840 likes | 1.09k Views
Az elmebetegségek genetikája. Janka Zoltán Szegedi Tudományegyetem Pszichiátriai Klinika „Genetika és az emberi változékonyság” 2006. november 9., MTA, Budapest. Pszichés zavarok (pz) kialakulásának háromdimenziós modellje. pz1. pz2. Környezet/életesemény. pz3. Pszichológia.
E N D
Az elmebetegségek genetikája Janka Zoltán Szegedi Tudományegyetem Pszichiátriai Klinika „Genetika és az emberi változékonyság” 2006. november 9., MTA, Budapest
Pszichés zavarok (pz) kialakulásának háromdimenziós modellje pz1 pz2 Környezet/életesemény pz3 Pszichológia pz4 Biológia/genetika jz
Az ázsiai katicabogár (Harmonia axyridis) szárnyszín mintázatának sokfélesége
Dopamin és szerotonin receptorok aminosav szekvenciája és membrán topológiája (Cravchik és Goldman, Arch Gen Psychiat 57: 1105-1114, 2000)
Fogékonysági Intermedier Szindrómák allélok fenotípusok Weinberger (2001) nyomán Gén a Gén b Gén c Gén a Gén d Gén e Gén e Gén f Gén g Gén f Gén g Gén h Vonás 1 Vonás 2 Vonás 3 Vonás 4 Környezet B C A Kapcsolt vonások gén gén gén gén gén gén Módosító allélok
Az affektív zavarok genetikai epidemiológiája • Családi halmozódás: recurrence risk ratio, λR=érintett személy rokonának betegségkockázata/átlagpopuláció • Bipoláris affektív zavar: lifetime risk: 0.3-1.5% (N:F azonos); elsőfokú rokon λR=7, egypetéjű iker λR=60 (NIMH, 1999) • Unipoláris major depresszió: 2-19% prevalencia (N:F=2:1), elsőfokú rokon (kétpetéjű iker) λR=1.1-1.6. Odds ratio (érintett proband vs. elsőfokú rokon) =2.84 (5 családvizsgálat átlaga, Sullivan et al, 2000)
Családvizsgálatok major depresszióban: elsőfokú rokonok betegségkockázata (morbidity risk, MR) Sullivan et al, Am J Psychiat 157: 1552-1562, 2000
Depresszióhajlam (major d.) öröklődési becslés-értékei férfi és női ikerpárok-ban az egyes ikervizsgá-latokban Sullivan et al, AJP 157: 1552, 2000
Genetikai kapcsoltsági vizsgálatok hangulatzavarokban 1. (Tsuang et al, J Psychiat Res 38: 3-15, 2004)
Genetikai kapcsoltsági vizsgálatok hangulatzavarokban 2. (Tsuang et al, J Psychiat Res 38: 3-15, 2004)
Genetikai kapcsoltsági vizsgálatok hangulatzavarokban 3. (Tsuang et al, J Psychiat Res 38: 3-15, 2004)
Szerotonin transzporter (5-HTT) promoter polimorfizmus • Gén: 17. kromoszóma (17q11.2) • Promoter régió: polimorf • Két leggyakoribb allél: • 14 (short, S), 16 (long, L) repeat unit • S-allél: csökkent 5-HTT kifejeződés • 40 % kaukázusiakban, 60 % ázsiaiakban • Depresszió, SAD, anxietas, impulzivitás • Rosszabb terápiás válasz SSRI-re • 5-HT antidepr. indukált mánia bipoláris zavarban (Mundo et al. AGP 58: 539, 2001)
Major depressziós epizód kialakulása (ordinata, %) 26 éves korban a 21-26 év közötti stressz életesemények száma (abscissa) és a szerotonin transzporter genetikai status (rövid/hosszú allél) függvényében Caspi et al, Science 301: 386-389, 2003
Genomra terjedő szignifikáns kapcsoltság recurrens, korai-kezdetű major depresszióban a 15q kromoszómán (Holmans et al, Am J Hum Genet 74: 1154-1167, 2004) 389 mikroszatellita marker; Zlr = 4.14; ekvivalens LOD = 3.73; p = 0.023; kapcsoltság: kromoszóma 15q25.3-26.2
Genomra terjedő szignifikáns kapcsoltság recurrens, korai-kezdetű major depresszióban a 15q kromoszómán (Holmans et al, Am J Hum Genet 74: 1154-1167, 2004) Sötét vonal: Zlr értékek (b.o.); világos vonal: ALLEGRO program információtartalom (j.o.); chr 15q: 103.2 cM; ábra alsó sávjában a markernevek
Cusp catastrophe model A y3 = x + zy C B D y y E x z z x
Cusp catastrophe model of suicide y=behaviourx=normal factorz=splitting factor y3 = x + zy life suicidal behaviour y death x biology/5-HT hopelessness z life events, sociocultural norms
A: Clustered image map (CIM) of the hierarchical cluster analysis of significantly different genes (218 up-regulated, red; 73 down-regulated, blue spectrum) in depressed suicide brains (BA11, orbital gyrus). B: CIM of a subsample of genes up-regulated (5-HT2A receptor, cytoskeleton protein Actinin 1). C: PCA on the differentially expressed genes (blue: controls, red: depressed suicide) [Gwadry et al, Am J Med Genet 133C: 48-56, 2005]
