Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ШИЗОФРЕНИИ

Изобретение относится к медицине, а именно к психиатрии, и может быть применено для повышения уровня объективности ранней диагностики шизофрении.

Повышение эффективности диагностических методов для раннего выявления шизофрении, оценки риска развития и течения заболевания является одной из актуальных проблем современной психиатрии. В последние десятилетия были разработаны различные методы диагностики нервно-психических заболеваний, основанные на оценке иммунологических и нейрохимических показателей крови (RU 2289137, RU 2120637, RU 2216741), специфического паттерна экспрессии генов (RU 2302002), особенностях кровоснабжения различных структур головного мозга (RU 2326596).

Однако указанные методики характеризуются достаточно высокой стоимостью и предполагают наличие значительного времени для проведения анализов.

Учитывая существенную роль наследственных механизмов в патогенезе заболевания, плодотворной представляется оценка генетического полиморфизма. Однако накопленные к настоящему времени данные указывают, что шизофрения является полигенным заболеванием, при этом каждый из генов-кандидатов обладает относительно небольшим размером эффекта. Таким образом, для повышения точности диагноза необходимо увеличивать число определяемых мутаций, что повышает стоимость анализа и одновременно снижает статистическую значимость полученных результатов.

Существует способ прогнозирования риска развития параноидной шизофрении, основанный на оценке полиморфизмов генов рецепторов тирозинкиназ, а также мембранного белка нейрексина (RU 2506595) (всего пяти разных генетических полиморфизмов). Отношение шансов в этом способе находится в пределах от 2 до 3.

Одним из возможных путей повышения эффективности является включение в способ диагностики как генетических, так и нейрофизиологических методов. В связи с этим, актуальным является поиск информативных стандартизированных нейрофизиологических тестов.

Существует способ для скрининга шизофрении, основанный на оценке изменений физиологических показателей (кардиоритма, кожно-гальванической реакции, миограммы) на фоне информационной нагрузки, вызывающей острую эмоциональную реакцию (RU 2222256).

Недостатком этого способа является существенная роль субъективного компонента в оценке испытуемым предъявляемой информации.

В настоящей заявке предлагается применять более объективные психофизиологические показатели, полученные при помощи стандартных тестов. Выбранные показатели относятся к потенциальным нейрофизиологическим эндофенотипам шизофрении.

Основу предлагаемого способа составляет комплексное исследование нейрофизиологических показателей и генетического полиморфизма. Предлагаемый способ включает оценку предстимульного торможения и базового латентного периода акустической стартл-реакции, а также полиморфизма rs4680 гена катехол-О-метилтрансферазы. Данный способ не предполагает обязательного инвазивного вмешательства, экономичен и отличается высоким уровнем точности.

Концепция эндофенотипов предполагает выявление фенотипических признаков, характерных для определенной нозологической единицы, наличие которых у отдельного индивидуума определяется меньшим количеством генов в сравнении с заболеванием в целом. В качестве потенциальных нейрофизиологических эндофенотипов психических заболеваний, в том числе шизофрении, рассматриваются предстимульное торможение акустической стартл-реакции (АСР), а также показатель латентного периода АСР.

АСР - генерализованная реакция организма на внезапный звуковой сигнал высокой интенсивности. У человека стартл-реакцию оценивают по величине мигательной составляющей - потенциалу круговой мышцы глаз. Феномен предстимульного торможения АСР (ПСТ) заключается в снижении амплитуды ответа на основной стимул в случае, если ему предшествует с небольшим (менее 500 мс) интервалом опережения (ИО) сигнал меньшей интенсивности, который сам не вызывает СР. ПСТ является показателем фильтрации сенсомоторной информации, в обеспечение которого вовлечены гиппокамп, префронтальная кора, базальные ганглии. Показано (Dawson et al., 1993. Сторожева и др., 2011 Braff, 1993), что ПСТ нарушено у больных шизофренией вне зависимости от стадии болезни. Кроме того, у больных шизофренией обнаружено существенное возрастание латентного периода АСР на одиночный стимул (базового латентного периода - ЛП) в сравнении с нормой. Как ПСТ, так и ЛП демонстрируют высокий уровень наследуемости (Hasenkamp et al., 2010). Следует отметить, что нарушение ПСТ (как и любой эндофенотип) наблюдается только у части больных шизофренией. В то же время, среди психически здоровых лиц тоже можно выделить популяцию с низким уровнем ПСТ. Есть основания полагать, что генетические механизмы снижения ПСТ у больных шизофренией и психически здоровых лиц различаются между собой. Это обстоятельство позволяет предложить избирательное использование ПСТ и ЛП у носителей определенных генотипов в качестве биомаркеров риска развития шизофрении.

