веществ - их возможное нежелательное взаимодействие с генами, имеющими схожую нуклеотидную последовательность, риск чего, по оценкам исследователей, составляет до 10% [71].
Таким образом, приведенные данные убедительно демонстрируют специфические для шизофрении эпигенетические нарушения, затрагивающие субпопуляцию ГАМКергических интернейронов головного мозга, результатом чего являются нарушения интегративных и коорди-наторных процессов в ЦНС как в период пренатального развития головного мозга, так и в позднем онтогенезе. Эпигенетический подход открывает новые исследовательские перспективы в отношении методов диагностики, лечения и профилактики психических болезней, несмотря на то что разработка его аспектов, как теоретических, так и прикладных, находится на стадии начинаний. Он позволяет рассматривать генетическую предрасположенность как модифицируемый фактор, действие которого можно контролировать и направлять.
Дальнейшие усилия исследователей должны быть направлены на изучение пространственного распределения в головном мозге различных паттернов метилирования и их специфических «аберраций» как в пределах отдельных анатомических областей, так и в отдельных субпопуляциях нейронов, а также в функциональных системах, вовлеченных в патогенез шизофрении. Очевидна необходимость дальнейшего изучения биохимического статуса больных шизофренией для поиска специфических и удобных для диагностики маркеров метилирования (не только в головном мозге, но и в периферической крови). Актуальным остается вопрос поиска новых молекулярных мишеней для медикаментозного воздействия, а также терапевтических стратегий, направленных на избирательную коррекцию эпимутаций в ЦНС и восстановление нарушенного метаболического баланса.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Магомедов Р.А., ГарахЖ.В., Орехов Ю.В. и др. // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2010. - Т. 110, № 1. - C. 78-83.
2. Abdolmaleky H.M., Cheng K.H., Russo A. et al. // Am. J. Med. Genetics (Neuropsychiatric Genetics). -2005. -Vol. 134. - P. 60-66.
3. Abdolmaleky H.M, Cheng K.H., Faraone S.V. et
al. // Human Molecular Genetics . - 2006. - Vol. 15. -P. 3132-3145.
4. Allen N, Bagade S, McQueen M.B. et al. // Nature Genetics. - 2008. - Vol. 40. - P. 827-834.
5. Applebaum J., Shimon H, Sela B.A. et al. // Journal of Psychiatric Research. - 2004. - Vol. 38, N 4. -P. 413-416.
6. Arinami T, Yamada N. et al. // Am. J. Med. Genetics (Neuropsychiatric Genetics). - 1997. - Vol. 74. -P. 526-528.
7. Bestor T.H. // Philosophical Transactions of the Royal. Society. - 1990. - Vol. 326. - P. 179-187.
8. BeveiidgeN.J, TooneyP.A, Carroll A.P.et al. // Human Molecular Genetics. - 2008. - Vol. 17. - P. 1156-1168.
9. Brown A.S., Bottiglieii T, Schaefer C.A. et al. // Archives of General Psychiatry. - 2007. - Vol. 64, N 1. - P. 31-39.
