Анализ ассоциаций уровня личностной тревожности с аллельными вариантами генов обмена веществ

Автор: Новокович Ю.С., Глотов О.С., Асеев М.В., Кусакин А.В., Полев Д.Е., Глотов А.С.

Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio

Статья в выпуске: 3, 2025 года.

Бесплатный доступ

Исследование посвящено выявлению генетических маркеров, ассоциированных с повышенной личностной тревожностью среди 119 психически здоровых лиц, преимущественно русской национальности, проживающих в европейской части России. Уровень личностной тревожности устанавливался при помощи опросника Спилбергера – Ханина и самоанкетирования. Варианты генов COMT rs4633, rs4680, APOE rs429358, rs7412, CBS rs234706, rs4920037, MTHFR rs1801131, rs1801133, NOS3 rs1800779 и VDR rs2228570 определяли при помощи методов ПЦР-ПДРФ анализа и Реал-Тайм ПЦР. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием двустороннего точного теста Фишера, с пороговым уровнем значимости p value <0.05. Выявлена ассоциация с повышенной тревожностью для APOE rs7412 C/T (p=0.02), APOE e2/e3 (p=0.04), СBS rs4920037 A/A (p=0.019), NOS3 rs1800779A/A (p=0.008), VDR rs2228570 G/G (p=0.034). С умеренной и низкой тревожностью ассоциированы 2 варианта: NOS3 rs1800779A/G (p=0.01), APOE e3/e4 (p=0.035).

Еще

Генетика тревожности, генетика человека, гены обмена веществ, психогенетика, аллельные варианты гена

Короткий адрес: https://sciup.org/147252080

IDR: 147252080 | УДК: 575 | DOI: 10.17072/1994-9952-2025-3-298-304

Текст научной статьи Анализ ассоциаций уровня личностной тревожности с аллельными вариантами генов обмена веществ

Патологическая тревожность является одним из наиболее распространенных нарушений психического здоровья, о чем говорят данные исследований Всемирной организации здравоохранения. За время пандемии COVID-19 распространенность тревожных расстройств и депрессий в мире выросла на 25% [WHO, 2022]. В работах различных исследователей можно встретить данные о том, что в России уровень тревожности среди населения колеблется от 35% до 70% [Сергеева, 2023].

Личностная тревожность характеризуется устойчивой предрасположенностью к переживанию тревожных состояний. Это состояние оказывает значительное влияние на качество жизни и уровень психологического благополучия индивида. Личностная тревожность рассматривается как комплексное нарушение, обусловленное взаимодействием генетических, биологических, психологических и социальных факторов [Холщевников, 2024].

Согласно исследованиям, вероятность передачи тревожных расстройств по наследству составляет от 30 до 40% [Kalin et al., 2021]. Однако полученные данные, связанные с вкладом генетических факторов, как и с факторами окружающей среды, широко варьируется между исследованиями [Borges-Vieira, Cardoso, 2023]. Таким образом, выявление новых генетических маркеров, предрасполагающих к развитию данного состояния, является актуальной задачей. Патогенез тревожных расстройств является многофакторным, включающим сложные взаимодействия между биологическими факторами, влиянием окружающей среды и психологическими механизмами [Ohi et al., 2020]. Следовательно, существует острая необходимость в понимании молекулярной основы тревожных расстройств и разработке более совершенных доклинических моделей, применимых для разработки новых персонализированных методов лечения [Garakani et al., 2020]. В данной работе мы исследовали как гены нейромедиаторного обмена, так и гены, задействованные в обмене липидов, оксида азота и витаминов.

