Резюме

Заден план

Метаболитните странични ефекти, предизвикани от психотропни лекарства, представляват основен здравен проблем в психиатрията. CREB-регулиран транскрипционен коактиватор 1 (CRTC1) генът играе основна роля в регулирането на енергийната хомеостаза и епигенетичните механизми могат да обяснят връзката му с характеристиките на затлъстяването, описани по-рано при психиатрични пациенти. Това проспективно проучване включва 78 пациенти, получаващи психотропни лекарства, които предизвикват метаболитни нарушения, с редовно наблюдение на теглото и други метаболитни параметри. Нива на метилиране в 76 CRTC1 сондите се оценяват преди и след 1 месец психотропно лечение в кръвни проби.

Резултати

При три се наблюдават значителни промени в метилирането CRTC1 CpG сайтове (т.е. cg07015183, cg12034943 и cg 17006757) при пациенти с ранно и важно наддаване на тегло (т.е. равно или по-високо от 5% след 1 месец; FDR стр стойност = 0,02). Мултивариативните модели показват, че намаляването на метилирането в cg12034943 е по-важно при пациенти с ранно наддаване на тегло (≥ ​​5%), отколкото при тези, които не наддават на тегло (стр = 0,01). Допълнителни анализи, съчетаващи генетични и метилиращи данни, показват, че cg12034943 е значително свързан с ранно наддаване на тегло при пациенти, носещи G алела на rs4808844A> G (стр = 0,03), SNP, свързан с това място на метилиране (стр = 0,03).

Заключения

Тези констатации дават нови прозрения за предизвиканото от психотропно наддаване на тегло и подчертават необходимостта от бъдещи по-големи проспективни епигенетични проучвания, за да се разберат по-добре сложните пътища, свързани с метаболитните странични ефекти, предизвикани от психотроп.

Заден план

Влошаване на метаболитното състояние може да се развие рано по време на лечение с психотропни лекарства, предизвикващи метаболитни нарушения [26,27,28,29] и може да инициира стабилен процес, водещ до кардиометаболитни заболявания в дългосрочен план. Това подчертава значението на проспективното проследяване на метаболитните параметри, особено през първите месеци от лечението [30]. Трябва да се отбележи, че някои проучвания, използващи проспективни данни за теглото, установяват, че наддаването на тегло от 5% или повече през първия месец от лечението може надеждно да предскаже последващо важно наддаване на тегло [26] и метаболитен синдром [31].

Тези гореспоменати аспекти ни накараха да проучим влиянието на психотропните лекарства върху CRTC1 епигенетична модулация и да се определи дали такива модулации са свързани с риска от напълняване и/или с CRTC1 генетичен полиморфизъм. За тази цел нивата на метилиране в 76 CRTC1 сондите се измерват в ДНК, извлечена от кръвни проби, взети при психиатрични пациенти преди започване на повишаване на теглото, предизвикващи психотропни лекарства и след първия месец от лечението, като всеки пациент се използва като свой собствен контрол за отделяне на епигенетичния ефект от генетичния фон. Данните бяха сравнени между две групи пациенти с екстремни фенотипове, т.е. тези, които се развиват рано (след 1 месец) и важно (≥ 5%) наддаване на тегло (разглеждани като „случаи“), и тези с липса или минимална промяна в теглото (разглеждани като „ контроли ”).

Резултати

Демографски данни и сайтове за метилиране на CRTC1

По двойки т тестовете показаха, че през първия месец от лечението, нивата на метилиране в пет сонди, локализирани в CRTC1 телесната област са значително променени (Таблица 2). По този начин cg21310814, cg07015183, cg02961385, cg17006757 и cg22536770 значително се увеличиха с 2, 0,8, 0,5, 0,9 и 0,4% (н = 78; FDR стр стойност = 0,004, 0,004, 0,02, 0,048 и 0,048), съответно. При стратифициране на популацията в групи пациенти с ранно наддаване на тегло, няма значителна промяна на CRTC1 метилиране се наблюдава при пациенти, чието тегло остава стабилно, докато модулации на метилиране на три места се наблюдават при пациенти с важно ранно наддаване на тегло (т.е. 0,8, - 0,2 и 0,9% при cg07015183, cg12034943 и cg17006757; н = 39; FDR стр стойност = 0,02, 0,02 и 0,02, съответно). Допълнителен файл 1: Фигура S1 илюстрира нивата на метилиране на гореспоменатите CRTC1 сонди според периода на психотропно лечение в цялата проба и при пациенти с ранно наддаване на тегло.

