Анализ полиморфных вариантов генов моноамиоксидазы А и катехол-О-метилтрансферазы у лиц с различным типом нервной системы

Проведена генетическая оценка вклада полиморфных локусов rs6323 и rs1137070 гена МАОА и полиморфного локуса rs4680 гена СОМТ в формирование признака «тип нервной системы». Обнаружены достоверные различия в распределении часто генотипов и аллелей по локусу rs1137070 гена МАО у лиц с различным типов типа нервной системы.

ВВЕДЕНИЕ

Тип нервной системы – ключевое понятие как физиологии высшей нервной деятельности, так и психологии и психогенетики, поскольку оно лежит в основе ключевых психологических характеристик личности (темперамент, нейротизм). Классификация типов нервной системы основана на уровне процессов возбуждения и торможения и скорости их переключения. Согласно этой классификации, слабая нервная система характеризуется высокой чувствительностью, а сильная – высокой стрессоустойчивостью.

Известно, что процессы возбуждения и торможения опосредованы скоростью нервных процессов, которые в свою очередь определяются особенностями деятельности нейромедиаторных систем мозга. Важнейшую роль в формировании типа нервной системы имеет дофамин, потому что доказана его роль в формировании таких патологий, как шизофрения и паркинсонизм, которые связанные с распадом процессов мышления и эмоциональных реакций [6]. Ключевыми ферментами, обеспечивающими инактивацию дофамина в синапсе, являются катехол-О-метилтрансфераза (COMT) и моноаминоксидаза А (МАО А).

Моноаминоксидаза является ферментом, разрушающим моноамины, в частности, инактивирующим нейротрансмиттеры – серотонин, мелатонин, норэпинефрин и дофамин [1]. МАОА определяют некоторые структурные и функциональные аспекты мозговой деятельности [3]. Ген МАОА расположен на X-хромосоме. В гене моноаминооксидазы А обнаружены несколько полиморфизмов, например, rs1137070 и rs6323, влияющие на активность фермента.

Целью данной работы являлось проведение анализа взаимосвязи полиморфных вариантов генов моноаминоксидазы А (rs113070 и rs6323) и гена катехол-О-метилтрансферазы СОМТ (rs4680) с показателями теппинг-теста по методике Ильина.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом исследования послужили ДНК 86 студентов БГПУ им. М. Акмуллы, со второго по пятый курс. Все они были протестированы для определения типов нервной деятельности. Материалом исследования служили образцы ДНК 86 человек, полученные из цельной венозной крови. Забор крови осуществлялся с добровольного согласия исследуемых.

На начальных этапах работы была выделена ДНК из лейкоцитов периферической крови методом фенольно-хлороформной экстракции [5]. Амплификацию локусов rs6323 и rs113070 гена MAO A проводили с помощью метода полимеразной цепной реакции синтеза ДНК на амплификаторе «Терцик». После проведения ПЦР продукты амплификации подвергали рестрикции эндонуклеазами EcoRV (для локуса rs113070) и Fnu4HI (для локуса rs6323).

На следующем этапе работы было рассчитано распределение частот генотипов и аллелей генов в исследуемой выборке согласно закону Харди – Вайнберга,

Оценку психомоторных реакций студентов проводили с помощью методики Е.П.Ильина «теппинг-тест» [2]. Так же использовалась форма для выявления типа нервной системы для проверки правильности построения графиков по методике Е.П.Ильина [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Согласно результатам исследования, вся исследованная выборка по показателам теппинг-теста была разделена на четыре группы в зависимости от типа нервной системы: сильный (26,74%), среднесильный (22,10%), среднеслабый (18,60%) и слабый (32,56%). Стабильного типа обнаружено не было.

Для более точного статистического анализа при сопоставлении показателей теппинг-теста с полиморфными вариантами генов, исследованные группы объединены в две: с сильным (48,84%) и слабым (51,16%) типами нервной системы.

В результате молекулярно-генетического анализа полиморфизма rs1137070 гена МАОА было выявлено два аллеля – *488, *456 и три генотипа *488/*488, *488/*456, *456/*456. Распределение аллелей и генотипов приведено в таблицах 2 и 3. Поскольку данный ген расположен на Х-хромосоме, группы мужчин и женщин анализировались отдельно (табл. 1).

Таблица 1.

Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs1137070 гена МАО А среди женщин

Поскольку группа мужчин обладала малой численностью, а также распределение частот аллелей в ней статистически не отличалось от такового в выборке женщин, в дальнейшем анализе группа мужчин не учитывалась. Наиболее распространённым в выборке женщин явился аллель MAOA rs1137070*456 (58,78%), а частота аллеля MAOA rs1137070*488 составила 41,22%. Установлено следующее распределение частот генотипов: MAOA rs1137070*488/*488 – 20,27%, MAOA rs1137070*488/*456 – 41,89%, MAOA rs1137070*456/*456 – 37,84%.

