Varianta p.Val66Met v genu pro mozkový neurotrofní faktor (BDNF) v české populaci

Overview

Cíl:
Stanovení alelové frekvence polymorfizmu p.Val66Met (rs6265) v genu pro mozkový neurotrofní faktor (brain-derived neurotrophic factor; BDNF) v české populaci. Přítomnost polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF je spojována s porušeným intracelulárním transportem a sekrecí BDNF. Změny v expresi a funkci BDNF jsou spojeny s různými onemocněními mozku a představují jeden z mechanizmů odpovědi na stres.

Soubor a metodika:
Retrospektivně bylo v kontrolní skupině vyšetřeno 317 vzorků DNA jedinců z české populace (173 mužů a 144 žen) ve věku 45–81 let. Polymorfizmus p.Val66Met v genu BDNF byl vyšetřen analýzou křivek tání.

Výsledky:
Frekvence mutantní alely (A) v kontrolní skupině činila 16,3 %; frekvence standardní alely (G) činila 83,7 %.

Závěr:
Byla stanovena frekvence polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF, která je srovnatelná s frekvencemi v okolních zemích.

Klíčová slova:
mozkový neurotrofní faktor (BDNF) – jednonukleotidový polymorfizmus – genotyp – česká populace

Úvod

Jedním z důležitých faktorů v procesu učení a tvorby paměti je mozkový neurotrofní faktor BDNF (brain-derived neurotrofic factor), jenž reguluje plasticitu synapsí, růst axonů, proliferaci dendritů a diferenciaci neuronů. Má také vliv na kognici, chování, odpověď na stres aj. [1– 3]. BDNF je kódován genem, který je uložen na krátkém raménku chromozomu 11 v oblasti 11p13. Změny v hladině tohoto neurotrofního faktoru, většinou jeho snížení, jsou spojovány s kognitivním deficitem. BDNF prostupuje hematoencefalickou bariérou [4], jeho hladina v plazmě může odrážet hladinu BDNF v centrálním nervovém systému, a tím případně vyjadřovat míru mentálního deficitu a stupeň degenerace mozkové tkáně [5]. BDNF má rovněž vliv na klíčové neurotransmiterové systémy: dopaminergní, glutaminergní a serotonergní [6]. V genu BDNF bylo popsáno množství polymorfizmů. Jedním z nejčastěji studovaných jednonukleotidových polymorfizmů je c.196G > A (rs6265), způsobený záměnou aminokyseliny valinu v kodónu 66 za methionin (p.Val66Met). Dává tak vznik třem možným genotypům (Val/Val, Val/Met, Met/Met). Frekvence jeho mutantní alely (A) se liší od téměř nulové frekvence v Africe až po 54 % v Asii a takřka 20% frekvenci v kavkazské populaci (údaje z finské, britské –  Anglie a Skotsko a iberské populace ve Španělsku plus z oblasti Toskánska) (1,000 genome project). Význam jednonukleotidového polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF je široce studován v souvislosti s mnoha stavy, jako jsou např. vnímavost vůči migréně [7], závislost na heroinu [8], u psychiatrických onemocnění (zvláště u úzkosti a deprese, schizofrenie, panické poruchy, posttraumatické stresové poruchy (PTSD)) [3,9,10], u obezity pacientů trpících bipolární poruchou [11], u Rettovy choroby, Alzheimerovy choroby, Huntingtonovy choroby aj.

V in vitro experimentech na kultivovaných neuronech hippokampu provedených autory Egan et al byla mutantní alela (A) sledovaného jednonukleotidového polymorfizmu spojována s nižší expresí BDNF [2].

Snížení hladiny BDNF u pacientů s depresivní poruchou však mohou způsobovat environmentální vlivy, jako je např. stres [1,3]. Ve studii autorů Lang et al byla zjištěna souvislost mezi koncentraci BDNF v séru a genotypem p.Val66Met, kdy standardní alela (G) byla spojována spíše s nižší hladinou BDNF v séru u zdravých jedinců. Pacienti s depresivní poruchou, nižší hladinou sérového BDNF a genotypem Val/ Val mohou být více vnímaví k rozvoji příznaků deprese. Mohou však pozitivně reagovat na léčbu antidepresivy zvýšením hladiny BDNF [12]. Novější longitudinální studie autorů Bus et al, která sledovala změny v hladině BDNF v séru pacientů s chronickou depresivní poruchou a v kontrolní skupině, naznačuje nejen, že BDNF se podílí na depresi, ale také projevy deprese se mohou podílet na snížení hladiny BDNF [13]. Další čtyřletá studie autorů Ihara et al ukazuje, že hladiny BDNF v séru měřené u skupiny pacientů s depresivní poruchou (a dalších poruch spojených se změnami nálady) nejsou nižší v porovnání se skupinou s depresivními epizodami. Dlouhodobě snížené hladiny BDNF v séru u pacientů s depresivní poruchou jsou spíše příznakem stavu (state marker) než rysem poruchy (trait marker) a je možné, že jeho hladiny se snižují několik měsíců před rozvojem depresivní poruchy [14]. U jedinců s PTSD byla zjištěna podstatně vyšší frekvence genotypů Met/Met a Val/Met než u jedinců bez PTSD. Frekvence mutantní alely (A) byla dvojnásobná (33,3 vs. 17,5 %) [15]. Studie podporující status jednonukleotidového polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF jako rizikového faktoru pro PTSD jsou popsány v pracích autorů Bruenig et al nebo Pivac et al [10,16]. Mozkový neurotrofní faktor byl navržen jako možný biomarker rizika vzniku PTSD, autoři uvádí jeho ochranný efekt standardní alely při zvýšené expozici stresu [15]. Naopak dřívější studie autorů Zhang et al nenašla spojitost mezi variantami v genu BDNF (vč. p.Val66Met) a PTSD, Alzheimerovou chorobou nebo schizofrenií [17]. Je možné, že hladiny BDNF v séru ovlivňují i jiné faktory než přítomnost deprese [18]. Kromě toho nebyl vždy ke kontrolním studiím vybrán konzistentní soubor jedinců ze stejné populace, jako byla populace pacientů, přičemž rozdíly v alelové frekvenci mezi populacemi ukazují na specificitu etnik [14,19].

