Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 13
1.1. Психобиологические модели личности 13
1.2. Роль генетических факторов в межиндивидуальных вариациях черт личности
1.2.1. Вовлеченность генов рецепторов нейропептидов 20
1.2.2. Вовлеченность генов рецепторов половых гормонов 24
1.2.3. Вовлеченность генов семейства нейротрофинов 28
1.2.4. Результаты полногеномных анализов ассоциаций 31
1.2.5. Эпигенетическое регулирование работы генов - микроРНК, метилирование
1.3. Роль средовых факторов в межиндивидуальных вариациях черт личности
1.3.1. Гендерные различия в личностных чертах 36
1.3.2. Культурные и этнические различия в личностных чертах 38
1.3.3. Влияние статуса курения на вариации личностных черт 40
1.3.4. Влияние стиля родительского воспитания на вариации черт личности
1.3.5. Влияние сезона и порядка рождения на вариации черт личности
1.4. Межгенные и ген-средовые взаимодействия 45
1.4.1. Роль ген-средовых взаимодействий (GxE) в межиндивидуальных вариациях черт личности
1.4.2. Роль межгенных взаимодействий (GxG) в межиндивидуальных вариациях черт личности
Глава 2. Материалы и методы исследования 51
2.1. Материалы исследования 51
2.2. Методы исследования 52
2.2.1. Выделение геномной ДНК 52
2.2.2. Полимеразная цепная реакция синтеза ДНК 53
2.2.3. Рестрикционный анализ 55
2.2.4. Метод электрофореза 56
2.2.5. Метод полимеразной цепной реакции в реальном времени с 56 флуоресцентной меткой
2.2.6. Психологическая оценка черт темперамента и личности 58
2.2.7. Анализ связывания мкРНК с мРНК гена-мишени in silico 59
2.2.8. Статистическая обработка полученных результатов 60
Глава 3. Результаты и обсуждение 66
3.1. Анализ личностных черт как количественных данных и их модификация
3.2. Исследование ассоциации демографических параметров с личностными чертами
3.3. Анализ ассоциаций полиморфных локусов генов рецепторов нейропептидов
3.3.1. Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs11174811, RS1 и rs3803107 гена рецептора аргинина-вазопрессина 1А (AVPR1A) c личностными чертами
3.3.2. Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs33911258 rs28632197 гена рецептора аргинина-вазопрессина 1B (AVPR1B) c личностными чертами
3.3.3. Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs1042778 и 95 rs4686302 гена рецептора окситоцина (OXTR) c личностными чертами
3.4. Анализ ассоциаций полиморфных локусов генов рецепторов половых гормонов с чертами личности
3.4.1. Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs2077647, rs9340799 и rs2747648 гена рецептора эстрогена альфа (ESR1) c личностными чертами
3.4.2. Анализ ассоциации полиморфного локуса rs6152 гена андрогенного рецептора (AR) c личностными чертами
3.5. Анализ ассоциаций полиморфных локусов генов семейства нейротрофинов с чертами личности
3.5.1. Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs1519479, rs2203877, rs7124442, rs6265 (Val66Met), rs11030102, rs10835211, rs2030323, rs10767665 и rs1491850 гена нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) c личностными чертами
3.5.2. Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs7048278, 128 rs10465180, rs1899640, rs9969765, rs11140793, rs10868235, rs2289658 гена тирозинкиназного рецептора B (NTRK2) c личностными чертами
3.6. Анализ межгенных взаимодействий 138
Заключение 143
Выводы 149
Список литературы
- Роль генетических факторов в межиндивидуальных вариациях черт личности
- Полимеразная цепная реакция синтеза ДНК
- Анализ ассоциаций полиморфных локусов генов рецепторов нейропептидов
- Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs2077647, rs9340799 и rs2747648 гена рецептора эстрогена альфа (ESR1) c личностными чертами
Роль генетических факторов в межиндивидуальных вариациях черт личности
Многовековая история развития представлений об индивидуальных особенностях поведения человека создала прочную базу для создания психобиологических моделей личности. Впервые психобиологическая модель личности была предложена С. Р. Клонинджером - опросники Tridimensional Personality Questionnaire (TPQ) и Temperament and Character Inventory (TCI) [Cloninger, 1993]. Согласно данной модели, различия в поведении индивида связаны с особенностями функционирования нейромедиаторных систем головного мозга. Психобиологическая модель С. Р. Клонинджера позволяет оценить 4 шкалы темперамента: «поиск новизны» (ПН, отражает готовность к активизации исследовательского поведения в ответ на новизну стимулов), «избегание ущерба» (ИУ, унаследованное стремление к угнетению или полному прекращению ведущей деятельности), «зависимость от вознаграждения» (ЗВ, сохранение и дальнейшее поддержание избранного стиля поведения), «настойчивость» (Н, степень деятельности для достижения поставленной цели) и 3 измерения характера: «самонаправленность» (СН, самоопределение и сила воли, наличие способности к самоконтролю), «сотрудничество» (С, социальная терпимость, эмпатия, желание быть полезным другим и способность выражать сострадание) и «самотрансцендентность» (СТ, чувство неотъемлемости от всеобщего мироздания) [Cloninger, 1993].
