Биологические механизмы тревожности: генетические ассоциации генов BDNF и AMPD1 с ситуативной и личностной тревожностью

31

Аннотация

В данной статье рассматривается генетическая этиология тревожных расстройств и изучается роль генов BDNF и AMPD1 в развитии ситуативной и личностной тревожности. В связи с высокой распространенностью тревожных расстройств, которые значительно влияют на качество жизни, понимание генетических механизмов этих состояний представляет собой ключевую задачу современной психиатрии и психологии. Гены BDNF и AMPD1, участвующие в нейропластичности и метаболизме аденозина соответственно, представляют особый интерес из-за их потенциальной связи с механизмами регуляции тревожности. Для изучения роли полиморфизмов генов BDNF (rs6265) и AMPD1 (rs17602729) в этиологии тревожных расстройств использовался метод «ген-кандидат». В исследовании приняли участие 73 здоровых мужчины и женщины в возрасте от 25 до 45 лет, проживающих на федеральной территории Сириус. Участники прошли психологическое тестирование с использованием шкалы оценки уровня ситуативной и личностной тревожности, разработанной Спилбергером (в русской адаптации Ханина), а также предоставили ДНК-материал (в виде соскоба буккального эпителия) для генотипирования методом ПЦР в реальном времени. Статистический анализ результатов проводился с помощью языка программирования R. Результаты исследования продемонстрировали ассоциацию полиморфизма гена BDNF (rs6265) с уровнем личностной тревожности, а полиморфизм гена AMPD1 (rs17602729) — с уровнем ситуативной тревожности. Как в одном, так и в другом случае, наличие мутантного аллеля приводило к статистически значимому повышению уровня тревожности, что указывает на значимую роль этих генов в формировании тревожных расстройств. Более того, ассоциации с разными генами показали, что, несмотря на довольно высокую корреляцию между ситуативной и личностной тревожностью, биологические механизмы, задействованные в этиологии этих фенотипов различаются.

Общая информация

Ключевые слова: личностная тревожность, ситуативная тревожность, нейротрофический фактор мозга (BDNF), аденозиновая теория, ген BDNF, ген AMPD1

Рубрика издания: Медицинская психология

Тип материала: научная статья

DOI: https://doi.org/10.17759/jmfp.2024130103

Финансирование. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение № 075-10-2021-093; Проект COG-RND-2138).

Благодарности. Авторы выражают благодарность Александру Карабельскому, Яну Бравому, Дмитрию Онищенко и Алану Калуеву за помощь в разработке исследования и организации сбора данных. Мы также благодарим Маргариту Цепелевич за ее вклад в анализ данных. Особую благодарность выражаем участникам исследования за их время, энтузиазм и вклад в науку.

Получена: 31.01.2024

Принята в печать:

Для цитаты: Осман Н., Линд К.В., Бровин А.Н., Васильева Л.Е., Дятлова М.А. Биологические механизмы тревожности: генетические ассоциации генов BDNF и AMPD1 с ситуативной и личностной тревожностью [Электронный ресурс] // Современная зарубежная психология. 2024. Том 13. № 1. С. 33–46. DOI: 10.17759/jmfp.2024130103

Подкаст

Полный текст

Краткое изложение содержания статьи на русском языке

Введение

В современном обществе тревожные расстройства выделяются как предмет значительного научного и клинического интереса в контексте психического здоровья. В условиях ускоренного ритма жизни, социальной нестабильности и избытка информации наблюдается значительное увеличение распространенности тревожных расстройств среди населения. Это подчеркивает необходимость глубокого исследования тревожности, ее компонентов и патогенеза, в том числе роль генетических факторов в этиологии заболевания. Учитывая, что тревожные расстройства могут значительно ухудшать качество жизни индивида, ограничивать его профессиональную адаптацию и социальное функционирование, а также способствовать развитию коморбидных психопатологий, актуальность данной проблематики для научного изучения остается высокой [4].
Исследование генетической составляющей тревожности играет ключевую роль в понимании механизмов развития тревожных расстройств. Оно не только способствует выявлению биологических процессов, лежащих в основе этих состояний, но и открывает двери для разработки новых методов лечения и профилактики. Кроме того, идентификация генетических маркеров, ассоциированных с тревожностью, обещает значительные прорывы в ранней диагностике и определении лиц с повышенным риском развития тревожных расстройств.
Понимание генетической предрасположенности к тревожности открывает путь к созданию персонализированной медицины. Это подразумевает разработку индивидуальных подходов к лечению, что может значительно улучшить качество жизни пациентов за счет оптимизации терапевтических стратегий и минимизации побочных эффектов. Также знание о генетической предрасположенности может стать основой для разработки профилактических программ, направленных на снижение риска развития тревожных расстройств у лиц с высоким генетическим риском.
Данное исследование направлено на решение нескольких исследовательских вопросов и задач. Во-первых, оценить связь между вариантами в генах BDNF и AMPD1 с ситуативной и личностной тревожностью. Во-вторых, описать возможные биологические механизмы влияния данных генетических факторов на проявление и развитие тревожности. В-третьих, изучить генетические основы личностной и ситуативной тревожностей, чтобы определить, имеют ли они разные генетические профили в своей основе.

