Česká a slovenská psychiatrie

Česká a slovenská psychiatrie

Časopis
Psychiatrické společnosti ČLS JEP
a Psychiatrickej spoločnosti SLS

původní práce / original article

POLYMORFISMUS GENU PRO OPRM1 MÁ VZTAH KE SCHIZOFRENII: NOVÝ KANDIDÁTNÍ GEN

THE RELATIONSHIP BETWEEN OPRM1 POLYMORPHISM AND THE SCHIZOPHRENIA: NEW CANDIDATE GENE

Omar Šerý1, Jan Lochman1, Lukáš Častulík1, Radovan Přikryl2, František Šťastný1

1Laboratoř neurobiologie a molekulární psychiatrie, Ústav biochemie Přírodovědecké fakulty MU, Brno
2Psychiatrická klinika LF MU a FN Brno

Tento projekt byl podpořen Interní grantovou agenturou Ministerstva zdravotnictví ČR - IGA MZ ČR č. NR9298-3/2007 a dále projektem Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR č. MSM0021622413.

SOUHRN

Šerý O, Lochman J, Častulík L, Přikryl R, Šťastný F. Polymorfismus genu pro OPRM1 má vztah ke schizofrenii: nový kandidátní gen

Abnormality v neurovývoji patří mezi nejvíce přijímané hypotézy etiologie schizofrenie. Existují důkazy, že genetické faktory mohou ovlivňovat abnormální neu-rovývoj u této choroby. Naše studie byla zaměřena na vztah mezi funkčním po-lymorfismem A118G genu pro OPRM1 a schizofrenií na skupině 227 mužů. V naší asociační studii jsme objevili statisticky signifikantní rozdíl alelických a genotypových frekvencí mezi skupinami mužů z kontrolní skupiny a  mužů schizofreniků. S přihlédnutím k současným poznatkům se domníváme, že polymorfismus genu pro OPRM1 může ovlivňovat myelinizaci neuronů v CNS prostřednictvím regulace exprese OPRM1 receptoru na povrchu oligodendrocytů. Myelinizace neuronů centrální nervové soustavy se jeví jako důležitý faktor patogeneze schizofrenie.

Klíčová slova: schizofrenie, asociační studie, polymorfismus, OPRM1, DNA.

SUMMARY

Šerý O, Lochman J, Častulík L, Přikryl R, Šťastný F. The relationship between OPRM1 polymorphism and the schizophrenia: new candidate gene

An abnormality in neurodevelopment is one of the most accepted etiologic hypotheses in schizophrenia. There is strong evidence that genetic factors may influence abnormal neurodevelopment in this disease. Our study was focused on the relationship between functional AI 18G polymorphism of OPRM1 gene and schizophrenia on the group of 227 males. In our association study we found statistically significant difference of allelic and genotypic frequencies between control and schizophrenic males. According recent knowledge, we hypothesize that OPRM1 gene polymorphism can influence myelinization of CNS neurons through of regulation of expression of OPRM1 receptors on oligodendrocytes. The myelinization of CNS neurons seems to be one of important factor of pathogenesis of schizophrenia.

Key words: schizophrenia, association study, polymorphism, OPRM1, DNA.


ÚVOD

Studium molekulární podstaty patogeneze schizofrenie se v posledních letech setkává s úspěchem. Bylo objeveno několik genů, které se výrazně podílejí na patogenezi schizofrenie, nicméně stále nemáme v rukou příčinné polymorfismy, které by bylo snadné použít pro predikci onemocnění nebo pro predikci odpovědi na léčbu, pro přehled Šťastný et Balcar.10 Schizofrenie patří mezi multi-faktoriální a zároveň polygenní choroby. Z tohoto důvodu nelze očekávat objevení příčinného polymorfismu, ale spíše příčinných kombinací více polymorfismu. Zásadní obrat lze očekávat v několika příštích letech, které přinesou výsledky z velkých asociačních studií na souborech tisíců osob, kdy budou využity tzv. DNA čipové technologie. Tyto postupy umožní odhalení interakcí polymorfismu, které vedou k různým příznakům schizofrenie, odliší její jednotlivé formy a pomohou také při hledání účinné léčby ať už v oblasti individuální predikce odpovědi na léčbu, nebo při hledání nových léčiv.

Schizofrenie je pokládána za neurovývojové onemocnění. Mnoho kandidátních genů, které se podařilo se schizofrenií asociovat, patří mezi regulátory vývoje CNS. Některé studie naznačují, že také opioidní systém je významným regulátorem vývoje CNS v prvním a druhém trimestru. V naší práci jsme se zaměřili na hledání vztahu mezi opioidním systémem a schizofrenií. Pro pilotní studii jsme si vybrali opioidní receptor mu a jeho funkční DNA polymorfismus A118G. Tento polymorfismus způsobuje záměnu aminokyselin asparaginu na kyselinu aspartovou, čímž se ovlivní extracelulární oblast receptoru pro glykosylaci a tím i odpovědna endogenní opioidy10.

