Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Связь белков сыворотки крови, выявленных с помощью протеомного анализа, с особенностями патогенеза психогенных и эндогенных психических расстройств Логинова Лариса Викторовна

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Логинова Лариса Викторовна. Связь белков сыворотки крови, выявленных с помощью протеомного анализа, с особенностями патогенеза психогенных и эндогенных психических расстройств: диссертация ... кандидата Медицинских наук: 14.03.03 / Логинова Лариса Викторовна;[Место защиты: ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»], 2018

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Психические расстройства (ПР) относят к социально значимым заболеваниям современности, которые характеризуются распространенностью, частыми рецидивами и, в случае эндогенных психических расстройств, короткими периодами ремиссий или их полным отсутствием. Существует этиологическое деление всех психических расстройств на эндогенные и психогенные (Тиганов А.С., 1999). На эндогенное заболевание указывает спонтанный характер возникновения болезни, т.е. отсутствие какого-либо внешнего фактора. К таким заболеваниям относят расстройства шизофренического спектра и биполярное аффективное расстройство (БАР).

Несмотря на большую социальную значимость, этиология и патогенез ПР
остаются не до конца изученным (Lakhan S.E., 2006). В основе шизофрении и, в
определённой мере, других расстройств шизофренического спектра и БАР
(биполярное аффективное расстройство) лежит нарушение процессов синаптической
передачи, приводящее к нарушению нейротрансмиссии (Hashimoto M. et al., 2003). До
сих пор параллельно существует несколько гипотез патогенеза этих заболеваний.
Последнее время возрос интерес к глутаматергической гипотезе; в её основе лежит
дисфункция глутаматной рецепторной системы (Ehrlich A. et al., 2015; Chitty K.M. et
al., 2015). Появились также сообщения, что активация синтеза глутамата имеет
патогенетическое значение при нейродегенеративных заболеваниях мозга, глутамат
осуществляет повреждающее действие на нейроны и может опосредовать гибель
клеток (, M., 2004; Martin H., 2010). Но, тем не менее,
не выявлено неопровержимых доказательств ведущей роли нарушения

глутаматергической нейротрансмиссии в патогенезе шизофрении и каких-либо биологических маркёров этих процессов.

Трудности в создании новых эффективных методов диагностики и лечения
психических расстройств связаны с недостаточным пониманием молекулярных
механизмов патогенеза болезней. На начальных этапах заболевания многие ПР имеют
сходную клиническую картину. Но развитие заболевания и его исход совершенно
разный: для шизофрении характерно разрушение эмоций и способностей, ведущее к
формированию дефекта личности и инвалидизации, для других видов эндогенных
психических расстройств в период ремиссий не наблюдается дефекта психических
функций и снижения интеллекта. Поэтому крайне актуальна ранняя

дифференциальная диагностика психических расстройств.

В настоящее время не существует параклинических лабораторных методов дифференциальной диагностики психических расстройств. Для постановки диагноза того или иного психического расстройства используют только анамнестические и клинико-психопатологические данные, основанные на клинических оценках преобладания тех или иных психогенных симптомов. Поэтому правильность диагноза того или иного психического расстройства зависит исключительно от квалификации лечащего врача. Особую сложность при постановке диагноза представляют пациенты, впервые поступившие в психиатрическую клинику. На сегодняшний день являются перспективными исследования, связанные с поиском белков, специфичных для расстройств шизофренического спектра, БАР и других ПР (English J. et al., 2010; Lakhan S., 2006; Domenici E., 2010) отражающих характерные изменения патогенеза этих расстройств.

Степень разработанности темы исследования. Несмотря на длительное изучение психических расстройств, до сих пор не удавалось обнаружить наличие

патогенетического дефекта, специфично характеризующего данные патологические
процессы (Pickard B., 2011). В последнее время активно развиваются новые подходы
к диагностике психических заболеваний и поиску их патогенетических маркеров, в
том числе и методом протеомного анализа (Ding Y.H. et al., 2015; Song Y.R. et al.,
2015; Sabherwal S. et al., 2016; Giusti L. et al., 2016; Davalieva K. et al., 2016; Guest P.C.,
H., 2017). По протеомному анализу больных с психическими
расстройствами имеются немногочисленные исследования, в основном

