Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

БИОМАРКЁРЫ ДЕСТРУКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ БОЛЬНЫХ ШИЗОФРЕНИЕЙ

Бойко А.С. 1 Иванова С.А. 1 Иванова С.А. 2 Семке А.В. 1 Бохан Н.А. 1 Бохан Н.А. 3
1 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт психического здоровья»
2 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
3 ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России
Целью работы является исследование биологических маркеров в сыворотке крови у больных шизофренией. Обследовано 155 больных шизофренией, проходивших курс лечения в психиатрическом стационаре, и 50 здоровых лиц, соответствующих по полу и возрасту. Проведено определение спектра молекул средней массы, как показателя эндогенной интоксикации, антител к нативной и денатурированной ДНК, концентрации кортизола, дегидроэпиандростерона сульфата (ДГЭА-С) и глутамата в сыворотке крови. Выявлено увеличение концентрации всех исследуемых биомаркёров в сыворотке крови больных шизофренией по сравнению со здоровыми лицами, что свидетельствует о выраженном дисбалансе в гомеостатических процессах и развитии деструктивных процессов при шизофрении. Повышение концентрации нейростероида ДГЭА-С, вероятно, является защитной компенсаторной реакцией на увеличение уровня кортизола. Выявление комплекса нейрогуморальных биомаркеров может внести вклад в понимание метаболических нарушений, связанных с патогенезом заболевания и позволит использовать выявленные особенности для персонализированного подхода к терапии.
шизофрения
биологические маркёры
деструктивные процессы
окислительный стресс
эксайтотоксичность
эндогенная интоксикация
1. Иванова С.А., Федоренко О.Ю., Смирнова Л.П., Семке А.В. Поиск биомаркеров и разработка фармакогенетических подходов к персонализированной терапии больных шизофренией // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2013. – № 1. – С. 12–16.
2. Клинико-диагностическое значение молекул средней массы у больных психическими и неврологическими расстройствами: Пособие для врачей / С.А. Иванова, В.М. Алифирова, В.Ф. Лебедева и др. – Томск, 2010. – 32 с.
3. Кротенко Н. М. Молекулы средней массы и антитела к нативной и денатурированной ДНК у пациентов при различных типах течения рассеянного склероза / Н.М. Кротенко, В.М. Алифирова, Н.В. Кротенко, А.А. Рязанцева, А.С. Бойко, С.А. Иванова // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 5. – С. 305–310.
4. Курбат М.Н. L-глутамат: современный взгляд на известную аминокислоту // Нейрохимия. – 2009. – Т. 26, № 3. – С. 202–207.
5. Семке А.В. Биологические и клинико-социальные механизмы развития эндогенных психических заболеваний / А.В. Семке, Т.П. Ветлугина, С.А. Иванова, Л.Д. Рахмазова, Е.Г. Корнетова, О.Ю. Федоренко, О.А. Лобачева // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. – 2011. – № 4. – С. 19–23.
6. Смирнова Л.П. Активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах больных психическими и неврологическими расстройствами / Л.П. Смирнова, Н.В. Кротенко, Н.М. Кротенко, В.Н. Логинов, М.В. Духан, С.А. Иванова, Ю.Л. Мальцева // Сибирский вестник психиатрии и наркологии – 2008. – № 1. – С. 133–135.
7. Ivanova S.A. Glutamate Concentration in the Serum of Patients with Schizophrenia / A.S. Boyko, O.Yu. Fedorenko, N.M. Krotenko, A.V. Semke,·N.A. Bokhan // Procedia Chemistry 10 ( 2014 ) 80 – 85
8. Ivanova S.A. NMDA receptor genotypes associated with the vulnerability to develop dyskinesia / S.A. Ivanova, E.V.  Rudikov, O.Y. Fedorenko, A.V. Semke, A.J.M. Loonen, P. Pechlivanoglou, A.F.Y. Al Hadithy, J.R.B.J. Brouwers, B. Wilffert, M.B. Freidin, I.A. Zhukova, V.M. Alifirova, N.V. Govorin, V.A. Sorokina // Translational Psychiatry. – 2012. – Т. 2. – P. e67.
9. Ritsner M. Cortisol/dehydroepiandrosterone ratio and responses to antipsychotic treatment in schizophrenia / M. Ritsner, A. Gibel, R. Maayan, Y. Ratner, E. Ram, H. Biadsy, I. Modai, A. Weizman // Neuropsichopharmacology. – 2005. – № 10. – Р. 1913–1922.
10. Stober G. Schizophrenia: from the brain to peripheral markers. A consensus paper of the WFSBP task force on biological markers / G. Stober, D. Ben-Shachar, M. Cardon, P. Falkai, A.N. Fonteh, M. Gawlik, B.Y. Glenthoj, E. Grunblatt, A. Jablensky, Y.K. Kim, J. Kornhuber, T.F. McNeil, N. Muller, B. Oranje, T. Saito, M. Saoud, A. Schmitt, M. Schwartz, J. Thome, M. Uzbekov, N. Durany, P. Riederer // World J. Biol. Psychiatry. – 2009. – № 10(2). – P. 127–155.

