Genetic biomarkers related to the population risks of posttraumatic stress disorder development: single nucleotide variants, gene interactions, and haplotypes

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The increasing relevance of PTSD issues is associated with the escalation of military conflicts worldwide. Complex biological mechanisms also play a significant role in the pathogenesis of PTSD, including those changes observed in the hippocampus and other brain structures.

Aim – to identify the most significant genetic markers predisposing the risk of PTSD manifestation, which could contribute to the development of targeted interventions focusing on the preventive measures and treatment strategies of this disorder.

A literature search was conducted in the PubMed database using keywords related to the genetics of PTSD, with a publication time restriction from 2018 to 2023. Out of 623 papers, 20 articles met the inclusion criteria, describing molecular-genetic and statistical data, and the sample size of at least 60 patients with a verified PTSD diagnosis, were reviewed and analyzed in detail.

The studies revealed significant associations between PTSD occurrence and single nucleotide variants (SNVs) in the FKBP5 and CRHR1 genes. Particular attention was paid to the interactions between SNVs of different genes and their association with the severity of PTSD clinical manifestations.

Conclusions. Genetic markers, in particular, SNVs in the FKBP5 (rs9470080) and CRHR1 (rs1724402) genes, may play a key role as the risk factors for biological predisposition and the PTSD development. These findings would underlie the targeted interventions integrated into PTSD-related prevention measures and treatment strategies. However, further multicenter and consortium studies with unified design are required to confirm the significance of the identified associations and to specify the epigenetic aspects contributing to the PTSD manifestation and development.

About the authors

Arsenii Ya. Gayduk

Samara State Medical University; National Research Institute of Public Health and Healthcare Management

Email: a.j.gayduk@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4015-3162

Head of the Youth Laboratory on Innovations in Neuropsychiatry, International Centre for Education and Research in Neuropsychiatry

Russian Federation, Samara; Moscow

Aleksei S. Sustretov

Samara State Medical University

Email: a.s.sustretov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3021-2130

Head of Laboratory of Human Metagenomics, Professional Center for Education and Research in Genetic and Laboratory Technologies

Russian Federation, Samara

Daniil A. Kokorev

Samara State Medical University

Email: d.a.kokorev@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9991-6750

Specialist of Laboratory of Human Metagenomics, Professional Center for Education and Research in Genetic and Laboratory Technologies

Russian Federation, Samara

Aleksei A. Kuznetsov

Samara State Medical University

Email: talking.fish00@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-1737-6366

Assiatant, International Centre for Education and Research in Neuropsychiatry

Russian Federation, Samara

Xenia Gonda

Samara State Medical University; Semmelweis University

Email: kendermagos@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0001-9015-4203

PhD, Professor, Department of Psychiatry and Psychotherapy

Russian Federation, Samara; Budapest, Hungary

Alexander T. Sack

Maastricht University

Email: a.sack@maastrichtuniversity.nl
ORCID iD: 0000-0002-1471-0885

PhD, Professor of School for Mental Health and Neuroscience (MHeNs), Faculty of Health, Medicine and Life Sciences

Netherlands, Maastricht

Timur S. Syunyakov

Samara State Medical University; Republican Specialized Scientific and Practical Medical Center of Mental Health

Email: sjunja@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4334-1601

PhD, Chief Specialist of the ICERN; Chief advisor on R&D

Russian Federation, Samara; Tashkent, Uzbekistan

Darya A. Smirnova

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: d.a.smirnova@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9591-4918
SPIN-code: 8248-0194

PhD, Director of the International Centre for Education and Research in Neuropsychiatry