Поистине переломным моментом в истории изучения психологии индивидуальных различий было учение И. П. Павлова о типах нервной системы человека [Симонов и др., 1984]. Согласно его учению индивидуальные различия психики и поведения определяются высшей нервной деятельностью и в основе его лежат три свойства: сила (индивид сохраняет высокий уровень работоспособности при длительном и напряженном труде, быстро восстанавливается, не реагирует на слабые раздражители); уравновешенность (индивид остается спокойным в возбуждающей обстановке, легко подавляет свои неадекватные желания); подвижность (индивид быстро реагирует на изменения ситуации, легко приобретает новые навыки).
Павлов соотнс выделенные им типы нервных систем с психологическими типами темпераментов и обнаружил их полное соответствие: сильный, уравновешенный, подвижный тип – «живой» темперамент; сильный, уравновешенный, инертный тип – «спокойный» темперамент; сильный, неуравновешенный, с преобладанием возбуждения – «безудержный» темперамент и слабый тип – «слабый» темперамент [Павлов, 1923]. Анализ индивидуальных различий в поведении на уровне взаимодействия мозговых структур подвергся дальнейшей разработке главным образом в трудах советских (В. М. Теплов, В. Д. Небылицын) [Теплов, 1956; Небылицын, 1976] и английских (Г. Айзенк, Дж. Грей) исследователей [Gray, 1970; Eysenck et al., 1975]. На основе факторного анализа данных с использованием биологических параметров, Г. Айзенк [Eysenck et al., 1975] разработал личностный опросник (Eysenck Personality Inventory (EPI)), предназначенный для исследования личности по двум компонентам: экстра- интроверсия и нейротизм. Согласно данному опроснику, нейротизм проявляется как эмоциональная неустойчивость, напряженность, эмоциональная лабильность, тревожность. Характеризуя типичного экстраверта, Г. Айзенк отмечает его инициативность, общительность, импульсивность, оптимистичность, слабый контроль над эмоциями и чувствами. Напротив, типичный интроверт – это спокойный, замкнутый, интроспективный человек, сосредоточенный на своем внутреннем мире [Eysenck et al., 1975].
Несмотря на существование опросников, созданных на основе различных методических подходов, следует отметить, что существует корреляция между показателями: «поиск новизны» (TCI) коррелирует с экстраверсией (EPI), «избегание ущерба» (TCI) – с нейротизмом (EPI) [Ebstein, 2006]. «Подвижность» по Павлову негативно коррелирует с интроверсией (EPI), «уравновешенность» по Павлову – с нейротизмом (EPI) [Ehrt et al., 2003].
Психобиологическая модель Клонинджера выделяет в зависимости от комбинации трех шкал («поиск новизны», «избегание ущерба» и «зависимость от вознаграждения») 8 типов темперамента («куб темперамента», Рис. 1).