Результаты

В результате исследования была подтверждена корреляция между показателями ситуативной и личностной тревожности, измеренной по шкале Спилбергера (r2 = 0,72), что подтверждает существующую гипотезу [1] об ассоциации между двумя компонентами. Шкала Спилбергера разделяет тревожность на два основных типа: ситуативную (или состояние тревожности), которая возникает в ответ на конкретные обстоятельства и имеет временный характер, и личностную (или тревожность как черту), отражающую стабильную склонность индивида к переживанию тревожности. Наличие корреляции между этими двумя аспектами тревожности подчеркивает важность взаимосвязи между внешними событиями и внутренней предрасположенностью к тревоге. Это указывает на то, что люди с высокой личностной тревожностью более склонны реагировать на стрессовые ситуации повышенным уровнем ситуативной тревожности, что может привести к заметному влиянию на их повседневную жизнь и благополучие.
По результатам проведенного генетического исследования ассоциаций было выявлено, что существует статистически значимая связь между геном BDNF и личностной тревожностью; наличие рецессивного аллеля в генотипе индивида повышает уровень личностной тревожности на 0,4 балла по шкале Спилбергера. Данная ассоциация была зафиксирована исключительно для личностного компонента тревожности и не подтвердилась для ситуативного компонента.
Анализ генетических ассоциаций с уровнем ситуативной тревожности обнаружил статистически значимую ассоциацию с геном AMPD1; копия рецессивного аллеля этого гена связана с генетически-обусловленным более высоким уровнем ситуативной тревожности (0,3 балла по шкале Спилбергера). Данная ассоциация подтвердилась исключительно для ситуативного компонента и не прослеживалась для личностного компонента тревожности.
Ассоциации разных генов с двумя компонентами тревожности предполагают разные биологические пути, задействованные в этиологии тревожных расстройств. Несмотря на сравнительно высокий коэффициент корреляции между ситуативной и личностной тревожностью, вариативность этих признаков частично объясняется независимыми генетическими факторами.