Шизофрения – это заболевание неустановленной этиологии и патогенеза, протекающее с полиморфной симптоматикой и приводящее к особому дефекту личности [5]. В основе распространенной нейрохимической концепции патогенеза шизофрении лежит нарушение обмена в дофаминергической и глутаматергической системах. Специфических тестов (биомаркеров) для диагностики шизофрении в настоящее время не существует [1].

При шизофрении наблюдается активация деструктивных процессов, что может проявиться в изменении внутренних механизмов гомеостаза и в свою очередь отрицательно отражается на состоянии организма. Деструктивные процессы, лежащие в основе неспецифического синдрома эндогенной интоксикации, как правило, связаны с активацией окислительного стресса и сопровождаются нарушениями структуры и функции мембран и в целом рассматриваются как реакции «метаболического полома» [6, 10]. Изучение изменения количества и спектра фракций МСМ в сыворотке крови пациентов с психическими и неврологическими расстройствами позволяет расширить представление о роли и функции эндогенной интоксикации в патогенезе этих состояний и показать их клиническое и диагностическое значение [2].

При ряде заболеваний выявляются антиядерные антитела к ДНК. Патогенетическое и клиническое значение этих антител (АТ) изучено недостаточно [3]. Антинуклеарные антитела – гетерогенная группа аутоантител к нуклеопротеидам, гистонам и негистоновым белкам клеточного ядра. Уровни антинуклеарных антител различаются в зависимости от индивидуальной иммунореактивности и характера заболевания. Необходимо учитывать то, что аутоиммунный ответ может отличаться на нативную ДНК (dsDNA) и денатурированную (ssDNA).

Особое внимание в биологических исследованиях психических расстройств уделяют гормонам гипоталямо-гипофизано-надпочечниковой оси и, в частности, кортизолу. Повышенную концентрацию эндогенного и экзогенного кортизола в организме человека связывают с повышенным риском развития психозов [9]. Нейростероиды дегидроэпиандростерон и его сульфат (ДГЭА-С) воздействуют на возбудимость нейронов и пластичность, обладают нейропротекторными свойствами и могут быть вовлечены в патофизиологические процессы при шизофрении.

Глутамат, являясь возбуждающей аминокислотой пирамидного тракта и интернейронов, в определенных условиях может становиться эксайтотоксином. Эксайтотоксичность – цитотоксичность, свойственная возбуждающим нейротрансмиттерам. В настоящее время считается, что в механизмах гибели нейронов при ряде психических и нейродегенеративных заболеваниях принимают участие процессы эксайтотоксичности.

Целью работы является выявление и исследование биологических маркеров деструктивных процессов в сыворотке крови у больных шизофренией.

Материалы и методы исследования

Было проведено комплексное клинико-биологическое обследование 155 больных шизофренией (диагноз F20 согласно МКБ-10), проходивших курс лечения в психиатрическом стационаре. Включение пациентов в исследование проводилось с учетом этических норм и в соответствии с требованиям Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации об этических принципах проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов (2000 г.). Группу сравнения для биохимических исследований составили 50 психически и соматически практически здоровых лиц, соответствующих по полу и возрасту обследуемым пациентам.

