Мобильная версия

Газета «Новости медицины и фармации» 6 (614) 2017

Первый лабораторный тест для объективной ранней диагностики шизофрении

Авторы: Мельник А.А.
к.б.н., руководитель проекта специализированного медицинского центра «Оптима-фарм», г. Киев, Украина

Рубрики: Психиатрия

Разделы: Справочник специалиста

Психические заболевания во всем мире являются очень распространенными и имеют серьезные последствия. По данным Всемирной организации здравоохранения, более 500 млн людей страдают каким-либо психическим расстройством. Эпидемиологические прогнозы свидетельствуют о том, что в будущем масштабы этой проблемы возрастут в связи с влиянием таких факторов, как рост продолжительности жизни лиц с психическими расстройствами и инвалидностью, увеличение контингента пожилых людей, среди которых особенно высок риск нарушений психики. Одним из психических заболеваний является шизофрения.

Шизофрения (по Международной классификации болезней 10-го пересмотра: F20) — это хроническое прогредиентное психическое заболевание, характеризующееся диссоциативностью психических функций с утратой единства между мышлением, чувствами и волей, нарастающими психическими изменениями в виде эмоциональной тупости, атаксического мышления и развитием специфического слабоумия [1]. При шизофрении наблюдается утрата единства психических процессов с быстро или медленно развивающимися изменениями личности особого типа: аутизмом (прогрессирующей интравертированностью), эмоциональным оскудением, снижением активности (энергетического потенциала) и разнообразными продуктивными психопатологическими расстройствами (галлюцинациями, бредом, аффективными нарушениями и др.).

Распространенность шизофрении в мире оценивается в пределах 0,8–1 % и затрагивает более 50 миллионов человек [2]. Среди мужчин и женщин она примерно одинакова. У мужчин первые симптомы шизофрении чаще всего появляются в возрасте 15–20 лет, а у женщин первый приступ чаще возникает в возрасте около 25 лет. К 30 годам у большинства больных имеются явные признаки заболевания. В детском возрасте и после 45 лет шизофрения начинается крайне редко.

На сегодняшний день ни одна из существующих теорий не объясняет этиологию шизофрении, тем не менее по поводу невыясненной еще природы шизофрении имеется ряд гипотез.

1. Генетические факторы

Генетические факторы и генно-средовые взаимодействия обусловливают 80 % предрасположенности к развитию шизофрении. Наследственный фактор при шизофрении является очень важным. Люди, находящиеся с шизофрениками в первой степени родства, могут заболеть с вероятностью 10 %, в отличие от 1 % заболевших среди населения в целом. Шизофрения может передаваться по наследству, однако у 60 % страдающих этим заболеванием нет шизофреников среди членов их семей. Кроме того, у людей, генетически предрасположенных к шизофрении, болезнь развивается далеко не всегда, а это говорит о том, что генетический фактор риска может так и остаться потенциальным. Исследования доказывают, что унаследованные гены делают человека предрасположенным к шизофрении, а факторы окружающей среды, сочетаясь с генетической комбинацией, могут вызвать это заболевание. Наиболее часто при шизофрении находят нарушения в трех хромосомных регионах (22q11, 1q42/11q14, X-хромосома), которые считаются возможным местом локализации генов, участвующих в развитии шизофрении. Но общее число генов в этих участках составляет около 4000, и конкретные гены не выявлены.

2. Роль инфекции

Имеются многочисленные исследования, посвященные роли инфекции в возникновении шизофрении. Так, ученые еще в прошлом веке указывали на причинное значение сифилистической, туберкулезной, кокковой, вирусной инфекции. Действительно, клинический опыт показывает, что шизофрения нередко возникает после инфекционных и соматических заболеваний. Но до настоящего времени уровень разработки инфекционных теорий не обеспечил еще доказательства причинной роли инфекции в возникновении шизофрении.

3. Аутоинтоксикационная теория

Развитие аутоинтоксикационных теорий связано с обнаружением в организме больных шизофренией разнообразных белковых низкомолекулярных физиологически активных (токсических) субстанций, дающих нейротропные эффекты. Согласно этой теории источником интоксикации являются продукты неполного дезаминирования белков, вызывающие гипоксию центральной нервной системы, нейродинамические нарушения в работе головного мозга и, как следствие, психические расстройства.