Обсуждение результатов

Ассоциация гена BDNF с личностной тревожностью подтверждает гипотезу о том, что более низкая экспрессия BDNF может быть связана с более высоким уровнем тревожности. BDNF — это нейротрофин, играющий важнейшую роль в нейропластичности мозга и выживании нейронов. Предыдущие исследования показали, что BDNF участвует в патофизиологии различных психических расстройств, включая тревожные расстройства [5]. Полученные данные согласуются с результатами этих исследований и позволяют предположить, что низкий уровень BDNF действительно может способствовать усилению симптомов тревожности.
Одним из основных наблюдений нашего исследования стала обратная зависимость между выраженностью BDNF и уровнем тревожности. Участники с генетически обусловленным низким уровнем BDNF демонстрировали более высокие показатели по шкале измерения личностной тревожности. Эта тенденция позволяет предположить, что BDNF может играть защитную роль против тревожности, а его дефицит потенциально может приводить к повышению уровня тревожности.
Результаты исследования выявили значительную связь между генетически обусловленным низким уровнем аденозина и повышением уровня ситуативной тревожности. Это согласуется с предыдущими исследованиями, предполагающими, что аденозин, нейромодулятор с тормозным действием в центральной нервной системе, играет решающую роль в модуляции поведения, связанного с тревожностью.
Связь гена AMPD1 с тревожностью подтверждает аденозиновую теорию. Известно, что аденозин опосредует несколько физиологических процессов, включая сон, возбуждение и реакцию на стресс. Наши результаты показывают, что дефицит аденозина может нарушать эти процессы, приводя к усилению реакции на стрессовые факторы. Это может быть связано с нарушением нейронных процессов возбуждения и торможения, что впоследствии становиться патофизиологическим индикатором развития тревожных расстройств.
Интересно, что наши результаты также свидетельствуют о том, что влияние аденозина на уровень тревожности может быть связано с концентрацией аденозина в ЦНС: генетически-обусловленный низкий уровень аденозина связан с более высоким уровнем тревожности, в то время как умеренный и высокий уровни оказывают анксиолитическое действие [1].
Однако, несмотря на многообещающий характер наших результатов, важно отметить, что ассоциация генов BDNF и AMPD1 с уровнем ситуативной и личностной тревожности является маленьким фрагментом комплексной генетической архитектуры тревожных расстройств. В данном исследовании не бралось во внимание влияние прочих генетических факторов, в том числе регулирующих экспрессию генов BDNF и AMPD1, а также не оценивались стрессовые факторы окружающей среды, взаимодействия или другие нейрохимические дисбалансы, которые также могут играть роль в модуляции уровня тревожности.
Кроме того, в нашем исследовании не рассматривались конкретные механизмы, с помощью которых гены BDNF и AMPD1 могут влиять на тревожность. Предыдущие исследования показали, что BDNF может влиять на тревожность посредством воздействия на такие структуры мозга, как гиппокамп и миндалина, которые принимают важнейшее участие в реакции на стресс и регуляции эмоций. Напротив, аденозин влияет на тревожность через несколько потенциальных биологических путей, в первую очередь через взаимодействие с аденозиновыми рецепторами в мозге [1]. Будущие исследования должны быть направлены на дальнейшее изучение детерминантов тревожности.