Hierarchical cluster analysis of the 375 genes identified as being differently expres-sed in BA 11. A: Clustered image map (red spectrum: up-regulated, blue: down-regulated). C, controls; DSC, depressed suicide completers; SC, suicide completers. B: Cluster set plots (light green line: average expression profile). C: Principal component analysis. DSC, SC, and C groups show separation on the first component. D: Gene Ontology terms in %. (Sequeira et al, AGP, 2006)
Hierarchical cluster analysis of the 282 genes identified as being differently expres-sed in BA 8/9. A: Clustered image map (red spectrum: up-regulated, blue: down-regulated). C, controls; DSC, depressed suicide completers; SC, suicide completers. B: Cluster set plots (light green line: average expression profile). C: Principal component analysis. DSC, SC, and C groups show separation on the first component. D: Gene Ontology terms in %. (Sequeira et al, AGP, 2006)
Confirmation of spermine/ spermidine N1-acetyltransferase (the rate-limiting enzyme in the catabolism of polyamines) gene (SSAT) expression differences at the protein level. A: Immu-nohistochemical staining photomicrographs of adjacent brain sections using an anti-SSAT polyclonal antibody in BA 4, 8/9, and 11. C, control; SC, suicide completer; DSC, depressed suicide completer. B: Western blot analysis using an anti-SSAT polyclonal antibody in BA 4, 8/9, and 11. Asterisk: significant difference. (Sequeira et al, AGP, 2006)
Microarray and real-time PCR mRNA quantification for selected serotonin and neurotrophic receptors in depressed-suicide (SD) victims vs. controls (C). Microarray expression levels [a] for 5-HT1A and 5-HT2A receptors; [b] for fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) and neurotrophic receptor kinase receptor 2 (NTRK2). [c] Real-time PCR (Sybr-PCR) mRNA quantification: good correlation with microarray results. [d] Average fold change differences (SD vs. C). Sibille et al, Neuropsychopharmacology 29: 351-361, 2004
The absence of difference between patients and controls was independently verified by real-time PCR (Sybr-PCR) for selected genes (#) Sibille et al, Neuropsy-chopharma-cology 29: 351-361, 2004
Triptofán hidroxiláz 1 (intron 7) A218C génpolimorfizmus öngyilkosságot megkísérelt személyekben (Ambrus et al, 2005)
Családvizsgálatok és örökbefogadási tanulmányok bipolaris hangulatzavarban • Családvizsgálatok: (1) A bipolaris probandusok rokonai magasabb kockázatot mutatnak mind bipolaris, mind unipolaris hangulatzavar kialakulására. (2) Az unipolaris probandusok rokonai magasabb kockázatot mutatnak az unipolaris, de nemigen a bipolaris hangulatzavar kialakulására. • Örökbefogadás: (1) Adoptált, később bipolaris probandusok biológiai szüleiben magasabb ezen betegség előfordulása az örökbefogadó szülőkhöz képest. (2) Adoptált és nem-adoptált bipolaris probandusok biológiai szüleiben azonos a betegség gyakorisága. (3) Normál örökbefogadottak biológiai és örökbefogadó szüleiben ennél alacsonyabb a betegség kockázata és azonos a bipolaris probandusok örökbefogadó szüleivel. ( Mendlewicz & Rainer, 1977; Wender et al, 1986)
Bipolaris zavar (BP) kialakulásának kockázata (%) elsőfokú rokonokban
Nagyobb ikervizsgálatok bipolaris hangulatzavarban (MZ=monozigóta, DZ=dizigóta, konk.=konkordancia)
Főbb szignál transzdukciós utak bipolaris hangulatzavarban
A glükogén szintáz kináz 3-beta enzim genetikai polimorfiz-musa (promoter régió –50T/C) befolyásolja a bipolaris I han-gulatzavar kialakulásának kezdetét (n=60, átlagok: T/T=29.33 T/C=35.67, C/C=39.33 év) [Benedetti et al, Neurosci Lett, 2004]
