Современные представления о генетических маркерах посттравматического стрессового расстройства

Введение

По данным опроса, проведенного Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 2013 году, более 10% респондентов из 21 страны мира стали свидетелями насилия или сами подверглись межличностному насилию, стали жертвами дорожно­транспортных происшествий, участвовали в военных действиях или пережили причинение вреда своим близким [37]. Согласно результатам того же исследования, до 3,6% мировой популяции страдают от симптомов посттравматического стрессового расстройства (ПТСР). В 2017 году были опубликованы обновленные статистические данные о распространенности психологических травм и частоте встречаемости ПТСР, базирующиеся на отчетах ВОЗ [20]. В опросах серии «World Mental Health» приняли участие 68 894 человека из 24 стран мира. Обнаружилось, что 70,4% респондентов пережили те или иные психотравмирующие события, при этом средняя частота психологической травматизации составила примерно 3,2 психологических травмы на человека.

По разным оценкам, только 5-10% пострадавших после психотравмирующих обстоятельств будут демонстрировать симптомы ПТСР [11; 40]. Риск формирования ПТСР определяется следующими факторами: характером психотравмирующего воздействия, отсутствием качественной социальной поддержки, наличием в анамнезе других психических заболеваний. Одним из закономерных объяснений, почему ПТСР развивается далеко не у всех пострадавших, может стать генетическая предрасположенность. Предварительные данные близнецовых исследований показывают, что наследуемость склонности к ПТСР может составлять 30-50% [8; 10; 30]. C 1991 года было опубликовано более сотни исследований генетических маркеров ПТСР. Несмотря на явный интерес научной общественности к этой проблеме, молекулярно-генетическая архитектура ПТСР до сих пор остается слабо изученной.

Понимание генетических, нейробиологических коррелятов ПТСР и их своевременная оценка способны помочь специалисту при разработке персонализированной стратегии преодоления симптомов.

Исследования генов-кандидатов

Под ПТСР принято понимать комплекс преимущественно психопатологических симптомов, возникающих в результате воздействия на индивида угрожающего или ужасающего события. Психологическая травма, независимо от генеза, переживается на биохимическом, психофизиологическом, эмоциональном, когнитивном, личностном, микро-и макросоциальном уровнях [4; 7].

Деструктивный потенциал психологической травмы в определенной степени зависит от личностной значимости происходящего для субъекта, индивидуального репертуара психологических защит и стратегий совладания, психологической устойчивости. Количество и субъективная оценка интенсивности влияния на индивида психотравмирующих событий показывают значимую взаимосвязь с уровнем выраженности симптомов ПТСР [6].

Классификационные системы DSM-5 и МКБ-11 (последняя вступит в силу с 2022 года) сопоставимы между собой при выделении ключевых групп симптомов ПТСР [9; 38]:

-    симптомы интрузии — повторные непроизвольные и навязчивые переживания психотравмирующего события; диссоциативные эпизоды; повторяющиеся сновидения, содержание которых связано с пережитой психологической травмой;

-    симптомы избегания — попытки или устойчивое избегание различных стимулов, ассоциированных с конкретным психотравмирующим событием;

-    выраженные изменения в процессах возбуждения и торможения и в механизмах реактивности, начавшиеся или усугубившиеся после психологической травмы; выраженная реакция на испуг; повышенная бдительность; тревожность; импульсивное и/или аутоагрессивное поведение.

Значимым для диагностики является уточнение, что указанные симптомы должны сохраняться на протяжении как минимум нескольких недель, вызывать значительные нарушения в личностном и социальном функционировании [9; 38]. Некоторые проявления ПТСР обусловлены действием нейробиологических механизмов, активация которых связана с экспрессией определенных генов.