4. Биохимическая гипотеза

Ряд гипотез патогенеза шизофрении связан с предположением о нарушениях в конкретных звеньях обмена веществ организма, в частности, биогенных аминов. Среди этих биохимических гипотез можно выделить следующие: 1) группа катехоламиновых гипотез, рассматривающих возможную роль дисфункции норадреналина и дофамина в механизмах нарушения нейробиологических процессов в мозге больных шизофренией. К числу катехоламиновых гипотез относятся такие широко распространенные гипотезы, как гипотеза 0-метилирования и дофаминовая; 2) группа индоламиновых гипотез, постулирующих участие серотонина и его метаболитов, а также других индоловых производных в механизмах психической деятельности, расстройство которых может привести к нарушению психических функций, в частности к развитию шизофренических симптомов. К этим гипотезам относятся концепции, согласно которым развитие шизофрении связывается с нарушением функций ферментативных систем, участвующих в обмене биогенных аминов. Наибольшее внимание привлекают такие ферменты, как моноаминоксидаза, катехоламинтрансфераза, дофамин-Р-гидроксилаза и др. Многочисленные попытки установить те или иные отклонения в их содержании или изменения их активности при шизофрении привели к противоречивым результатам.

5. Психореактивное участие

По старым психиатрическим представлениям, шизофрении определяются как независимые от соматических или душевных влияний, то есть возникают эндогенно. Однако результаты эпидемиологических, анамнестических, психодинамических и катамнестических исследований показывают, что в появлении и течении шизофренических психозов участвуют и психосоциальные факторы. Стрессовые жизненные ситуации (жизненные происшествия) перед началом заболевания часто встречаются не случайно. Это показывают сравнительные исследования со здоровыми людьми. К сожалению, о жизни замкнутого и аутичного больного не всегда удается получить достаточно информации, чтобы достоверно судить о частоте и патогенетической значимости стрессовых нагрузок (к тому же статистические данные различны). Примерно около половины шизофренических заболеваний (приступов) причисляется к психореактивному провоцированию. Это одно из условий среди прочих, которое приводит к шизофрении, но не является причиной.

На сегодняшний день выявление (диагностика) шизофрении представляет серьезные трудности. От начала заболевания до постановки диагноза обычно проходят месяцы, а иногда годы, что существенно затрудняет дальнейшее лечение. К тому же методики, которые сейчас используются, обладают существенной погрешностью и субъективизмом. Поэтому перед исследователями, занимающимися данным вопросом, стоит задача найти действительно объективный маркер для диагностики шизофрении, который подтверждал бы данное заболевание. Акцент ученых был сделан на поиске специфических биомаркеров крови при шизофрении.

История биомаркеров крови при психиатрических заболеваниях

С древних времен кровь рассматривалась как источник информации о болезни и здоровье. Начиная с середины XIX века, когда появились экспериментальные методы в медицине, у лиц с психическими заболеваниями были проведены исследования крови для выявления каких-либо физических характеристик, которые можно было бы использовать, чтобы отличить больных от здоровых. История таких исследований в психиатрии в течение последних 150 лет состояла из 4 основных этапов.

Первый этап (1854 год) был представлен как корпускулярная парадигма (от греч. paradeigma — пример, образец) — совокупность научных достижений, признаваемых всем научным сообществом в тот или иной период времени и служащих основой и образцом новых научных исследований. Так, в Шотландии в одной из психиатрических больниц доктором W. Lauder Lindsey были проведены исследования морфологии клеток крови под микроскопом у пациентов с психическими расстройствами. Посредством использования в то время маломощного микроскопа он исследовал и подсчитал число различных корпускулов крови в образцах своих пациентов и персонала. Однако в результате этой работы были сделаны выводы, что «различные типы и фазы умопомешательства не характерны для конкретного патологического состояния крови». В 1884 году S. Rutherford MacPhail [3] провел дальнейшие исследования и пришел к выводу, что все же существует «дефицит корпускулов крови на первых стадиях умопомешательства».

Второй этап (1895 год) получил название метаболической парадигмы. В этой фазе кровь была использована для измерения «внутренних секретов» из секретирующих органов, в частности, из желез внутренней секреции, таких как щитовидная железа, надпочечники и гипофиз. После 1905 года эти внутренние секреты стали известны как гормоны (от греч. ορμη, что означает «стимул»). Эта новая парадигма была немедленно подхвачена «современными» психиатрами, которые начали искать новое направление для исследований пациентов с психическими заболеваниями. Считалось, что недостаточность или перепроизводство внутренних секретов связано с психическими расстройствами таким же образом, как диабет, который вызывается дефицитом «внутреннего секрета» (идентифицирован как гормон инсулин в 1921 году). Немецкий психиатр Emil Kraepelin в 1896 г. утверждал, что серьезное психотическое расстройство dementia praecox («раннее слабоумие») является результатом продолжающегося системного метаболического заболевания, влияющего на кору головного мозга, что приводит к хроническому психическому заболеванию [4]. В 1908 году швейцарский психиатр Eugen Bleuer (1857–1939) предложил более расширенное понятие шизофрении. Им были установлены изменения в функции гипофиза и их связь с гормональными нарушениями при различных психических расстройствах, в том числе и шизофренией.