Materiál a metody

Jednonukleotidový polymorfizmus p.Val66Met (c.196G > A) v genu BDNF byl vyšetřen analýzou křivek tání na přístroji LightCycler 480 II (Roche) pomocí fluorescenčně značených sond (TIB MOLBIOL) viz obr. 1. Stanovení genotypu pro zmíněný jednonukleotidový polymorfizmus bylo provedeno retrospektivně ve skupině 317 kontrolních vzorků DNA české populace (173 mužů a 144 žen) ve věku 45– 81 let (věkový průměr mužů 66 let, věkový průměr žen 68 let).

Výsledky

Frekvence mutantní alely (A) v kontrolní skupině činila 16,3 %; frekvence standardní alely (G) činila 83,7 %, souhrnné výsledky zobrazuje tab. 1.

Diskuze

Předmětem této studie bylo stanovení frekvence jednonukleotidového polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF ve vzorku české populace.

Rozpory ve zjištěných hladinách BDNF v rámci různých studií mohou být způsobeny rozdílnými metodami měření nebo právě v rozdílech ve zkoumaných vzorcích populace [5,19]. V literatuře dosud chyběly studie mapující frekvenci jednonukleotidového polymorfizmu p.Val66Met v české populaci. Zjištěná frekvence mutantní alely (A) 16,3 % v české populaci se blíží frekvenci v britské (16 %) a finské populaci (17 %). V polské populaci byla stanovena frekvence 17 % [20]. Zajímavá je 18% frekvence popsaná v populaci Telugu, Indů žijících v Anglii (1,000 genome project). Migrace této populace do Evropy není v odborné literatuře popsána. Jedná se o Indy mluvící jazykem telugu (třetím nejčastějším úředním jazykem v Indii), kteří v 80. letech 20. století masivně migrovali nejvíce do USA nebo Kanady jako studenti nebo IT pracovníci.

V odborné literatuře převládají studie, které nezjistily významnou korelaci mezi variantami BDNF (p.Val66Met) a hladinou BDNF v plazmě [21,22]. Vyšetření ke stanovení hladiny BDNF v krvi není v České republice běžně dostupné. Zatím se provádí v rámci výzkumných projektů jako možný marker predikce neurodegenerativních onemocnění.

Četné studie se rozcházejí v přínosu sledování polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF, hlavně u pacientů s depresí, nicméně novější studie autorů Colle et al popisují negativní vliv genotypu výše uvedeného polymorfizmu na odpověď na různé typy antidepresiv (SSRI a SNRI/TCA) a poukazuje tak na možnost personalizované léčb [23].

Ukazuje se, že analýza genu BDNF může být velmi slibná v diagnostice a predikci vyjádření některých symptomů u vybraných neurodegenerativních onemocnění. Ve starší práci autorů Nectoux et al je zajímavá zmínka o polymorfizmu p.Val66Met v BDNF genu, který může predikovat, zda dojde či nedojde k časnému výskytu epileptických záchvatů u pacientů s Rettovým syndromem [24].

Závěr

Polymorfizmus p.Val66Met v genu BDNF ukazuje na možnost ovlivnění spektra symptomatického vyjádření, tedy fenotypového obrazu Rettova syndromu, ale i u některých výše uvedených neurologických a psychiatrických nozologických jednotek, kde je tento polymorfizmus studován. Jednoznačná doporučení pro vyšetření sledovaného polymorfizmu v genu BNDF v běžné klinické praxi zatím nejsou dostupná, ale již probíhající studie a recentní výsledky jsou slibné v možném otevření nových cest, jak chápat polymorfizmus některých, zejména neurodegenerativních, onemocnění. Jako pravděpodobná se ukazuje nová možnost personalizované léčby některých onemocnění, jež by zvýšila účinnost již dostupné léčby. Slibně to dokládají data u pacientů s depresí o odpovědi na léčbu různými typy antidepresiv v závislosti na polymorfizmu p.Val66Met v genu BDNF [23].

Tato dílčí práce vznikla ve Fakultní nemocnici Ostrava v rámci projektu RVO-FNOs/2013 podpořeného z prostředků Institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

RNDr. Sylwia Walczysková

Oddělení lékařské genetiky FN Ostrava

17. listopadu 1790/5

708 52 Ostrava

e-mail: sylwia.walczyskova@fno.cz

Přijato k recenzi: 11. 5. 2017

Přijato do tisku: 27. 7. 2017