Потенциальные биомаркеры первого эпизода шизофрении обнаружены в спинномозговой жидкости
Потенциальные биомаркеры первого эпизода шизофрении обнаружены в спинномозговой жидкости.
(перевод новостной заметки с сайта schizophreniaphorum.org)
27 ноября 2006. Для исследователей шизофрении, поиск биологических маркеров болезни равносилен поиску Святого Грааля. Подобные маркеры помогли бы отличать страдающих шизофренией от больных другими психотическими расстройствами, выявить возможные подтипы болезни, предсказывать риск заболевания у здоровых людей, и задали бы направление фармакологических исследований. Группа ученых Кембриджского Университета под руководством Сабины Бан (Sabine Bahn) сообщает в ноябрьском номере журнала PloS Medicine о том, что ими обнаружены вероятные биомаркеры шизофрении в спинномозговой жидкости пациентов: повышение уровня пептида протеина VGF и снижение уровней пептидов транстиретина. На момент исследования, все пациенты переживали первый психотический эпизод и еще никогда не подвергались медикаментозному лечению. Исследователи также сообщают о неожиданно высокой чувствительности теста, составившей 95 процентов, которой сопутствует почти столь же высокая специфичность.
Скрининг биологических маркеров заболевания
Биомаркеры, такие как высокий уровень LDL-холестерина крови при сердечно-сосудистых заболеваниях или высокий уровень глюкозы крови при диабете, являются индикаторами либо самой болезни, либо повышенного риска заболевания. Эти молекулы, даже когда сами они не являются причиной заболевания, обычно связаны с его характерной патофизиологией и могут дать информацию о механизмах болезни.
Кембриджский исследователь Джеффри Хуань совместно с работниками Кельнского Университета, кембриджского института Бабрахэм, и британской компании «Сайферджен Биосистемс» (Ciphergen Biosystems) для поиска биомаркеров шизофрении воспользовались технологией SELDI, совмещающей хроматографическое разделение белков на белковых чипах с масс-спектрометрической детекцией (surface-enhanced laser desorption ionization mass spectrometry, или «масс спектрометрия с ионизацией методом лазерной десорбции при содействии поверхности»). SELDI подразумевает использование поверхностей специальной формы для улавливания протеинов и пептидов из исследуемых образцов жидкостей тела. После улавливания частиц, их молекулярные массы определяются масс-спектрометром. Технология позволяет одновременно изучать сотни проб жидкости. Диапазон детектируемых масс простирается от пептидов массой менее 1000 Da до протеинов массой 500 kDa. (обзор масс-спектрометрии SELDI и ее применений содержится в работе Tang et al., 2004) Джеффри Хуань с коллегами использовали эту технологию для анализа спинномозговой жидкости 41 страдающего параноидной шизофренией и впервые диагностированного пациента, не подвергавшегося лекарственной терапии. Пробы были также взяты у 40 здоровых добровольцев, чьи демографические данные совпадали с данными больных. Была проведена проверка разнообразных факторов, таких, как употребление наркотиков. способных исказить результаты исследования.
Повышенное содержание VGF в спинномозговой жидкости больных шизофренией.
Авторы обнаружили, что пептид массой 3959 Da встречается у больных в 2.8 раза чаще, чем у здоровых (P = 0.0000001); этот пептид был позднее элюирован, секвенирован, и идентифицирован как 40-аминокислотный фрагмент протеина VGF, расположенный между его 23 и 62 аминокислотами. VGF - нейросекреторный протеин, избирательно экспрессированный в нейронах мозга, особенно в гипоталамусе. Существуют исследования, показывающие его роль в регулировке метаболизма (Hahm et al., 1999) и синаптической пластичности(Alder et al., 2003). (Обзоры VGF можно найти в работах Levi et al., 2004; Salton et al., 2000 ).
Следует заметить, что ученым удалось обнаружить еще один пептидный фрагмент VGF - отрезок белка с молекулярным весом 3690 Da. В отличие от 3959-Da пептида, содержание 3690-Da пептида было одинаковым у больных и здоровых испытуемых.Два пептида практически идентичны друг другу, за исключением трех добавочных аминокислот на N-окончании, отсутствующих у 3690-Da пептида. По мнению авторов, «возможно, 40-аминокислотный пептид VGF, начинающийся с последовательности «APP», имеет специфические функции и\или связан с патофизиологией шизофрении».