Полимеразная цепная реакция синтеза ДНК
Для того, чтобы оценить эффект гаплотипов, эффект ген-средовых (GxE) и межгенных (GxG) взаимодействий в вариации черт личности, нами был проведен линейный регрессионный анализ в в программе PLINK v.1.07 [Purcell et al., 2007]. В качестве независимых переменных в GxE анализе выступали генотипы и демографические параметры (этническая и половая принадлежность, порядок и сезон рождения, место воспитания (городская/сельская местность), стиль родительского воспитания (PBI), статус курения), а в качестве зависимой переменной – черты личности. Для категориальных переменных с количеством категорий более двух была создана матрица фиктивных переменных (dummy variables) в программе PLINK v.1.07, которые и использовались в GxE анализе. Аддитивная генетическая модель была использована для оценки эффекта минорного аллеля каждого локуса в вариации черт личности. Для оценки GxE эффекта была проведена серия анализов линейной регрессии, выходными данными в которых являлись регрессионные коэффициенты, знак которых означает эффект от наличия каждого дополнительного минорного аллеля (согласно руководству к программе PLINK v.1.07). Так, положительный знак регрессионного коэффициента свидетельствует об увеличении средних значений черты личности (т.е. об увеличении GxE эффекта) при наличии минорного аллеля исследуемого локуса в группе независимых переменных (средовой фактор), закодированной как «1». Наоборот, отрицательный знак регрессионного коэффициента свидетельствует об уменьшении средних значений анализируемой черты личности (т.е. снижение GxE эффекта) при наличии минорного аллеля исследуемого локуса в группе, закодированной как 1. Чтобы оценить величину эффекта (effect size) и качество модели, был рассчитан коэффициент детерминации (r2). Для GxE моделей, продемонстрировавших эффект взаимодействия, в дальнейшем был проведен стратификационный анализ с целью выявления аллелей/ генотипов, ассоциированных с развитием признака в зависимости от разделения по демографическим переменным.
С целью выявления оценок обобщенного эффекта полиморфного маркера, показавшего ассоциацию с чертой личности в результате стратификационного анализа, нами был проведен мета-анализ. Мета-анализ включал результаты, полученные для групп русской, татарской, башкирской, удмуртской и смешанной этнической принадлежности, и был осуществлен с использованием программы PLINK v.1.07. На первом этапе была проведена оценка гетерогенности (статистической неоднородности) результатов эффекта вмешательства в разных изученных группах, характеризуемая критерием гетерогенности Хиггинса (I2). Критерий гетерогенности характеризует долю изменчивости, обусловленную неоднородностью выборок. В случае I2 50% выборки считаются однородными, а наблюдаемые различия эффектов случайны и обусловлены только дисперсией внутри исследований. В данном случае использовалась модель фиксированных (постоянных) эффектов (метод Мантела-Ханзеля). В случае I2 50% выборки гетерогенны, что обусловлено наличием дисперсии внутри исследований (обусловленную случайными отклонениями результатов разных исследовании от единого истинного фиксированного значения эффекта), а также дисперсии между исследованиями (обусловленную различиями между изучаемыми выборками по характеристикам индивидов). В данном случае рассматривалась модель со случайным эффектом (метод Дерсимоняна-Лэйрда).
Поскольку статистическая обработка включала множественные проверки гипотез, то в качестве проверки на множественность сравнений была проведена процедура FDR (false discovery rate) [Benjamini, Hochberg, 1995], которая позволяет снизить ошибку 1-го рода и хорошо согласуется с критерием перестановок. В работе приведены скорректированные значения P-value (PFDR). Количество независимых тестов составило: 1) для ANOVA -27 (анализ 27 полиморфных локусов); 2) для гаплотипического анализа по числу наблюдаемых гаплотипов с частотой выше 1%: в гене AVPR1A– 8, в гене AVPR1B – 4, в гене ESR1 – 4, в гене BDNF – 9, в гене NTRK2 - 7; 3) для GxE анализа – 135 (анализ 27 полиморфных локусов проведен с участием 5 различных демографических факторов); 4) для GxG анализа – 325 по числу наблюдаемых сочетаний. Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Поскольку для проведения регрессионного анализа необходимо, чтобы количественные данные (черты темперамента) подчинялись закону нормального распределения, нами был проведен тест Колмогорова-Смирнова для каждой черты личности в общей выборке, у мужчин, женщин, индивидов русской, татарской, башкирской и удмуртской этнической принадлежностей с целью проверки на нормальность распределения. Было выявлено, что подчинение закону Гаусса отмечалось не для всех личностных черт в изученных группах. Результаты теста Колмогорова-Смирнова представлены в табл. 5.
