Novel Genetic Risk Marker for Paranoid Schizophrenia in the Chromosomal Region 9q21.13 in Tatars: A Genome-Wide Association Analysis

Толық мәтін

Шизофрения – тяжелое и хроническое психическое расстройство, распространенность в течение жизни составляет около 1%. Заболевание характеризуется наличием бреда, галлюцинаций, отсутствием мотивации, алогией, и когнитивными нарушениями [1]. Близнецовые исследования показали, что коэффициент наследуемости шизофрения составляет примерно 79–81% [1].

Полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) привели к значительным успехам в выявлении полиморфных локусов риска и анализа генетической архитектуры шизофрении [1]. Так, например Консорциум по психиатрической генетике PGC и другие исследовательские группы за последнее десятилетие провели крупномасштабные GWAS-исследования и идентифицировали множество однонуклеотидных полиморфных вариантов (ОНП), ассоциированных с шизофренией [2–5]. Кроме того, М. Lam с соавт. провели метаанализ с участием 56418 больных шизофренией и 78818 здоровых индивидов, объединив результаты исследований на европейских и восточноазиатских популяциях и выявили 176 генетических маркеров риска шизофрении [4].

С целью выявления этноспецифических генетических факторов риска развития параноидной шизофрении нами проведен полногеномный анализ ассоциации у татар из Республики Башкортостан. Объект исследования – 357 пациентов (184 мужчины, 173 женщины) татарской этнической принадлежности с диагнозом параноидная шизофрения (ПШ) F20.xx – согласно с международной классификации болезней десятого пересмотра (МКБ-10), находящихся на лечении в Республиканской клинической психиатрической больнице № 1 Министерства здравоохранения Республики Башкортостан. Средний возраст больных составил 24.9 ± 8.9 лет. Средний возраст начала заболевания составил 22.4 ± 7.3 лет. Информацию по этнической принадлежности до третьего поколения получали путем опроса. Контрольная группа состояла из 383 здоровых индивидов той же возрастной группы, не состоявших на учете у психиатра и нарколога и отрицавших у себя отягощенную наследственность по психическим заболеваниям. Средний возраст здоровых доноров составил 32.4 ± 12.4 года.

Полногеномное генотипирование образцов ДНК было проведено на биочипе IlluminaHuman 610-QuadPsychChip, включавшее 610000 ОНП. GWAS-анализ данных полиморфных вариантов выполнен с помощью пакета программ PLINK 2.0 [6]. Подробное описание полногеномного ассоциативного анализа было опубликовано ранее [7]. Для снижения ошибки первого рода была применена поправка FDR-BH (FalseDiscoveryRateBengamini-Hochberg) на число множественных сравнений [8].

Полногеномный анализ ассоциаций, выполненный у индивидов татарской этнической принадлежности, выявил наиболее выраженные различия между больными ПШ и контрольной группой по полиморфным локусам, локализованным в области 9q21.12 (рис. 1). Самая высокая ассоциация ПШ наблюдается с ОНП rs12376586 (p = 1.89E–07) (табл. 1).

 

Рис. 1. Графическое изображение результатов полногеномного анализа ассоциации 395832 ОНП с параноидной шизофренией у татар (Manhattanplot). На оси X указана хромосомная локализация ОНП, на оси Y – значения отрицательного десятичного логарифма уровня значимости р-value.

 

Таблица 1. Однонуклеотидные полиморфные варианты, локализованные в области 9q21.12 и ассоциированные с параноидной шизофренией у татар

Ген	№ rs	ОНП	Аллель 1	Частота аллеля 1, больные, %	Частота аллеля 1, контроль, %	Аллель 2	p	pfdr	OR
–	rs12376586	g.72648582A>G	G	0.359	0.496	A	1.89E-07	0.005	0.569
–	rs11141100	g.72591525A>G	G	0.350	0.469	A	6.72E-06	0.158	0.6178
–	rs4446788	g.72637119C>A	C	0.519	0.424	A	0.000238	0.909	1.482
–	rs1565691	g.72609532T>C	T	0.461	0.368	C	3.75E-04	0.925	1.459
-	rs7032845	g.72562231G>A	A	0.379	0.465	G	1.18E-03	0.925	0.711
MAMDC2	rs4744982	g.72749590G>A	G	0.221	0.157	A	1.56E-03	0.925	1.545
MAMDC2	rs10780851	g.72766144C>T	C	0.254	0.189	T	2.21E-03	0.925	1.489
–	rs10868358	g.72611680G>T	G	0.251	0.187	T	2.79E-03	0.932	1.47
–	rs10511975	g.72530831T>G	G	0.296	0.372	T	2.91E-03	0.932	0.722
–	rs11141106	g.72593325T>G	G	0.311	0.243	T	3.75E-03	0.932	1.404
MAMDC2	rs1927103	g.72722865G>A	G	0.430	0.359	A	6.14E-03	0.932	1.336
MAMDC2	rs10511980	g.72738339A>G	A	0.406	0.338	G	7.17E-03	0.932	1.338
MAMDC2	rs4744977	g.72728822G>A	G	0.364	0.302	A	0.011	0.932	1.331
MDC2	rs10511981	g.72739478C>T	C	0.0854	0.0548	T	0.024	0.954	1.592

