Анализ ассоциации генов рецепторов серотонина HTR1A и HTR2C с показателями концентрации внимания

Проведен анализ показателей концентрации внимания в выборке студентов 1–4 курсов. При изучении распределения показателей внимания в зависимости от года обучения установлено, что самые высокие значения характерны для студентов 3 курса (в среднем 19,59 баллов), а самые низкие для 1 курса (в среднем 17,94 балла). Среднее значение по выборке соответствовало нормальному уровню концентрации внимания (18,8 баллов). Изучено распределение частот генотипов и аллелей полиморфных локусов генов рецепторов серотонина HTR1A (C(-1019)G) и HTR2C (G68C) в исследованной выборке, и проведен анализ полиморфных вариантов данных генов с уровнем концентрации внимания.

Введение

Внимание – одна из ключевых когнитивных характеристик, определяющая организацию всей познавательной деятельности. Внимание представляет собой избирательный процесс восприятия одной информации (наиболее важной) и игнорирования другой (менее важной). Оно играет ведущую роль в восприятии и сборе информации.

Показано, что развитие признака «внимание» в значительной мере обусловлено генетическими факторами. По данным близнецовых исследований, вклад генотипа в становлении данного признака составляет 89% [6, c. 269]. В настоящее время открыто множество генетических маркеров, ассоциированных с различными показателями развития уровня внимания. К числу таких маркеров относятся гены, продукты которых участвуют в метаболизме, передачи, рецепции нейромедиаторов (серотонин, дофамин, ацетилхолин и др.). Так, накоплен ряд данных о связи генов серотонинергической системы со сниженным уровнем внимания [2, c. 613; 7; 5, с. 460; 3, с. 1].

Одними из ключевых генов, определяющих нейромедиаторную передачу, являются гены рецепторов серотонина. Рецептор серотонина типа 1А является продуктом гена HTR1A, и расположен на 5-й хромосоме. Рецепторы данного типа располагаются на пресинаптической мембране. Один из полиморфных локусов C(-1019)G обусловлен заменой цитозина на гуанин в промоторной области гена в положении -1019. Данная мутация приводит к усилению экспрессии гена. В результате увеличивается плотность рецепторов типа 1А на пресинаптической мембране, что ведет к ингибированию синтеза серотонина в нервных окончаниях [9].

Ген рецептора серетонина типа 2С (HTR2C) локализован на Х-хромосоме. Продукт гена участвует в рецепции серотонина на постсинаптической мембране. Одним из наиболее изученных полиморфизмов является G68C. Замена гуанина на цитозин в 68 – м положении приводит к замене аминокислоты цистеина на серин в полипетидной цепочке. На молекулярном уровне это приводит к изменению конформационной структуры белка. В результате рецептор становится менее чувствительным к молекуле серотонина [8].

Целью данного исследования являлся анализ ассоциации полиморфных вариантов генов рецепторов серотонина (HTR1A и HTR2C) с уровнем концентрации внимания.

Материалы и методы

Объем выборки составил 122 человека в возрасте от 18 до 23 лет. Исследование проводилось с добровольного письменного согласия испытуемых.

Тестирование внимания. Испытуемые проходили тест Рисса на определение концентрации внимания [1, c. 92]. Бланк представлял собой набор из 25 пронумерованных перепутанных линий. По инструкции испытуемый должен был найти концы всех линий за 7 минут. При этом траекторию каждой линии необходимо было отслеживать только взглядом. Нормой считалось правильное прохождение от 15 до 18 линий. Низкий результат находился в пределах от 1 до 14 правильно пройденных линий. Высокий результат соответствовал границе от 19 до 25 успешно пройденных линий. Для упрощения интерпретации результатов каждая успешно пройденная линия была представлена как 1 балл.

Молекулярно–генетические методы исследования. Выделение ДНК из венозной крови проводили стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции [4, c. 32].

Для амплификации полиморфных локусов использовали следующие праймеры (табл. 1):

Таблица 1.

Последовательность праймеров для амплификации

Амплификация изученных локусов проводилась на амплификаторе «Терцик» по следующим программам (табл. 2):

Таблица 2.

Программа амплификации генов HTR1A и HTR2C

Последующий ПДРФ-анализ проводили при помощи рестриктаз BseGI (для гена HTR1A) и HinfI (для гена HTR2C). Инкубировали 16 часов при 37˚.

Разделение фрагментов проводили в 7% полиакриламидном геле.

Статистическая обработка. Статистическая обработка данных проводилась с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) в программе Statistica 6.0.