Для того, чтобы добиться нормальности распределения, было проведено логарифмическое и степенное преобразование личностных черт, однако эти действия не помогли достичь нужного результата. Применив преобразование Бокса-Кокса к ненормально распределенным чертам, мы получили положительный результат (о чем свидетельствовал заново проведенный тест Колмогорова-Смирнова). С полученными преобразованными данными осуществлялся в дальнейшем дисперсионный и множественный регрессионный анализ.
Анализ ассоциаций полиморфных локусов генов рецепторов нейропептидов
Большое количество опубликованных работ указывают на роль гена ESR1 в формирование черт тревожного ряда и аффективных расстройств, что согласуется с экспрессией ER в гипоталамусе и миндалевидном комплексе -регионах мозга, вовлеченных в контроль над эмоциональным поведением. Кроме того, эстрогены влияют на функционирование нейромедиаторных систем мозга, приводя к повышению синтеза серотонина и норадреналина, регулируя тем самым эмоциональное поведение [Sundermann et al., 2010]. Существуют данные о вовлеченности полиморфных локусов в гене ESR1 в развитие тревожности [Comings et al., 1999; Tiemeier et al., 2005], черт тревожного ряда («нейротизма», «психотицизма», «избегания ущерба») у женщин и мужчин [Westberg et al., 2003; Gade-Andavolu et al., 2009; Giegling et al., 2009]. Однако в нашей работе не было выявлено ассоциации полиморфных локусов в гене ESR1 с чертами тревожного ряда, что, возможно, обусловлено различиями в возрасте изучаемых индивидов: опубликованные работы включали индивидов старше 40 лет, в то время как нами было проведено изучение черт личности у лиц 17-26 лет.
Несмотря на то, что к настоящему времени нет данных о функциональной значимости локуса rs2077647 (Ser10Ser), возможно его участие в изменении структуры мРНК, стабильности и синтезе белка. С другой стороны, rs2077647 может находиться в неравновесии по сцеплению с функционально-значимым маркером, аллели которого и определяют различия в экспрессии гена ESR1. К настоящему времени существует единственная публикация, в которой выявлено, что аллель ESR1 С локуса rs2077647 (в составе гаплотипа ESR1 С G T) ассоциирован с риском развития расстройства настроения у детей [Mill et al., 2008]. Обнаруженная в нашем исследовании ассоциация аллеля ESR1 С маркера rs2077647 с повышенными значениями по шкале «самотрансцендентность» в группе башкир согласуется с результатами Mill с соавторами [Mill et al., 2008], поскольку для индивидов с аффективными расстройствами характерны повышенные значения по шкале «самотрансцендентность» [Sarsoy et al., 111 2012]. Возможно, при повышении тревожности и плохого эмоционального состояния (коррелирует с пониженным уровнем эстрогенов) у человека возникает необходимость в духовности, что и характеризует повышенная «самотрансцендентность».