METODIKA

Ve studii byl využit soubor 227 mužů české národnosti. Skupina schizofreniků čítala 77 mužů o průměrném věku 36,2 ? 17,3 roku. Nemocní byli diagnostikováni podle kritérií MKN-10 (Mezinárodní klasifikace nemocí - 10. revize). Všichni zúčastnění byli hospitalizováni na Psychiatrické klinice FN Brno.

Kontrolní skupina zahrnovala 150 mužů s průměrným věkem 43,3 ? 8,7 roku. U  kontrolních osob bylo provedeno vyšetření pomocí M.I.N.I. - Mini mezinárodní neuropsychiatrické vyšetření.6

Všechny osoby podepsaly informovaný souhlas s účastí ve studii, který je archivován. DNA byla izolována z periferní krve izolačním kitem UltraClean BloodSpin Kit (MoBio, USA).

Detekce polymorfismu byla provedena podle metodiky navržené v naší laboratoři. K detekci byl využit automatizovaný systém AB7300 (Applied Biosystems). Pro PCR reakci byly využity primery MU1 5'- CAC GAA CGC CAG CAA TTG -3', MU2 5'- TGA TCG TGA TGG CCG TGA T - 3' a sondy SMUA (3'- Eclipse a 5'- Yakima Yellow) 5' - CA CTT AGA TGG CAA CCT GTC CGA CCC A - 3' a SMUG (3' - Eclipse a 5' - FAM) 5' - CC CAC TTA GAT GGC GAC CTG TCC GA - 3'. Reakční směs o celkovém objemu 25 μl obsahovala 12,5 μL TaqManUniversal PCR Master Mix (Applied Biosystems); 1 μM každého z primerů; 0,125 μM sondy SMUA; 0,075 μM sondy SMUG; 100 ng genomové DNA. Odlišné genotypy byly detekovány pomocí navázaných sond, data byla uložena v systému počítače.

Ke statistickému vyhodnocení výsledků byl použit program CSS Statistica (StatSoft, USA). Z výsledků genotypizace byly vypracovány kontingenční tabulky. K porovnání jednotlivých genotypových frekvencí vyšetřovaných skupin byl použit Χ2 test a k porovnání alelických frekvencí byl použit Fishers Exact Test.

Česká a slovenská psychiatrie
VÝSLEDKY

Výsledky genotypizace polymorfismu A118G genu pro OPRM1 jsou shrnuty v tab 1.: 47 nemocných neslo genotyp AA, 24 nemocní byli heterozygoti AG a GG homozygotů bylo 6. Homozygotů AA bylo u kontrolních osob 117, heterozygotů AG bylo 31a homozygoti GG byli 2.

Porovnáním genotypových frekvencí byl zjištěn významný statistický rozdíl mezi sledovanými skupinami (p < 0,0056). U osob se schizofrenií se vyskytoval genotyp GG 6krát častěji než u kontrolních osob. Statisticky významný rozdíl byl zjištěn i při srovnání alelických frekvencí mezi muži se schizofrenií a  muži z kontrolní skupiny (p < 0,0022), kdy alela G byla spojena s 2,3krát vyšším rizikem vzniku schizofrenie (OR = 2,3099; 95% Cl of OR = 1,382509 až 3,859355).

DISKUSE

Tato práce jako první přináší nalezení vztahu mezi schizofrenií a opioidním receptorem mu (OPRM1). Prozatím nebyla publikována práce, která by studovala vztah mezi schizofrenií a tímto receptorem. Jediná publikovaná japonská práce objevila signifikantní vztah mezi A118G polymorfismem genu pro OPRM1 a  tardivní dyskinezí u pacientů se schizofrenií.7 Čínská studie vztah mezi tardivní dyskinezí a AI 18G polymorfismem nezjistila.11

Schizofrenie je neurovývojové onemocnění. V posledních letech je stále častěji zmiňována úloha oligodendrocytů (oligodendroglií) při vývoji mozkové kůry9 Oligodendrocyty se vyvíjejí z pluripotentních neuronálních kmenových buněk. Při vývoji CNS migrují do oblastí, kde axony postrádají myelinové pochvy a  opouzdřují je.1 Myelinizace je nezbytná pro saltatorní přenos signálů na delší vzdálenosti. V mozku je myelinizace axonů důležitá pro rychlou axonální vodivost a informační toky mezi různými oblastmi mozku.