В качестве исследуемого материала для биохимических исследований использовалась сыворотка крови, получаемая по стандартной методике отделением эритроцитов центрифугированием. Оценку параметров эндогенной интоксикации у обследуемых лиц проводили по спектру молекул средней массы с помощью скрининг-метода в нашей модификации [2]. Данный метод позволяет выделить три фракции МСМ, регистрируемые при различных длинах волн: при 230 нм – нуклеарная фракция (белки-гистоны, продукты разрушения ДНК); при 254 нм – токсическая фракция (гидрофобные токсины, продукты неполного распада белков); при 280 нм – ароматическая фракция (ароматические аминокислоты). Результаты представлены в условных единицах (экстинкции) с вычислением нескольких коэффициентов: коэффициент ароматичности (КА = Е230/Е280), коэффициент распределения (КР = Е280/Е254) и пептидарно-нуклеарный коэффициент (ПНК = Е230/Е254).

Для количественного определения иммуноглобулина G к dsДНК и ssДНК использовали наборы реагентов для иммуноферментного анализа «Векто-dsДНК-IgG» и «Векто-ssДНК-IgG» (ЗАО «Вектор-Бест», Россия). Концентрацию кортизола и ДГЭА-С определяли с использованием ИФА-наборы реагентов СтероидИФА-кортизол-01 и СтероидИФА-ДГЭА-сульфат («АлкорБио», Россия) соответственно. Уровень глутамата определяли спектрофотометрическим методом с использованием набора Glutamate Assay Kitt (BioVision, США).

Статистическая обработка результатов проводилась с помощью программы SPSS 20.0, для Windows. Выборки проверялись на нормальность распределения по критерию Шапиро-Уилка. Достоверность различий определялась по t-критерию Стьюдента при нормальном распределении для независимых выборок с вычислением среднего и ошибки среднего. Для независимых выборок при распределении, отличающемся от нормального, достоверность различий определяли по U-критерию Манна-Уитни с вычислением медианы и квартилей. Различия считали достоверными при степени значимости р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

У больных шизофренией на фоне выраженной клинической симптоматики было обнаружено достоверное увеличение токсической фракции и снижение коэффициента распределения (Е254 = 0,321 ± ± 0,048 усл.ед., p = 0,005; КР = 0,909 ± ± 0,013, p < 0,001) по сравнению с группой контроля (Е254 = 0,287 ± 0,015 усл.ед., КР = 1,235 ± 0,103) (рис. 1, 2).

Выявлено достоверное повышение содержания нуклеарной фракции, коэффициента ароматичности, как и самой ароматичекской фракции. Изменение спектра средних молекул в сторону нуклеарной фракции связано с увеличением в крови остатков нуклеиновых кислот, что может быть следствием усиления апоптоза клеток крови при шизофрении.

Физиологические значения концентрации антител к ДНК здоровых лиц не превышают 25 МЕ/мл, значения больных были разделены на два диапазона: до 25 МЕ/мл и выше. В группе больных шизофренией наблюдается повышенное содержание АТ к денатурированной ДНК (30,278 ± 3,457 МЕ/мл) по сравнению с физиологической нормой (< 25 МЕ/мл). Уровень АТ к нативной ДНК практически не отличается от значений здоровых лиц (27,622 ± 3,788 МЕ/мл). У 28 % больных наблюдается повышенный уровень АТ к dsDNA, у 72 % их содержание в пределах физиологической нормы. АТ к ssDNA повышены у 40 % пациентов (рис. 3).

boik1.wmf

Рис. 1. Спектр молекул средней массы у больных шизофренией и здоровых лиц (М ± m). Примечание: Е280 – коэффициент экстинции при длине волне 280 нм – ароматическая фракция; Е254 – коэффициент экстинции при длине волне 254 нм – токсическая фракция; Е230 – коэффициент экстинции при длине волне 230 нм – нуклеарная фракция.* – р = 0,029, ** – р = 0,005, *** – р = 0,02 – уровень статистически значимых различий при сравнении показателей пациентов и контрольной группы

boik2.wmf

Рис. 2. Спектр молекул средней массы в пересчёте на коэффициенты у больных шизофренией и здоровых лиц (М ± m). Примечание: КА – коэффициент ароматичности; КР – коэффициент распределения; ПНК – пептидарно-нуклеарный коэффициент. * – р = 0,01, ** – р < 0,0001 – уровень статистически значимых различий при сравнении показателей пациентов и контрольной группы

boik3.wmf

Рис. 3. Распределение пациентов ( %) в зависимости от уровня антиядерных антител к денатурированной и нативной ДНК относительно физиологической нормы (25 МЕ/l)

boik4.tif

Рис. 4. Концентрация ДГЭА-С (мкг/мл) в сыворотке крови больных шизофренией и здоровых лиц (Me [Q1;Q3]). Примечание: р = 0,015 – уровень статистической значимости различий при сравнении показателей пациентов и контрольной группы