В качестве одного из генов-кандидатов, связанных с риском развития шизофрении, рассматривают ген катехол-О-метилтрансферазы (КОМТ)-фермента, принимающего участие в метаболизме катехоламинов. Замена валина на метионин в положении 158 гена СОМТ (полиморфизм Vall58Met или rs4680) приводит к понижению активности фермента в 3-4 раза.

Показано, что у психически здоровых лиц с различными вариантами Vall58Met полиморфизма СОМТ ассоциируются те или иные особенности выполнения когнитивных и психофизиологических тестов (Mcintosh et al., 2007). В частности, здоровые носители Val/Val гомозиготы демонстрируют сниженный уровень ПСТ в сравнении с носителями Met/Met гомозиготы (Roussos et al., 2008, Quednow et al., 2009).

У больных шизофренией таких закономерностей выявлено не было (Montag et al., 2008, Liu et al., 2013). Указанное различие может быть использовано для создания алгоритма комплексного диагностического инструментария, включающего целенаправленную оценку нейрофизиологических эндофенотипов у носителей определенного генетического полиморфизма.

Заявленный способ основан на оценке 2-х нейрофизиологических показателей - ПСТ и ЛП у носителей Met/Met варианта полиморфизма Vall58Met (rs4680) гена катехол-О-метилтрансферазы.

Заявленный способ диагностики шизофрении включает

- получение образцов для генетического анализа (слюна, буккальный соскоб, кровь),

- определение Vall58Met полиморфизма (rs4680) гена катехол-О-метилтрансферазы,

- проведение оценки предстимульного торможения и латентного периода акустической стартл-реакции у носителей Met/Met полиморфизма rs4680,

- применение метода бинарной логистической регрессии для определения вероятности попадания исследуемого в группу риска в плане развития шизофрении на основе предварительно созданной базы данных.

В качестве предикторов используются ПСТ при интервале опережения предстимула, равном 60 мс, и базовый латентный период реакции с правого глаза. Точность диагноза с использованием заявленного способа - более 85%.

Пример применения способа для выявления лиц с диагнозом «шизофрения».

Методика проведения исследований

Участники и протокол тестирования

Исследована выборка из 76 человек при помощи слепого метода. Диагноз шизофрения (F20 по МКБ-10) был поставлен экспертами ГНЦ ССП им. В.П. Сербского и не сообщался до окончания тестирования и анализа результатов.

Все испытуемые были праворукими мужчинами в возрасте от 22 до 58 лет.

Определение полиморфизма rs4680

Выделение ДНК из образцов слюны или лейкоцитов периферической крови проводили при помощи набора «ДНК-экспресс» и «ДНК-экспресс-кровь» фирмы «Литех» (Москва, Россия). Определение полиморфизма rs4680 проводили методом полимеразной цепной реакции в реальном времени с использованием детектирующего амплификатора «ДТ-322» («ДНК-Технология», Россия) и наборов, изготовленных фирмой «Литех», по протоколу производителя.

Предстимульное торможение АСР (ПСТ)

Процедура исследования

При исследовании ПСТ за основу был принят протокол, рекомендованный Международным Консорциумом по изучению генетики шизофрении. Для вызова АСР использовали широкополосные звуковые импульсы, подаваемые со звуковой карты компьютера через наушники бинаурально. Параметры основного стимула - 40 мс, 110 дБ, параметры предстимула - 20 мс, 85 дБ. Интервал между основными стимулами изменялся в пределах 15-22 с. В ходе эксперимента испытуемый сидел в удобном кресле с открытыми глазами. Исследование состояло из четырех серий. В 1-й и 4-й сериях подавалось по 5 одиночных основных стимулов.

Во 2-й и 3-й сериях подавались стимулы 4-х типов (по 8 стимулов каждого типа):

- основной одиночный стимул,

- основной стимул, в сочетании с предстимулом при ИО=60 мс,

- основной стимул в сочетании с предстимулом при ИО=120 мс,

- основной стимул в сочетании с предстимулом при ИО=2500 мс.

Регистрировали электромиограмму (ЭМГ) круговой мышцы глаза с помощью 4-канального «Нейромиографа-01-МБН» («МБН», Россия). Частота квантования составляла 1000 Гц; фильтр верхних частот - 0.5 Гц, а фильтр нижних частот - 200 Гц. Для получения интегрированной ЭМГ записи подвергались цифровой высокочастотной фильтрации с частотой среза 10 Гц (для удаления низкочастотного тренда), выпрямлению и сглаживанию фильтром скользящего среднего. Затем определяли автоматически амплитуду и латентность АСР [6].