Литература

  1. Карелин А.А. Большая энциклопедия психологических тестов. М.: Экcмо, 2005. 415 c.
  2. AMPD1 functional variants associated with autism in Han Chinese population / L. Zhang, J. Ou, X. Xu [et al.] // European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience. 2015. Vol. 265. P. 511—517. DOI:10.1007/s00406-014-0524-6
  3. Anxiety in synucleinopathies: neuronal circuitry, underlying pathomechanisms and current therapeutic strategies / T.T. Lai, B. Gericke, M. Feja, M. Conoscenti, M. Zelikowsky, F. Richter // NPJ Parkinson's Disease. 2023. Vol. 9. Article ID 97. 13 p. DOI:10.1038/s41531-023-00547-4
  4. Arévalo J.C., Deogracias R. Mechanisms Controlling the Expression and Secretion of BDNF // Biomolecules. 2023. Vol. 13(5). Article ID 789. 19 p. DOI:10.3390/biom13050789
  5. Bados A., Gómez-Benito J., Balaguer G. The state-trait anxiety inventory, trait version: does it really measure anxiety? // Journal of Personality Assessment. 2010. Vol. 92. № 6. P. 560—567. DOI:10.1080/00223891.2010.513295
  6. BDNF impact on synaptic dynamics: extra or intracellular long-term release differently regulates cultured hippocampal synapses / R. Rauti, G. Cellot, P. D'Andrea, A. Colliva, D. Scaini, E. Tongiorgi, L. Ballerini // Molecular Brain. 2020. Vol. 13. Article ID 43. 16 p. DOI:10.1186/s13041-020-00582-9
  7. Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) as a Predictor of Treatment Response in Major Depressive Disorder (MDD): A Systematic Review / M.I. Zelada, V. Garrido, A. Liberona, N. Jones, K. Zúñiga, H. Silva, R.R. Nieto // International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24(19). Article ID 14810. 20 p. DOI:10.3390/ijms241914810
  8. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels in panic disorder: A systematic review and meta-analysis / A. Shafiee, K. Jafarabady, I. Mohammadi, S. Rajai // Brain Behav. 2024. Vol. 14. № 1. Article ID e3349. 11 p. DOI:10.1002/brb3.3349
  9. Brain-Derived Neurotrophic Factor: A Key Molecule for Memory in the Healthy and the Pathological Brain / M. Miranda, J.F. Morici, M.B. Zanoni, P. Bekinschtein // Front Cell Neurosci. 2019. Vol. 13. Article ID 363. 25 p. DOI:10.3389/fncel.2019.00363
  10. Burani K., Nelson B. Gender differences in anxiety: The mediating role of sensitivity to unpredictable threat // International Journal of Psychophysiology. 2020. Vol. 153. P. 127—134. DOI:10.1016/j.ijpsycho.2020.05.001
  11. Epidemiology of anxiety disorders: global burden and sociodemographic associations / S.F. Javaid, I.J. Hashim, M.J. Hashim, E. Stip, M. Abdul Samad, A.A. Ahbabi // Middle East Current Psychiatry. 2023. Vol. 44. Article ID 30. 11 p. DOI:10.1186/s43045-023-00315-3
  12. Genetic risk-factors for anxiety in healthy individuals: polymorphisms in genes important for the HPA axis / H. Lindholm, I. Morrison, A. Krettek, D. Malm, G. Novembre L. Handlin // BMC Medical Genetics. 2020. Vol. 21. Article ID 184. 8 p. DOI:10.1186/s12881-020-01123-w
  13. Global, regional, and national burden of 12 mental disorders in 204 countries and territories, 1990-2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019 / GBD 2019 // Lancet Psychiatry. 2022. Vol. 9. № 2. P. 137—150. DOI:10.1016/S2215-0366(21)00395-3
  14. Health care access, psychosocial outcomes and mental health in adults living with epilepsy during the COVID-19 pandemic / L. Mc Carthy, B. Mathew, L.J. Blank [et al.] // Epilepsy & Behavior. 2024. Vol. 151. Article ID 109617. 15 p. DOI:10.1016/j.yebeh.2023.109617
  15. Infant inhibited temperament in primates predicts adult behavior, is heritable, and is associated with anxiety-relevant genetic variation / A.S. Fox, R.A. Harris, L. Del Rosso, M. Raveendran, S. Kamboj, E.L. Kinnally, J.P. Capitanio, J. Rogers // Molecular Psychiatry. 2021. Vol. 26. № 11. P. 6609—6618. DOI:10.1038/s41380-021-01156-4
  16. Kendler K.S., Gardner C.O., Lichtenstein P. A developmental twin study of symptoms of anxiety and depression: evidence for genetic innovation and attenuation // Psychological Medicine. 2008. Vol. 38. № 11. P. 1567—1575. DOI:10.1017/S003329170800384X
  17. Lin C.C., Huang T.L. Brain-derived neurotrophic factor and mental disorders // Biomedical Journal. 2020.Vol. 43. № 2. P. 134—142. DOI:10.1016/j.bj.2020.01.001
  18. Manual for the State-Trait Anxiety Inventory (Form Y1 — Y2) / C. Spielberger, R. Gorsuch, R. Lushene, P.R. Vagg, G. Jacobs. Palo Alto: Consulting Psychologists Press, 1983. 36 p.
  19. Measuring anxiety and anger with the State-Trait Anxiety Inventory (STAI) and the State-Trait Anger Expression Inventory (STAXI) / C.D. Spielberger, S.J. Sydeman, A.E. Owen & B.J. Marsh // The use of psychological testing for treatment planning and outcomes assessment / Ed. M.E. Maruish. New York: Routledge, 1999. P. 993—1021.
  20. Mendelian randomization / E. Sanderson, M.M. Glymour, M.V. Holmes [et al.] // Nature Reviews Methods Primers. 2022. № 2. Article ID 6. DOI:10.1038/s43586-021-00092-5
  21. Mental disorders [Электронный ресурс] // World Health Organization. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mental-disorders (дата обращения: 27.03.2024).
  22. Multidimensional assessment of anxiety through the State-Trait Inventory for Cognitive and Somatic Anxiety (STICSA): From dimensionality to response prediction across emotional contexts / F. Barros, C. Figueiredo, S. Bra, J.M. Carvalho, S.C. Soares // PLoS One. 2022. Vol. 17. № 1. Article ID e0262960. 26 p. DOI:10.1371/journal.pone.0262960
  23. Pretorius T.B., Padmanabhanunni A. Anxiety in Brief: Assessment of the Five-Item Trait Scale of the State-Trait Anxiety Inventory in South Africa // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2023. Vol. 20. № 9. Article ID 5697. 12 p. DOI:10.3390/ijerph20095697
  24. Psychosocial and biological risk factors of anxiety disorders in adolescents: a TRAILS report / A. Narmandakh, A.M. Roest, P. de Jonge, A.J. Oldehinkel // European Child & Adolescent Psychiatry. 2021. Vol. 30. P. 1969—1982. DOI:10.1007/s00787-020-01669-3
  25. Reproducible Genetic Risk Loci for Anxiety: Results From ∼200,000 Participants in the Million Veteran Program / D.F. Levey, J. Gelernter, R. Polimanti [et al.] // American Journal of Psychiatry. 2020. Vol. 177. № 3. P. 223—232. DOI:10.1176/appi.ajp.2019.19030256
  26. Resting-state functional and structural connectivity within an insula-amygdala route specifically index state and trait anxiety / V. Baur, J. Hänggi, N. Langer, L. Jäncke // Biological Psychiatry. 2013. Vol. 73. № 1. P. 85—92. DOI:10.1016/j.biopsych.2012.06.003
  27. Smith C.A., Lazarus R.S. Emotion and adaptation // Handbook of personality: Theory and research / Ed. L.A. Pervin. New York: The Guilford Press, 1990. P. 609—637.
  28. Smoller J.W. Anxiety Genetics Goes Genomic // American Journal of Psychiatry. 2020. Vol. 177. № 3. P. 190—194. DOI:10.1176/appi.ajp.2020.20010038
  29. Corr P.J., Matthews G. (eds.). The Cambridge Handbook of Personality Psychology. Cambridge: Cambridge University Press, 2020. 552 p. DOI:10.1017/9781108264822
  30. The role of adenosine receptors in mood and anxiety disorders / D. van Calker, K. Biber, K. Domschke, T. Serchov // Journal of Neurochemistry. 2019. Vol. 151. № 1. P. 11—27. DOI:10.1111/jnc.14841
  31. Trait and state anxiety are mapped differently in the human brain / F. Saviola, E. Pappaianni, A. Monti, A. Grecucci, J. Jovicich, N. De Pisapia // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Article ID 11112. 11 p. DOI:10.1038/s41598-020-68008-z
  32. Trait vs. state anxiety in different threatening situations / P.C. Leal, T. Costa Goes, L.C.F. da Silva, F. Teixeira-Silva // Trends in Psychiatry and Psychotherapy. 2017. Vol. 39. № 3. P. 147—157. DOI:10.1590/2237-6089-2016-0044
  33. Validity and reliability of State-Trait Anxiety Inventory in Danish women aged 45 years and older with abnormal cervical screening results / L.W. Gustafson, P. Gabel, A. Hammer, H.H. Lauridsen, L.K. Petersen, B. Andersen, P. Bor, M.B. Larsen // BMC Medical Research Methodology. 2020. Vol. 20. Article ID 89. 9 p. DOI:10.1186/s12874-020-00982-4