Асоциация на местата за метилиране на CRTC1 с ранно наддаване на тегло

Шестицата CRTC1 метилиращи сонди със значителни промени през първия месец от лечението (т.е. cg21310814, cg07015183, cg02961385, cg17006757, cg22536770 и cg12034943) (фиг. 1) бяха тествани за връзка с ранните групи наддаване на тегло.

модулация

Схематично представяне на значимото CRTC1 места за метилиране. Фигурата е мащабирана. SNPs, свързани с местата на метилиране (т.е. cis-meQTL), са посочени с помощта на звездички. Cis-meQTL: асоциациите между местата за метилиране и SNP са извлечени от BIOS QTL браузъра, публичен източник с налични данни за количествени локуси на метилиране (meQTL) от 3841 холандци [49]. eQTL: Данните за асоцииране на cis за влиянието на SNP върху експресията на близките гени са извлечени от проекта Genox-Tissue Expression (GTEx), публичен източник с налични данни за количествени характеристики на локусите на експресия (eQTL) от 7051 проби от 44 различни тъкани и за геномни вариации в общата популация (Illumina OMNI 5 M SNP Array) [50]. Функционалната активност на SNP се оценява с помощта на RegulomeDB [51]

Вторични анализи: връзка на метилирането в cg12034943 с метаболитни параметри

За да се изследва допълнително връзката между метилирането на cg12034943 и разпространението на метаболитните параметри през първия месец от лечението, бяха проведени допълнителни мултивариативни модели, отчитащи метаболитните параметри. По-специално, BMI, общ холестерол, липопротеинов холестерол с ниска плътност, липопротеинов холестерол с висока плътност, триглицериди и липопротеинов холестерол с висока плътност бяха тествани отделно за връзка с нивата на метилиране в cg12034943. Нито един от тези метаболитни параметри не е свързан с метилиране на cg12034943 през първия месец от лечението (Допълнителен файл 1: Таблица S3). В допълнение, анализите на преживяемостта не показват влияние на това място на метилиране върху честотата на наднорменото тегло (Допълнителен файл 1: Таблица S4). Трябва да се отбележи, че анализи на метаболитен синдром не могат да бъдат проведени поради недостатъчен брой пълни наблюдения (т.е. обиколка на талията, HDL холестерол, триглицериди, гликемия и/или кръвно налягане).

Асоциация между rs7258722T> A и cg12034943

Нива на метилиране в cg12034943 според продължителността на лечението, rs4808844 генотипове и групи за ранно наддаване на тегло

Дискусия

Настоящото надлъжно проучване на случая-контрол има за цел да определи дали психотропните лекарства могат да предизвикат модулации на метилиране в CRTC1 ген през първия месец от лечението и за да се оцени дали тези промени в метилирането са свързани с важно ранно наддаване на тегло (≥ ​​5%) през същия период.

Мултивариативните модели показват, че намаляването на метилирането в cg12034943 е значително по-голямо при пациенти с важно наддаване на тегло в сравнение с пациенти, чието тегло остава стабилно. Този резултат беше потвърден от независим модел, като се вземе предвид относителната разлика на cg12034943 като резултат.

Въпреки че не сме оценили дали малката промяна на метилирането на cg12034943 е свързана с транскрипционни модификации (напр. На CRTC1), малки величини на ефекта (от 2 до 10% или дори по-малки [57,58,59,60]) в резултат на експозиция на околната среда често се наблюдават в епигенетичните проучвания на околната среда [57] и тези малки промени в метилирането на ДНК могат да отразяват по-големи промени в хроматиновата структура и може да бъде свързано с по-широки промени в генната експресия [57, 61]. В съгласие с това предположение cg12034943 се намира в интронната област на CRTC1 и според базата данни „регуломи“ и от предишно проучване [48], той е локализиран в силно регулиран регион на отворен хроматин и в свързващ регион на РНК полимераза II. Функционалното биологично значение на промяната на метилирането в този генетичен регион трябва да бъде оценено чрез бъдещи изследвания. Трябва да се отбележи, че въпреки че сме в по-ниски граници, можем да помислим, че разликите ни в метилирането от около 0,7%, измерени само след месец лечение, в случай че пациентите, носещи алела rs4808844 G, съответстват на разликите в метилирането, наблюдавани в предишни епигенетични проучвания на околната среда, които сравняват живота -дълги разлики в метилирането между групите на експонирани спрямо неекспонирани пациенти [57].

