02 января 2016г.
Гомоцистеин – это аминокислота, которая является побочным продуктом метаболизма других веществ в клетке. Гипергомоцистеинемия (избыток гомоцистеина в сыворотке) является токсическим фактором для различных тканей; она может быть обусловлена генетическими, алиментарными (дефицитом фолатов и витаминов В6, В12) и другими факторами. Известно, что гипергомоцистеинемия значимо чаще наблюдается среди пациентов с шизофренией, чем в общей популяции (A.Miller, 2008). Недавние мета-анализы показали, что превышение гомоцистеина плазмы на 5 мкмоль/л увеличивает вероятность шизофрении на 70%. В 40-летнем проспективном исследовании было обнаружено, что риск шизофрении повышается более, чем в 2 раза среди детей, кто родился от матерей с повышенным уровнем гомоцистеина во 2-3 триместрах беременности. Эти данные позволили сформулировать гипотезу, что гипергомоцистеинемия влияет на состояние нервной ткани в пренатальном периоде и возможно позже в течение всей жизни. Существует несколько возможных механизмов воздействия. Первый опосредован акушерскими осложнениями при гипергомоцистеинемии, которые приводят к гипоксии плода и нарушению созревания мозговых структур. Другой возможный механизм – нейродегенерация. Показано, что гомоцистеин является парциальным антагонистом глицинового сайта NMDA-рецепторов, что соотносится с гипотезой NMDA-рецепторной гипофункции этиопатогенеза шизофрении. Точные причины взаимоотношений гипергомоцистеинемии и шизофрении не до конца изучены. Остается неясным, в какие периоды онтогенеза это влияние критическое: в период перед зачатием, во 2-3 триместрах пренатального периода или позже. Не изучено, будет ли снижение уровня гомоцистеина (например, путем назначения фолатов) эффективным способом оптимизации психофармакотерапии шизофрении и можно ли снизить риск шизофрении путем снижения уровня гомоцистеина в группах риска. С другой стороны, в настоящее время широко известно, что дополнительный прием фолатов (200 мкг – 5 мг/день) может снижать гомоцистеин плазмы до нормальных уровней. Более того, в настоящее время в акушерской практике дополнительное назначение фолатов перед беременностью и во время первого триместра является доказанным эффективным способом профилактики врожденных пороков. Учитывая возможную общность этиологических факторов шизофрении с рядом врожденных пороков центральной нервной системы (по данным эпидемиологических исследований), назначение фолатов во время 2-3 триместров беременности может быть эффективным способом снижения риска шизофрении в семьях с наследуемой гипергомоцистеинемией. Дополнительный прием фолатов также может быть полезным для взрослых людей с гипергомоцистеинемией для профилактики манифестации психоза или для оптимизации психофармакотерапии больных шизофренией.
Целью данной работы является изучение в эксперименте с лабораторными животными влияние гомоцистеина на развитие поведенческих нарушений в различные периоды онтогенеза.
Экспериментальным путем у лабораторных мышей была индуцирована гипергомоцистеинемия в пренатальном и других периодах жизни. Было произведено 5 серий эксперимента с вариациями в составе диеты и времени экспозиции: беременным самкам лабораторных животных давалась специальная диета (с дефицитом фолатов и избытком метионина), которая приводит к повышению уровня гомоцистеина плазмы в течение 2 недель. В 1-й серии диета была начата сразу после предполагаемого начала беременности (1 сутки после подсадки-отсадки самцов), в опытной группе (n=2, гипергомоцистеинемия 9,74 мкмоль/л) было получено потомство (8 особей), которое отличалось значительно сниженной двигательной активностью и слабым сосательным рефлексом по сравнению с потомством в группе контроля. К 5 суткам все особи погибли, вероятно, в связи с несовместимыми с жизнью отклонениями в развитии. В связи с этим во второй серии (n=4), была произведена меньшая алиментарная нагрузка метионином, рождаемость и выживаемость потомства оставалась в пределах нормы, уровень гомоцистеина, определенный у самок после родов находился в границах нормы, несмотря на то, что в диете был дефицит фолатов и избыток метионина (4,5 мкмоль/л). Потомство в последующем было протестировано в установке «Открытое поле» и были выявлены значимые отклонения в отдельных поведенческих характеристиках. В 3 серии (n=4) была увеличена метиониновая нагрузка в диете, но диета была начата позже: с 3 суток предполагаемой беременности. Рождаемость была нулевой. В 4 серии эксперимента (n=4) было еще увеличено время подсадки самцов до 5 суток и диета была начата после 5 суток. При этом рождаемость также была нулевой, что в норме не характерно для самок мышей после 5 суток подсадки самцов. Предположительно, снижение рождаемости было связано с самопроизвольным прерыванием беременности на ранних сроках из-за грубых аномалий развития плода, поэтому в 5-й серии эксперимента (n=4), подсаживание самцов осуществлялось на 11 суток, а начало диеты приходилось на 8-11 дни предполагаемой беременности, когда самки уже начинали набирать вес (признак вероятной беременности), т.е. практически со второй половины предполагаемой беременности. При этом 2 из 4–х самок погибли через 10 дней от начала диеты, что, предположительно, обусловлено внутриутробной гибелью плодов на поздних сроках беременности, что оказалось несовместимым с жизнью самки. Контрольная группа (n=4) получала тот же корм, что и опытные животные, но с содержанием фолатов и метионина в рекомендованных для мышей количествах. Уровень гомоцистеина у самок контрольной группы через 2 недели от начала диеты был в норме, рождаемость была сравнима с популяционной нормой, все рожденные особи выжили. Таким образом, другие неучтенные компоненты диеты (кроме метионина и фолатов) не могли спровоцировать снижение рождаемости, выживаемости потомства и поведенческие нарушения в опытных группах.
