A pszichotróp gyógyszerek által kiváltott genetikai-epigenetikai moduláció CRTC1 gén a pszichiátriai betegek prospektív vizsgálatában a korai súlygyarapodáshoz kapcsolódik

Absztrakt

Háttér

A pszichotrop gyógyszerek által kiváltott metabolikus mellékhatások a pszichiátria egyik fő egészségügyi problémáját jelentik. CREB által szabályozott transzkripciós koaktivátor 1 (CRTC1) gén nagy szerepet játszik az energia homeosztázis szabályozásában, és az epigenetikai mechanizmusok magyarázhatják annak összefüggését az elhízás jellemzőivel, amelyet korábban pszichiátriai betegeknél írtak le. Ebben a prospektív vizsgálatban 78 olyan beteg vett részt, akik pszichotróp gyógyszereket kaptak, amelyek metabolikus rendellenességeket váltanak ki, súlyukat és más anyagcsere-paramétereket rendszeresen ellenőrizve. Metilezési szintek 76-ban CRTC1 a próbákat 1 hónap pszichotróp kezelés előtt és után értékelték vérmintákban.

Eredmények

Jelentős metilációs változásokat figyeltek meg háromnál CRTC1 CpG-helyek (azaz cg07015183, cg12034943 és cg 17006757) korai és fontos súlygyarapodásban szenvedő betegeknél (azaz 1 hónap múlva 5% vagy annál magasabb; FDR o = 0,02). A többváltozós modellek azt mutatták, hogy a cg12034943 metilációjának csökkenése fontosabb volt a korai súlygyarapodásban szenvedő betegeknél (≥ 5%), mint azoknál, akik nem híztak (o = 0,01). A genetikai és metilációs adatokat egyesítő további elemzések azt mutatták, hogy a cg12034943 szignifikánsan összefüggésben állt az rs4808844A> G G allélját hordozó betegek korai súlygyarapodásával (o = 0,03), ehhez a metilezési helyhez kapcsolódó SNP (o = 0,03).

Következtetések

Ezek az eredmények új betekintést nyújtanak a pszichotrópok által kiváltott súlygyarapodásba, és hangsúlyozzák a jövőbeni nagyobb prospektív epigenetikai vizsgálatok szükségességét a pszichotrop indukálta metabolikus mellékhatások komplex útjainak jobb megértése érdekében.

Háttér

Az anyagcsere-állapot romlása korán kialakulhat a pszichotrop gyógyszerekkel végzett kezelés során, ami metabolikus zavarokat idéz elő [26,27,28,29], és hosszú távon stabil folyamatot indíthat el, amely kardiometabolikus betegségekhez vezet. Ez hangsúlyozza az anyagcsere-paraméterek prospektív nyomon követésének fontosságát, különösen a kezelés első hónapjaiban [30]. Megjegyzendő, hogy néhány prospektív súlyadatot használó tanulmány megállapította, hogy az 5% -os vagy annál nagyobb súlygyarapodás a kezelés első hónapjában robusztusan megjósolhatja a későbbi fontos súlygyarapodást [26] és a metabolikus szindrómát [31].

Ezek a fent említett szempontok arra késztettek bennünket, hogy vizsgáljuk meg a pszichotrop gyógyszerek hatását CRTC1 epigenetikus moduláció és annak meghatározása, hogy ezek a modulációk összefüggenek-e a hízás kockázatával és/vagy CRTC1 genetikai polimorfizmus. Ebből a célból a metilációs szintek 76-ban CRTC1 a próbákat a pszichiátriai betegeknél vett vérmintákból kivont DNS-ben mértük meg a súlygyarapodást kiváltó pszichotróp gyógyszerek megkezdése előtt és a kezelés első hónapja után, minden beteget saját kontrolljaként használva az epigenetikus hatás elválasztására a genetikai háttérről. Az adatokat két, extrém fenotípussal rendelkező betegcsoport között hasonlítottuk össze, azaz azok, akik korán (1 hónap múlva) fejlődtek és jelentős (≥ 5%) súlygyarapodás („eseteknek tekinthetők”), és azok, akiknél a súlyváltozás nem vagy csak minimális volt („ vezérlők ”).