Как показано в исследовании, прием фолатов и витамина D показал высокую эффективность при терапии тревожности и депрессии [Chubar et al., 2020]. Рецепторы витамина D имеются во многих тканях, в том числе в головном мозге. Их особенно много в префронтальной коре, гиппокампе, поясной извилине, таламусе, гипоталамусе и черной субстанции. Перечисленные регионы имеют важное значение в патофизиологии психических нарушений [Xie et al., 2022]. Достаточно хорошо изучена роль оксида азота в развитии психических нарушений. NO играет важную роль в нейропротекции, модуляции гематоэнцефалического барьера и защите нейронов от окислительного стресса. Кроме этого, NO вызывает расслабление гладкой мускулатуры, что увеличивает кровоснабжение головного мозга [Jankovic et al., 2024]. Локус NOS3 rs1800779 может участвовать в закупорке артерий, гибели нейронов и демиелинизации. Поскольку он расположен в промоторной области гена, то может влиять на активность выработки или на снижение биодоступности оксида азота [Nasyrova et al., 2020]. Недавние исследования показали, что ген APOE связан не только с болезнью Альцгеймера, но и с повышенной тревожностью [Xu et al., 2023]. Поскольку тревожность является одним из наиболее распространенных нейропсихиатрических симптомов при болезни Альцгеймера, многие исследователи рассматривают эти два нарушения с учетом общих эпидемиологических и биологических корреляций [Patel, Masurkar, 2021]. Исходя из этого, можно предположить, что гены, регулирующие процессы обмена липидов, оксида азота, фолатов и витаминов, можно рассматривать в качестве генов-кандидатов, участвующих в патогенезе повышенной тревожности у человека.

Цель данной работы – изучение связи уровня личностной тревожности с вариантами генов обмена веществ, а именно: COMT , APOE , CBS , MTHFR , NOS3 , VDR среди психически здоровых лиц, проживающих в городах европейской части России.

Материалы и методы исследования

В исследовании участвовало 119 человек, среди которых было 28 мужчин в возрасте от 18 до 64 лет (средний возраст – 37.5 лет) и 91 женщина в возрасте от 18 до 73 лет (средний возраст – 38 лет). Для определения уровня тревожности участников использовался опросник Спилбергера – Ханина и анкета, в которой участники могли указать наличие тревоги. Критерии включения в группу с высоким уровнем тревоги (ВУТ): балл опросника от 44 и выше, наличие отметки о наличии тревоги в анкете. Критерии включения в группу с нормальным или низким уровнем тревоги (НУУТ): балл опросника от 43 и ниже, отсутствие отметки о наличии тревоги в анкете. Критерии исключения: расхождение по данным анкеты и опросника, наличие психических заболеваний, прием каких-либо лекарств на регулярной основе. Все участники исследования предоставляли информацию о месте проживания, росте и весе, а также о том, курят ли они и употребляют ли алкоголь. Все участники исследования проживали в городах европейской части России, преимущественно в Москве и Московской обл. – 39.8%, преимущественно русской национальности – 91.59%. Все лица, включенные в данное исследование, подписали информированное согласие, в соответствии с протоколом, одобренным этическим комитетом Санкт-Петербургского государственного университета № 02-258 (РК115-03-20 от 23.11.2023). Для проведения молекулярногенетического анализа была осуществлена процедура выделения ДНК из венозной крови по методу спин-колонок набором «К-СОРБ-50» (Синтол, Россия) или из буккального эпителия набором LumiPure Genomic DNA Blood and Buccal Kit manual (Lumiprobe, Россия). Генотипирование 10 вариантов генов проводили на базе Центра Геномных Технологий Сербалаб, в рамках коммерческой панели «Генетический тест». Варианты генов COMT rs4633, rs4680, APOE rs429358, rs7412, CBS rs234706, rs4920037, MTHFR rs1801131, rs1801133, NOS3 rs1800779 и VDR rs2228570 определяли при помощи методов ПЦР-ПДРФ анализа и Реал-Тайм ПЦР. Амплификацию изученных локусов проводили с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) синтеза ДНК на амплификаторе Real-Time CFX 96 (Bio-Rad,США) и Терцек (ДНК Технология, Россия). Перечень исследованных локусов и условий анализа – в табл. 1. Продукты реакции разделяли при помощи электрофореза в 7.5% полиакриламидном геле. Статистическая обработка данных: для анализа взаимосвязи ВУТ с социодемографическими параметрами был применен корреляционный анализ. Анализ ассоциаций с ВУТ по исследованным аллельным вариантам генов проводился с использованием двустороннего точного теста Фишера с пороговым уровнем значимости p value <0.05. Анализ соответствия исследованных частот генотипов равновесию Харди – Вайнберга в группе сравнения (НУУТ) проводили методом χ2.