Большое число работ продемонстрировало роль гена ESR1 в риск развития когнитивных нарушений и болезни Альцгеймера (БА). В частности, у носителей аллеля ESR1 G rs9340799 снижен риск развития когнитивных нарушений у здоровых мужчин и женщин [Yaffe et al., 2009], выше способность запоминания у женщин [Kravitz et al., 2006]. Другие же авторы свидетельствуют о противоположной взаимосвязи [Corbo et al., 2006; Fernndez-Martnez et al., 2013]. Нами было выявлено снижение «самонаправленности» в группе удмуртов - носителей аллеля ESR1 G локуса rs9340799. Полученные нами результаты в определенной степени подтверждены данными ряда ученых [Corbo et al., 2006; Fernndez-Martnez et al., 2013], поскольку индивиды с когнитивными нарушениями и аффективными расстройствами характеризуются дефицитом социального поведения, пониженной «самонаправленностью» [Sarsoy et al., 2012]. Несмотря на то, что повышенный уровень эстрогенов (во время фолликулярной фазы цикла) положительно коррелирует с социабельностью у женщин [Macrae et al., 2002], наши данные, наоборот, указывают на вовлеченность аллеля ESR G rs9340799, ассоциированного с повышенной экспрессией гена ESR1, в снижение «самонаправленности» - черты личности, характеризующей саморегуляцию своего поведения сообразно ситуации и наличие способности к самоконтролю. Противоречивость результатов нашей группы и ряда авторов [Macrae et al., 2002] может быть обусловлена недостаточностью выборки (18 женщин) в работе Macarae и соавторов. Особое внимание заслуживает выявленная ассоциация полиморфных локусов в гене ESR1 с «самонаправленностью», поскольку данная шкала является главным индикатором наличия или отсутствия личностного расстройства. «Самотрансцендентность» играет большое значение в становлении личности,
112 духовности, реализации высшей потребности в самоактуализации человека и предрасположенности к развитию психопатологий в сочетании с другими социально обусловленными шкалами. Таким образом, наши данные согласуются с мнением, что эстроген проявляет нейропротективный эффект в мозге здоровых индивидов, а не в случае нейродегенеративных заболеваний [Sundermann et al., 2010].
В настоящем исследовании не было выявлено гендер-опосредованной вовлеченности гена ESR1 в формирование черт личности, что в определенной мере может быть обусловлено сходством в распределении рецепторов ER- и в мозге у мужчин и женщин [Ryan et al., 2012]. Несмотря на то, что наша выборка состояла в основном из женщин (68%), однако, нами не проводился учет уровня эстрогенов и стрессовых жизненных событий у последних, что, возможно, может нивелировать гендер-специфичный характер ассоциаций.
В результате линейного регрессионного анализа нами не было выявлено ассоциации полиморфного локуса rs6152 гена AR с вариациями черт личности. Последующий стратификационный анализ, проведенный среди мужчин, женщин, индивидов татарской, русской, башкирской, удмуртской этнической принадлежности, также не обнаружил ассоциации изученного локуса rs6152 в гене AR с вариациями черт личности (табл. 21). Проведенный анализ ген-средовых взаимодействий (GxE) не выявил моделей, детерминирующих вариации ни по одной из шкал личности.
Анализ ассоциаций полиморфных локусов rs2077647, rs9340799 и rs2747648 гена рецептора эстрогена альфа (ESR1) c личностными чертами
С целью выявления оценок обобщенного эффекта полиморфного маркера, показавшего ассоциацию с чертой личности в результате стратификационного анализа, нами был проведен мета-анализ. Мета-анализ был основан на результатах, полученных для групп русской, татарской, башкирской, удмуртской и смешанной этнической принадлежности, мужчин и женщин. С помощью данного метода была подтверждена ассоциация локуса rs28632197 в гене AVPR1В с вариациями по шкале «самотрансцендентность» и rs4686302 в гене OXTR с вариациями по шкале «нейротизм» (выявленные ранее у удмуртов), локуса rs10465180 в гене NTRK2 с показателями по шкале «избегание ущерба» (показанные ранее у мужчин).