Eredmények

Demográfiai és CRTC1 metilációs helyek

Páronként t tesztek azt mutatták, hogy a kezelés első hónapjában a metilációs szint öt próbában lokalizálódott a CRTC1 a testrész jelentősen módosult (2. táblázat). Így a cg21310814, a cg07015183, a cg02961385, a cg17006757 és a cg22536770 jelentősen, 2, 0,8, 0,5, 0,9 és 0,4% -kal nőtt (n = 78; FDR o = 0,004, 0,004, 0,02, 0,048 és 0,048). A populáció korai súlygyarapodásos betegcsoportokba történő rétegzésénél a CRTC1 metilációt figyeltek meg azoknál a betegeknél, akiknek a súlya stabil maradt, míg a metilációs modulációkat három helyen figyelték meg azoknál a betegeknél, akiknél korai súlygyarapodás volt tapasztalható (azaz 0,8, 0,2 és 0,9% cg07015183, cg12034943 és cg17006757 esetén; n = 39; FDR o = 0,02, 0,02 és 0,02). 1. kiegészítő fájl: Az S1 ábra a fentiek metilációs szintjét szemlélteti CRTC1 szondák a pszichotrop kezelés időtartama szerint a teljes mintában és a korai súlygyarapodásban szenvedő betegeknél.

A CRTC1 metilációs helyeinek társítása korai súlygyarapodással

A hat CRTC1 A kezelés első hónapjában jelentős változásokkal rendelkező metilációs szondákat (azaz cg21310814, cg07015183, cg02961385, cg17006757, cg22536770 és cg12034943) (1. ábra) a korai súlygyarapodási csoportokkal való összefüggést teszteltük.

A jelentős sematikus ábrázolása CRTC1 metilációs helyek. Az ábra méretarányos. A metilációs helyekhez kapcsolódó SNP-ket (azaz a cisz-meQTL-t) csillagok jelzik. Cis-meQTL: a metilációs helyek és az SNP-k közötti asszociációkat kivontuk a BIOS QTL böngészőből, egy nyilvános forrásból, 3841 holland egyén rendelkezésre álló metilációs kvantitatív vonások (meQTL) adataival [49]. eQTL: Az SNP-k közeli gének expressziójára gyakorolt hatásának Cis-asszociációs adatait a Genotype-Tissue Expression (GTEx) projektből nyertük, amely egy nyilvános forrás, 445 különböző szövetből 7051 minta elérhető expressziós kvantitatív tulajdonság lókusz (eQTL) adataival. valamint az általános populáció genomszintű genetikai variációira (Illumina OMNI 5 M SNP tömb) [50]. Az SNP-k funkcionális aktivitását a RegulomeDB alkalmazásával értékeltük [51]

Másodlagos elemzések: a metiláció összefüggése a cg12034943-ban a metabolikus paraméterekkel

A cg12034943 metiláció és a metabolikus paraméterek pejorációja közötti összefüggés további vizsgálata érdekében a kezelés első hónapjában további többváltozós modelleket végeztünk a metabolikus paraméterek figyelembevételével. Különösen a BMI-t, az összes koleszterint, az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterint, a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterint, a trigliceridet és a nem nagy sűrűségű lipoprotein koleszterint külön vizsgálták a cg12034943 metilációs szintekkel való összefüggés szempontjából. Ezen metabolikus paraméterek egyike sem társult a cg12034943 metilációjához a kezelés első hónapjában (1. kiegészítő fájl: S3. Táblázat). Ezenkívül a túlélési elemzések nem mutatták ki ennek a metilációs helynek a túlsúly előfordulására gyakorolt hatását (1. kiegészítő fájl: S4. Táblázat). Megjegyzendő, hogy a metabolikus szindrómára vonatkozó elemzéseket nem lehetett elvégezni, mivel nem volt elegendő a teljes megfigyelés (azaz a derék kerülete, a HDL-koleszterin, a trigliceridek, a glikémia és/vagy a vérnyomás).