В большинстве известных к настоящему моменту исследований генетических маркеров ПТСР их авторы использовали подход, ориентированный на поиск генов-кандидатов. При этом в таких работах могут оцениваться как основные эффекты экспрессии генов, так и взаимодействия со средовыми переменными — в ген-средовых дизайнах [30]. Исследование сводится к детекции однонуклеотидных полиморфизмов тех генов, которые представляют особый интерес, например, с помощью метода полимеразной цепной реакции. При таком подходе выбор конкретных генов для целенаправленного применения молекулярно-генетических методов обусловлен существующими данными о патофизиологии ПТСР. В отношении ПТСР на данный момент обнаружены полиморфизмы в 52 генах, что позволяет охарактеризовать природу этого синдрома как полигенную [8; 10; 30]. Однако многие выявленные маркеры не являются специфическими. Наиболее верифицируемыми генами-кандидатами здесь являются гены, участвующие в регуляции серотонинергической, дофаминергической, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем, нейротрофического фактора мозга.

Исследование генов серотонинергической системы. Функциональные характеристики серотонинергической системы пристально изучаются в связи с тем, что она играет особую роль в регуляции настроения, контроле цикла «сон-бодрствование» и управлении антиноцицептивной системой. Наибольшая концентрация серотонина обнаружена в гипоталамусе и среднем мозге, причем в сером веществе она в два раза выше, чем в белом веществе. Нарушения серотонинергической медиации могут приводить к формированию симптомов депрессии и повышенной тревожности, расстройствам сна, что является значимым в контексте патофизиологии ПТСР [3].

Наиболее часто описывается однонуклеотидный полиморфизм 5-HTTLPR гена транспортера серотонина SLC6A4    [17;      28]. S-аллель данного гена провоцирует

снижение его экспрессии, что способно привести к изменению медиаторных функций серотонина. Носители S-аллеля (гомозиготы) могут быть особенно восприимчивы к воздействию на них психотравмирующих обстоятельств, демонстрируют выраженную психофизиологическую реакцию на стресс [10]. В некоторых метаанализах подчеркивается отсутствие непосредственной ассоциации полиморфизма 5-HTTLPR с риском возникновения ПТСР, но обозначена важность рассмотрения ген-средовых корреляций с уровнем субъективной вовлеченности в психотравмирующую ситуацию [10; 30].

Исследование генов дофаминергической системы. Дофаминергическая медиация является критически важной для обеспечения мотивационной регуляции и функционирования познавательных процессов, адаптации к экстремальным и кризисным ситуациям. Дофаминергической системе принадлежит ключевая роль в формировании эмоциональных реакций, прежде всего, страха. Наибольшее количество рецепторов к дофамину сосредоточено в гипоталамусе, хвостатом ядре, скорлупе, среднем мозге (особенно в нейронах черной субстанции). Такие симптомы ПТСР, как повышенная бдительность, нарушения сна, возбудимость, могут быть обусловлены нарушением метаболизма дофамина [5].

В ряде исследований, посвященных генам дофаминергической системы, были обозначены убедительные доказательства в пользу связи полиморфизма rs1800947 гена DRD2 и полиморфизмов гена SLC6A3 (ранее обозначенный как DAT1) с высоким риском развития ПТСР [24; 34].

Наличие полиморфизма rs4680 гена COMT приводит к значительному снижению активности энзима катехол-О-метилтрансферазы, вовлеченного в метаболизм моноаминергической системы. Обнаружены ассоциация между аллелем Met158 и снижением способности к сдерживанию страха, а также ген-средовые корреляции аллеля Met158 с восприимчивостью субъекта к психотравмирующим обстоятельствам [10;     33]. Так, индивиды с генотипом Met-Met демонстрируют в исследовании

неспособность подавить страх, что может быть проявлением повышенного метилирования промоторного региона гена СОМТ. В других исследованиях значимых результатов для полиморфизма Val158Met гена СОМТ не было обнаружено [24].

Исследования генов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Научные разработки в данном направлении являются одними из самых многообещающих, поскольку именно гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система обеспечивает ответ организма в ситуации переживания психотравмирующего события [2]. Нарушения гормонального баланса могут стать причиной возникновения таких симптомов ПТСР, как выраженная реакция на испуг, повышенная бдительность, невозможность расслабиться.

Одним из генов-кандидатов здесь выступает ген FKBP5, кодирующий FK-506-связывающий протеин и управляющий деятельностью глюкокортикоидных рецепторов. Наличие полиморфизмов этого гена (rs9296158, rs3800373, rs1360780, rs9470080) ассоциировано с повышением чувствительности глюкокортикоидных рецепторов, что может привести к снижению базального уровня кортизола, тем самым увеличивая риск развития симптомов ПТСР. Особенно отчетливо эта связь проявляется в выборках респондентов, переживших психологическую травму в детстве [13; 36].