Базовые параметры АСР оценивали как средние величины амплитуды и латентного периода (ЛП) реакций в 1-й серии. Показатель угашения АСР рассчитывали по формуле

Н=[(ml-m4)/ml]×l00%, где ml и m4 - средние значение амплитуды АСР в 1-й серии и 4-й сериях соответственно.

Величину ПСТ оценивали по формуле:

ПСТ=[(А0-Апр)/А0]×100%, где А0 - средняя амплитуда АСР в пробах, не включающих предстимул, Апр - средняя амплитуда АСР в пробах, включающих предстимул.

Результаты исследования

При анализе полученных данных у больных шизофренией выявлен значимый дефицит предстимульного торможения АСР суммарно по двум сериям при регистрации с левого глаза, который составил 19,6% по сравнению с контрольной группой (р<0,05). Возрастание латентного периода при регистрации с правого глаза у больных составило 15,2% относительно уровня нормы (р<0,001).

Данные, полученные у носителей различных генотипов СОМТ из группы нормы и больных шизофренией, представлены в табл. 1.

Как видно из таблицы, статистически значимые межгрупповые различия по обоим показателям наблюдаются только у носителей Met/Met генотипа. При этом величина снижения ПСТ относительно нормы составляет 36,4%, а возрастание латентного периода - 35%, т.е. существенно больше, чем при сравнении групп в целом.

Применение бинарной логистической регрессии показало, что избирательное использование в качестве предикторов шизофрении исследованных нейрофизиологических показателей у носителей Met/Met варианта полиморфизма rs4680 обеспечивает высокий уровень чувствительности и специфичности способа (табл. 2).

Список литературы

1. Braff D.L. Information processing and attention dysfunctions in schizophrenia. Schizophr. Bull. 1993. 19 (2): 233-259.

2. Dawson M., Hazlett E.A., Filion, D.L. Attention and schizophrenia: impaired modulation of the startle reflex. J. Abnorm. Psychol. 1993. 102: 633-641.

3. Hasenkamp W, Epstein MP, Green A, Wilcox L, Boshoven W, Lewison B, Duncan E (2010). Heritability of acoustic startle magnitude, prepulse inhibition, and startle latency in schizophrenia and control families. Psychiatry Research 178(2), 236-243.

4. Liu X1, Hong X, Chan RC, Kong F, Peng Z, Wan X, Wang C, Cheng L. Association study of polymorphisms in the alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor subunit and catechol-o-methyl transferase genes with sensory gating in first-episode schizophrenia. Psychiatry Res. 2013 Oct 30;209(3):431-8. doi: 10.1016/j.psychres. 2013.03.027. Epub 2013 Apr 15.

5. Mcintosh A.M., Baig B.J., Hall J., Job D., Whalley H.C., Lymer G.K., Moorhead TW, Owens DG, Miller P, Porteous D, Lawrie SM, Johnstone EC. Relationship of catechol-O-methyltransferase variants to brain structure and function in a population at high risk of psychosis. Biol Psychiatry. 2007 May 15;61(10):1127-34.

6. Montag C, Hartmann P, Merz M, Burk C, Reuter M. D2 receptor density and prepulse inhibition in humans: negative findings from a molecular genetic approach. Behav Brain Res. 2008 Mar 5;187(2):428-32.

7. Roussos P, Giakoumaki SG, Rogdaki M, Pavlakis S, Frangou S, Bitsios P. Prepulse inhibition of the startle reflex depends on the catechol O-methyltransferase Vall58Met gene polymorphism. Psychol Med. 2008 Nov;38(ll):1651-8.

8. Quednow BB, Schmechtig A, Ettinger U, Petrovsky N, Collier DA, Vollenweider FX, Wagner M, Kumari V. Sensorimotor gating depends on polymorphisms of the serotonin-2A receptor and catechol-O-methyltransferase, but not on neuregulin-1 Arg38Gln genotype: a replication study. Biol Psychiatry. 2009 Sep 15;66(6):614-20.

9. Сторожева З.И., Киренская A.B., Лазарев И.Е., Новотоцкий-Власов В.Ю., Самылкин Д.В, Фастовцов Г.А. Исследования предстимульной модификации акустической стартл-реакции в российской популяции психически здоровых лиц и больных шизофренией. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. 2011. 111 (2): 72-75.