Результаты и обсуждения

Средний балл по тесту Рисса по выборке составил 18,8 балла. Испытуемые с высокими показателями концентрации внимания (>18 баллов) встречались с частотой 62,3%; со средними (15–18 баллов) – 24,59%; с низкими (< 15 баллов) – 13,11%.

Также был проведен анализ значений концентрации внимания в зависимости от года обучения. Всего было проанализировано 4 курса. Первый курс в среднем имел 17,94 балла за тест. В данной группе показатели концентрации внимания имели следующие частоты: высокий показатель – 52,78%; средний показатель – 30,55%; низкий показатель – 16,67%. Второй курс характеризовался средним баллом равный 18,54. Частоты высоких, средних, низких показателей внимания распределились следующим образом: 62,5%; 16,67%; 20,83% соответственно. Третий курс имел средний балл равный 19,59. Распределение частот показателей внимания в данной группе выглядело следующим образом: высокий показатель – 63,64%; средний показатель – 27,27%; низкий показатель – 9,09%. Средний балл за тест в четвертом курсе составил 18,96. В данной группе показатели концентрации внимания имели следующие частоты: высокий показатель – 65,63%; средний показатель – 25%; низкий показатель –9,37%.

При генотипировании полиморфного локуса C(-1019)G гена HTR1A было установлено наличие двух аллелей (*C и *G) и трех генотипов (*G/*G, *C/*G, *C/*C).Частота данных генотипов в исследованной выборке составила: *G/*G – 32,83%, *C/*G – 43,28%, *C/*C – 23,88%. Аллели встречались с частотой 54,48% (аллель *C) и 45,52% (аллель *G) соответственно.

При генотипировании полиморфного локуса G68C гена HTR2С было установлено наличие двух аллелей (*C и *G) и трех генотипов (*G/*G, *C/*G, *C/*C). Поскольку данный ген находится на X – хромосоме, то выборки мужчин и женщин анализировались отдельно. По причине немногочисленности мужская выборка не была включена в исследование. В группе женщин генотипы распределились следующим образом: *G/*G – 87,3%, *C/*G – 9,52%, *C/*C – 3,17%. Аллели встречались со следующей частотой: *C –7, 94%, *G – 92,06%.

Для определения связи между показателями концентрации внимания и полиморфными вариантами исследуемых генов был проведен однофакторный дисперсионный анализ, где в качестве независимого фактора выступал генотип, а показатели концентрации внимания были представлены как зависимый фактор. Данные показаны в таблице 3:

Таблица 3.

Результаты анализа ассоциации генов HTR1A и HTR2C с показателями концентрации внимания

Графическое представление результатов однофакторного дисперсионного анализа ANOVA полиморфных вариантов C(-1019)G по гену HTR1A с уровнем концентрации внимания представлено на рис. 1.

Рисунок 1: График распределения генотипов гена HTR1A в зависимости от показателей концентрации внимания

Из представленного графика следует, что наиболее высокие значения уровня концентрации внимания характерны для носителей гетерозиготного генотипа HTR1A*C/*G. Среднее значение в данной группе составляет 20,5 баллов, что соответствует высокому уровню концентрации внимания. Для групп с генотипами HTR1A*C/*C и HTR1A*G/*G средние значения показателей составляли 19 и 18,6 баллов соответственно. Уровень значимости превышал допустимую вероятность (F =1,68; Р=0,19).

На рис.2 отображена зависимость показателей концентрации внимания от полиморфных вариантов гена рецептора серотонина HTR2С.

Рисунок 2. График распределения генотипов по гену HTR2С с показателями уровня концентрации внимания

Из представленного графика следует, что наиболее высокие значения уровня концентрации внимания характерны для носителей аллеля HTR2C*G: в группе носителей генотипа HTR2С*G/*C средний показатель составляет 20 баллов, а у носителей генотипа HTR2С*G/*G – 19,8 баллов. Наименьшее значение показателей уровня концентрации внимания характерно для генотипа HTR2С*C/*C (16,8 баллов). Уровень значимости в данном случае также превышал допустимое значение (F= 1,05; Р= 0,35).

Таким образом, не было выявлено статистически значимых ассоциаций полиморфных локусов генов HTR1A и HTR2C с уровнем концентрации внимания.

Вывод

В рамках данной работы не было выявлено ассоциаций полиморфных локусов генов HTR2C (G68C) и HTR1A (C(-1019)G) с определенным уровнем концентрации внимания.