Другим геном-кандидатом является ген ADCYAP1, который обеспечивает синтез гипофизарного пептида, активирующего аденилатциклазу и чувствительного к уровню эстрогена в организме [18]. Данный пептид вовлечен в регуляцию кортикотропин-рилизинг гормона, который является ключевым медиатором гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Обнаружена связь полиморфизма rs2267735 гена ADCYAP1(R1) с симптомами ПТСР у женщин, что обусловливается предполагаемым нарушением «эстрогенного» ответа. Среди пациентов с ПТСР были выявлены изменения в метилировании ДНК и экспрессии транскриптов данного гена в микроРНК [10].

Особое место занимают исследования, посвященные нейротрофическому фактору мозга (brain-derived neurotrophic factor — BDNF). Нейротрофический фактор мозга - это белок, обеспечивающий нейрональную пластичность, жизнеспособность и функционирование нервных клеток [1]. Нейротрофин BDNF участвует в организации мнестических процессов и экспрессируется в области гиппокампа.

В мета-анализе, обобщающем исследования по однонуклеотидному полиморфизму Val88Met гена BDNF, содержится указание на его ассоциацию с проявлениями ПТСР, но эта связь обнаруживает себя только при сопоставлении выборки пациентов с ПТСР и группы «устойчивых» пострадавших [35]. Частота встречаемости генотипа Met-Met гена BDNF выше среди индивидов, демонстрирующих симптомы ПТСР [16; 42; 43]. Значительно реже пациенты с ПТСР являются обладателями генотипов Val-Val или Val-Met. Косвенным доказательством связи гена BDNF с проявлениями ПТСР может служить повышенный уровень нейротрофического фактора мозга в плазме периферической крови у индивидов с ПТСР [1].

Обобщая результаты молекулярно-генетических исследований генов-кандидатов — генетических маркеров ПТСР, необходимо подчеркнуть, что некоторые из перечисленных генов также вовлекаются в регуляцию психопатологических процессов, имеющих место при других психических заболеваниях (шизофрении, биполярном аффективном расстройстве, большом депрессивном расстройстве, синдроме дефицита внимания с гиперактивностью). Этим фактом обусловливается задача поиска специфических генетических маркеров, непосредственно характеризующих патофизиологию ПТСР. К другим ограничениям данного подхода следует отнести то, что: 1) исследования генов-кандидатов всегда ограничиваются существующими знаниями об патофизиологии ПТСР; 2) выборки в таких исследованиях, как правило, малочисленны; 3) репрезентативность и достоверность выявленных закономерностей сильно варьируется.

Полногеномный поиск ассоциаций

Методология полногеномного поиска ассоциаций (genome-wide association study — GWAS) предполагает отказ от любых предварительных гипотез о роли конкретных генов и их локусов в пользу оценки наиболее общих однонуклеотидных полиморфизмов на протяжении всего генома у большой группы индивидов. Как правило, в процессе одного анализа рассматривается до одного миллиона вариантов однонуклеотидных полиморфизмов.

В результате первого полногеномного поиска ассоциаций, предпринятого группой ученых в 2013 году, была выявлена ассоциация между симптомами ПТСР и полиморфизмом rs8042149 гена RORA [25]. Этот ген кодирует орфанный рецептор альфа, сопряженный с ретиноевой кислотой, который также может действовать в качестве транскрипционного фактора. Его функциональная нагрузка состоит в регуляции циркадных ритмов. Позднее было установлено, что изменения в экспрессии гена RORA могут понижать способность нейронов адекватно отвечать на оксидативный стресс, реагировать на изменения концентрации стероидных гормонов и воспаление, вызванное травмой.

В другом полногеномном поиске ассоциаций было обнаружено, что ген NLGN1, который кодирует синаптические молекулы адгезии, может быть связан с проявлениями ПТСР [21]. При участии этого гена осуществляется регуляция синаптогенеза и поддержание функционировании синапсов в головном мозге, что в значительной степени определяет процессы памяти и научения. Изменения в экспрессии гена NLGN1 при ПТСР могли бы объяснить такие симптомы, как неконтролируемые навязчивые воспоминания о психологической травме и/или невозможность припомнить какие-либо аспекты психотравмирующей ситуации.