Russian Federation, Samara

References

  1. Kessler RC, Aguilar-Gaxiola S, Alonso J, et al. Trauma and PTSD in the WHO World Mental Health Surveys. Eur J Psychotraumatol. 2017;8(5):1353383. https://doi.org/10.1080/20008198.2017.1353383
  2. Yassa MA, Stark CE. Pattern separation in the hippocampus. Trends Neurosci. 2011;34(10):515-525. https://doi.org/10.1016/j.tins.2011.06.006
  3. Guzowski JF, Knierim JJ, Moser EI. Ensemble dynamics of hippocampal regions CA3 and CA1. Neuron. 2004;44(4):581-584. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2004.11.003
  4. Fox AS, Kalin NH. A translational neuroscience approach to understanding the development of social anxiety disorder and its pathophysiology. Am J Psychiatry. 2014;171(11):1162-1173. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2014.14040449
  5. Dieter JN, Engel SD. Traumatic Brain Injury and Posttraumatic Stress Disorder: Comorbid Consequences of War. Neurosci Insights. 2019;14:1179069519892933. https://doi.org/10.1177/1179069519892933
  6. Quinones MM, Gallegos AM, Lin FV, Heffner K. Dysregulation of inflammation, neurobiology, and cognitive function in PTSD: an integrative review. Cogn Affect Behav Neurosci. 2020;20(3):455-480. https://doi.org/10.3758/s13415-020-00782-9
  7. Ressler KJ, Berretta S, Bolshakov VY, et al. Post-traumatic stress disorder: clinical and translational neuroscience from cells to circuits. Nat Rev Neurol. 2022;18(5):273-288. https://doi.org/10.1038/s41582-022-00635-8
  8. Bromis K, Calem M, Reinders AATS, et al. Meta-Analysis of 89 Structural MRI Studies in Posttraumatic Stress Disorder and Comparison With Major Depressive Disorder. Am J Psychiatry. 2018 1;175(10):989-998. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2018.17111199
  9. Afifi TO, Asmundson GJ, Taylor S, Jang KL. The role of genes and environment on trauma exposure and posttraumatic stress disorder symptoms: a review of twin studies. Clin Psychol Rev. 2010;30(1):101-12. https://doi.org/10.1016/j.cpr.2009.10.002
  10. Zhang K, Qu S, Chang S, et al. An overview of posttraumatic stress disorder genetic studies by analyzing and integrating genetic data into genetic database PTSDgene. Neurosci Biobehav Rev. 2017;83:647-656. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2017.08.021
  11. Zhang L, Hu XZ, Yu T, et al. Genetic association of FKBP5 with PTSD in US service members deployed to Iraq and Afghanistan. J Psychiatr Res. 2020;122:48-53. https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2019.12.014
  12. Boscarino JA, Adams RE, Urosevich TG, et al. Genetic and Psychosocial Risk Factors Associated with Suicide Among Community Veterans: Implications for Screening, Treatment and Precision Medicine. Pharmgenomics Pers Med. 2022;14;15:17-27. https://doi.org/10.2147/PGPM.S338244
  13. Hu Y, Chu X, Urosevich TG, et al. Predictors of Current DSM-5 PTSD Diagnosis and Symptom Severity Among Deployed Veterans: Significance of Predisposition, Stress Exposure, and Genetics. Neuropsychiatr Dis Treat. 2020;16:43-54. https://doi.org/10.2147/NDT.S228802
  14. Tamman AJF, Sippel LM, Han S, et al. Attachment style moderates effects of FKBP5 polymorphisms and childhood abuse on post-traumatic stress symptoms: Results from the National Health and Resilience in Veterans Study. World J Biol Psychiatry. 2019;20(4):289-300. https://doi.org/10.1080/15622975.2017.1376114
  15. Li G, Wang L, Zhang K, et al. FKBP5 Genotype Linked to Combined PTSD-Depression Symptom in Chinese Earthquake Survivors. Can J Psychiatry. 2019;64(12):863-871. https://doi.org/10.1177/0706743719870505
  16. Young DA, Inslicht SS, Metzler TJ, et al. The effects of early trauma and the FKBP5 gene on PTSD and the HPA axis in a clinical sample of Gulf War veterans. Psychiatry Res. 2018;270:961-966. https://doi.org/10.1016/j.psychres.2018.03.037
  17. Kang JI, Kim TY, Choi JH, et al. Allele-specific DNA methylation level of FKBP5 is associated with post-traumatic stress disorder. Psychoneuroendocrinology 2019;103: 1-7. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2018.12.226