Заключения

В заключение, настоящото проучване идентифицира промяна в метилирането през първия месец на психотропно лечение в CRTC1 ген, който е свързан с ранно наддаване на тегло през същия период. Тази епигенетична модулация зависи от генетичен вариант в същия генетичен регион, който играе значителна регулаторна роля. Тези открития дават нови прозрения за предизвиканото от психотропно наддаване на тегло и подчертават необходимостта от бъдещи проучвания, като се вземе предвид комбинацията от проучвания за асоцииране в целия геном (GWAS), проучвания за асоцииране в целия епигеном (EWAS) и данни за транскрипция, за да се развържат сложните механизми участващи в предизвикани от психотропни странични ефекти.

Методи

Проучвайте популация

От 2007 г. продължава надлъжно наблюдателно проучване (PsyMetab) в Катедрата по психиатрия на Университетската болница в Лозана, както е описано другаде [38]. Включени са пациенти с информирано съгласие, започващи психотропно лечение, за което е известно, че има потенциален риск да предизвика метаболитни нарушения (т.е. антипсихотици, стабилизатори на настроението и някои антидепресанти, изброени в Допълнителен файл 1: Таблица S7). Повече подробности в Допълнителен файл 1.

Случай и контрол на пациенти

Доказано е, че прагът от 5% от наддаването на тегло през първия месец от лечението е най-добрият предиктор за важно наддаване на тегло в по-дългосрочен план на лечението [70]. Следователно, сред пациентите на PsyMetab, пациентите с наддаване на тегло, равно или по-високо от 5% през първия месец от лечението, се считат за случаи, докато съвпадащите (за възраст, пол, изходен ИТМ и лекарства) пациенти с PsyMetab, чието тегло остава стабилно (т.е., промяна на теглото между 0 и 2,5%) се считат за контроли. Следователно общо 39 случая и 39 контролни пациенти са били разгледани за анализи на метилиране. За отбелязване е, че пациентите на PsyMetab с умерена загуба на тегло (напр. От - 2,5% до 0) не са включени в настоящото проучване, тъй като наблюдаваната загуба на тегло може да се дължи на преминаването от високорисково лекарство към лекарство с по-ниска склонност към предизвикване на наддаване на тегло, което не представлява интерес за настоящото проучване.

Пациенти на PsyMetab без налични данни за метилиране

Пациенти на PsyMetab, чиито нива на метилиране не са на разположение, са били разгледани в анализи за връзката между CRTC1 SNP (rs4808844A> G) и метаболитни нарушения, предизвикани от психотропно лечение (напр. Наддаване на тегло). В тази проба не се провеждат анализи за метилиране поради загуба на тегло, „междинно“ наддаване на тегло (между 2,5% и 5%) или поради липсващите данни в поне една важна променлива, която да се вземе предвид при анализите на метилиране (възраст, пол, изходен ИТМ, група лекарства или статус на пушене).

Масив на ДНК метилиране

Бяха събрани две кръвни проби за всеки от 78 случая и контролни пациенти (т.е. първата беше извлечена преди започване на психотропното лечение, а втората беше взета 1 месец след започване на психотропното лечение), от които беше анализирано метилирането на ДНК с помощта на Illumina Infinium Метилиране EPIC BeadChip (Illumina, Сан Диего, Калифорния, САЩ). Повече подробности са в Допълнителен файл 1.

Надлъжните промени в метилирането на ДНК бяха анализирани за 76 CpG локуса в CRTC1 (както е посочено в Допълнителен файл 1: Таблица S1), като се вземе предвид М стойности. The М Стойността се изчислява като съотношение log2 на интензитета на метилирана сонда спрямо неметилирана сонда. Докато а М стойност, близка до 0, означава, че CpG е наполовина метилиран, положителен М стойност означава, че CpG има повече метилирани от неметилирани цитозини и отрицателна М стойност показва обратното съотношение [71, 72]. Въпреки че бета-стойността има по-интуитивна биологична интерпретация, М стойността е по-статистически валидна за диференциалния анализ на нивата на метилиране [72]. След това, както е предложено от Du et al. [72], М бяха използвани стойности за провеждане на диференциални анализи на метилиране (и за изчисляване на стр стойности), докато бета-стойностите са докладвани в раздела за оценка на резултатите.

Генотипиране

Интересен SNP на cis-meQTL (т.е. rs4808844A> G) е получен от Illumina 200K CardioMetaboChip (Illumina, Сан Диего, Калифорния, САЩ) [73] в iGE3 геномната платформа на Университета в Женева (http: // www .ige3.unige.ch/genomics-platform.php).

Статистически анализ

Проведени са тестове с ранг-сума на Wilcoxon Mann-Whitney и тестове с хи-квадрат, за да се сравнят непрекъснатите и категориалните променливи, съответно, в групи пациенти.

Наличност на данни и материали

Наборите от данни, използвани и/или анализирани по време на настоящото проучване, са достъпни от съответния автор при разумна заявка.