Еще одной многообещающей находкой, сделанной по методологии GWAS, стало определение роли гена TLL-1, который кодирует цинк-зависимую металлопротеиназу, в патофизиологии ПТСР [39]. Цинк-зависимая металлопротеиназа необходима для ремоделирования внеклеточного матрикса, что также определяет успешность осуществления мнестических процессов.

В одном из последних исследований, объединившем масштабный мета-анализ и полногеномный поиск ассоциаций, были обозначены следующие важные закономерности [29]:

- наследуемость склонности к ПТСР обеспечивается совокупностью однонуклеотидных полиморфизмов и составляет примерно 5-20%;

-  выделены гены-кандидаты, ранее неассоциированные с формированием симптомов ПТСР, что требует дополнительных уточняющих исследований:

а) ген PARK2, участвующий в регуляции дофаминергической системы и ранее описанный только в контексте изучения болезни Паркинсона. Интересно, что по результатам некоторых эпидемиологических исследований ПТСР и болезнь Паркинсона могут быть коморбидны [14];

б) ген PODXL вовлечен в регуляцию нейроногенеза и синаптогенеза, что может быть связано с возникновением и/или усилением симптомов интрузии, в частности — неконтролируемых навязчивых воспоминаний, диссоциативных эпизодов;

в) ген SH3RF3 ассоциирован c нейрокогнитивными функциями и риском развития деменции, что могло бы объяснить проявление в поведении носителей таких симптомов ПТСР, как проблемы с концентрацией внимания, негативные когнитивные установки;

г) ген ZDHHC14 вовлечен в регуляцию бета-адренергических рецепторов. Изменения в экспрессии этого гена могут быть связаны с возникновением симптомов повышенной бдительности и выраженной реакции на испуг после пережитого психотравмирующего события;

- обнаружен генетический компонент в ранее описанной взаимосвязи между ПТСР, нарушениями функций иммунной системы и воспалительными процессами. Чаще всего в этом контексте упоминаются такие соматические заболевания, как сахарный диабет II типа, болезни сердечно-сосудистой системы, ревматоидный артрит. Так, обнаружена генетическая корреляция между ПТСР и бронхиальной астмой (r=0,49, p=0,0002) [29].

В целом исследования, выполненные в подходе GWAS, актуализируют одни и те же значимые однонуклеотидные полиморфизмы, причем закономерности оказываются воспроизводимыми только при условии, что выборки респондентов максимально сопоставимы по социально-демографическим характеристикам и генезу психологической травмы. Следовательно, возможность внешней репликации полученных результатов — одно из слабых мест полногеномного поиска ассоциаций на данный момент.

Именно в процессе полногеномного поиска ассоциаций становится возможным выделить и описать те гены-кандидаты, которые потенциально являются генетическими маркерами ПТСР, но раньше не попадали в фокус внимания ученых. Причем идентифицированные полиморфизмы не обязательно будут иметь четкие фенотипические проявления в виде каких-то симптомов, но они могут быть функционально связаны с теми генами, которые имеют такую каузальную нагрузку, но в данный момент экспрессируются слабо.

Другие методические подходы в геномных исследованиях ПТСР

Для исследования генетических аспектов диагностики ПТСР активно привлекаются другие методологические подходы и методические приемы: количественный анализ экспрессии генов, анализ метилирования и эпигеномных маркеров.

Изучение генетических маркеров ПТСР было бы неполным без обращения к биологическим механизмам, с помощью которых особенности окружающей среды (например, непосредственно само переживание психотравмирующей ситуации) оказывают влияние на ДНК, вызывая изменения в эпигеноме и тем самым повышая риск развития психопатологических симптомов. Эпигенетические воздействия через метилирование генов модифицируют структуру ДНК, что изменяет молекулярную адаптивность и вызывает продолжительные, но обратимые изменения в экспрессии генов. Исследование эпигеномных маркеров — более агностический подход к исследованию средовых эпигенетических влияний, что потенциально позволяет идентифицировать новые гены-кандидаты и биологические механизмы, вовлеченные в патофизиологию ПТСР.