Третий этап (1906 год) был назван иммуносеродиагностической парадигмой. Разработка теста (реакция Вассермана) для нейросифилиса была первым прорывом в биологической психиатрии. Реакция Вассермана считается первым диагностическим тестом крови для дискретной формы умопомешательства. Имеются данные о том, что в 1909 году два немецких психиатра вводили яд кобры пациентам с ранним слабоумием и маниакально-депрессивным психозом. Было отмечено, что у этих лиц имелись реакции к токсину. У здоровых людей никакой реакции не наблюдалось. Эти данные в дальнейшем не смогли воспроизвести, и они были в конце концов опровергнуты. Гораздо более показательный тест был разработан выдающимся швейцарским биохимиком Emil Abderhalden (1877–1950). В 1940 г. он открыл так называемую реакцию Абдергальдена, суть которой состоит в обнаружении «оборонительных ферментов», вырабатываемых, согласно его теории, организмом при попадании в кровяное русло веществ, в норме в крови не встречающихся. Таким образом, по появлению в крови ферментов, расщепляющих ткань определенного органа, можно было бы сделать заключение о нарушении его функции и установить локализацию болезненного процесса. Кроме того, тест реакции ферментативной защиты был использован немецким психиатром August Fauser (1856–1938), который дифференцировал dementia praecox с маниакально-депрессивным помешательством и здоровыми испытуемыми в серии ряда исследований. В течение 1912–1920 гг. многие ученые считали, что анализ крови для безумия был найден. Однако ряд исследований не подтвердил наличие «оборонительных ферментов», и тест признали сомнительным .

Четвертый этап (2005–2010 гг.) был отражением парадигмы медицинской геномики. На этой стадии кровь анализировали на наличие целевого генома. Однако попытки подтвердить большинство заболеваний, в том числе психических расстройств, на уровне генома оказались неэффективными. Это может быть связано с отсутствием доказательства относительно того, насколько сильными являются влияние генетических, экологических факторов и их взаимодействие, чтобы ускорить начало болезни. Несмотря на 20 лет интенсивных исследований, ни один ген или комбинация генов, которые бы значительно повышали вероятность развития шизофрении, обнаружены не были. В 2009 году были опубликованы результаты крупнейшего исследования Genom Wide Association Studies (GWAS) в виде трех статей в журнале Nature [5–7]. Ни в одном из этих исследований не выявили какого-либо генетического маркера, который в значительной степени был связан с шизофренией.

Разработка современных молекулярных тестов для диагностики шизофрении

В последнее десятилетие исследования по диагностике шизофрении были направлены на анализ большинства протеомных биомаркеров, ориентированных одновременно на изучение как нескольких целевых биомаркеров, так и отдельных молекул. При этом стали применять комплексный подход с использованием высокоэффективных методов жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии и мультиплексного иммуноанализа, с использованием которых возможно одновременно анализировать десятки и сотни аналитов. Одним из таких методов является технология х-МАР.

Технология х-МАР

Технология применения микросфер в качестве носителей биомолекул всего лишь несколько лет назад вошла в практику лабораторных исследований и сейчас активно используется в разных областях современной медицины. К одним из наиболее успешных достижений в создании так называемых суспензионных биочипов относится технология хМАР (Multi-Analyte Profiling). В технологии хМАР впервые удалось решить ряд технических проблем, связанных с применением микросфер для проведения диагностических исследований в мультиплексном формате. Эта технология основана на принципе использования синтетических микросфер-носителей и проточной цитометрии. Благодаря мультиплексности, открытости платформы и широкому спектру решаемых задач технология хМАР обеспечивает большую гибкость, скорость, воспроизводимость и экономическую эффективность.

Принцип технологии x-MAP

В технологии x-MAP используются микросферы (гранулы из полистирола диаметром 5,6 мкм) в качестве твердой фазы для иммобилизации моноклональных антител. Каждая микросфера покрыта смесью красного и инфракрасного флуоресцентного красителеля в определенных соотношениях и имеет уникальную спектральную характеристику (рис. 1).

Образец (сыворотка крови) вносится в ячейку 96-луночного планшета, в которой происходит иммуноанализ с использованием микросфер. На микросфере, содержащей на своей поверхности карбоксильные группы, способные вступать в реакцию с образованием ковалентных связей с лигандами, иммобилизуют захватывающие антитела, которые специфически связывают определенную компоненту аналита. Затем к реакционной смеси добавляются биотинилированные вторичные антитела, которые специфически взаимодействуют с компонентой аналита. После этого добавляют конъюгат стрептавидина с фикоэритрином, что позволяет регистрировать сигнал флуоресценции фикоэритрина на тех микросферах, на которых произошло первичное связывание интересующей компоненты аналита (рис. 2).