Полученные данные подтолкнули Хуаня и его коллег к дальнейшим исследованиям. Для изучения ими были взяты свежезамороженные ткани мозга из префронтальной коры (9-е поле Бродмана) восьми скончавшихся больных шизофренией и восьми скончавшихся психически здоровых людей. Иммуноблоттинг (Western blot) с антителом, реагирующим на C-терминальные последовательности VGF, показал сильную экспрессию у половины больных шизофренией, в то время как в контрольных образцах тканей VGF не был экпрессирован.
В обсуждении клинического значения своей находки, Хуань и коллеги привели пример нокаутной мыши-мутанта, у которой ген VGF деактивирован. Такие мыши отличаются худобой, ускоренным метаболизмом и гиперактивностью, что может свидетельствовать о роли VGF в регулировке энергетического баланса (Hahm et al., 1999). По их предположению, «наблюдаемое повышение концентрации пептида VGF в цереброспинальной жидкости пациентов может указывать на гипометаболическое состояние мозга у больных шизофренией». Наблюдающаяся при шизофрении «гипофронтальность», или снижение метаболической активности в префронтальной коре при когнитивной активации мозга(Volz et al., 1999; Meyer-Lindenberg, et al., 2002), может быть связана, но может и не быть связана с вышеуказанными находками.
Сниженная концентрация транстиретина в цереброспинальной жидкости больных шизофренией.
В противовес высокому уровню VGF, авторами исследования было обнаружено значительное снижение уровней трех пептидов белка транстиретин. Транстиретин является тироксинсвязывающим протеином, осуществляющим перенос тироксина из системы кровообращения в мозг (Schreiber, 2002). Сниженный уровень пептидов при шизофрении невозможно объяснить влиянием демографических переменных, пишут авторы. При анализе мочи испытуемых были установлены факты курения марихуаны, а также обнаружено возможное воздействие марихуаны на уровни транстиретина. После проведения двухфакторного дисперсионного анализа данных методом ANOVA с учетом влияния наркотика, связь шизофрении с уровнем транстиретина осталась значимой.
Содержащийся в крови транстиретин, по большей части вырабатываемый печенью, вносит вклад в пополнение запасов транстиретина в мозге. Хуань и коллеги также обнаружили значительное снижение уровней транстиретина в сыворотке. Однако, как они отметили, ими не было найдено корреляции между абсолютными уровнями белка в спинномозговой жидкости и в сыворотке, что противоречит результатам, полученным Reiber, 2001, и «наводит на мысль о том, что вырабатываемый печенью транстиретин может не оказывать влияния на снижение уровней этого белка в спинномозговой жидкости».
Как и в случае с VGF, посмертные исследования тканей мозга подтвердили результаты, полученные с помощью масс-спектрометрии SELDI. Авторы обнаружили 40%-ное снижение уровней транстиретина в префронтальной коре больных шизофренией при проведении иммуноблоттинга (Western blot).
Приводя свидетельства, связывающие транстиретин с патофизиологией шизофрении и других психических заболеваний, Хуань с коллегами отмечают, что снижение уровня белка в спинномозговой жидкости, сыворотке, и тканях мозга больных шизофренией указывает на уменьшение транспорта тироксина. «Примечательно то, что дисфункция щитовидной железы достаточно часто встречается у больных шизофренией (Morley and Shafer, 1982; Ryan et al., 1994) и другими психическими заболеваниями (Kirkegaard and Faber, 1998), и, возможно, здесь присутствует генетическая связь. Вдобавок, у пациентов с тяжелыми формами как гипо-, так и гипертиреоза могут возникать симптомы психоза, и зачастую клиническая картина напоминает шизофрению(Hall et al., 1986), что может быть связано с повышенной функцией тироксина в центральной нервной системе» - пишут авторы. Они также указывают на исследования, в которых длительный прием клозапина увязан с повышением активности тироксина в центральной нервной системе (Chen and Chen, 2007). (Результаты, аналогичные полученным группой Хуаня, сообщены в недавней публикации Wan et al (2006), хотя в их случае речь идет о воздействии приёма хлорпромазина на концентрацию тетрамера белка транстиретин).