10. Brown A.S, SusserE.S. // Schizophrenia Bulletin. -2008. - Vol. 34, N 6. - P. 1054-1063.
11. Burmistrova O.A., GoltsovAY, AbramovaL.I. et al. // Biochemistry (Mosc). - 2007. - Vol. 72. - P. 578-582.
12. Caballero M.I, Hansen J., Leaford D. et al. // PLoS One. - 2009. - Vol. 4 (1) - e4315.
13. Chen W.C., Chang Q, Lin Y et al. // Science. -2003. - Vol. 302. - P. 885-889.
14. Chen Y, Sharma R.P., Costa R.H. et al. // Nucleic Acids Research. - 2002. - Vol. 30. - P. 2930-2939.
15. Christman J.K. // Oncogene. - 2002. - Vol. 21. -P. 5483-5495.
16. Cttrome L, Casey D.E, Daniel D.G. et al. // Psychiatric Services. - 2004. - Vol. 55, N 3. - P. 290294.
17. Conn P.J, Lindsley CM, Jones C.K. // Trends in Pharmacological Sciences. - 2008. - Vol. 30. - P. 2531.
18. CostaE, Davis J.M., Pesold C. et al. // Neurobiology of Disease. - 2001. - Vol. 8, N 5. - P. 723-742.
19. Costa E, Ying Chen, Erblo Dong et al. // Expert Review of Neurotherapeutics. - 2009. - Vol. 9, N 1. -P. 87-98.
20. Costello J.F, Plass C. // Journal of Medical Genetics. - 2001. - Vol. 38, N 5. - P. 285.
21. D'Alessio A.C., Weaver I.C., Szyf M. // Molecular and Cellular Biology. - 2007. - Vol. 27. - P. 7462.
22. Dean B, Keriakous D, Scarr E. et al. // Australian and New Zealand Journal of Psychiatry. - 2007. -Vol. 41. - P. 308-320.
23. Deng C, Lu Q, Zhang Z. et al. // J. Arthritis Rheum. - 2003. - Vol. 48. - P. 746-756.
24. Dong E, Agis-Balboa R.C. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102, N 35. - P. 1257812583.
25. Dong E, Guidotti A, Grayson D.R., Costa E. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2007. - Vol. 104, N 11. - P. 4676-4681.
26. DongE, Nelson M, Grayson D.R. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2008. - Vol. 105, N 36. -P. 13614-13619.
27. Egger G, Liang G, Aparicio A, Jones P.A. // Nature. - 2004. - Vol. 429. - P. 457-463.
28. Fan G, Beard C, Chen R.Z. et al. // Journal of Neuroscience. - 2009. - Vol. 21, N 3. - P. 788-797.
29. Fatemi S.H. // Molecular Psychiatry. - 2005. -Vol. 10. - P. 251-257.
30. Gavin D.P., Sharma R.P. // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. - 2010. - Vol. 34. - P. 882.
31. Goff D.C, Bottiglieri T, Aming E. et al. // American Journal of Psychiatry. - 2004. - Vol. 161. - P. 1705-1708.
32. Grayson D.R., Chen Y, Costa E. et al. // Pharmacology &Therapeutics. - 2006. - Vol. 111, N 1. - P. 272-286.
33. Grayson D.R, JiaX, Chen VTet al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102, N 26. - P. 9341-9346.
34. Grayson D.R. // Epigenomics. - 2010. - Vol. 2, N 3. - P. 341-344.
35. Guidotti A, Auta J., Davis J. et al. // Archives of General Psychiatry. - 2000. - Vol. 57. - P. 1061-1069.
36. Guidotti A, Auta J, Davis J.M. et al. // Psychopharmacology (Berl.). - 2005. - Vol. 180. -P. 191-205.
37. Guidotti A., Ruzicka W, Grayson D.R. et al. //
9«Knockdown» - экспериментальное снижение активности гена (например, путем «выбивания» экзонов), в отличие от полного его «выключения» («knockout»).
Neuroreport. - 2007. - Vol. 8, N 1. - P. 57-60.
38. Hartfuss E, Förster E, Bock H.H. et al. // Development. - 2003. - Vol. 130, N 19. - P. 45974609.
39. Hashimoto T., Arion D, linger Tet al. // Molecular Psychiatry. - 2008. - Vol. 13. - P. 147-161.
40. Huang H.S., Akbarian S. // PLoS ONE. - 2007. -Vol. 2. - P. 809.
41. Huang H.S., Matevossian A., Whittle C. et al. // Journal of Neuroscience. - 2007. - Vol. 27. -P. 11254-11262.
42. Jones P.A., Takai D. // Science. - 2001. -Vol. 293. - P. 1068-1070.
43. Joober R., Benkelfat C., Lal S. et al. // Molecular Psychiatry. - 2000. - Vol. 5. - P. 323-326 .
44. Kazuya Iwamoto, Tadafumi Kato // Neuropsychobiology. - 2009. - Vol. 60. - P. 5-11.
45. Kelly D.L., Coniey R.R., Feldman S. et al. // Psychiatric Quarterly. - 2006. - Vol. 77, N 1. - P. 8195.
46. Knable M.B., Torrey E.F, Webster- M.J, Bartko J.J. // Brain Research Bulletin. - 2001. - Vol. 55, N 5. -P. 651-659.
47. Kobow K., Jeske I., Hildebrandt M. et al. // Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. -2009. - Vol. 68, N 4. - P. 356-364.
