Дисбиндин (Dysbindin, DTNBP1) и шизофрения

Результаты исследований говорят о возможной роли дисбиндина при шизофрении.
Schizophreniaforum.org, 28 ноября 2007 года.

Данные, полученные при поиске ассоциированных с шизофренией генов и изучении сцепленного наследования, нередко указывают на DTNPB1. Этот ген, кодирующий белок дисбиндин, упоминается в качестве одного из наиболее многообещающих генов-кандидатов, связанных с предрасположенностью к болезни (O’Tuathaigh et al., 2007; Riley and Kendler, 2006; Norton et al., 2006). Новые детали, способные пролить свет на функциональную связь гена с развитием заболевания, представлены в двух недавних публикациях.

В первой работе, проведенной под руководством Gary Donohoe из Дублинского Trinity College в сотрудничестве с лабораторией Джона Фокса в Nathan Kline Institute в Orangeburg, New York, больные шизофренией, имеющие риск-гаплотип дисбиндина, продемонстрировали при измерении вызванных потенциалов (event-related potentials, ERPs) значительные дефициты ранней визуальной обработки. Во втором исследовании, Ричард Страуб и коллеги, работающие в рамках программы «Genes, Cognition and Psychosis», возглавляемой Дениэлом Вайнбергером из National Institute of Mental Health в Bethesda, штат Мэриленд, осуществили генетический нокаут DTNBP1 в культуре с помощью РНК-интерференции. Это привело к повышению количества допаминовых D2-рецепторов (DRD2) на поверхности клеток и вызвало избыточную DRD2-связанную активность. Поскольку DRD2 является основной мишенью антипсихотических лекарств, авторы охарактеризовали полученные результаты как «первую демонстрацию функционального воздействия гена-кандидата на на сигнальную цепочку D2-рецептора, давно увязываемую с заболеванием».

Ассоциация болезни с геном DTNBP1 (дистробревин-связывающий протеин 1), расположенным на 6-й хромосоме, была впервые обнаружена в ирландской семье в 2002 году (Straub et al., 2002), и с тех пор неоднократно проверялась в семейных исследованиях и методами случай-контроль в разных группах населения (см. обзор и мета-анализ публикаций по DTNBP1 в базе данных SchizophreniaGene). В посмертных исследованиях пациентов были обнаружены сниженные уровни мРНК DTNBP1 в префронтальном кортексе и среднем мозге (Weickert et al., 2004), а также в гиппокампе (Weickert et al., 2007). Функции белка, кодируемого геном DTNBP1, в точности не выяснены, однако этот протеин широко экспрессирован в мозге, причем при шизофрении экспрессия снижена. Считается, что он участвует в сигнальной активности как на пре-, так и на постсинаптических участках, с особенно заметной экспрессией в глутаматергических синапсах (Talbot et al., 2004; 2006).

Одной из известных функций дисбиндина является его ключевая роль в белковом комплексе BLOC-1 (biogenesis of lysosome-related organelles complex 1), который, как считается, участвует в мембранном переносе и деградации синаптических пузырьков в эндосомно-лизосомном пути. Наряду с DTNBP1, еще один из генов комплекса, BLOC1S3, подозревается в ассоциации с шизофренией (Morris et al., 2007). Недавно в Университете Осаки получена еще одна улика — у мыши Сэнди (Sandy, sdy), нокаутной по дисбиндину, в коре мозга было отмечено значительно повышенное отношение гомованилиновая кислота(метаболит допамина)/допамин, что может свидетельствовать об ускоренном обороте допамина, вероятно, вызванном усиленной допаминовой нейропередачей в исследованных зонах (Murotani et al., 2007).

Воздействие на сенсорный эндофенотип

Гаплотипы CTCTAC и C-A-T, а также несколько SNP гена DTNBP1 в недавних исследованиях продемонстрировали ассоциацию с показателями IQ, когнитивной деградации, и пространственной рабочей памяти у больных шизофренией (Burdick et al., 2007; Zinkstok et al., 2007; Donohoe et al., 2007). Но Donohoe и коллеги в своей работе, опубликованной 16 октября на сайте Biological Psychiatry, одними из первых изучили в группе пациентов возможное воздействие риск-вариантов дисбиндина на обработку сенсорной информации.

В ходе своей работы исследователи провели эксперименты на замер времени реакции с непрерывным снятием ЭЭГ у 26 человек с диагнозом, соответствующим определению шизофрении по DSM-IV. Из них 14 были носителями C-A-T риск-гаплотипа дисбиндина. На каждом из этапов эксперимента испытуемым предъявляли 100 «isolated-check» стимулов (массив серых квадратиков размерностью 8 на 8 на белом фоне) перемежающихся 40 штриховыми рисунками, изображающими двух похожих, но разных животных. Испытуемых просили нажимать кнопку при обнаружении заданного животного — это позволяло быть уверенным во внимательном рассмотрении всех изображений, в том числе и клетчатых.

Настоящей целью исследователей было измерение амплитуды так называемой «автоматической» реакции P1 ERP, возникающей в затылочных и теменных сенсорных зонах во временном промежутке от 75 до 110 миллисекунд после презентации визуальных стимулов. Реакция P1 выдвинута в качестве многообещающего эндофенотипа шизофрении, ведь в нескольких исследованиях (напр., Yeap et al., 2006) дефициты P1 были обнаружены как у больных шизофренией, так и у их здоровых родственников. Париетально-затылочные кортикальные цепи, вовлеченные в раннюю обработку визуальной информации, используют глутамат, и группа Donohoe выдвинула постулат: реакция P1 должна отражать DTNBP1-связанные дефициты в глутаматергической сигнальной активности.

Поскольку выполнение задачи на реакцию не связано с P1-реакцией на ЭЭГ, ученые проанализировали только данные, полученные при предъявлении «шахматной доски». Они обнаружили значительный общий дефицит реакции P1 у носителей риск-гаплотипа C-A-T; особенно заметные дефициты P1 были отмечены у членов группы риска в задних областях мозга.

В завершение, авторы пишут: «ослабление (реакции) P1, ассоциированное с риск-гаплотипом дисбиндина.. ..представляет функциональное подтверждение его негативного воздействия на мозговую активность и говорит в пользу его участия в нейробиологии шизофрении».

Связь с допаминовой сигнальной системой?

В in-vitro исследовании, проведенном Straub и первым автором Yukihiko Iizuka, нейробластомные SH-SY5Y-клетки человека и первичные кортикальные нейроны, полученные от 18-дневных эмбрионов крыс, были подвергнуты трансфекции siRNA гена DTNBP1. Это позволило довольно эффективно заглушить экспрессию дисбиндина: в клетках обоих типов иммунноцитохимические измерения показали снижение уровня дисбиндина на 60 и 70 процентов соответственно, в сравнении с контрольными клетками, прошедшими трансфекцию случайным siRNA.

Когда исследователи с помощью проточной цитометрии измерили базальные уровни поверхностной экспрессии DRD2, они обнаружили увеличение количества рецепторов примерно на 30 процентов в клетках, подвергшихся трансфекции, по сравнению с контролем. Для выяснения того, сопровождается ли эта гиперэкспрессия блокадой допамин-индуцируемой интернализации рецепторов, что является характерным механизмом регулирования сигнальной активности DRD2, Iizuka с коллегами обработали допамином подвергшиеся трансфекции и контрольные клетки. В контрольных клетках воздействие допамина снизило поверхностную экспрессию DRD2 на 18%, но в клетках, прошедших трансфекцию DTNBP1 siRNA, изменений не произошло. Конфокальная микроскопия обработанных допамином клеток подтвердила результаты измерений. Напротив, не было отмечено разницы в поверхностной экспрессии или блокаде интернализации рецепторов D1 (DRD1). Стоит отметить, что реакция DA-рецепторов была такой же при siRNA-подавлении экспрессии белка muted, партнёра дисбиндина по комплексу BLOC-1.

Исследуя функциональные последствия наблюдающейся гиперэкспрессии DRD2, команда из NIMH подвергла DTNBP1 siRNA-транфицированные первичные нейроны крыс воздействию DRD2-агониста квинпирола. Обычно при этом DRD2 активирует G-белок, который в свою очередь ингибирует аденилатциклазу, тормозя производство цАМФ и фосфорилирование CREB (cAMP response element binding protein — белок, связывающийся с цАМФ-зависимым элементом). Клетки, транфицированные DTNBP1 siRNA, при стимуляции квинпиролом продемонстрировали значительное снижение фосфорилирования CREB, свидетельствующее о том, что чрезмерная поверхностная экспрессия DRD2 действительно привела к избыточной сигнальной активности в цепочке, запускаемой G-белковым ингибированием аденилатциклазы. Применение DRD2 агониста — галоперидола — блокировало эту избыточную активность, говоря о том, что действие DTNBP1 siRNA опосредовано D2-рецепторами.

Скорее всего, лишь к взрослому возрасту набирают силу компенсаторные механизмы, регулирующие экспрессию DRD2. Учитывая это, Iizuka и коллеги подчеркивают важную роль, которую гиперэкспрессия DRD2 может играть в период развития, обеспечивая вклад в будущий «взрослый» фенотип шизофрении. В частности, они ссылаются на исследование, в котором поведенческие нарушения, связанные с индуцированной в период развития гиперэкспрессией DRD2, сохранялись у трансгенных мышей и во взрослом возрасте, даже после реверсии отклонения (см. текст на эту тему на нашем сайте).

«Новизна полученных результов», пишут они, заключается в том, что недостаток дисбиндина и последующая блокада интернализации DRD2 «способны повышать количество DRD2 на клеточной поверхности и усиливать DRD2-сигнал, не оказывая влияния на уровни DRD1. Наряду с другими, этот механизм может лежать в основе некоторых свойственных шизофрении допаминергических нарушений, коррелируемых DRD2-антагонистами.» Питер Фарли (Peter Farley), Хакон Хеймер (Hakon Heimer), schizophreniaforum.org.

Также доступны комментарии к тексту:

  • Donohoe G, Morris DW, De Sanctis P, Magno E, Montesi JL, Garavan HP, Robertson IH, Javitt DC, Gill M, Corvin AP, Foxe JJ. Early visual processing deficits in dysbindin-associated schizophrenia. («Дефициты ранней обработки визуальной информации при дисбиндин-ассоциированной шизофрении») Biol Psychiatry. 2007 Oct 16. Abstract
  • Iizuka Y, Sei Y, Weinberger DR, Straub RE. Evidence that the BLOC-1 protein dysbindin modulates dopamine D2 receptor internalization and signaling but not D1 internalization. («Свидетельства того, что входящий в комплекс BLOC-1 белок дисбиндин модулирует интернализацию допаминовых D2-рецепторов и их сигнальную активность, но не интернализацию D1-рецепторов.») J Neurosci. 2007 Nov 7;27(45):12390-5. Abstract

Перевод CopperKettle

Оставить ответ