Потомство, полученное 2-й серии, после рождения было переведено на обычную для мышей диету, и через 2 месяца их поведение оценивалось в поведенческом тесте «открытое поле». При сравнении с контрольными животными аналогичного пола и возраста, выращенными в обычных условиях, выявлены поведенческие отклонения: из 10 особей-самок только у 3-х показатели методики «открытое поле» находились в пределах разброса показателей, характерных для контрольной группы; у 4 особей отмечалось снижение активности (общей и исследовательской), статистически значимое при сравнении с контрольной группой (p<0,001); у 3 особей отмечалась гиперактивность (увеличена общая и исследовательская активность), при этом во всей группе экспериментальных животных отмечалась неуверенность в себе, осторожность: отмечался длительный латентный период после помещения животного в установку, меньшее количество пройденных животными квадратов и вертикальных стоек на первых минутах (p<0,001), тенденция к снижению посещения внутренних квадратов по отношению к общей активности.
Таким образом, получить потомство от самок, которые непосредственно во время беременности испытывали гипергомоцистеинемию, представляется невозможным, независимо от срока начала диеты, что, вероятно, ассоциировано с развитием тяжелых нарушений развития плода, которые несовместимы с дальнейшей жизнью потомства, а на поздних сроках несет угрозу жизни самки. Даже при скомпенсированном уровне гомоцистеина при дефиците фолатов в диете у потомства появляются долговременные и, вероятно, необратимые поведенческие нарушения, которые можно выявить в стандартных поведенческих тестах. Учитывая невозможность получить потомство у мышей от беременности с гипергомоцистеинемией в любые сроки беременности, целесообразно планировать эксперимент с назначением разработанной диеты после рождения потомства, чтобы влияние гомоцистеина осуществлялось в раннем постнатальном периоде, когда развитие мозга еще продолжается, а вероятность формирования грубых пороков развития исключена. При этом также будет исключен фактор патогенеза поведенческих нарушений, ассоциированный с акушерскими осложнениями, и будет изучено непосредственное влияние гомоцистеина на развитие мозга.
Еще одна линия эксперимента была проведена с половозрелыми самками лабораторных мышей. Поведение животных дважды оценивалось в методике «Открытое поле»: до начала процедур эксперимента и после месяца диеты при отсутствии беременности. Было обнаружено, что после диеты у животных снижается общая двигательная активность (р<0,01), снижается количество посещений центральной области установки (р<0,0001), что свидетельствует о повышении тревожности, страха, снижении уверенности в себе, при этом количество вертикальных стоек (исследовательская активность) значимо не изменилось (р>0,05). Эти данные свидетельствуют о том, что нарушения обмена фолатов могут являться фактором риска отдельных психических нарушений, поэтому необходимо дальнейшее изучение нарушений одноуглеродного метаболизма у пациентов с психическими расстройствами.
На основании результатов 2-й серии эксперимента можно сделать вывод о том, что даже незначительный дефицит фолатов во время беременности при скомпенсированном уровне гомоцистеина вызывает развитие долговременных поведенческих нарушений у мышей. Учитывая полученные данные, целесообразным представляется выделение беременных с нарушениями обмена фолатов в «группы риска» по развитию психических нарушений у потомства и осуществление профилактических мероприятий в акушерстве и педиатрии по выявлению и компенсации дефицита фолатов.
Список литературы
1. Brown A.S., Bottiglieri T. et al. Elevated prenatal homocysteine levels as a risk factor for schizophrenia //Arch. Gen. Psychiatry. 2007. Vol.64(1). P.31-39.
2. Muntjewerff J.W., Kahn R.S. et al. Homocysteine, methylenetetrahydrofolate reductase and risk of schizophrenia: a meta-analysis //Mol Psychiatry. 2006 Feb; 11(2) : 143-9.