 

По данным проекта “1000 геномов”, частота встречаемости аллеля rs12376586*G в популяциях мира варьирует от 6.8% в китайских (CHB), 9% в африканских (AFR) и до 55% в популяциях европейского происхождения (CEU), (https://www.ensembl.org/Homo_sapiens/Variation/Population?db=core;v=rs12376586;vdb=variation).

Ближайшим геном, расположенным на расстоянии около 10 т. п. н от данного полиморфного локуса, является ген MAMDC2. Хромосомный регион 9q21.12, в котором располагается данный ген, ассоциирован c редким врожденным заболеванием, проявляющимся характерными чертами лица и умственной отсталостью – синдромом Кабуки у японцев [9]. Ген MAMDC2 кодирует белок MAM, содержащий домен 2 (mephrin, A5 antigen, proteintyrosinephosphatasemu). Известно, что данный белок участвует в обмене гликозаминогликанов. Ген MAMDC2 состоит из 14 экзонов, охватывая около 183 т. п. н. геномной ДНК, в настоящее время в данном гене идентифицировано 1182 ОНП. Нарушение обмена гликозаминогликанов приводит к развитию целого класса заболеваний – мукополисахаридозы. К настоящему времени известно по крайней мере 11 нарушений обмена мукополисахаридов с различным первичным биохимическим дефектом, т. е. дефицитом разных ферментов. Вся группа объединена повышенным накоплением в клетках кислых мукополисахаридов и повышенной экскрецией этих веществ с мочой. Большинство из этих заболеваний характеризуется изменениями скелета и внутренних органов, выраженными при разных формах в различной степени, сопровождается грубыми нарушениями нервной системы, приводящими к тяжелому слабоумию [10].

На экспериментальных моделях животных с болезнью Альцгеймера было установлено, что ген MAMDC2, высоко экспрессируемый в микроглии, положительно регулирует врожденный противовирусный ответ на нейротропную вирусную инфекцию [11]. Кроме того, секвенирование экзома выявило мутации de novo в 32 генах, включая MAMDC2, ассоциированные с умственной отсталостью [12]. Ученые из Турции идентифицировали ассоциацию хромосомного региона 9q21.12–21.31 с дефектом нервной трубки, а именно с менингомиелоцеле [13].

В исследуемой нами выборке больных и контроля татарской этнической принадлежности наиболее высокий уровень ассоциации параноидной шизофрении обнаружен с ОНП rs12376586. Гомозиготный генотип rs12376586*G/G у больных параноидной шизофренией встречался редко, в 13.17% случаев, а в контроле определялся чаще – в 24.54% случаев (p = 8.02E–05; OR = 0.47, CI95% 0.31–0.70). Частота генотипа rs12376586*A/A была значительно выше у больных ПШ, чем в контрольной группе индивидов (41.46 и 25.33% соответственно) (p = 3.2E–06, OR = 2.09, CI95% 1.51–2.89).

Поправка на множественное сравнение FDR показала отсутствие статистически значимых различий (rs12376586*G/G p_fdr = 0.999, rs12376586*G/A p_fdr = 0.881, rs12376586*A/A p_fdr = 0.451) (табл. 2).

 

Таблица 2. Распределение частот генотипов и аллелей полиморфного варианта rs12376586 в выборках больных параноидной шизофренией и в контрольных группах у татар

Генотип, аллель	Больные		Контроль		p	pfdr	OR (CI95%)
	ni	pi ± spCI (%)	ni	pi ± spCI (%)
rs12376586
G/G	47	13.17 ± 1.79 9.84–17.12	94	24.54 ± 2.2 20.31–29.17	8.2E–05	0.999	0.47 (0.31–0.70)
G/A	162	45.38 ± 2.63 40.13–50.7	192	50.13 ± 2.55 45.01–55.25	0.196	0.881	–
A/A	148	41.46 ± 2.61 36.3–46.76	97	25.33 ± 2.22 21.05–29.99	3.2E–06	0.451	2.09 (1.51–2.89)
G	256	35.85 ± 1.79 32.33–39.49	380	49.61 ± 1.81 46.01–53.21	1.89E–07	0.05	0.57 (0.46–0.7)
A	458	64.15 ± 1.79 60.51–67.67	386	50.39 ± 1.81 46.79–53.99	1.89E–07	0.05	1.76 (1.43–2.17)
rs11141100
G/G	45	12.61 ± 1.76 9.34–16.5	87	22.72 ± 2.14 18.61–27.24	3.3E–04	0.999	0.49 (0.32–0.74)
G/A	160	44.82 ± 2.63 39.58–50.14	185	48.3 ± 2.55 43.2–53.43	0.342	0.936	–
A/A	152	42.58 ± 2.62 37.39–47.89	111	28.98 ± 2.32 24.49–33.81	1.1E–04	0.999	1.82 (1.32–2.49)
G	250	35.01 ± 1.79 31.51–38.64	359	46.87 ± 1.8 43.29–50.47	6.72E–06	0.632	0.61 (0.49–0.75)
A	464	64.99 ± 1.79 61.36–68.49	407	53.13 ± 1.8 49.53–56.71	6.72E–06	0.632	1.64 (1.33–2.02)