Анализ осуществляется на специальном лазерном проточном цитофлуориметре, который регистрирует флуоресцентные сигналы. Красный лазер возбуждает молекулы красителей внутри микросферы и классифицирует микросферы, а зеленый лазер используется для количественной оценки исследуемого аналита (рис. 3). Выпускаемые в настоящее время системы позволяют проводить количественное определение до 100 различных аналитов за один анализ (мультиплексный анализ) [11].

Биологический маркер Veripsychтм для диагностики шизофрении

Как коммерческий тест для диагностики шизофрении в 2010 г. был представлен первый мультиплексный биологический маркер под названием Veripsychтм [8–10], утвержденный CLIA (Clinical Laboratory Improvement). Это совместная разработка компаний Rules-Based-Medicine (USA) и Psynova Neurotech (United Kingdom). В основе теста лежит определение 51 аналита в сыворотке крови с использованием мультиплексной технологии, которые специфично и достоверно коррелируют с шизофренией. В процессе создания теста (работа продолжалась в течение 10 лет) ученые из Кембриджского университета под руководством профессора Sabine Bahn использовали образцы крови 572 пациентов, больных шизофренией, и 235 здоровых лиц. Таким образом, исследователи проанализировали около 200 потенциальных биомаркеров шизофрении по отдельности и в комбинации, в результате чего определили 51 биомаркер, связанный с шизофренией (табл. 1). Этот тест имеет чувствительность и специфичность 83 %. При его применении используется собственный алгоритм расчета. Как сказал один из создателей теста Veripsychтм доктор Craig Benson, «если определение всего лишь одного теста, а именно уровня глюкозы в крови, может подтвердить или опровергнуть заболевание диабетом, то для диагностики некоторых заболеваний, к которым относится шизофрения, требуется анализ нескольких десятков биомаркеров».

Руководитель проекта профессор Sabine Bahn отмечает следующее: «Психиатры и специалисты здравоохранения встретили этот тест неоднозначно. Большинство согласились с тем, что чувствительный и специфический тест при анализе крови при психических заболеваниях является значительным шагом вперед, другие же скептически отнеслись к использованию данного теста в клинической практике. Критические замечания к данному тесту состояли в том, что он разработан для того, чтобы отличить больных шизофренией от здоровых людей, а не для дифференциальной диагностики шизофрении от других психических расстройств». Тем не менее, как сообщают разработчики теста Veripsychтм, следующая версия решит этот вопрос и даст возможность дифференцировать шизофрению от депрессивных и биполярных расстройств.

Как показало исследование, проведенное за время применения теста Veripsychтм, он подходит не только для врачей-психиатров как дополнение к основной диагностике, но и может улучшить понимание и признание болезни самими пациентами.

Список литературы

1. Психиатрия: Руководство для врачей / Сметанников П.Г. — 4-е изд., перераб. и доп. — СПб., 1977. — 632 с.

2. Психиатрия: справочник практического врача / Под ред. А.Г. Гофмана. — М.: МЕДпресс-информ, 2010.

3. Macphail S.R. Clinical observations on the blood of the insane // Br. J. Psychiatry. — 1884. — № 30. — Р. 378-89.

4. Noll R. American madness: the rise and fall of dementia praecox. — Cambridge: Harvard University Press, 2011.

5. Purcell S.M., Wray N.R., Stone J.L., Visscher P.M., O’Donovan M.C., Sullivan P.F. et al. International Schizophrenia Consortium (2009) Common polygenic variation contributes to risk of schizophrenia and bipolar disorder // Nature. — 2009. — № 460. — Р. 748-52.

6. Shi J., Levinson D.F., Duan J., Sanders A.R., Zheng Y., Pe’er I. et al. Common variants on chromosome 6p22.1 are associated with schizophrenia // Nature. — 2009. — № 460. — Р. 753-7.

7. Stefansson H., Ophoff R.A., Steinberg S., Andreassen O.A., Cichon S., Rujescu D. et al. Common variants conferring risk of schizophrenia // Nature. — 2009. — № 460. — Р. 744-7.

8. Schwarz E., Izmailov R., Spain M., Barnes A., Mapes J.P., Guest P.C. et al. Validation of a blood-based laboratory test to aid in the confirmation of a diagnosis of schizophrenia // Biomark Insights. — 2010. — № 5. — Р. 39-47.

9. Schwarz E., Guest P.C., Rahmoune H., Harris L.W., Wang L., Leweke F.M. et al. Identification of a biological signature for schizophrenia in serum // Mol. Psychiatry. — 2012. — № 17(5). — Р. 494-502.

10. Bahn S., Shwarz E., Harris L. Biomarker blood tests for diagnosis and managment of mental disorders: focus on schizophrenia // Rev. Psiq. Clin. — 2013. — № 40(1). — Р. 2-9.

11. Kellar K.L. Iannone M.A. Multiplexed microsphere-based flow cytometric assays // Exp. Hematol. — 2002. — № 30. — Р. 1227-1237.