(Переведено не до конца; по мере сил перевожу по абзацу и добавляю сюда.)
(перевод новостной заметки с сайта schizophreniaphorum.org)
27 ноября 2006. Для исследователей шизофрении, поиск биологических маркеров болезни равносилен поиску Святого Грааля. Подобные маркеры помогли бы отличать страдающих шизофренией от больных другими психотическими расстройствами, выявить возможные подтипы болезни, предсказывать риск заболевания у здоровых людей, и задали бы направление фармакологических исследований. Группа ученых Кембриджского Университета под руководством Сабины Бан (Sabine Bahn) сообщает в ноябрьском номере журнала PloS Medicine о том, что ими обнаружены вероятные биомаркеры шизофрении в спинномозговой жидкости пациентов: повышение уровня пептида протеина VGF и снижение уровней пептидов транстиретина. На момент исследования, все пациенты переживали первый психотический эпизод и еще никогда не подвергались медикаментозному лечению. Исследователи также сообщают о неожиданно высокой чувствительности теста, составившей 95 процентов, которой сопутствует почти столь же высокая специфичность.
Скрининг биологических маркеров заболевания
Биомаркеры, такие как высокий уровень LDL-холестерина крови при сердечно-сосудистых заболеваниях или высокий уровень глюкозы крови при диабете, являются индикаторами либо самой болезни, либо повышенного риска заболевания. Эти молекулы, даже когда сами они не являются причиной заболевания, обычно связаны с его характерной патофизиологией и могут дать информацию о механизмах болезни.
Кембриджский исследователь Джеффри Хуань совместно с работниками Кельнского Университета, кембриджского института Бабрахэм, и британской компании «Сайферджен Биосистемс» (Ciphergen Biosystems) для поиска биомаркеров шизофрении воспользовались технологией SELDI, совмещающей хроматографическое разделение белков на белковых чипах с масс-спектрометрической детекцией (surface-enhanced laser desorption ionization mass spectrometry, или «масс спектрометрия с ионизацией методом лазерной десорбции при содействии поверхности»). SELDI подразумевает использование поверхностей специальной формы для улавливания протеинов и пептидов из исследуемых образцов жидкостей тела. После улавливания частиц, их молекулярные массы определяются масс-спектрометром. Технология позволяет одновременно изучать сотни проб жидкости. Диапазон детектируемых масс простирается от пептидов массой менее 1000 Da до протеинов массой 500 kDa. (обзор масс-спектрометрии SELDI и ее применений содержится в работе Tang et al., 2004) Джеффри Хуань с коллегами использовали эту технологию для анализа спинномозговой жидкости 41 страдающего параноидной шизофренией и впервые диагностированного пациента, не подвергавшегося лекарственной терапии. Пробы были также взяты у 40 здоровых добровольцев, чьи демографические данные совпадали с данными больных. Была проведена проверка разнообразных факторов, таких, как употребление наркотиков. способных исказить результаты исследования.
Повышенное содержание VGF в спинномозговой жидкости больных шизофренией.
Авторы обнаружили, что пептид массой 3959 Da встречается у больных в 2.8 раза чаще, чем у здоровых (P = 0.0000001); этот пептид был позднее элюирован, секвенирован, и идентифицирован как 40-аминокислотный фрагмент протеина VGF, расположенный между его 23 и 62 аминокислотами. VGF - нейросекреторный протеин, избирательно экспрессированный в нейронах мозга, особенно в гипоталамусе. Существуют исследования, показывающие его роль в регулировке метаболизма (Hahm et al., 1999) и синаптической пластичности(Alder et al., 2003). (Обзоры VGF можно найти в работах Levi et al., 2004; Salton et al., 2000 ).
Следует заметить, что ученым удалось обнаружить еще один пептидный фрагмент VGF - отрезок белка с молекулярным весом 3690 Da. В отличие от 3959-Da пептида, содержание 3690-Da пептида было одинаковым у больных и здоровых испытуемых.Два пептида практически идентичны друг другу, за исключением трех добавочных аминокислот на N-окончании, отсутствующих у 3690-Da пептида. По мнению авторов, «возможно, 40-аминокислотный пептид VGF, начинающийся с последовательности «APP», имеет специфические функции и\или связан с патофизиологией шизофрении».
