Association of COMT and MAO-B gene polymorphic variants with sensitivity to dopaminergic therapy in patients with Parkinson’s disease

Full Text

Введение

Болезнь Паркинсона (БП) является одним из наиболее распространённых нейродегенеративных заболеваний, характеризуется прогрессирующим разрушением прежде всего дофаминергических нейронов в области чёрной субстанции головного мозга, что ведёт к резкому дефициту дофамина и появлению таких симптомов, как замедленность движений, мышечная ригидность и тремор покоя [1, 2]. С каждым годом растёт количество людей с БП, причём это объясняется не только постарением населения, по-видимому, играют роль определённые взаимодействия генетических, эпигенетических и экологических факторов, понимание которых требует дальнейшего изучения [3–5].

Основу фармакотерапии БП составляют препараты леводопы и другие дофаминергические препараты [6]. Леводопа, являясь предшественником дофамина и проникая через гематоэнцефалический барьер, превращается в дофамин и восполняет дефицит этого нейромедиатора. Другие препараты, такие как агонисты дофаминовых рецепторов, ингибиторы моноаминоксидазы B (МАО-В) и препараты амантадина, непосредственно влияют на дофаминовые рецепторы либо усиливают/пролонгируют действие леводопы [7, 8].

Генетические особенности отдельно взятого пациента могут явиться одним из ведущих факторов, определяющих терапевтический ответ на дофаминергическую терапию. Дофамин метаболизируется двумя ферментами: катехол-О-метилтрансферазой (КОМТ) и моноаминоксидазой типа Б (МАО-Б), которые кодируются генами COMT и MAO-B, расположенными на хромосомах 22q11.21 и Xp11.3 соответственно [9].

Полиморфный вариант Val158Met (rs4680) гена COMT значительно изменяет активность фермента. Аллель G, кодирующий валин, ассоциирован с более высокой активностью фермента КОМТ и, как следствие, более быстрым истощением запасов дофамина в синапсе; аллель A, кодирующий метионин, связан с медленной активностью КОМТ и более длительным сохранением дофамина в синапсе [10]. Полиморфный вариант A644G (rs1799836) гена MAO-B может изменять активность фермента МАО-Б. Так, генотипы ТТ (АА), ТС (AG), СС (GG) связаны с высокой, промежуточной и низкой активностью данного фермента соответственно [11].

Большинство исследований посвящены изучению ассоциаций полиморфных вариантов генов COMT и MAO-B с развитием лекарственных дискинезий и моторных флуктуаций у пациентов с БП [12–16], но нет исследований, направленных на изучение выраженности ответа на дофаминергическую терапию в зависимости от носительства полиморфных вариантов. Это обусловило выбор конкретных генов и полиморфных вариантов, включённых в настоящее исследование.

Цель исследования — изучение взаимосвязи между выраженностью ответа на дофаминергическую терапию и носительством полиморфных вариантов генов COMT (rs4680) и MAO-B (rs1799836) у пациентов с БП.

Материалы и методы

Исследование проведено на базе Центра нейродегенеративных заболеваний Клиники ЯНЦ КМП и включило 96 пациентов (43 мужчины и 53 женщины) с БП 2–3-й стадии по модифицированной шкале Hoehn–Yahr в период с января 2021 г. по декабрь 2022 г.

Критерии включения в исследование:

• клинически достоверный диагноз БП по критериям Международного общества изучения расстройств движения и БП (2013);
• постоянный приём препаратов леводопы или других противопаркинсонических препаратов как минимум в течение предшествующего года;
• возраст 18 лет и старше.

Критерии невключения:

• пациенты со вторичным паркинсонизмом или паркинсонизмом в рамках мультисистемных нейродегенераций;
• пациенты с тяжёлыми соматическими заболеваниями;
• пациенты, которые принимали холинолитики, антидементные препараты, антидепрессанты в течение предшествующих 6 мес;
• отказ от участия в исследовании.

Исследование проводилось при добровольном информированном письменном согласии пациентов. Протокол исследования одобрен локальным комитетом по биомедицинской этике ЯНЦ КМП (протокол № 51 от 17.12.2020).

Средний возраст пациентов составил 66,58 ± 9,37 года (95% ДИ 64,68–68,48), средняя продолжительность болез-

ни — 5,71 ± 3,59 года (95% ДИ 4,98–6,44). Большинство пациентов (66,7%) принимали препараты леводопы/карбидопы, медиана суточной дозы составила 500,0 [375, 0; 750, 0] мг. 40,6% пациентов принимали комбинированную дофаминергическую терапию. В табл. 1 приведена полная характеристика включённых в исследование пациентов.