представленные работами по шизофрении (Martins-de- Souza D., 2010-2011; Horvth S. et al., 2011; Cafe-Mendes C.C., Torrao E.S. et al., 2014; Song Y.R. et al., 2015, Sabherwal S. et al., 2016). Протеомные исследования ПР представлены, в основном, работами, выполненными на постмортальном материале, а по исследованию белкового состава сыворотки крови представлены единичные работы (Wan C. et al., 2007, Lisitsa S. et al., 2014, Knochel C. et al., 2016; Sabherwal S. et al., 2016), данные которых противоречивы и в большей степени не подтверждены другими методами. Есть единичные работы по протеомике депрессии и БАР (Domenici E., 2012; Carboni L., 2014; Sussulini A. et al., 2014). Несмотря на повышенный интерес к протеомным исследованиям ПР и интенсивные исследования в этом направлении, в доступной литературе не встречается работ, посвященных анализу белкового спектра методом 1D электрофореза у больных ПР, также совсем отсутствуют протеомные исследования при шизотипическом расстройстве и расстройстве адаптации. Сравнительный протеомный анализ при разных ПР также не проводился. Кроме того, в представленной мировой литературе практически отсутствуют попытки связать выявленные белки с патогенезом расстройств.

Таким образом, является обоснованным выявление белка-маркера или
регуляторных белков, участвующих в патогенезе шизофрении, ШТР

(шизотипического расстройства), БАР и РА (расстройства адаптации) в доступном для использования в диагностических целях биоматериале – сыворотке крови, которые максимально приблизят нас к пониманию специфичных патогенетических моментов ПР и могут послужить дополнением к имеющимся клиническим критериям дифференциальной диагностики различных эндогенных психических расстройств и основой для разработки персонализированного подхода к терапевтической тактике. Анализ литературных данных в этой области исследований психических расстройств свидетельствует об актуальности проблемы, ее приоритетности и нерешенности заявляемых задач.

Цель исследования – выявить связь специфических белков, обнаруженных с помощью сравнительного протеомного анализа, с особенностями патогенеза ряда психических расстройств: шизофрении, шизотипического расстройства, биполярного аффективного расстройства и расстройства адаптации.

Задачи исследования:

1. Определить закономерности электрофоретического распределения белков
сыворотки крови больных эндогенными психическими расстройствами и
расстройством адаптации.

  1. Выявить специфичные для шизофрении, шизотипического расстройства, биполярного аффективного расстройства и расстройства адаптации белки с помощью масс-спектрометрии из белковых областей, имеющих достоверные различия между исследуемыми группами.

  2. Определить связь белков, специфичных для каждой из изучаемых патологий, с особенностями патогенеза эндогенных и психогенных расстройств.

  3. Оценить вклад выявленных белков (mGlu6, z-NMDAR) в нарушение глутаматергической нейротрансмиссии при эндогенных психических расстройствах.

  4. Выявить связь идентифицированных белков с изменениями в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе, участвующих в патогенезе расстройства адаптации.

Научная новизна работы. В результате комплексного исследования с
использованием современных методов впервые выявлены особенности изменений
белкового спектра сыворотки крови при расстройствах шизофренического спектра,
биполярного аффективного расстройства и расстройстве адаптации в сравнении со
здоровыми лицами. Впервые получены достоверные отличия в электрофоретических
картинах распределения сывороточных белков при различных видах психических
расстройств и выявлены специфичные белковые области, характеризующие каждое
заболевание, используемые в дальнейшем для масс-спектрометрии. В результате
масс-спектрометрического анализа впервые были идентифицированы специфичные
белки для каждой изучаемой патологии: шизофрении, шизотипического расстройства,
биполярного аффективного расстройства и расстройства адаптации. Впервые в крови
больных эндогенными расстройствами определено достоверное увеличение
концентрации белка метаботропного глутаматного рецептора 6 типа, z-1
субъединицы глутаматного NMDA-рецептора и глутамата и оценен их вклад в
нарушение глутаматергической нейротрансмиссии у этих больных. Впервые
выявлена патогенетическая роль в развитии эндотелиальной дисфункции у больных
эндогенными психическими расстройствами таких белков, как: тирозин-зависимая
протеинкиназа ABL 2, актин -2 и актин -3, кадгерин-5, мaк-2-связывающий
гликопротеин, гельзолин, белок внеклеточного матрикса 1, рецептор фактора роста
эндотелия сосудов 1. По итогам работы впервые представлена гипотетическая схема
участия всех выявленных белков в патогенезе эндогенных расстройств. У больных
расстройством адаптации патогенетические изменения в функционировании
гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы впервые подтверждены

определением в крови белка специфического фактора удлинения глюкокортикоидных рецепторов, а изменения в иммунном ответе – секреторным актин-связывающим белком. Выявление этих белков расширило и дополнило имеющиеся сведения о патогенезе расстройства адаптации в контексте ключевых механизмов его развития.