В результате проведенного иммуноферментного анализа было выявлено достоверное (р = 0,048) повышение уровня кортизола в сыворотке крови больных шизофренией (610,27 ± 15,58 нмоль/л) по сравнению с группой контроля (540,73 ± 22,94 нмоль/л). Аналогичная ситуация наблюдается относительно концентрации ДГЭА-С в сыворотке крови (рис.4). Было обнаружено достоверное (р = 0,015) повышение содержания нейростероида у пациентов (3,426 [1,749; 5,788] мкг/мл), сравнивая со значением здоровых лиц (2,199 [1,619; 3,273] мкг/мл).

В результате спектрофотометрического исследования было обнаружено статистически значимое повышение уровня глутамата у больных шизофрений (21,106 ± 0,428 нмоль/мкл) относительно содержания этой аминокислоты у лиц контрольной группы (10,566 ± 0,507) (рис. 5).

boik5.wmf

Рис. 5. Концентрация глутумата (нмоль/мкл) в сыворотке крови у больных шизофренией и здоровых лиц (М ± m). Примечание: * – р < 0,0001 – уровень статистической значимости различий при сравнении показателей между собой

Увеличение содержания МСМ у пациентов находится в соответствии с изменением уровня антител к ДНК. Повышение уровня МСМ и содержания АТ к ДНК у больных шизофренией, вероятно, обусловлено усилением их образования в тканях и патологией их элиминации из организма.

Высокий уровень кортизола у больных шизофренией свидетельствует об активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, как одного из регуляторов стресс-системы организма. Гиперсекреция кортизола вызывает сдвиг метаболизма в сторону катаболических процессов, т.е. процессы распада и высвобождения энергии начинают преобладать над анаболическими. В тоже время, выявлено повышение концентрации ДГЭА-С, что вероятно является компенсаторной реакцией организма. Повышение концентрации кортизола усугубляет нарушения дофаминергической системы, наблюдаемые при шизофрении, особенно на фоне длительной антипсихотической терапии. Применение психотропных соединений прямо или опосредованно приводит к изменению концентрации гормонов в организме пациентов и основных видов обмена веществ и, как следствие этого, к сдвигу в деятельности ключевых энзиматических систем.

Нарушение глутаматергической трансмиссии считается ключевым компонентом патогенеза шизофрении [8, 7]. Согласно теории экстайтотоксичности, происходит избыточный выброс в постсинаптическую щель возбуждающих нейромедиаторов, что приводит к гиперактивации постсинаптических глутаматных рецепторов и, как следствие, к нарушению проницаемости ионных каналов. Избыточное накопление внутриклеточного кальция запускает каскад реакций с активацией протеолитических ферментов и разрушением клеточных структур, ведет к увеличению синтеза оксида азота, возрастанию ПОЛ с последующим развитием окислительного стресса, нарушением синтеза нейротрофических факторов и к апоптозу [4].

Заключение

Выявление комплекса биомаркеров, которые связаны с развитием деструктивных процессов или недостаточностью функционирования нейропротективных систем (нейростероидов и нейротрофинов) может внести вклад в понимание метаболических нарушений, связанных с патогенезом заболевания и позволит использовать выявленные особенности для коррекции лечения и подбора соответствующей терапии с точки зрения персонализированного подхода к пациентам.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 14-15-00480 «Поиск ключевых биомаркеров патогенеза социально значимых эндогенных психических расстройств».


Библиографическая ссылка

Бойко А.С., Иванова С.А., Иванова С.А., Семке А.В., Бохан Н.А., Бохан Н.А. БИОМАРКЁРЫ ДЕСТРУКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ БОЛЬНЫХ ШИЗОФРЕНИЕЙ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-1. – С. 56-61;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=7814 (дата обращения: 28.02.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074