 

Таблица 1. Характеристика обследованных пациентов с БП

Параметр	Значение
Всего пациентов	96
Мужчины, n (%)	43 (44,8)
Средний возраст, лет	66,58 ± 9,37
Средняя продолжительность болезни, лет	5,71 ± 3,59
Форма болезни, n (%):
смешанная	65 (67,7)
акинетико-ригидная	18 (18,8)
дрожательная	13 (13,5)
Приём препаратов леводопы/карбидопы, n (%)	64 (66,7)
Медиана [Q1; Q3] суточной дозы леводопы, мг	500,0 [375, 0; 750, 0]
Комбинированная дофаминергическая терапия, n (%)	39 (40,6)
Приём агонистов дофаминовых рецепторов, n (%)	45 (46,9)
Приём препаратов амантадина, n (%)	31 (32,3)
Медиана [Q1; Q3] эквивалентной суточной дозы леводопы, мг/сут	500,0 [300, 0; 750, 0]
Средний балл по Унифицированной рейтинговой шкале БП, 3-я часть:
1-я фаза	54,25 ± 16,57
2-я фаза	32,53 ± 15,69
Средний балл по Монреальской шкале оценки когнитивных функций:
1-я фаза	19,6 ± 4,97
2-я фаза	23,43 ± 4,97

 

Всем включённым в исследование пациентам проводили тест эффективности принимаемой дофаминергической терапии. После получения согласия пациенту отменяли все принимаемые противопаркинсонические препараты до достижения наихудшего состояния (1-я фаза), по оценке самого пациента, во время которого изучали двигательные нарушения (3-я часть шкалы Унифицированной рейтинговой шкалы БП). Затем после приёма однократной дозы уже принимаемых дофаминергических препаратов и достижения наилучшего эффекта (2-я фаза) двигательные нарушения оценивали повторно. Мы принимали баллы в наихудшем состоянии как исходный уровень и рассчитывали их изменение (в %) в наилучшем состоянии после приёма дофаминергических препаратов.

Молекулярно-генетическое исследование проведено в лаборатории молекулярной генетики Центра предиктивной медицины и биоинформатики Республиканской клинической больницы № 3. Забор крови у пациентов производили из кубитальной вены в вакуумные пробирки «Improvacuter» («Guangzhou Improve Medical Instruments»), содержащие 0,5 М раствор этилендиаминтетрауксусной кислоты. Выделение геномной ДНК осуществляли с помощью набора для выделения ДНК/РНК «Амплисенс РИБО-ПРЕП» (ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) согласно инструкции производителя. Выделенную ДНК хранили при –20°С. Полиморфные варианты генов COMT (rs4680) и MAO-B (rs1799836) определяли методом полимеразной цепной реакции в реальном времени на амплификаторе нуклеиновых кислот «CFX 96» («Bio-Rad») с использованием коммерческих наборов реагентов (rs4680: «Синтол»; rs1799836: «ТестГен»). Для генотипирования полиморфного варианта rs4680 гена COMT использовали праймеры 5'-TCGTGGACGCCGTGATTCAGG-3' и 5'-AGGTCTGACAACGGGTCAGGC-3', для генотипирования полиморфного варианта rs1799836 гена MAO-B — праймеры 5'-GGAACCTCTTATACCACAGG3 и 5'-GACTGCCAGATTTCATCCTC-3'. Для анализа результатов генотипирования применяли технологию аллельных дискриминаций TaqMan и флюоресцентных зондов.

Статистическую обработку полученных данных выполняли в программе «SPSS Statistics v. 25.0». Количественные данные проверяли на нормальность распределения с использованием критериев Колмогорова–Смирнова и Шапиро–Уилка. При нормальном распределении количественные данные представляли в виде среднего значения и стандартного отклонения (M ± SD) с расчётом 95% доверительного интервала (ДИ). При распределении, отличном от нормального, данные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me [Q25; Q75]). Однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) применён для сравнения 3 групп независимых количественных переменных при нормальном распределении, при статистически значимом различии проводился апостериорный post-hoc-анализ. Для сравнения 2 групп независимых количественных переменных при нормальном распределении применяли t-критерий для независимых выборок. Качественные данные приведены в виде частот (%). Значимыми различия считали при p ≤ 0,05.

Распределение генотипов проверяли на соответствие равновесию Харди–Вайнберга. На рис. 1 представлено частотное распределение генотипов включённых в исследование полиморфных вариантов генов.

 

Рис. 1. Распределение частот генотипов в генах MAO-B и COMT.

 

Результаты

В табл. 2 представлено сравнение разности двигательного дефицита пациентов с БП в двух фазах исследования в зависимости от носительства полиморфного варианта rs4680 гена COMT. Носители генотипа GG по сравнению с носителями генотипа АА характеризовались более выраженным снижением двигательного дефицита в ответ на проводимую противопаркинсоническую терапию, однако различия не были значимыми. Аллельный анализ показал, что носители аллеля G гена COMT (rs4680) лучше отвечают на дофаминергическую терапию, чем носители аллеля A (p = 0,038).