Известно, что механизм взаимодействия генов является комплексным, аддитивным и эпистатическим, причем экспрессия генов варьирует в процессе индивидуального развития человека и находится под влиянием факторов среды. В последнее время в литературе активно изучается изменение регуляции генов под влиянием средовых факторов посредством некоторых механизмов. Во-первых, определенные средовые факторы (в частности, наличие стрессовых ситуаций, жестокого обращения в детстве, стиль родительского воспитания) могут изменять метилирование промоторных областей ряда генов, приводя к снижению или ингибированию его экспрессии, что, в свою очередь, может приводить к определенному фенотипу. Кроме того, микроРНК может связываться с мРНК мишенью и ингибировать транскрипцию гена. Нами были выявлены различия в личностных чертах в зависимости от возраста, половой принадлежности, порядка рождения, места воспитания, статуса курения, стиля родительского воспитания, возраста матери при рождении. Кроме того, проведенный анализ ген-средовых взаимодействий свидетельствует о модулирующем эффекте сезона рождения в выявлении ассоциации полиморфных вариантов гена AVPR1A с «настойчивостью», гена OXTR с «поиском новизны» и гена BDNF с «избеганием ущерба», места воспитания – в выявление ассоциации гена AVPR1B с «самонаправленностью» и «самотрансцендентностью», статуса курения – в выявлении ассоциации локусов гена NTRK2 с «настойчивостью». Данные модулирующие эффекты сезона рождения могут быть обусловлены сезонными изменениями частот некоторых инфекционных заболеваний и рациона питания (фолиевой кислоты, витамина В12, докозагексаеновой кислоты) в период гестации, оказывающих возможное влияние на возникновение врожденных структурных и функциональных изменений мозга, связанных с формированием индивидуальных свойств личности.
Для того чтобы оценить вовлеченность межгенных взаимодействий в вариации личностных свойств, нами был проведен множественный регрессионный анализ, в котором зависимыми переменными выступали черты личности (оцененные с помощью опросников EPI, TCI-125), а независимыми факторами – полиморфные локусы генов рецепторов нейропептидов, половых гормонов и семейства нейротрофинов. В результате нашего исследования были обнаружены двухлокусные модели межгенных взаимодействий: 1) NTRK2 BDNF; 2) OXTR NTRK2. В частности, женщины - носители аллеля rs10465180 С гена NTRK2 и аллеля rs2030323 Т гена BDNF демонстрировали пониженную «самотрансцендентность». В общей выборке носители аллеля rs1042778 T гена OXTR совместно с аллелем rs10868235 C гена NTRK2 проявляли повышенную «настойчивость».
Таким образом, проведенное нами исследование, вовлекающее большое число полиморфных локусов генов рецепторов нейропептидов, половых гормонов и семейства нейротрофинов позволило выявить основной эффект локусов, гаплотипический эффект, а также модели межгенных и ген-средовых взаимодействий, детерминирующих межиндивидуальные различия черт личности у здоровых индивидов. Стоит отметить, что нами была обнаружена вовлеченность локусов, находящихся в возможных сайтах связывания мкРНК (rs11174811, rs1042778, rs9969765) и 5 -UTR (RS1), а также изменяющих аминокислотную последовательность белка (rs28632197, rs4686302, Val66Met) в вариации черт личности. Кроме того, проведенный анализ связывания мкРНК с мРНК гена-мишени in silico позволил предсказать возможные изменения в экспрессии изученных генов в зависимости от наличия определенного аллеля, ассоциированного с чертами личности в нашей работе. В частности, были предсказаны различия в связывании определенных мкРНК с мРНК AVPR1A в области rs11174811 и мРНК OXTR в области rs1042778. Полученные нами результаты также свидетельствуют о важной роли таких средовых факторов как сезон рождения, место воспитания и статус курения, а также половой и этнической принадлежности в выявлении ассоциации между вариантами генов и чертами личности, что может быть обусловлено изменениями в эпигенетической регуляции работы генов под воздействием данных средовых факторов. Выявленные результаты не являются окончательной характеристикой молекулярно-генетических основ личностных свойств, но являются важным шагом на пути понимания механизмов его формирования.
Несмотря на ряд преимуществ данной работы (гомогенность выборки по возрасту и уровню образования, проведение анализа с учетом средовых факторов, введение поправки на множественность сравнений, приводящей к выявлению только наиболее значимых результатов), нами не были учтены такие средовые факторы как жестокое обращение в детстве, социокультурный и материальный уровень, которые оказывают влияние на формирование межиндивидуальных различий в чертах личности.