Далее был проведен анализ ассоциаций полиморфного изученного локуса гена МАО А с типом высшей нервной системы, определенным на основе показателей теппинг-теста. Данные представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs1137070 гена МАО А у женщин в зависимости от типа нервной системы

При попарном сравнении частот генотипов полиморфного локуса rs1137070 гена MAOA между двумя исследованными группами статистически значимых различий не показано. При сравнении аллелей полиморфного локуса rs1137070 гена МАОА была установлена тенденция к повышению частоты аллеля *488 в группе со слабым типом нервной системы, но различия не достигли требуемого уровня достоверности. Таким образом, не установлено взаимосвязи между полиморфным вариантами rs1137070 по гену МАОА и показателями теппинг-теста.

В результате молекулярно-генетического анализа полиморфизма rs6323 гена МАОА, было выявлено два аллеля – *488, *460 и три генотипа *488/*488, *488/*460, *460/*460. Распределение частот аллелей и генотипов приведено в таблице 3. Поскольку данный ген расположен на Х-хромосоме, группы мужчин и женщин также анализировались отдельно.

Таблица 3.

Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs6323 гена МАО А среди женщин

Поскольку популяция мужчин обладала низкой численностью, в дальнейшем анализе они не учитывались. Наиболее распространённым в выборке женщин явился аллель MAOA rs6323 *460 (60,81%), а частота аллеля MAOA rs6323 *488 составила 39,19%. Установлено следующее распределение частот генотипов: MAOA rs6323 *488/*488 - 9,46%, MAOA rs6323 *488/*460 - 59,46%, MAOA rs6323 *460/*460 - 31,08%.

Таблица 4.

Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs6323 гена МАО А у женщин в зависимости от типа нервной системы

При попарном сравнении частот генотипов и аллелей полиморфного локуса rs6323 гена MAO A установлено достоверно значимое различие в распределении частот генотипа *460/*460 между группами с различным типом НС (табл.4). Показано достоверное повышение частоты данного генотипа в группе с сильным типом НС (Р=0,0475). Данная тенденция проявляется и в распределении частот аллелей: частота аллеля МАОА*460 повышается у лиц с сильным типом НС на фоне снижения частоты аллеля МАОА*488. Однако данная тенденция не достигает необходимого уровня значимости (Р=0,0819), что, возможно, объясняется малочисленностью выборки.

Также в рамках данного исследования был проведен анализ межгенных взаимодействий двух ключевых генов, продукты которых обеспечивают инактивацию дофамина (МАО А и СОМТ) в зависимости от типа НС.

Была проведена оценка роли межгенных взаимодействий 3-х полиморфных локусов 2-х генов, регулирующих деятельность дофаминергической нейромедиаторной системы с целью оценки их совместного влияния на показатели скорости психомоторных реакций и типа нервной системы.

В анализ были включены гены системы инактивации дофамина: моноаминоксидазы А МАО А (rs1137070 и rs6323 полиморфизмы), катехол-О-метилтрансферазы СОМТ (rs4680 полиморфизм).

При исследовании межгенных взаимодействий полиморфных локусов генов МАО А (rs1137070, rs6323) и COMT с помощью программы MDR была определена трехфакторная модель взаимодействия ДНК-локусов, приводящая к формированию фенотипических различий по признаку «тип нервной системы» (рис.1). На рисунке темно-серым цветом выделены ячейки с сочетаниями генотипов, определяющими сильный тип нервной системы, светло-серого – слабый тип нервной системы. Тестируемая сбалансированная точность (Bal.Acc.) данной модели составила 0,7511; чувствительность (Se) – 0,8105; специфичность (Sp) – 0,6917; повторяемость результата (CV Consistency) – 10/10, p < 0,0001. К сочетаниям, определяющим сильный тип нервной системы, отнесены 12 различных комбинаций генотипов, из которых наиболее значимым оказался:

COMT*H/*H-MAO A rs1137070*488/*456-MAO A rs6323*460/*460.

К сочетаниям, определяющим слабый тип нервной системы, были отнесены 11 различных комбинаций генотипов, из которых наиболее значимыми оказались:

COMT*H/*H-MAO A rs1137070*488/*488-MAO A rs6323*488/*460,

COMT*H/*L-MAO A rs1137070*488/*488-MAO A rs6323*488/*460,

COMT*H/*L-MAO A rs1137070*456/*456-MAO A rs6323*488/*460.

Рисунок 1. Сочетания генотипов полиморфных локусов гена MAO A rs1137070 и rs6323 в выборке студентов с различными показателями типа нервной системы

Также была определена однофакторная модель по гену моноаминоксидазы МАО А (rs6323 полиморфизм) в выборке студентов с различными показателями типа нервной системы. Установлено, что генотип МАО А rs6323*460/*460 определяет сильный тип нервной системы, а генотипы МАО А rs6323*488/*488 и МАО А rs6323*488/*460 – слабый тип нервной системы.

Таким образом, проведенный анализ показал значительные ген-генные взаимодействия между локусами rs1137070 и rs6323 гена МАО А. Было показано, что определяющая роль среди изученных генов дофаминергической нейромедиаторной системы в формировании фенотипических различий по признаку «тип нервной системы», принадлежит полиморфизму rs6323 гена моноаминоксидазы А, и присутствие аллеля rs6323*488МАОА определяет более низкие показатели теппинг-теста и характеризует более слабый тип нервной системы.