Теоретическая и практическая значимость работы. Данное исследование
позволило выявить изменения в белковом спектре сыворотки крови при психических
расстройствах, играющие роль в патогенезе изучаемых заболеваний. В работе
выявлен ряд специфичных белков, отражающих особенности патогенеза больных тем
или иным расстройством и не встречающихся при других нозологических формах. По
итогам работы впервые выявлены потенциальные белковые маркёры, являющиеся
значимыми патогенетическими факторами у больных эндогенными психическими
расстройствами – нарушение глутаматергической нейротрансмиссии и

эндотелиальная дисфункция; у больных расстройствами психогенного спектра – белки, характеризующие изменения в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и нейроиммунных системах.

Использование результатов оценки электрофоретического спектра

распределения сывороточных белков и выделения белковых областей сыворотки крови, характеризующих только одну конкретную нозологию, легло в основу двух патентов: патента РФ № 2522236 «Лабораторный способ дифференциальной диагностики эндогенных психозов» (2014 г.) и патента РФ № 2558056 «Лабораторный

способ диагностики биполярного аффективного расстройства» (2015г.). На основании
данных об уровне глутамата в сыворотке крови больных разными формами
расстройств шизофренического спектра в зависимости от клинических особенностей
заболевания получены два патента: патент РФ № 2569741 «Лабораторный способ
диагностики шизотипического расстройства» (2015г.) и патент РФ № 2578957
«Лабораторный способ диагностики ведущей негативной симптоматики у больных
шизофренией» (2016г.). На основе патентов РФ № 2569741 и № 2522236 разработаны
и внедрены в клиническую практику новые медицинские технологии: «Лабораторная
диагностика шизотипического расстройства на основе определения количества
глутамата в сыворотке крови» и «Лабораторный метод дифференциальной
диагностики шизофрении и острого полиморфного психотического расстройства на
основе электрофоретического анализа белков сыворотки крови». Результаты
исследования в дальнейшем могут служить теоретической базой для разработки
принципиально новых методов диагностики ПР, основанных на параклинических
критериях. Использование новых знаний об участии выявленных белков в патогенезе
ПР, позволит назначать лекарственные препараты с учётом патогенетических
особенностей течения заболевания и тем самым увеличить эффективность
проводимой терапии. Применение результатов исследования в практическом
здравоохранении будет способствовать улучшению качества оказания

индивидуальной специализированной психиатрической помощи.

Методология и методы исследования. В соответствии с поставленными
задачами были использованы современные высокоинформативные методы
исследования. Материалом для исследования являлась сыворотка крови

обследованных лиц.

Основные методы исследования: клинико-психопатологический (шкала оценки позитивных и негативных симптомов PANSS; оценка тяжести депрессивного симптома по шкале Гамильтона версия для сезонного аффективного расстройства (SIGH-SAD); биохимические: аффинная хроматография и концентрирование белков; электрофорез и расчет молекулярной массы белков, разделённых с помощью 1D; трипсинолиз белковых пятен из ПААГ; ESI масс-спектрометрический анализ белков; идентификация белков с использованием баз данных системы Mascot; целевой количественный масс-спектрометрический анализ белка сыворотки крови mGluR6 с использованием синтетических пептидных стандартов, меченных стабильными изотопами; определение концентрации глутамата в сыворотке крови; определение концентрации кадгерина-5 в сыворотке крови; определение концентрации кортизола в сыворотке крови; статистический анализ результатов.