Таблица 1

Перечень исследованных локусов, условия амплификации, праймеры и ферменты для ПЦР, ПЦР-ПДРФ анализа, наборы для Real-Time PCR

[The list of studied loci, amplification conditions, primers and enzymes for PCR, PCR-PDF analysis, kits for Real-Time PCR]

Ген	SNP	Праймеры	Фермент	Т о	Фрагменты
COMT	rs4633	F_TTATCGGCTGGAACGAGTTC AT;R_GGGTGATAACAGCTTCT CCTGT	BstBAI	65°	C/C:191+83;C/T:274+19 1+83;T/T: 274
COMT	rs4680	F: CCAACCCTGCACAGGCAAG AT;R: CAAGGGTGACCTGGAAC AGCG	-	63°	K+ - 626 bp (контроль ПЦР);G - 451 bp; A -222 bp
APOE	rs429358	F_AGACGCGGGCACGGCTGTC CAAGGA3’;R_CCCTCGCGAGC CCCGGCCTGGTACAC 3’	Cys130Ar g	69°	91(Е3)+85(E2)+76(E4)+ 38 (нет при Е2)+29+23 E2 (rs429358-T,rs7412-T);E3 (rs429358- T,rs7412-C);E4 (rs429358-C, rs7412-C)
APOE	rs7412	F_AGACGCGGGCACGGCTGTC CAAGGA3’;R_CCCTCGCGAGC CCCGGCCTGGTACAC 3’	Cys130Ar g	69°
CBS	rs234706	F_CACACGGAATGCACATGTA GAAA R_GAAGCTCTCATGGCACTTAT TGTT	Bst4CI	65°	C/C:276+94;С/Т: 370+276+94; Т/Т :370
CBS	rs4920037	F_GAGATGTGTACACTCCCAG GCA R_CTGGCGGCTGAAGAACGAA ATC	FaiI	50°	С/С: 155+137;С/T: 155+137+100+37;T/T: 155+100+37
MTHFR	rs1801131, rs1801133	D-3803 РиалБест-Генетика Гемостаз (Вектор Бест, Россия)	Метод Реал-Тайм ПЦР
NOS3/eN OS	rs1800779	F_AGTCTGGCCAACACAAATC CTC R_ACTACAGTTCCCAGAATGC AGGT	BccI	37°	G/G: 196+83 G/A: 279+196+83 A/A: 279
VDR	rs2228570	Набор реагентов для определения полиморфизма Met/Thy гена VDR (Синтол, Россия)	Метод Реал-Тайм ПЦР

Примечание: SNP – (Single nucleotide polymorphism) – однонуклеотидный полиморфизм; Т o – температура отжига праймеров.

Результаты

Перед проведением анализа ассоциаций генов-кандидатов с повышенной тревожностью был произведен анализ взаимосвязи уровня тревожности с основными параметрами выборки. В нашем исследовании не было выявлено статистические значимых отличий между двумя группами по таким показателям, как пол, возраст, ИМТ, курение или употребление алкоголя. Далее был произведен анализ соответствия распределения частот аллелей и генотипов равновесию Харди – Вайнберга в группах ВУТ и НУУТ. Частоты генотипов для всех исследованных вариантов генов в группе сравнения находились в соответствии с равновесием, кроме MTHFR rs1801131 (табл. 2).