48. Kundakovic M, Chen Y, Costa E., Grayson D.R. // Molecular Pharmacology. - 2007. - Vol. 71. - P. 644653.
49. Ladd-Acosta C., Pevsner J, Sabunciyan S. et al. // Am. Journal of Human Genetics. - 2007. - Vol. 81. -P. 1304.
50. Levenson J.M., Qiu S., Weeber E.J. // Biochimica et Biophysica Acta. - 2008. - Vol. 1779, N 8. - P. 422-431.
51. Lewis C.M., Levinson D.F, Wise L.H. et al. // Am. Journal of Human Genetics. - 2003. - Vol. 73. -P. 34-48.
52. Lewis S.J., Zammtt S., GunnellD. et al. // Am. J. of Med. Genetics (Neuropsychiatric Genetics). - 2005. -Vol. 135B. - P. 2-4.
53. Lisman J.E., Coyle JT., Green R.W. et al. // Trends in Neurosciences. - 2008. - Vol. 31. - P. 234-242.
54. Liu W.S, Pesold C, Rodriguez M.A. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2001. - Vol. 98, N 6. -P. 3477-3482.
55. Marek G.J., BehlB, BespalovAYet al. // Molecular Pharmacology. - 2010. - Vol. 77. - P. 317-326.
56. Martinowich K, HattoriD, WuH. et al. // Science. -2003. - Vol. 302. - P.890-893.
57. MastronardiFG, NoorA, WoodD.D. et al. // Journal of Neuroscience Research. - 2007. - Vol. 85. -P. 2006-2016.
58. Mill J., Tang T, Kaminsky Z. et al. // Am. Journal of Human Genetics. - 2008. - Vol. 82, N 3. - P. 696-711.
59. Muntjewerff J.W., Kahn R.S., Blom H.J. et al. // Molecular Psychiatry. - 2006. - Vol. 11. - P. 143-149.
60. Muskiet FA., Kemperman R.F // J. of Nutritional Biochemistry. - 2006. - Vol. 17. - P. 717-727.
61. Noh J.S., Sharma R.P., Veldic M. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102, N 5. -P. 1749-1754.
62. Owen M.J., Cardno A.G. // Molecular Psychiatry. -2000. - Vol. 5. - P. 22-31.
63. Peedicayil J. // Med. Hypotheses. - 2005. -Vol. 64. - P. 215.
64. Peedicayil J. // Med. Hypotheses. - 2002. -Vol. 58. - P. 164-166.
65. Peedicayil J. // Indian Journal of Medical Research. - 2007. - Vol. 126. - P. 105
66. Peedicayil J. // Indian Journal of Medical Research. - 2006. - Vol. 123. - P. 17-24.
67. Perkins D.O., Jeffries C.D., Jarskog L.F et al. // Genome Biology. - 2007. - Vol. 8. - P. 27.
68. Pesold C, Liu W.S, Guidotti A. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 1999. - Vol. 96, N 6. - P. 32173222.