Полученные данные подтолкнули Хуаня и его коллег к дальнейшим исследованиям. Для изучения ими были взяты свежезамороженные ткани мозга из префронтальной коры (9-е поле Бродмана) восьми скончавшихся больных шизофренией и восьми скончавшихся психически здоровых людей. Иммуноблоттинг (Western blot) с антителом, реагирующим на C-терминальные последовательности VGF, показал сильную экспрессию у половины больных шизофренией, в то время как в контрольных образцах тканей VGF не был экпрессирован.
В обсуждении клинического значения своей находки, Хуань и коллеги привели пример нокаутной мыши-мутанта, у которой ген VGF деактивирован. Такие мыши отличаются худобой, ускоренным метаболизмом и гиперактивностью, что может свидетельствовать о роли VGF в регулировке энергетического баланса (Hahm et al., 1999). По их предположению, «наблюдаемое повышение концентрации пептида VGF в цереброспинальной жидкости пациентов может указывать на гипометаболическое состояние мозга у больных шизофренией». Наблюдающаяся при шизофрении «гипофронтальность», или снижение метаболической активности в префронтальной коре при когнитивной активации мозга(Volz et al., 1999; Meyer-Lindenberg, et al., 2002), может быть связана, но может и не быть связана с вышеуказанными находками.
Сниженная концентрация транстиретина в цереброспинальной жидкости больных шизофренией.
В противовес высокому уровню VGF, авторами исследования было обнаружено значительное снижение уровней трех пептидов белка транстиретин. Транстиретин является тироксинсвязывающим протеином, осуществляющим перенос тироксина из системы кровообращения в мозг (Schreiber, 2002). Сниженный уровень пептидов при шизофрении невозможно объяснить влиянием демографических переменных, пишут авторы. При анализе мочи испытуемых были установлены факты курения марихуаны, а также обнаружено возможное воздействие марихуаны на уровни транстиретина. После проведения двухфакторного дисперсионного анализа данных методом ANOVA с учетом влияния наркотика, связь шизофрении с уровнем транстиретина осталась значимой.
Содержащийся в крови транстиретин, по большей части вырабатываемый печенью, вносит вклад в пополнение запасов транстиретина в мозге. Хуань и коллеги также обнаружили значительное снижение уровней транстиретина в сыворотке. Однако, как они отметили, ими не было найдено корреляции между абсолютными уровнями белка в спинномозговой жидкости и в сыворотке, что противоречит результатам, полученным Reiber, 2001, и «наводит на мысль о том, что вырабатываемый печенью транстиретин может не оказывать влияния на снижение уровней этого белка в спинномозговой жидкости».
Как и в случае с VGF, посмертные исследования тканей мозга подтвердили результаты, полученные с помощью масс-спектрометрии SELDI. Авторы обнаружили 40%-ное снижение уровней транстиретина в префронтальной коре больных шизофренией при проведении иммуноблоттинга (Western blot).
Приводя свидетельства, связывающие транстиретин с патофизиологией шизофрении и других психических заболеваний, Хуань с коллегами отмечают, что снижение уровня белка в спинномозговой жидкости, сыворотке, и тканях мозга больных шизофренией указывает на уменьшение транспорта тироксина. «Примечательно то, что дисфункция щитовидной железы достаточно часто встречается у больных шизофренией (Morley and Shafer, 1982; Ryan et al., 1994) и другими психическими заболеваниями (Kirkegaard and Faber, 1998), и, возможно, здесь присутствует генетическая связь. Вдобавок, у пациентов с тяжелыми формами как гипо-, так и гипертиреоза могут возникать симптомы психоза, и зачастую клиническая картина напоминает шизофрению(Hall et al., 1986), что может быть связано с повышенной функцией тироксина в центральной нервной системе» - пишут авторы. Они также указывают на исследования, в которых длительный прием клозапина увязан с повышением активности тироксина в центральной нервной системе (Chen and Chen, 2007). (Результаты, аналогичные полученным группой Хуаня, сообщены в недавней публикации Wan et al (2006), хотя в их случае речь идет о воздействии приёма хлорпромазина на концентрацию тетрамера белка транстиретин).
(Переведено не до конца; по мере сил перевожу по абзацу и добавляю сюда.)