Таблица 2

Результаты двустороннего точного теста Фишера исследованных полиморфных локусов и тест Харди – Вайнберга для генотипов в контрольной группе

[The results of the two-way accurate Fisher test of the studied polymorphic loci and the Hardy-Weinberg test for genotypes in the control group]

Ген	rs ID	Генотип	НУУТ	ВУТ	OR	p-value	n = 70	HWE	_χ 2	p
COMT	rs4633	C/C	14	8	1.28	0.641	0.200	0.190	0.07	0,8
	rs4633	C/T	33	29	0.62	0.263	0.471	0.492
	rs4633	T/T	23	12	1.51	0.414	0.329	0.318
COMT	rs4680	A/A	21	11	1.48	0.406	0.300	0.250	1.23	0.27
	rs4680	A/G	28	27	0.54	0.135	0.400	0.500
	rs4680	G/G	21	11	1.48	0.406	0.300	0.250
APOE	rs7412	C/C	64	39	2.74	0.099	0.914	0.889	3.37	0.07
	rs7412	C/T	4	10	0.24	0.02	0.057	0.108
	rs7412	T/T	2	0	inf	0.511	0.029	0.003
	rs429358	T/T	49	41	2.15	0.642	0.700	0.687	0.32	0.57
	rs429358	C/T	18	7	2.08	0.172	0.257	0.284
	rs429358	C/C	3	1	0.46	0.128	0.043	0.029
APOE	rs7412/rs 429358	e2/e2	1	0	inf	1	-	-	-	-
		e2/e3	3	8	0.23	0.049	-	-	-	-
		e3/e3	46	35	0.77	0.554	-	-	-	-
		e3/e4	19	5	3.28	0.035	-	-	-	-
		e4/e4	1	1	0.7	1	-	-	-	-
СBS	rs234706	G/G	35	20	1.45	0.355	0.500	0.520	0.27	0.6
	rs234706	G/A	31	26	0.7	0.359	0.443	0.402
	rs234706	A/A	4	3	0.93	1	0.057	0.078
СBS	rs4920037	G/G	49	25	2.24	0.054	0.700	0.710	0.36	0.55
	rs4920037	G/A	20	18	0.69	0.425	0.286	0.265
	rs4920037	A/A	1	6	0.1	0.019	0.014	0.025
MTHFR	rs1801131	T/T	32	23	0.95	1	0.457	0.451	0.01	0.92
	rs1801131	G/T	30	23	0.85	0.71	0.429	0.441
	rs1801131	G/G	8	3	1.98	0.522	0.114	0.108
	rs1801133	G/G	30	29	0.52	0.095	0.429	0.413	0.13	0.71
	rs1801133	G/A	30	18	1.29	0.571	0.429	0.459
	rs1801133	A/A	10	2	3.92	0.119	0.143	0.128
NOS3	rs1800779	A/A	20	26	0.35	0.008	0.286	0.327	1.09	0.3
	rs1800779	A/G	40	16	2.75	0.01	0.571	0.490
	rs1800779	G/G	10	7	1	1	0.143	0.184
VDR	rs2228570	G/G	13	18	0.39	0.034	0.186	0.243	1.85	0.2

Примечание: НУУТ – нормальный и умеренный уровень тревожности; ВУТ – высокий уровень тревожности; OR – отношение шансов; p-value – значение p для двустороннего точного теста Фишера; HWE – частота генотипа по равновесию Харди – Вайнберга; χ ^{2 -} – значение хи-квадрат для теста Харди – Вайнберга; p – значение p-value для теста Харди – Вайнбергав.