В патогенезе ПТСР особое значение имеет отличительное метилирование следующих генов: NR3C1, CRHR1, FKBP5 (вовлечены в контроль за реакцией на стресс); SLC6A3 и SLC6A4 (регулируют активность моноаминергических нейротрансмиттеров, в частности, серотонина); IGF2 (участвует в регуляции иммунной системы) [27; 41]. Обнаружена значимая корреляция между низким уровнем метилирования гена SLC6A4 и некоторыми проявлениями ПТСР. При этом высокий уровень метилирования гена SLC6A4 может стать маркером психологической устойчивости, поскольку ассоциирован с незначительным риском развития симптомов ПТСР у тех, кто довольно часто переживает различные психотравмирующие события [22].

Влияние эпигенетических механизмов на экспрессию генов хорошо показано в исследованиях с включением выборок респондентов, переживших психо­травмирующие события, но различающихся по наличию признаков ПТСР. Так, было обнаружено, что экспрессия генов, участвующих в регуляции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, иммунной системы и транскрипции эндокринных белков, значимо различается у пациентов с ПТСР и у респондентов без соответствующих симптомов — «устойчивых» [32].

Поиск и интерпретация эпигенетических влияний, сопровождающих ПТСР, несомненно повлекут за собой попытки повлиять на экспрессию генов-кандидатов с помощью психофармакотерапии, методов биологической обратной связи, поведенческой психотерапии или иных средовых воздействий.

Многообещающие результаты были получены группой датских ученых, которые использовали в качестве потенциального биологического маркера ПТСР сывороточную микроРНК [15]. Оценка коэкспрессии специфического набора генов микроРНК в эксперименте позволяет четко различить: группу респондентов, переживших психотравмирующую ситуацию и имеющих симптомы ПТСР; группу индивидов, также перенесших психологическую травму, но демонстрирующих психологическую устойчивость; а также группу тех, кто не является жертвой психотравмирующих обстоятельств. Однако данное исследование имеет значимое ограничение: малый объем выборки, состоящей только из мужчин. Здесь следует принять во внимание, что ранее были обнаружены различия между мужчинами и женщинами в функционировании микроРНК [31]. В масштабном мета-анализе C.M. Nievergelt и коллег упоминается, что участки РНК LINC02335, MIR5007, TUC338, LINC02571 могут быть ассоциированы с патофизиологическими механизмами развития ПТСР [29].

Практическая значимость оценки генетических маркеров при ПТСР

Переход к персонализированному оказанию клинико-психологической помощи невозможен без использования в повседневной практике достижений молекулярно­генетических и нейробиологических исследований.

В настоящее время постановка диагноза и квалификация психопатологических симптомов преимущественно опираются на способности пациента к рефлексии психотравмирующего опыта и к вербализации своих переживаний, а также на знания и мастерство специалиста — психиатра или клинического психолога. Оба упомянутых основания могут стать источниками ошибочных суждений об актуальном состоянии индивида, обратившегося за помощью. Идентификация генетических и/или эпигеномных маркеров позволит получить дополнительную объективную информацию и уточнить предполагаемый диагноз ПТСР. Кроме этого, целью применения генетического тестирования в консультировании индивида, пережившего психотравмирующие события, может стать как выяснение риска развития ПТСР, так и попытка прогнозирования тяжести течения заболевания.

На сегодняшний день ни в одной стране не налажена рутинная генетическая диагностика психических заболеваний и поведенческих расстройств. Исключение составляют тяжелые случаи психической патологии, когда генетический анализ помогает понять этиологию и патогенез, выявить коморбидные нарушения и уточнить прогноз. Основу модели оказания персонализированной клинико­психологической помощи при ПТСР может составить так называемый «бригадный» полипрофессиональный подход — когда одного пациента консультируют несколько специалистов, которые общаются между собой. В качестве ведущего показания к назначению генетических тестов разумно рассматривать наличие выраженной психопатологической симптоматики. Такая оценка соответствует компетентности врача-психиатра, который руководствуется современными диагностическими системами (например, МКБ-11). При этом для грамотной дифференциальной диагностики должен быть привлечен клинический психолог.