Pro správnou myelinizaci je důležité vhodné časování proliferace a  diferenciace oligodendrocytů. Diferenciace oligodendrocytů je řízena např. neuregulinem a mnoha neurotransmitery V různých fázích diferenciace obsahují oligodendrocyty na svém povrchu různé receptory. Patří sem např. opioidní receptor mu (OPRM1), dopaminové receptory D2 a D3, NMDA receptory, GÁBA A  receptory a mnohé další. NR1 podjednotka NMDA receptoru byla objevena ve výběžcích oligodendrocytů, nikoliv na jejich těle. Časování exprese NR1 podjednotky a rozdíly v expresi NR1 podjednotky u osob se schizofrenií mohou hrát zásadní roli v patogenezi schizofrenie.10 Aktivace glutamátergních a  GABAergních receptoru ovlivňuje přežívání oligodendrocytů, jejich proliferaci, migraci a zachování myelinu.3 Opioidní receptory přímo kontrolují proliferaci progenitorových buněk oligodendrocytů a růst myelinových pochev.

Zvýšená extracelulární koncentrace dopaminu typická pro schizofrenii aktivuje D3 receptory na povrchu oligodendrocytů, což vede k potlačení jejich funkce a  myelinizace. Jak se ukazuje, poškození oligodendrocytů není pouze následkem zvýšených dopaminových transmisí, ale také jejich příčinou. Naopak potlačená myelinizace vede k poškození dopaminového systému. Myši se zablokovaným genem pro receptor pro neuregulin 1 (erbB4) vykazovaly opožděnou maturaci, hypomyelinizaci a pomalejší vodivost axonů v CNS.8 To následně vedlo k  deregulovanému vylučování dopaminu v reakci na neuronální stimuly, změně exprese neuronálních dopaminových receptoru a ke změnám chování. Při otázce, co je primární, je zřejmé, že primární bude deficit v myelinizaci, který povede k poruše dopaminového systému. Tyto poznatky vedou k závěru, že myelinizace hraje klíčovou roli v řízení normálních funkcí mozkového dopaminového systému.

Myelinizace prefrontálního kortexu začíná v pozdní adolescenci a končí v časné dospělosti, tedy ve věku typickém pro nástup schizofrenie. Byla zjištěna nižší hustota oligodendrocytů v mozkové kůře pacientů se schizofrenií,2 včetně perineuronálních oligodendrocytů ve vrstvě lila, Illb a IIIc.13 Nižší hustota oligodendrocytů pak znamená menší míru myelinizace kortikálních axonů pacientů se schizofrenií.

Při testování perinatálního vlivu buprenorfinu na myelinizaci u potkanů bylo zjištěno, že buprenorfin v různých dávkách bud podporuje, nebo potlačuje (vyšší dávky - 1 mg/kg/den) myelinizaci a ovlivňuje interakci mezi neurony a  oligodendrocyty Opioidní systém ovlivňuje u člověka diferenciaci neuronů a  glií v prvním a druhém trimestru a tento efekt je zprostředkován opioidními receptory delta a mu.12 Mu-opioidní receptory se vyskytují na povrchu oligodendrocytů a jejich aktivace vede k posílení syntézy DNA.4

Studovaný polymorfismus A118G genu pro OPRM1 ovlivňuje funkci receptoru. Alela G snižuje expresi receptoru. Ve své studii jsme zjistili vyšší frekvenci alely G a genotypu GG u pacientů se schizofrenií. Z výsledků můžeme vyvodit hypotézu, že hypoteticky nižší exprese mu receptoru u osob se schizofrenií v průběhu vývoje mozku může negativně zasáhnout do myelinizace kortikálních axonů a  ovlivnit tak vznik hyperaktivity dopaminového systému typického pro schizofrenii.

ZÁVĚR

Ve své práci jsme se zaměřili na zkoumání vztahu mezi funkčním polymorfismem genu pro OPRM1 (mu receptor) a schizofrenií u mužské části české populace. Nalezli jsme doposud nepublikovaný statisticky významný vztah mezi polymorfismem A118G (Asn40Asp) genu pro OPR-Ml a schizofrenií. Na základě současných poznatků o vlivu OPRM1 receptoru na vývoj CNS se domníváme, že endogenní opioidy zasahují do myelinizace neuronů prostřednictvím OPRM1 receptoru přítomných na povrchu oligodendrocytů. Naše výsledky naznačují, že studovaný polymorfismus by mohl ovlivňovat myelinizaci kortikálních neuronů v  průběhu vývoje CNS prostřednictvím ovlivňování exprese OPRM1 receptoru a  zasahovat tak do patogeneze schizofrenie. Získaná data bude třeba ověřit na větších souborech osob.

LITERATURA

Celá stať v dokumentu PDF
Čes a slov Psychiatr 2010;106(2): 73 -75

Zpět