Аллели соответствовали частотам европейской популяции по данным MAF (табл. 3)

Таблица 3

Распределение частот аллелей вариантов генов [Frequency distribution of allele variants of genes]

Ген	rs ID	Аллели	MAF (European ALFA progect):	Частота аллеля в данном исследовании
COMT	rs4680	G>A	A=0.48	0.55
COMT	rs4633	C>T	T=0.49	0.50
APOE	rs7412	C>T	T=0.08	0.075
APOE	rs429358	T>C	C=0.07	0.13
СBS	rs234706	G>A	A=0.33	0.29
СBS	rs4920037	G>A	A=0.22	0.21
MTHFR	rs1801131	T>G	G=0.30	0.31
MTHFR	rs1801133	G>A	A=0.34	0.30
NOS3	rs1800779	G>A	G=0.34	0.37
VDR	rs2228570	A>G	A=0.38	0.46

Примечание: MAF – частота минорного аллеля.

Статистически значимые различия по распределению частот генотипов исследованных вариантов в группе ВУТ по сравнению с НУУТ были выявлены для следующих вариантов при p value <0.05: APOE rs7412 C/T (p = 0.02), APOE e2/e3 (p = 0.04), APOE e3/e4 (p = 0.035), СBS rs4920037 A/A (p = 0.019), NOS3 rs1800779A/A (p = 0.008), NOS3 rs1800779A/G (p = 0.01), VDR rs2228570 G/G (p = 0.034). Таким образом, в группе ВУТ были значимо повышены варианты APOE rs7412 C/T, e2/e3, СBS rs4920037 A/A, NOS3 rs1800779A/A, VDR rs2228570 G/G, а NOS3 rs1800779A/G, APOE e3/e4 были повышены в группы НУУТ (табл. 2). Полученные нами данные согласуются с результатами некоторых исследователей. Показана ассоциация APOE rs7412 C/T с симптомами тревоги в бразильской популяции [de Moraes et al., 2022]. Вариант гена VDR rs2228570 G/G связан с плохим качеством сна [Menezes-Júnior et al., 2024], что косвенно может указывать на повышенную тревожность. Как показало исследование [Nasyrova et al., 2020], генотип A/A rs1800779 NOS3 -922 T>G снижает активность фермента эндотелиальной синтазы оксида азота, что может иметь значение в этиологии тревожности. Эти данные подчеркивают значимость комплексного подхода к оценке факторов, влияющих на психическое здоровье. По гену COMT полученные нами данные не совпадают с результатами работы Е.В. Булычевой [Булычева, 2022], что может объясняться разными возрастными категориями. В нашей работе при сравнении частот генотипов вариантов CBS rs234706, MTHFR rs1801131, MTHFR rs1801133, COMT rs4633, COMT rs4680 не было выявлено статистически значимых различий между группами ВУТ и НУУТ. Ограничением нашего исследования является небольшой размер выборки. Требуются дополнительные исследования с бо_́льшим количеством участников. В российской литературе большинство исследований, посвященных изучению генетических аспектов тревожности, сфокусировано на анализе вариантов генов дофаминовой и серотониновых систем. Нам не удалось найти других работ, посвященных тревожности по генам, представленным в нашем исследовании. Таким образом, изучение вклада генов обмена веществ в повышенной тревожности в российской литературе проведено впервые.

Заключение

Этиологию повышенной тревожности, как и большинства психических расстройств, можно рассматривать как взаимодействие между генетическими факторами риска и факторами окружающей среды. Изучение роли генетических аспектов в формировании тревожности может способствовать более глубокому пониманию ее патогенеза, терапии и профилактики. В данном исследовании внимание было сосредоточено на генах обмена веществ, что расширяет спектр возможных молекулярно-биологических причин формирования данного нарушения. Обнаруженная ассоциация с генами, регулирующими метаболизм витамина D, синтез оксида азота и метаболизм липопротеинов, говорит о том, что в развитие патологической тревоги могут вносить вклад не только гены нейромедиаторного обмена, но и гены обмена веществ. Тем не менее, их роль остается недостаточно изученной. Необходимы исследования, учитывающие эпигенетические, сре́довые и межэтнические факторы с большей выборкой. Полученные данные могут быть использованы в клинической и фармакологической практике для выявления новых возможных мишеней воздействия при терапии и профилактике.