 

Таблица 2. Ассоциация полиморфного варианта rs4680 гена COMT с ответом на дофаминергическую терапию

Генотип/аллель	Разница по 3-й части Унифицированной рейтинговой шкалы БП (%)
	n	M ± SD	95% ДИ	p
GG	42	45,30 ± 17,80	39,77-50,87	0,12
GA	17	36,15 ± 18,90	26,39-45,91
AA	37	39,07 ± 16,17	33,68-44,46
G	101	43,78 ± 18,15	40,20-47,36	0,038
A	91	38,53 ± 16,58	35,07-41,97

 

Поскольку ген MAO-B располагается на X-хромосоме, анализ проводили как в общей выборке, так и раздельно по гендерной принадлежности. В общей выборке мы не выявили статистически значимого различия в ответе на противопаркинсоническую терапию в зависимости от распределения генотипов, хотя меньшее снижение двигательного дефицита наблюдалось у гетерозигот (p = 0,093). Среди мужчин также не обнаружили статистически значимых различий в зависимости от носительства аллеля T или аллеля C (p = 0,941). У женщин однофакторный дисперсионный анализ выявил значимую (p = 0,043) разницу в динамике двигательного дефицита в зависимости от генотипов полиморфного варианта rs1799836.

Апостериорный тест показал, что разница обусловлена различиями в генотипах гетерозигот TС и гомозигот по мутантному аллелю CC (35,45 ± 17,78 против 55,16 ± 11,22; p = 0,019). Следовательно, генотип СС у женщин ассоциировался с лучшим ответом на дофаминергическую терапию. В то же время аллельный анализ, проведённый как в общей группе, так и раздельно по гендерному признаку, значимых различий не выявил (табл. 3).

 

Таблица 3. Ассоциация полиморфного варианта rs1799836 гена MAO-B с ответом на дофаминергическую терапию

Генотип/аллель	n	Разница по 3-й части Унифицированной рейтинговой шкалы БП, %		p
		M ± SD	95% ДИ
Общая выборка
TT	56	42,02 ± 18,23	37,13-46,90	0,093
TC	20	35,27 ± 17,3	27,16-43,38
CC	20	45,26 ± 15,29	38,10-52,42	0,724
T	132	40,99 ± 18,13	37,87-44,12
C	60	41,93 ± 16,42	37,69-46,17
Мужчины
T	30	40,22 ± 17,74	35,71-44,74	0,941
C	13	39,93 ± 14,51	34,07-45,79
Женщины
TT	26	44,09 ± 19,05	36,39-51,78	0,043 p TT,TC = 0,1* p TT,CC = 0,344* p TC,CC = 0,019*
TC	20	35,45 ± 17,78	26,89-44,02
CC	7	55,16 ± 11,22	44,78-65,53
T	72	41,78 ± 18,86	37,32-46,24	0,604
C	34	43,82 ± 17,97	37,44-50,18

Примечание. *Для апостериорного теста использован критерий Шеффе.

 

Обсуждение

Полиморфные варианты генов COMT и MAO-B, включённые в настоящее исследование, ранее неоднократно на разных популяциях изучались как с целью определения риска развития БП, так и для определения взаимосвязи с ответом на фармакотерапию болезни. В метаанализе, основанном на анализе 20 исследований «случай–контроль» и включением 2846 опытных образцов и 3508 контрольных образцов, было доказано, что генотип AA полиморфного варианта A644G гена MAO-B связан с повышенным риском БП по сравнению с генотипами AG + GG (OR = 1,32; 95% ДИ 1,18–1,47) [17]. Напротив, генотипы AG и GG были ассоциированы с более частым и более ранним развитием лекарственных дискинезий у пациентов с БП, что авторы объясняли низкой активностью фермента МАО-Б и более высоким уровнем содержанием дофамина в синаптической щели [12, 18]. Изучалось также влияние гаплотипов гена COMT (rs6269:A>G; rs4633C>T; rs4818:C>G и rs4680:A>G) на дозу леводопы у пациентов с БП. В ходе исследования было установлено, что пациенты, имеющие гаплотип G_C_G_G, ассоциированный с высокой активностью фермента КОМТ, по сравнению с носителями других гаплотипов, принимают более высокие дозы леводопы (604,2 ± 261,9 мг против 512,2 ± 133,5 мг, p < 0,05) [19]. Изучение влияния генов MAO-B и COMT на развитие БП в якутской популяции только планируется, с акцентом на этническую принадлежность.