Társulás rs7258722T> A és cg12034943 között

Metilációs szintek a cg12034943-ban a kezelés időtartama, az rs4808844 genotípusok és a korai súlygyarapodás csoportjai szerint

Vita

A jelen eset-kontroll longitudinális vizsgálat célja annak meghatározása volt, hogy a pszichotróp gyógyszerek indukálhatják-e a metilációs modulációkat CRTC1 gén a kezelés első hónapjában, és annak felmérése, hogy ezek a metilációs változások fontos korai súlygyarapodással (≥ 5%) jártak-e ugyanabban az időszakban.

A többváltozós modellek azt mutatták, hogy a metiláció csökkenése a cg12034943-ban szignifikánsan nagyobb volt azoknál a betegeknél, akiknél a súlygyarapodás jelentős, ahhoz képest, hogy a testsúly stabil maradt. Ezt az eredményt egy független modell alátámasztotta, figyelembe véve a cg12034943 relatív különbségét.

Bár nem értékeltük, hogy a cg12034943 kismértékű metilációs változása társult-e transzkripciós módosításokkal (pl. CRTC1), a környezeti expozícióból eredő kis mértékű (2-10%, vagy még kisebb [57,58,59,60]) hatásokat gyakran megfigyelnek a környezeti epigenetikai vizsgálatokban [57], és ezek a kis DNS-metilációs változások nagyobb változásokat tükrözhetnek a kromatin szerkezetében, és a génexpresszió szélesebb változásával hozható összefüggésbe [57, 61]. Ezzel a feltételezéssel egyetértésben a cg12034943 a CRTC1 és a „regulom” adatbázis és egy korábbi tanulmány [48] szerint a nyílt kromatin erősen szabályozott régiójában és az RNS-polimeráz II kötő régiójában lokalizálódik. A metilációs változás funkcionális biológiai jelentőségét ebben a genetikai régióban a jövőbeni vizsgálatokkal kell felmérni. Megjegyzendő, hogy bár alacsonyabb tartományba esünk, tekinthetjük, hogy 0,4% körüli metilációs különbségeink csak egy hónapos kezelés után mértek abban az esetben, ha az rs4808844 G allélt hordozó betegek összhangban vannak a korábbi környezeti epigenetikai vizsgálatokban megfigyelt metilációs különbségekkel, amelyek összehasonlították az életet - hosszú metilációs különbségek az exponált és a nem exponált betegcsoportok között [57].

Következtetések

Összefoglalva, a jelen tanulmány egy metilációs változást azonosított a pszichotrop kezelés első hónapjában a CRTC1 gén, amely a korai súlygyarapodáshoz kapcsolódott ugyanabban az időszakban. Ez az epigenetikus moduláció ugyanazon genetikai régió genetikai változatától függött, amely jelentős szabályozó szerepet játszik. Ezek az eredmények új betekintést nyújtanak a pszichotrópok által kiváltott súlygyarapodásba, és hangsúlyozzák a jövőbeni vizsgálatok szükségességét, figyelembe véve a genom egészére kiterjedő asszociációs tanulmányokat (GWAS), az egész epigén egészére kiterjedő asszociációs vizsgálatokat (EWAS) és a transzkripciós adatokat a komplex mechanizmusok szétválasztása érdekében. részt vesz a pszichotrópok által kiváltott mellékhatásokban.

Mód

Vizsgálati populáció

2007 óta longitudinális megfigyelési tanulmány (PsyMetab) folyik a lausanne-i egyetemi kórház pszichiátriai osztályán, máshol leírtak szerint [38]. Azok a betegek, akiknek megalapozott beleegyezése van egy olyan pszichotróp kezelés megkezdésére, amelyről ismert, hogy potenciálisan veszélyeztetheti az anyagcserezavarok kiváltását (azaz antipszichotikumok, hangulatstabilizátorok és néhány antidepresszáns, az 1. kiegészítő fájlban: S7. Táblázat). További részletek az 1. kiegészítő fájlban.

