Διερεύνηση γενετικών, επιγενετικών και πρωτεϊνικών παραμέτρων σε ασθενείς με Πρώτο Ψυχωτικό Επεισόδιο και σε Ζωϊκά Μοντέλα

Abstract

Schizophrenia is a debilitating disorder that affects 1% of the population worldwide. The onset of the disease is usually characterized by a First Episode in Psychosis (FEP) and includes delusions, hallucinations and disorganized speech. It is commonly observed in young adults and lasts lifelong. The purpose of this PhD thesis was to investigate the molecular, stress-associated underpinnings of the disease in peripheral blood of individuals with FEP, as well as in a control sample of the general population. First and foremost, polymorphisms associated with the response to stress were genotyped in order to investigate the contribution of risk alleles in the development of the disease. Specifically, the presence of the risk polymorphisms was associated with higher scores at the PANSS-N scale and lower scores at the PANSS-G scale for the FEP individuals. Furthermore, the mRNA levels of molecular stress mediators, namely NR3C1 and NR3C2 that encode for the glucocorticoid (GR) and mineralocorticoid (MR) receptors were analyzed and the mRNA levels of NR3C2 were found diminished in FEP individuals before and after the treatment with second generation antipsychotics. Also, the mRNA levels of GR targets FKBP5 and GILZ were examined and found higher. The aforementioned genes mediate the stress response via the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal axis, as well as the maintenance of homeostasis. Furthermore, the levels of FKBP5 protein were assessed and found diminished in an independent cohort of FEP individuals, as well as the methylation status of the CpG island in the promoter region of FKBP5 gene, which was observed to be unmethylated. The stress response was also studied in a model of unpredictable repeated restraint stress in C57BL/6 mice. The mRNA levels of NR3C1, NR3C2, FKBP5, GILZ and BDNF genes were assessed in prefrontal cortices of stressed and control mice. The mRNA levels of NR3C2 and BDNF were found lower in stressed mice compared to controls. The behavioral response was assessed with the use of a battery of behavioral tests, including the Forced Swim test, the Social Preference/Avoidance test and the Dark/Light Box test.

Η σχιζοφρένεια αποτελεί μια σημαντική νευροψυχιατρική νόσο και επηρεάζει το 1% του γενικού πληθυσμού. Η έναρξη της νόσου είναι οξεία και θεαματική ή βραδεία με προϊούσα πορεία. Τα συμπτώματά της περιλαμβάνουν ψευδαισθήσεις, παραληρητικές ιδέες και αποδιοργανωμένο λόγο, ενώ στην παθολογία της νόσου συμπεριλαμβάνονται ψυχωτικά επεισόδια. Στην εργασία αυτή μελετήθηκαν σε περιφερικό αίμα ατόμων με Πρώτο Ψυχωτικό Επεισόδιο (ΠΨΕ) και σε δείγμα ελέγχου γενικού πληθυσμού, παράγοντες που διαμεσολαβούν την απόκριση στο στρες. Συγκεκριμένα, διερευνήθηκαν τα επίπεδα mRNA των μορίων-τελεστών που διαμεσολαβούν την απόκριση στο στρες μέσω του άξονα Υποθαλάμου-Υπόφυσης-Επινεφριδίων (ΥΥΕ) και είναι υπεύθυνα για την επαναφορά του οργανισμού στην ομοιόσταση κατόπιν έκθεσης σε στρεσογόνα περιβαλλοντικά ερεθίσματα. Αρχικά γονοτυπήθηκαν πολυμορφισμοί των γονιδίων SLC6A4 και FKBP5 που φαίνεται να επηρεάζουν την απόκριση στο στρες και βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των αλληλομόρφων στα δείγματα με ΠΨΕ και στο γενικό πληθυσμό. Επιπλέον, η παρουσία των αλληλομόρφων κινδύνου συσχετίστηκε με υψηλότερα σκορ στην κλίμακα PANSS-N και χαμηλότερα σκορ στην κλίμακα PANSS-G. Μελετήθηκαν έπειτα τα επίπεδα των γονιδίων NR3C1 και NR3C2 που κωδικοποιούν τους υποδοχείς γλυκοκορτικοειδών (GR) και αλατοκορτικοειδών (MR) αντίστοιχα και παρατηρήθηκαν μειωμένα επίπεδα mRNA του γονιδίου NR3C2 στα δείγματα με ΠΨΕ πριν και μετά τη θεραπεία με δεύτερης γενιάς αντιψυχωτικά, ενώ η έρευνα των γονιδίων FKBP5 και GILZ, που αποτελούν μεταγραφικούς στόχους του GR, αποκάλυψε αυξημένα τα επίπεδα των mRNA τους. Επιπροσθέτως, διερευνήθηκαν τα επίπεδα της πρωτεΐνης FKBP5 που λειτουργεί ως συμπαράγοντας του GR σε ανεξάρτητο δείγμα ατόμων με ΠΨΕ και βρέθηκαν σημαντικά μειωμένα, καθώς και τα επίπεδα μεθυλίωσης της νησίδας CpG του υποκινητή του γονιδίου FKBP5, τα οποία υποδεικνύουν μια μη μεθυλιωμένη περιοχή. Επιπλέον, οι ίδιοι παράγοντες του στρες μελετήθηκαν σε επίπεδο mRNA σε ένα μοντέλο απρόβλεπτου επαναλαμβανόμενου στρες περιορισμού σε μύες. Η απόκριση στο στρες μελετήθηκε μέσω συμπεριφορικών δοκιμασιών, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμασίας Εξαναγκασμένης Κολύμβησης, της δοκιμασίας Κοινωνικής Προτίμησης/Αποφυγής και της δοκιμασίας Σκοτεινού/Φωτεινού πεδίου στους μύες που υπέστησαν στρες και σε δείγμα ελέγχου. Τα μοριακά ευρήματα στο μοντέλο τρωκτικών συμφωνούν με τα ευρήματα των ατόμων με ΠΨΕ. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκαν μειωμένα επίπεδα των γονιδίων NR3C2 και BDNF και αυξημένα επίπεδα του γονιδίου FKBP5 στον προμετωπιαίο φλοιό τρωκτικών που υπέστησαν επαναλαμβανόμενο στρες περιορισμού. Τα ευρήματα αυτά καθιστούν την ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση των μοριακών τελεστών του στρες στο ΠΨΕ επιτακτική.