69. Petronis A. // Neuropsychopharmacology. - 2000. -Vol. 23. - P. 1-12.
70. Popendikyte V, Laurinavicius A, Paterson A.D. et al. // Neuroreport. - 1999. - Vol. 10. - P. 1249-1255.
71. Qiu S, Adema C, Lane T // Nucleic Acids Research. - 2005. - Vol. 33, N 6. - P. 1834-1847.
72. Regland B, Abrahamsson L, Blennow K. et al. // Journal of Neural Transmission. - 2004. - Vol. 111. -P. 631-640.
73. Richardson B.C. // Journal of Nutrition. - 2002. -Vol. 132. - P. 2401-2405.
74. Ruzicka W.B., Zhubi A, Veldic M. et al. // Molecular Psychiatry. - 2007. - Vol. 12, N 4. -P. 385-397.
75. Sargent IIIT., Kusubov N, Taylor- S.E., BudingerT.F // Biol. Psychiatry. - 1992. - Vol. 32. - P. 1078-1090.
76. Sata R., Maloku E, ZhubiA. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2008. - Vol. 105, N 42. - P. 16356-16361
77. Scheinbart L.S., Johnson M.A.., Gross L.A. et al. // Journal of Rheumatology. - 1991. - Vol. 18, N 4. -P. 530-534.
78. Sharma R.P., Rosen C, Kartan S. et al. // Schizophrenia Research. - 2006. - Vol. 88. - P. 227-231.
79. Sharma R.P., Gavin DP, Grayson D.R. // Neuropsychopharmacology. - 2010. - Vol. 35. -P. 2009-2020.
80. Shimabukuro M, Sasaki T., Imamura A. et al. // Journal of Psychiatric Research. - 2007. - Vol. 41. -P. 1042-1046.
81. Siegmund K.D., Connor- C.M., Campan M. et al. // PLoSONE 2. - 2007. - Vol. 4. - e895.
82. Simonini M.V., Camargo L.M., Dong E. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2006. - Vol. 103, N 5. - P. 1587-1592.
83. SuzukiK., Nakamura K., Iwata Y. et al. // Schizophr Research. - 2008. - Vol. 98. - P. 148-156.
84. Tochigi M, Iwamoto K. // J. Biopsych. - 2007. -Vol. 7. - P. 3.
85. Tremolizzo L., Carboni G, Ruzicka W.B. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2002. - Vol. 99, N 26. - P. 17095-17100.
86. Tremolizzo L, Doueiri M.S., Dong E. et al. // Biol. Psychiatry. - 2005. - Vol. 57, N 5. - P. 500-509.
87. TsutsumiA., GiattS,KanazawaTet al. // Behavioral and Brain Functions. - 2011. - Vol. 7. - P. 43.
88. Van Vliet V., Oates NA, Whtelaw E. // Cellular and Molecular Life Sciences. - 2007. - Vol. 64. - P. 1531-1538.
89. Veldic M, Caruncho H.J, Liu W.S. et al. // Proceed. Nat. Acad. Sci. USA. - 2004. - Vol. 101. - P. 348-353.
90. Veldic M, KadriuB, MalokuE. et al. // Schizophrenia Research. - 2007. - Vol. 91, N 1-3. - P. 51-61.
91. Wassef A.A, Dott S.G, Harris A. et al. // J. Clin. Psychopharmacology. - 2000. - Vol. 20, N 3. - P. 357-361.
92. Waziri R., Baruah S., Hegwood TS. et al. // Schizophrenia. - 1992. - Vol. 8. - P. 233-243.
93. Zhubi A, Veldic M., Puri N.V. et al. // Schizophrenia Research. - 2009. - Vol. 111. - P. 115.
Поступила 17.05.2012 г.
Система компрессионной терапии Phlebo Press DVT
Производитель Mego Afek AC ltd, Израиль
Phlebo Press DVT имитирует действие мышечного насоса и насоса ступни в венах ноги.
Его уникальный дизайн обеспечивает максимальное усиление кровотока. Особенности:
• Оптимальный цикл компрессии для максимального переноса крови в глубокие вены.
• Четыре компрессионные камеры на конечность обеспечивают большую направленность потока и увеличивают комфорт пациента.
• Рукава длиной до икры с подошвенным давлением для имитации как подошвенного, так и мышечного насоса, для максимального усиления потока.
• Комфортно носится, легко снимается.
• Приятное и мягкое массажное действие.
• Аудио- и визуальная тревожная сигнализация.
• Легкий для работы и контроля.
• Выбор сменных стирающихся рукавов. Показания:
• Для использования в больнице:
предотвращение тромбоза глубоких вен во время операции, в послеоперационный период и во время восстановления.
• В домашних условиях у лежачих пациентов для обеспечения возврата венозной крови.
Продолжение на с. 87.
Республика Беларусь, 220113 г. Минск,
ул. Мележа, д. 1, помещение 1632. _ _ __ _ .
Т./ф. 8-017 2-68-50-38, м.т. 8-029 6-252-250 п п гч п к с грчпп
Свидетельство о государственной регистрации Мингорисполкома №191284562 от 25.10.2010 ® Ш ■■ Н