Eset és kontroll betegek

A súlygyarapodás 5% -ának küszöbértéke a kezelés első hónapjában bebizonyosodott, hogy a hosszútávú kezelés során a legfontosabb súlygyarapodás a legjobb előrejelző [70]. Ezért a PsyMetab-betegek körében azokat az eseteket tekintettük eseteknek, akiknek a kezelés első hónapjában az 5% -át meghaladó vagy annál nagyobb súlygyarapodás volt megfigyelhető, míg az egyező (életkor, nem, kiindulási BMI és gyógyszeres kezelés alapján) psyMetab-betegek, akiknek súlya stabil maradt, súlyváltozás 0 és 2,5% között) kontrollnak tekintettük. Ezért összesen 39 esetet és 39 kontroll beteget vettek figyelembe a metilációs elemzések során. Megjegyzendő, hogy a közepes súlycsökkenéssel (pl. - 2,5% és 0 között) szenvedő PsyMetab betegeket nem vették be a jelen vizsgálatba, mivel a megfigyelt súlycsökkenés annak tudható be, hogy a magas kockázatú gyógyszerről alacsonyabb hajlamú gyógyszerre váltottak. súlygyarapodás indukálása, ami a jelen tanulmány számára nem volt érdekes.

PsyMetab-betegek rendelkezésre álló metilációs adatok nélkül

PsyMetab betegeket, akiknek metilációs szintje nem állt rendelkezésre, figyelembe vették az a CRTC1 SNP (rs4808844A> G) és a pszichotrop kezelés által kiváltott anyagcserezavarok (pl. Súlygyarapodás). Ebben a mintában nem végeztek metilációs elemzéseket súlycsökkenés, „közepes” súlygyarapodás (2,5% és 5% között) vagy legalább egy fontos változó hiányzó adatai miatt, amelyeket figyelembe kellett venni a metilációs elemzések során (életkor, nem, kiindulási BMI, gyógyszeres csoport vagy dohányzási állapot).

DNS-metilációs tömb

Két vérmintát gyűjtöttünk a 78 esetből és a kontroll betegből (azaz az elsőt a pszichotrop kezelés megkezdése előtt vettük le, a másodikat pedig 1 hónappal a pszichotrop kezelés megkezdése után vettük le), amelyből a DNS-metilációt az Illumina Infinium segítségével elemeztük. Methylation EPIC BeadChip (Illumina, San Diego, Kalifornia, USA). További részletek az 1. kiegészítő fájlban találhatók.

A DNS metilációjának hosszanti változásait elemeztük 76 CpG lókuszon CRTC1 (az 1. kiegészítő fájlban: S1 táblázat szerint), figyelembe véve M értékek. A M Az értéket a metilezett szonda és a metilálatlan próba intenzitásának log2 arányaként kell kiszámítani. Míg a M 0 közeli érték azt jelenti, hogy a CpG félmetilezett, pozitív M értéke azt jelenti, hogy a CpG több metilált, mint metilálatlan citozint tartalmaz, és negatív M az érték ellentétes arányt jelez [71, 72]. Bár a béta-értéknek intuitívabb a biológiai értelmezése, a M az érték statisztikailag igazabb a metilációs szintek differenciális elemzésére [72]. Ezután Du et al. [72], M értékeket használtunk a differenciálmetilezési elemzések elvégzéséhez (és a o értékek), míg a béta-értékeket az eredmények becsült szakaszában közöltük.

Genotipizálás

Érdekes cis-meQTL SNP-t (azaz rs4808844A> G) az Illumina 200K CardioMetaboChip-től (Illumina, San Diego, Kalifornia, USA) [73] szereztünk a Genfi Egyetem iGE3 genomikai platformján (http: // www .ige3.unige.ch/genomics-platform.php).

Statisztikai analízis

Wilcoxon Mann-Whitney rang-összeg teszteket és chi-négyzet teszteket végeztek a folyamatos és a kategorikus változók összehasonlítására a betegcsoportok között.

Az adatok és anyagok rendelkezésre állása

A jelenlegi vizsgálat során felhasznált és/vagy elemzett adatkészletek ésszerű kérésre a megfelelő szerzőtől elérhetőek.