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
Рубрика: Генетика
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).
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
Analysis of associations of the level of personal anxiety with allelic variations of metabolic genes
The study is devoted to the identification of genetic markers associated with increased personal anxiety among 119 mentally healthy people, mainly of Russian nationality, living in the European part of Russia. The level of personal anxiety was determined using the Spielberger-Khanin questionnaire and self-questioning. Gene variants COMT rs4633, rs4680, APOE rs429358, rs7412, CBS rs234706, rs4920037, MTHFR rs1801131, rs1801133, NOS3 rs1800779, and VDR rs2228570 were determined using PCR-RDRF analysis and Real-Time PCR. Statistical processing of the results was carried out using a two-way accurate Fisher test, with a threshold significance level of p value <0.05. An association with increased anxiety was found for APOE rs7412 C/T (p=0.02), APOE e2/e3 (p=0.04), CBS rs4920037 A/A (p=0.019), NOS3 rs1800779A/A (p=0.008), VDR rs2228570 G/G (p=0.034) with moderate and low anxiety are associated: NOS3 rs1800779A/G (p=0.01), APOE e3/e4 (p=0.035).
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 |
|
rs4633 |
C>T |
T=0.49 |
0.50 |
|
|
APOE |
rs7412 |
C>T |
T=0.08 |
0.075 |
|
rs429358 |
T>C |
C=0.07 |
0.13 |
|
|
СBS |
rs234706 |
G>A |
A=0.33 |
0.29 |
|
rs4920037 |
G>A |
A=0.22 |
0.21 |
|
|
MTHFR |
rs1801131 |
T>G |
G=0.30 |
0.31 |
|
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 бо́льшим 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.