Выбор конкретного метода генетического исследования ограничивается актуальным уровнем развития технологий и их доступностью. Универсальным решением стала бы разработка, апробация и внедрение генетической панели ПТСР (по аналогии с генетическими панелями для других соматических и психических заболеваний). Логично предположить, что наиболее востребованными здесь могут быть признаны метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) и технология ДНК-микрочипов. Для оценки результатов генетического исследования в полипрофессиональной команде специалистов должен присутствовать врач -генетик и/или специалист по биоинформатике.

Информация о генетическом профиле пациента позволяет выстроить индивидуальную стратегию преодоления ПТСР, сочетающую в необходимых пропорциях психофармакотерапию, методы биологической обратной связи, техники когнитивно-поведенческой психотерапии. Если подбор психотропных препаратов (транквилизаторов, антидепрессантов, нейролептиков) является прерогативой врача-психиатра, то сфера ответственности клинического психолога или психотерапевта — разработка и реализация стратегии оказания клинико-психологической помощи, оценка ее результатов.

Наличие у индивида генетических маркеров, специфичных для ПТСР, и сопоставление этих знаний с закономерностями, обнаруженными в фармакогенетике, дадут возможность врачу-психиатру назначить надлежащий курс психофармакотерапии для коррекции психопатологических симптомов. Так, однонуклеотидные полиморфизмы генов COMT, SLC6A4 и SLC6A3 участвуют в регуляции ответа на действие селективных ингибиторов обратного захвата серотонина [19]. Выявлена взаимосвязь однонуклеотидных полиморфизмов гена DRD2 с эффективностью применения нейролептиков [19]. Эти гены являются потенциальными генетическими коррелятами ПТСР.

Понимание генетических и эпигенетических механизмов, лежащих в основе формирования психопатологических симптомов при ПТСР, позволит подобрать соответствующие клинико-психологические вмешательства. Здесь приобретают особую значимость результаты исследований, выполненных в направлении терапигенетики. Терапигенетика подразумевает изучение влияния генетических факторов на эффективность применения различных видов психотерапии [23]. В отношении психотерапевтических вмешательств при ПТСР были получены следующие предварительные результаты. Носители S-аллеля или L(G)-аллеля гена SLC6A4 (полиморфизм 5-HTTLPR) спустя полгода после завершения 8-недельного курса экспозиционной терапии продолжают демонстрировать выраженные симптомы ПТСР [12]. Для обладателей полиморфизма Val158Met/Met гена COMT, страдающих от панического расстройства, экспозиционные техники когнитивно­поведенческого подхода также оказываются менее эффективны [26]. Пациенты, у которых присутствует хотя бы один Val-аллель этого гена, более восприимчивы к когнитивно-поведенческой психотерапии. Прослеживается взаимосвязь между наличием полиморфизма Val66Met гена BDNF и эффективностью применения когнитивно-поведенческой психотерапии при ПТСР [16; 23]. На данный момент ген-средовые корреляции получены в отношении различных психотерапевтических техник когнитивно-поведенческого подхода. При этом весьма недальновидно отрицать влияние иных факторов эффективности психотерапевтических вмешательств. Тем не менее, справедливо говорить о формировании самостоятельного тренда в геномной психиатрии и персонализированном оказании клинико-психологической помощи.

Выводы

Вовлеченность в психотравмирующие обстоятельства может иметь различные негативные последствия как для самого индивида, так и для его социального окружения и общества в целом. Ученые сейчас заинтересованы в выявлении специфических генетических маркеров ПТСР, что позволило бы объяснить распространенность данного синдрома и нейробиологические механизмы, лежащие в основе некоторых психопатологических симптомов, а также усовершенствовать подходы к оказанию психологической помощи таким пациентам.

Наиболее практичным вариантом должно стать целенаправленное определение однонуклеотидных полиморфизмов и/или секвенирование клинического экзома п о конкретной генетической панели, над созданием и проверкой которой сейчас трудятся научные группы в разных странах мира. На основе проделанного теоретического анализа логично предположить, что генетическую панель ПТСР должны составить гены, регулирующие активность дофаминергической, серотонинергической, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем, а также деятельность иммунной системы и активность нейротрофического фактора мозга.