A glükogén szintáz kináz 3-beta enzim genetikai polimorfizmusa (promoter régió –50T/C) befolyásolja a lithiumra adott hosszú távú terápiás választ bipolaris I hangulatzavarban (n=88, C allélt hordozók: jobb válasz) [Benedetti et al, Neurosci Lett 376: 51-55, 2005]
Noradrenalin (NE) szintézise a noradrenerg neuronban. A dopamin (DA) a citoplazmában szintetizálódik; felvétele a szinaptikus vezikulába a vezikuláris monoamin transzporterrel történik, a vezikuláris membrán proton grádiense energiájával. A dopamin-ß-hidroxiláz (DßH) a DA-t a vezikulákban NE-né alakítja. tyr, tirozin; TH, tirozin hidroxiláz; AADC, aromás L-aminosav dekarboxiláz
Plazma dopamin-ß-hidroxiláz aktivitás a gén –1021C/T polimorfizmusa függvényében (a variancia 44%-áért felel) Cubells & Zabetian, Psychopharmacology 174: 463-476, 2004
Pato et al, Am J Med Genet 127B: 30-34, 2004 Non-parametric multi-point linkage analysis by GENEHUNTER 2.0 in bipolar disorder
Pato et al, Am J Med Genet Part B (Neuropsychiat Genet) 127B: 30-34, 2004 Fine mapping of chromosomes 6 and 11 in bipolar families. NPL scores (y-axis) for original genome scan markers (black) and for all fine map markers (blue). Tick marks on x-axis represent the position of markers genotyped. Azorean (10) and Madeiran (2) Islands plus Coimbra (4) families, Portugal. Family members: 102; 46 affected (bipolar disorder). Genotyping: 366 microsatellite markers with an average inter-marker spacing of 9.6 cM. Linkage – Chr.6: D6S1021 (104.7 Mb), D6S1639 (125 Mb); Chr.11: D11S1883
A bipolaris hangulatzavar kialakulásának heurisztikai modellje Fogékonysági génlokuszok, felmerült gének; Környezeti, epigenetikus, stochasztikus tényezők modulációs hatása; Hajlam a kialakulásra Hasler et al, Biol Psychiat, 2006 (in press)
A szorongás genetikai állatmodelljei • 5-HTT génkiütött egér: szorongás-szerű viselkedés, csökkent agresszió, fokozott stressz-válasz (Holmes et al, 2003) • Metabotróp glutamát receptor III. csop. (4,6,7,8) közül a mGluR7 génkiütött (knock out) egér (Cryan et al, 2003) • Limbikus corticotropin-releasing hormon (CRF) receptor génmanipuláció (Müller et al, 2003) • 5-HT1A receptor génkiütött egér: anxiosus-szerű fenotípus (ismeretlen és új környezet kerülése, fokozott félelmi reakció és stressz-válasz, neuroendokrin változások (Toth, 2003)
Neuroproteomika: magas (HAB) és alacsony szorongásos viselkedést mutató (LAB) egerek; a glioxaláz-1 expressziójában különbség (nyíl) [Krömer et al, J Neurosci 25: 4375-4384, 2005]
Vörösvérsejt fehérje extraktumok Western blot analízise különféle laboratóriumi állatokból (HAB-M, LAB-M). Immunoreaktív glioxaláz-1 fehérjesáv(A) és annak (B) denzitometriája Krömer et al, J Neurosci 25: 4375-4384, 2005
A glioxaláz-1 gén (Glo1) kifejeződés microarray analízise. HAB és LAB egerek n.paraventricularisában a Glx1 mRNS expresszió mértéke (J Neurosci 25: 4375-4384, 2005)
A glioxaláz-1 (Glx1) fehérje, mint biomarker prediktív validitása. Ismeretlen eredetű vérminták Glx1 expressziója alapján meg lehet ítélni, hogy a minta magas (HAB), vagy alacsony szorongásos viselkedést (LAB) mutató kísérleti egerekből származik-e. Az eredmények 17 mintája, Western blot analízis, Glx1 ellenes specifikus antitest. Krömer et al, J Neurosci 25: 4375-4384, 2005
Pánik betegség és genetikai polimorfizmusok • Gratacòs et al (Cell 106: 367, 2001): a 15. kromoszóma 15q24-26 polimorf interstitialis duplikációja (DUP25) pánik/agorafóbia/szociális fóbia/laza izület familiáris eseteiben és nem-familiáris pánik betegségben (kontrollok 7%-ában csak, spanyol populáció, citogenetika) • Inada et al (2003): az 5-HT2A receptor gén MSpI A2 allél és pánik betegség összefüggése (japán populáció, 63 biológiailag nem rokon beteg, 100 nem rokon kontroll személy) • Hamilton et al (2002): fogékonysági lokusz pánik betegségre a 22. kromoszóma COMT génjén belül, vagy ahhoz közel (472G/A-Val/Met, 186C/T-néma és D22S944 marker iránt magas LOD értékek, asszociáció utóbbival szignifikáns)