В исследовании мы оценили, может ли носительство определённых генотипов или аллелей полиморфных вариантов генов COMT и MAO-B влиять на чувствительность к дофаминергической терапии пациентов с БП. Под дофаминергической терапией мы подразумевали любую терапию, способную усилить дофаминергическую передачу. Это лечение препаратами леводопы, агонистами дофаминовых рецепторов, ингибиторами МАО-Б, препаратами амантадина. Мы не включили в исследование пациентов, принимающих любые другие препараты, которые могут изменить ответ на проводимую противопаркинсоническую терапию как в сторону усиления, так и в сторону угнетения. По результатам нашего исследования, носители аллеля G полиморфного варианта rs4680 гена COMT отличались более выраженным снижением двигательного дефицита при приёме противопаркинсонических препаратов. Однако генотип GG и аллель G ассоциируются с высокой активностью фермента КОМТ и, следовательно, быстрым истощением запасов дофамина [15]. Наш вывод не вполне сходится с этими данными, вероятно, имеют место и другие механизмы, определяющие выраженность ответа.

По нашим данным, женщины — носители генотипа CC гена MAO-B (rs1799836) отличались лучшим ответом на проводимую противопаркинсоническую терапию. Генотип СС (в большинстве исследований обозначается как GG) связан с низкой активностью фермента МАО-Б [17]. Следовательно, носители данного генотипа могут нуждаться в более низких дозах противопаркинсонических препаратов или иметь лучший ответ на эквивалентные дозы препаратов. В то же время T. Sampaio и соавт. установили, что мужчины — носители аллеля G гена MAO-B (rs1799836) имеют более высокий относительный шанс лечения, напротив, высокими дозами леводопы (> 600 мг/сут; p = 0,04); в то же время у женщин значимых различий по частоте носительства генотипов и аллелей данного полиморфизма и приёму различных доз леводопы не выявлено [12].

Наше исследование имеет ряд существенных ограничений, главное из которых — отсутствие разделения пациентов по группе принимаемых противопаркинсонических препаратов. Вероятно, носители различных генотипов будут по-разному реагировать на препараты леводопы, агонисты дофаминовых рецепторов и другие препараты. Несмотря на это, мы установили, что чувствительность к дофаминергической терапии зависит от полиморфных вариантов генов, продукты которых участвуют в метаболизме леводопы. Во-вторых, пациенты принимали противопаркинсонические препараты в различных дозах. В связи с этим было решено рассчитать разность в фазах исследования не в абсолютных числах (баллах), а в процентах. В ходе исследования мы не меняли дозы уже принимаемых препаратов. Мы временно отменяли принимаемые противопаркинсонические препараты на ночь, однако большинство пациентов к утру следующего дня не достигали наихудшего состояния, в связи с чем период отмены был пролонгирован. Третьим важным ограничением является малый объём выборки и отсутствие разделения пациентов по этнической принадлежности. Мы предполагаем, что представители различных этносов также будут иметь особенности в чувствительности к противопаркинсонической терапии.

Заключение

На основе полученных данных можно предположить, что не только развитие лекарственных дискинезий и моторных флуктуаций, но и чувствительность к дофаминергической терапии в целом у пациентов с БП может быть обусловлена носительством определённых полиморфных вариантов генов COMT и MAO-B. Безусловно, необходимы более масштабные исследования с разделением пациентов по принимаемым противопаркинсоническим препаратам и этнической принадлежности.

About the authors

Yuliya I. Khabarova

Yakut Scientific Center for Complex Medical Problems

Author for correspondence.
Email: september062007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5674-4426

junior researcher, neurologist, Head, Neurological department, Center for neurodegenerative diseases, Clinic

Russian Federation, Yakutsk

Alexey A. Tappakhov

Yakut Scientific Center for Complex Medical Problems; M.K. Ammosov North-Eastern Federal University

Email: september062007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4159-500X

Cand. Sci. (Med.), Assoc. Prof., Department of neurology and psychiatry, senior researcher, Neurodegenerative disorders center

Russian Federation, Yakutsk; Yakutsk

Tatiana E. Popova

Lotus Medical Clinic

Email: september062007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1062-1540

Dr. Sci. (Med.), neurologist

Russian Federation, Yakutsk

Nadezhda E. Maksimova

Republican Clinical Hospital No. 3

Email: september062007@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-9677-7526

biologist, Center for predictive medicine and bioinformatics

Russian Federation, Yakutsk

Aleksandra S. Asekritova

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University; Republican Clinical Hospital No. 3

Email: september062007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5378-2128

Cand. Sci. (Med.), Assoc. Prof., Department of internal medicine and general practice (family medicine), Head, Center for predictive medicine and bioinformatics

Russian Federation, Yakutsk; Yakutsk

Olga V. Tatarinova

Yakut Scientific Center for Complex Medical Problems; Republican Clinical Hospital No. 3

Email: september062007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5499-9524

Dr. Sci. (Med.), Chief doctor, senior researcher

Russian Federation, Yakutsk; Yakutsk

References

Supplementary files