Положения, выносимые на защиту:

  1. У больных с психическими расстройствами в сыворотке крови впервые определены специфичные патогенетически значимые белки: для шизофрении – тирозинзависимая протеинкиназа ABL, актин-2 и -3, белок метаботропного глутаматного рецептора 6 типа; для шизотипического расстройства – компонент комплемента C9; для больных биполярным аффективным расстройством – z-1 субъединица глутаматного NMDA-рецептора; рецептор фактора роста эндотелия сосудов 1, для больных расстройством адаптации – секреторный актин-связывающий белок и белок специфического фактора удлинения глюкокортикоидных рецепторов AF1.

  2. У больных эндогенными расстройствами выявлено увеличение количества белка метаботропного глутаматного рецептора, z-1 субъединицы NMDA

рецептора и глутамата, которые являются важными патогенетическими
факторами нарушения глутаматергической нейротрансмиссии.
3. У больных психогенными расстройствами обнаружен белок специфического
фактора удлинения глюкокортикоидных рецепторов, который в сочетании с
двукратным увеличением концентрации кортизола, подтверждает

вовлеченность механизмов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой

регуляции в патогенез расстройства адаптации.

Степень достоверности и апробация результатов диссертации. Результаты
проведенных исследований доложены и обсуждены на конференциях всероссийского
и международного уровней, таких, как международная научно-студенческая
конференция «Молекулярная медицина и безопасность» (Москва, 2010); 66-я
Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов с
международным участием «Актуальные вопросы современной медицинской науки и
здравоохранения» (Екатеринбург, 2011); I Международная интернет-конференция
«Молекулярные механизмы шизофрении» (Казань, 2011); XIV Всероссийская медико-
биологическая конференция молодых исследователей с международным участием
(Санкт-Петербург, 2011); Российская научно-практическая конференция «Адаптация
больных шизофренией» (Томск, 2013); Современные проблемы психических и
соматических расстройств: грани соприкосновения (Томск, 17-18 июня 2014);
Российский форум с международным участием "Актуальные вопросы

фундаментальной медицины" (Екатеринбург, 23-25 октября, 2014); XVII Отчетная научная сессия ФГБУ «НИИ психического здоровья» (Томск, 6 октября 2015); XVI съезд психиатров России (Казань, 23-26 сентября 2015); VII Российский симпозиум «Белки и пептиды» (Новосибирск, 12-17 июля 2015); “Mental Health, Direction and Challenges”WPA Regional Conference (Tbilisi, 27-30 April 2016); Российская конференция с международным участием и школы-семинара молодых ученых «Биомаркеры в психиатрии: поиски и перспективы» (Томск, 12—13 мая 2016); 12 международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Крым, Россия, 5-11 июня 2016); The 10th anniversary International Multiconference «Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\ Systems Biology» (Novosibirsk, 29 August – 2 September 2016); V Съезд физиологов СНГ, V съезд биохимиков России и Конференции ADFLIM (Сочи, Россия, 4–8 октября 2016); 10-я конференция по протеомике стран Восточной и Центральной Европы: «10th Central and Eastern European Proteomic Conference» (Венгрия, Будапешт, 11-14 октября 2016); 6th European Conference on Schizophrenia Research: Advancing Research-Promoting Recovery (Германия, Берлин, 14-16 сентября 2017 г.); International Conference «Clinical Proteomics. Postgenome Medicine» (Москва, 30 октября-1 ноября 2017г.) и другие.

Работа выполнялась в рамках междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН «Медицинская протеомика и метаболомика человека. Химические и генетические подходы к персонализированной терапии», №90, 2009-2011 гг. и поддержаны государственным контрактом № 14.740.12.0819 Федеральная Целевая Программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы и интеграционным проектом СО РАН и СО РАМН №5 от 09 февраля 2012 года «Медицинская протеомика: поиск маркеров социально значимых психических расстройств (2012-2014 годы)». Грант РНФ 14-15-00480 «Поиск ключевых биомаркеров патогенеза социально значимых эндогенных психических расстройств» (2014-2016).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 печатных работ, из которых 5 статей в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, одна статья подана в международную печать; 4 патента на изобретение РФ, 2 новые медицинские технологии.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 237 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы, содержащего 472 источника, в том числе 99 отечественных и 373 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 23 таблицами и 12 рисунками.

Личное участие автора. Автор принимал непосредственное участие в разработке дизайна и планировании исследования, подборке и анализе литературы, проведении всех экспериментальных работ, обработке данных масс-спектрометрии, статистической обработке полученных данных и интерпретации результатов.