Информация об авторах

Осман Нураи, специалист; младший специалист, Адыгейский государственный университет (ФГБОУ ВО «Адыгейский государственный университет»); Научно-технологический университет «Сириус» (АНОО ВО «Университет “Сириус”»), Майкоп, Россия, ORCID: https://orcid.org/0009-0003-1166-8866, e-mail: osman.n@talantiuspeh.ru

Линд Катерина Валерьевна, доктор философских наук, научный сотрудник Научного центра когнитивных исследований, Научно-технологический университет «Сириус» (АНОО ВО «Университет “Сириус”»), пгт. Сириус, Россия, ORCID: https://orcid.org/0009-0004-8447-0452, e-mail: lind.kv@talantiuspeh.ru

Бровин Андрей Николаевич, младший научный сотрудник Научного центра трансляционной медицины (направление «Генная терапия»), , Научно-технологический университет «Сириус» (АНОО ВО «Университет “Сириус”»), пгт. Сириус, Россия, ORCID: https://orcid.org/0009-0001-7517-4924, e-mail: brovin.an@talantiuspeh.ru

Васильева Любовь Евгеньевна, обучающаяся, МБОУ «Школа № 3» города Рязань (МБОУ Школа № 3 "Центр развития образования, Рязань, Россия, ORCID: https://orcid.org/0009-0001-4493-9787, e-mail: lovevasilyeva200@gmail.com

Дятлова Мария Андреевна, обучающаяся, IT-колледж «Сириус» (Колледж АНО ВО «Университет «Сириус», Колледж «Сириус»), пгт. Сириус, Россия, ORCID: https://orcid.org/0009-0005-7824-8537, e-mail: merkayun@gmail.com

Метрики

Просмотров

Всего: 148
В прошлом месяце: 49
В текущем месяце: 99

Скачиваний

Всего: 31
В прошлом месяце: 10
В текущем месяце: 21