  18. Jaksic N, Šabić Džananović E, Aukst Margetic B, et al. A Candidate Gene Association Study of FKBP5 and CRHR1 Polymorphisms in Relation to War-Related Posttraumatic Stress Disorder. Psychiatr Danub. 2019;31(2):269-275. https://doi.org/10.24869/psyd.2019.269
  19. Gelernter J, Sun N, Polimanti R, et al. Genome-wide association study of post-traumatic stress disorder reexperiencing symptoms in >165,000 US veterans. Nat Neurosci. 2019;22(9):1394-1401. https://doi.org/10.1038/s41593-019-0447-7
  20. Wang L, Zhang J, Li G, et al. The ADCYAP1R1 Gene Is Correlated With Posttraumatic Stress Disorder Symptoms Through Diverse Epistases in a Traumatized Chinese Population. Front Psychiatry. 2021;7;12:665599. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2021.665599
  21. Zhang J, Li G, Yang H, Cao C, et al. The main effect and gene-environment interaction effect of the ADCYAP1R1 polymorphism rs2267735 on the course of posttraumatic stress disorder symptoms-A longitudinal analysis. Front Psychiatry. 2022;13:1032837. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2022.1032837
  22. Kravić N, Šabić Džananović E, Muminović Umihanić M, et al. Association Analysis of Maoa and Slc6a4 Gene Variation in South East European War Related Posttraumatic Stress Disorder. Psychiatr Danub. 2019;31(2):211-218. https://doi.org/10.24869/psyd.2019.211
  23. Taylor MK, Hernández LM, Stump J, et al. Blast exposure interacts with genetic variant 5HTTLPR to predict posttraumatic stress symptoms in military explosives personnel. Psychiatry Res. 2019; 280:112519. https://doi.org/10.1016/j.psychres.2019.112519
  24. Xiao Y, Liu D, Liu K, et al. Association of DRD2, 5-HTTLPR, and 5-HTTVNTR Gene Polymorphisms With Posttraumatic Stress Disorder in Tibetan Adolescents: A Case-Control Study. Biol Res Nurs. 2019;21(3):286-295. https://doi.org/10.1177/1099800419838325
  25. Yuan M, Zhu H, Li Y, et al. The DRD2 Taq1A polymorphism moderates the effect of PTSD symptom severity on the left hippocampal CA3 volume: a pilot study. Psychopharmacology (Berl). 2022; 239(11):3431-3438. https://doi.org/10.1007/s00213-021-05882-z
  26. Hoxha B, Goçi Uka A, Agani F, et al. The Role of TaqI DRD2 (rs1800497) and DRD4 VNTR Polymorphisms in Posttraumatic Stress Disorder (PTSD). Psychiatr Danub. 2019;31(2):263-268. https://doi.org/10.24869/psyd.2019.263
  27. Zhang K, Wang L, Cao C, et al. A DRD2/ANNK1-COMT Interaction, Consisting of Functional Variants, Confers Risk of Post-traumatic Stress Disorder in Traumatized Chinese. Front Psychiatry. 2018;9:170. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2018.00170
  28. Zhang K, Li G, Wang L, et al. An epistasis between dopaminergic and oxytocinergic systems confers risk of post-traumatic stress disorder in a traumatized Chinese cohort. Sci Rep. 2019;9(1):19252. https://doi.org/10.1038/s41598-019-55936-8
  29. Castro-Vale I, Durães C, van Rossum EFC, et al. The Glucocorticoid Receptor Gene (NR3C1) 9β SNP Is Associated with Posttraumatic Stress Disorder. Healthcare (Basel). 2021;9(2):173. https://doi.org/10.3390/healthcare9020173
  30. Zhang K, Wang L, Li G, et al. Correlation between hypothalamic-pituitary-adrenal axis gene polymorphisms and posttraumatic stress disorder symptoms. Horm Behav. 2020;117:104604. https://doi.org/10.1016/j.yhbeh.2019.104604
  31. Qi R, Luo Y, Zhang L, et al. FKBP5 haplotypes and PTSD modulate the resting-state brain activity in Han Chinese adults who lost their only child. Transl Psychiatry. 2020;10(1):91. https://doi.org/10.1038/s41398-020-0770-5
  32. Swart PC, Du Plessis M, Rust C, et al. Identifying genetic loci that are associated with changes in gene expression in PTSD in a South African cohort. J Neurochem. 2023;166(4):705-719. https://doi.org/10.1111/jnc.15919
  33. Pape JC, Carrillo-Roa T, Rothbaum BO, et al. DNA methylation levels are associated with CRF1 receptor antagonist treatment outcome in women with post-traumatic stress disorder. Clin Epigenetics. 2018;10(1):136. https://doi.org/10.1186/s13148-018-0569-x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Gayduk A.Y., Sustretov A.S., Kokorev D.A., Kuznetsov A.A., Gonda X., Sack A.T., Syunyakov T.S., Smirnova D.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».