 

Анализ распределения частот аллелей данного полиморфного локуса показал, что частота аллеля rs12376586*G у больных ПШ была ниже (35.85%), чем в контроле (49.61%). Аллель rs12376586*A у больных ПШ определялся в 64.15% случаев, а у здоровых – в 50.39%. Показатель отношения шансов для аллеля rs12376586*G составил 0.57 (CI95% 0.46–0.7), (p = 1.89E-07), а для аллеля rs12376586*A – 1.76 (CI95% 1.43–2.17). При введении поправки FDR уровень значимости остался статистически значимыми (rs12376586*G p_fdr = 0.05, rs12376586*A p_fdr = 0.05) (табл. 2).

Полиморфный однонуклеотидный вариант rs11141100 в исследуемой нами выборке больных и контроля татарской этнической принадлежности показал высокий уровень ассоциации с ПШ (p = 6.72E–06) (табл. 1).

У больных параноидной шизофренией частота гомозиготного генотипа rs11141100*G/G (12.61%) была значительно ниже таковой в контрольной группе (22.72%) (p = 3.3E–04, OR = 0.49, CI95% 0.32–0.74). Генотип rs11141100*A/A чаще встречался у больных ПШ – в 42.58%, чем в контрольной группе индивидов (28.98%) (p = 1.1E-04, OR = 1.82, CI95% 1.32–2.49). Частота аллеля rs11141100*G в группе здоровых индивидов была значительно выше (46.87%), чем у больных ПШ (35.01%) (p = 6.72E–05, OR = 0.61. CI95% 0.49–0.75). Частота аллеля rs11141100*A у больных ПШ (64.99%) превышала его частоту в контрольной группе, где составила 53.13% (OR = 1.64, CI95% 1.33–2.02). Однако после введении поправки FDR уровень значимости оказался статистически не значимым (rs11141100*G/G p_fdr = 0.999, rs11141100*G/A p_fdr = 0.936, rs11141100*A/A p_fdr = 0.999, rs11141100*G p_fdr = 0.632, rs11141100*A p_fdr = 0.632) (табл. 2).

Таким образом, в проведенном нами полногеномном исследовании впервые установлена ассоциация однонуклеотидного полиморфного варианта rs12376586 гена MAMDC2, расположенного в области 9q21.13 с развитием параноидной шизофрении у татар. Генетическим маркером риска развития параноидной шизофрении у индивидов татарской этнической принадлежности является аллель rs12376586*A. Генетическим маркером пониженного риска развития ПШ у индивидов татарской этнической принадлежности является аллель rs12376586*G.

Ранее (по данным литературы) ассоциация параноидной шизофрении с данной областью и геном MAMDC2 не была выявлена ни в одной популяции. Результаты исследований по изучению его экспрессии, полиморфных вариантов весьма ограниченны. Однако, учитывая данные об участии белка, кодируемого геном MAMDC2, в обмене гликозаминогликанов, можно предположить, что полиморфные варианты этого гена могут играть важную роль в формировании структуры наследственной предрасположенности к параноидной шизофрении у татар.

Все процедуры, выполненные в исследовании с участием людей, соответствуют этическим стандартам институционального и/или национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующим изменениям или сопоставимым нормам этики.

От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.

Автор выражает огромную благодарность сотрудникам Департамента психиатрической медицины и клинических нейронаук Кардиффского Университета г. Кардифф (Великобритания) M. O’Donovan, V. Escott-Price, M. Owen, G. Leonenko за советы по генерации и анализу данных и за участие в проекте.

Директору ИБГ УФИЦ РАН проф. Э.К. Хуснутдиновой за научное консультирование.

Авторлар туралы

A. Gareeva

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences; Kemerovo State University of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation; Russian Medical Academy of Continuous Professional Education of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: annagareeva@yandex.ru
Ресей, Ufa; Kemerovo; Moscow

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар