Актуальні новини психіатрії та неврології

Діагностика аутизму в дітей за допомогою біохімічного методу

Протягом останніх десятиліть кількість виявлення випадків розладів аутистичного спектра (РАС) невпинно зростає. Порівняно з останніми роками, рівень діагностики РАС підвищився на 30 %, але й досі точаться суперечки з приводу патофізіологічних механізмів, що лежать у його основі. Центр контролю та профілактики захворювань США (CDC) наголошує на важливості раннього розпізнавання аутизму, однак брак знань у галузі фізіології РАС значно обмежує цей процес. Сьогодні діагностика, на жаль, базується лише на спостереженні за поведінкою пацієнта, а тому є недостатньо точною.

У Нью-Йорку науковці з Rensselaer Polytechnic Institute розробили новий біологічний метод прогнозування розвитку аутизму в дітей, який ґрунтується на визначенні певних речовин у крові хворого. Наукова праця «Classification and adaptive behavior prediction of children with autism spectrum disorder based upon multivariate data analysis of markers of oxidative stress and DNA methylation» співробітників інституту Daniel Р. Howsmon et al. була опублікована в журналі PLOS Computational Biology (2017;13(3):e1005385).

Дослідники проаналізували дані, отримані при клінічному вивченні зразків крові 83 дітей з аутизмом та 76 нейротипових дітей (що не мають порушень розвитку, зокрема РАС). Відомості були зібрані під час міжнародного наукового дослідження IMAGE (International Multi-center ADHD Gene project).

Серед відібраних дітей віком від 3 до 10 років намагалися виміряти концентрацію метаболітів, які є результатом двох процесів обміну речовин: фолатзалежний метаболізм одновуглецевих груп (FOCM) та шлях трассульфування (TS).

Метаболіти фолієвої кислоти — це донори атомів вуглецю для перетворення гомоцистеїну на метіонін, донори метильних груп для метилювання ДНК, а також вони беруть участь у синтезі пуринів de novo для РНК та ДНК. Транссульфурування являє собою механізм перетворення цистеїну на гомоцистеїн через проміжний продукт — цистатіонін. Попередньо було зафіксовано зміни цих процесів у людей із підвищеним ризиком виникнення РАС.

На думку фахівців, новий метод дослідження зможе виявляти дітей із розладами аутистичного спектра майже у 98 % випадків.

Було розроблено мультиваріативну статистичну модель, що безпомилково класифікує дітей з аутизмом за неврологічним статусом. Як зазначають автори, вказана модель «має найвищу здатність прогнозування РАС, аніж будь-який нині існуючий підхід, описаний у науковій літературі». Цей метод демонструє значний рівень кореляції концентрації даних метаболітів із наявністю діагнозу аутизму в дітей. Використовуючи згаданий підхід, робоча група точно ідентифікувала 97,6 % дітей, що страждають на аутизм, і 96,1 % — здорових.

Водночас J. Hahn наголосив на необхідності подальшого проведення більшої кількості досліджень задля підтвердження здобутих результатів. У майбутньому вони планують працювати над отриманням можливості лікування аутизму, основаного на знаннях про FOMC та TS.

Діагностика вад розвитку нервової системи за допомогою мікрочіпа

Порушення нервово-психічного розвитку, включаючи затримку розвитку, олігофренію, аутизм, уроджені вади, можуть мати генетичне підґрунтя. Зазвичай для їх виявлення використовували метод диференційованого фарбування хромосом (G-banded karyotype analysis). За допомогою каріотипування можна визначити значні генетичні порушення приблизно у 5 % дітей, які мають клінічні прояви захворювання (Miller et al., 2010). Проте аналіз каріотипу був витіснений новим методом — хромосомним аналізом мікроматриці (СМА), що визначає як нестійкі хромосомні перебудови, так і менші хромосомні аномалії. При цьому його діагностична здатність вища на 20 % (Tammimies et al., 2015). Ураховуючи кращу чутливість методу, клініцисти мають ураховувати результати хромосомного аналізу мікроматриці під час обстеження дітей з ідіопатичною затримкою розвитку, олігофренією, аутизмом або вродженими аномаліями.

В журналі JAMA (2017;317(24):2545–2546) C. L. Martin і D. H. Ledbetter опублікували статтю «Chromosomal Microarray Testing for Children With Unexplained Neurodevelopmental Disorder», у якій розповіли про принцип роботи мікрочіпа-ДНК та його роль у діагностиці вад розвитку нервової системи.

ДНК-мікрочіп — це пристрій (зовні нагадує пластинку), що вміщує певний порядок ДНК, специфічний для досліджуваних послідовностей. Найпоширеніші мікрочіпи для CMA в клінічній практиці налічують від тисячі до мільйонів частин ДНК-послідовностей, які охоплюють довжину кожної хромосоми людини. Згадані мікрочіпи також можуть містити чіткий порядок ДНК-послідовності, націленої на розпізнавання специфічних генних чи хромосомних ділянок, які є причиною фенотипових аномалій.

Метод CMA базується на комп’ютерних алгоритмах для визначення відносної кількості ДНК у пацієнта, які пов’язані з мікрочіпом, порівнюючи їх із контрольним зразком. Тому він є менш залежним від людського фактора. За допомогою CMA можна розпізнавати делеції та дуплікації специфічних ділянок хромосом усього геному з високою роздільною здатністю. За даними H. M. Kearney (2011), методом CMA можливо виокремити невідповідності розміром від 400 kb (kilobases — тисячі пар основ; ≥ десятикратному збільшенню роздільної здатності клінічно значущих хромосомних аномалій). Вказаний метод також надає змогу точно розмежовувати «зламані» сайти хромосом та визначити склад генів у виявлених структурних аномаліях. Отже, можна оцінити кількість генів у кожній хромосомній невідповідності та визначити, чи були раніше ці гени залучені до формування захворювання, а також спрогнозувати очікувані видозміни фенотипу на тлі хромосомних змін.

Через підвищену роздільну здатність СМА було введено нову термінологію та номенклатуру. Варіація числа копій (CNVs) — делеції або дуплікації хромосомної ділянки, що завдовжки більші за 1 kb. Для їх опису послуговуються залученими хромосомними локусами та геномними координатами відповідно до послідовностей ДНК-мікрочіпа. CNVs може бути неповторювана (мати невідповідності в різних місцях геному, що означає наявність «поломки» не характерна для більш ніж одного члена сім’ї) та повторювана. Так, для повторюваної CNVs притаманна невідповідність, яка опосередкована дуже подібними послідовностями ДНК, що тісно прилягають до унікальної ділянки ДНК і, втручаючись у неї, провокують її делеції та дуплікації. Це сприяє виникненню вразливих ділянок хромосоми (гарячі точки) до повторюваних невідповідностей. Як наслідок у людей із різних родин виникають однакові делеції та дуплікації.

Найпоширеніший повторюваний CNVs розлад – синдром делеції 22q11.2 (синдром Ді Джорджи). Поширеність синдрому становить 1:4000 живих новонароджених (Bassett et al., 2011). Також до цієї групи можна віднести синдром Прадера–Віллі та синдром Ангельмана, які обумовлені делецією 15-ї хромосоми.

СМА рекомендований як генетичний тест першої лінії для дітей із порушеннями розвитку нервової системи, включаючи аутизм, незалежно від наявності супутніх уроджених аномалій. Точна геномна інформація, отримана методом СМА, дає змогу визначити генетичну причину наявного в дитини розладу. Надалі це допоможе клініцистам у виборі прицільної тактики лікування. Наприклад, діти із синдромом Ді Джорджи можуть мати такі клінічні прояви, як затримку розвитку та неспроможність до навчання, аутизм, кардіологічні вади, дисморфію обличчя, дефекти піднебіння, гіперринолалію (порушена мова через дефекти будови носа), імунодефіцит, гіпокальціємію та психічні розлади (Bassett et al., 2011).

Недолік СМА полягає у нездатності виявити рідкісні транслокації, внаслідок яких місце розриву може порушити кодувальну послідовність гена та інактивувати його. Також неможливо за допомогою СМА визначити точний механізм делеції або дуплікації, що може позначитися в подальшому на ризику розвитку такого самого захворювання у майбутніх членів родини. До того ж більшість мікрочіпів, що використовують для СМА у повсякденній клінічній практиці, не в змозі розпізнавати одиничні делеції на генному рівні.

Проте невпинний розвиток методів геномного аналізу та розробка нових алгоритмів ідентифікації варіації числа копій зможуть подолати і цей бар’єр. Очікується, що генетичне тестування стане методом, що визначатиме кількість копій та послідовність варіантів під час однієї перевірки.

За допомогою методу СМА також буде можливим виявлення попередньо не описаних або ж незрозумілих до сьогодні клінічних випадків.

Генетичне підґрунтя ефективності лікування дітей з абсансною епілепсією

Абсансна епілепсія — це форма епілепсії, що проявляється типовими безсудомними нападами (абсансами), під час яких діти фіксують погляд десь у просторі, незважаючи на оточуюче середовище, а перенесений напад не пам’ятають. Зазвичай абсанс короткий, триває менш ніж 20 секунд. Інколи діти можуть мати близько 100 нападів за день. Захворювання дебютує переважно у віці від 4 до 8 років. Приблизно третина дітей з абсансами також має розлади уваги. У більшості з них напади минають після досягнення юнацького віку, але у деяких можуть розвинутися більш тяжкі види епілепсії.

Зацікавленість клініцистів викликає різна реакція на терапію у двох дітей, що однаково страждають на абсансну епілепсію та приймають одні й ті самі ліки. У статті «Pharmacogenetics of antiepileptic drug efficacy in childhood absence epilepsy», що опублікована в Annals of Neurology (2017;81(3):444–453), Т. А. Glauser еt al. описали роль генів у вказаному феномені. Це може стати потенціалом для розвитку прицільного лікування, а також допоможе спрогнозувати ефективність певних ліків у терапії дітей з абсансами.

Адже розуміння генетичних причин виникнення захворювання та того, як пацієнти відповідають на лікування, має забезпечити правильний вибір оптимальних інтервенцій для кожного конкретного пацієнта.

Під керівництвом T. A. Glauser команда науковців дослідила, чи є генетично детермінованою відповідь на лікування абсансної епілепсії препаратами етосуксимід, вальпроєва кислота, ламотриджин. Експеримент був сфокусований на вивченні трьох генів, які кодують кальцієві канали Т-типу (CACNA1G, CACNA1H, CACNA1I), та одному гені транспортері, що переміщує ліки за межі мозку (ABCB1). Кальцієві канали Т-типу беруть участь у регулюванні нейронної імпульсації мозку.

У цьому рандомізованому подвійному сліпому клінічному дослідженні порівнювали ефекти трьох найпопулярніших препаратів, що широко застосовують для лікування абсансів.

Вибірка включала 446 дітей, яким нещодавно діагностували абсансну епілепсію. За отриманими результатами було встановлено, що при застосуванні етосуксиміду відмічається поліморфізм CACNA1H rs61734410/P640L та CACNA1I rs3747178, який виявлявся частіше серед пацієнтів, напади в яких не вдалося припинити. У групі прийому ламотриджину в осіб, що не відповідали на лікування, здебільшого зустрічався поліморфізм гена ABCB1, а у пацієнтів, для яких лікування було ефективним – поліморфізм CACNA1H. Під час лікування вальпроатами не було визначено поліморфізму генів, пов’язаних з ефективністю терапії.

Додатковий експеримент in vitro провели T. A. Glauser еt al., вони використали ген кальцієвого каналу, який був асоційований із невдалим лікуванням етосуксимідом. При застосуванні вказаного препарату в пацієнтів із цим геном виявляли меншу активність щодо пригнічення кальцієвих каналів. Такі результати можуть свідчити про те, що саме залежно від наявності поліморфізму такі хворі по-різному відповідають на однакове лікування.

Автори наголошували на необхідності подальших досліджень щодо визначення специфічних для абсансів генів і їх впливу на ефективність протиепілептичних препаратів. До того ж необхідно встановити ще й інші фактори, крім генетичного, що позначаються на результативності застосовуваних втручань.

Зв’язок апоптозу та біполярного розладу

Згідно з результатами дослідження G. Scaini et al., які науковці представили в статті «Perturbations in the apoptotic pathway and mitochondrial network dynamics in peripheral blood mononuclear cells from bipolar disorder patients», що була опублікована в журналі Translational Psychiatry (2017;7,e1111), генетичні зміни, які можуть бути спровоковані стресом, були виявлені у дітей із високим ризиком розвитку біполярного розладу.

Сьогодні відомо, що діти пацієнтів із біполярним афективним розладом (БАР) мають вищий ризик розвитку вказаного захворювання, але біологічні механізми цього явища повністю досі не вивчені. Аналізуючи кров пацієнтів контрольної групи та порівнюючи дані дітей із БАР, дослідники відшукали декілька генів (маркерів), що можуть пояснити підвищений ризик розвитку вказаного розладу.

Так, при БАР кількість і розміри глії та нейронів зменшені в декількох ділянках мозку. Це наштовхує на думку щодо залучення процесу апоптозу до патофізіології БАР, оскільки зміни в роботі мітохондрій пов’язані зі згаданим клітинним процесом. Однак апоптоз і мітохондріальні перетворення при БАР не були повністю з’ясовані. Зокрема, науковці дослідили шлях апоптозу та мітохондріальні білки злиття/ділення у пацієнтів із БАР та у здорової контрольної групи. Вибірка включала 16 пацієнтів із біполярним розладом І типу та 16 здорових дітей. У піддослідних визначали рівні декількох проапоптотичних та антиапоптотичних факторів, а також експресію мітохондріальних білків злиття/ділення в моноцитах периферичної крові.

У результатах указаного дослідження зазначено, що рівень антиапоптотичних білків (Bcl-xL, Bcl-xL/Bak, сурвівін) суттєво знижений, тоді як рівень активного каспаза‑3 білка був дуже високим у моноцитах пацієнтів із БАР. Крім того, виявлено зменшення кількості мітохондріальних білків Mfn2 та Opa1, що пов’язані з синтезом, та підвищену кількість протеїну Fis1, спорідненого з процесами ділення.

Ці зміни спостерігалися у пацієнтів із біполярним розладом як на рівні експресії генів, так і синтезу білка. В тому числі відзначалася позитивна кореляція Mfn2 та Opa1 із маркерами мітохондріального вмісту та негативна кореляція мітохондріальних білків злиття/ділення з апоптотичними маркерами.

Дані, що наведені в дослідженні, підтверджують гіпотезу про те, що апоптоз може сприяти розвитку клітинної дисфункції, зниженню об’єму мозку та прогресуючому когнітивному дефіциту в пацієнтів із біполярним афективним розладом. А також засвідчують взаємозв’язок між роботою мітохондрій та активацією шляху клітинної смерті у пацієнтів із БАР, що є одним із ключових моментів патофізіології вказаного розладу.

Діти з БАР, порівняно зі здоровими, мають генетичні зміни, які впливають на реакцію нервової системи у відповідь на стрес. А тим, хто постійно його зазнає, ще характерний високий ступінь ризику розвитку біполярного розладу. До того ж діти, народжені від батьків із БАР, є більш чутливими до стресових факторів.

Автори зазначили, що подальші нові дослідження мають бути спрямовані на вивчення ефекту щодо зменшення впливу стресу на організм, а також на пошук фармакологічних шляхів завчасного попередження розвитку біполярного афективного розладу.

Підготувала Катерина Гавриш