Введение
Частота встречаемости цефалгии, или головных болей (ГБ), среди подростков, по данным разных исследований, достигает 57—82% [1]. Чаще всего в этом возрасте отмечаются первичные головные боли, к которым относятся мигрень и головная боль напряжения (ГБН) [2]. Мигрень — хроническое заболевание, проявляющееся приступами интенсивной головной боли, чаще пульсирующего характера, преимущественно односторонней, с локализацией в лобно-височной, реже в глазничной области. Она усиливается при обычной физической активности и часто сопровождается одновременной фото- и фонофобией, а также рвотой, приносящей облегчение. Приступы продолжаются от 4 до 72 ч и полностью проходят после сна. Приступу мигрени может предшествовать аура — комплекс неврологических проявлений в виде зрительных нарушений, расстройств чувствительной сферы или речи [3]. ГБН представляет собой легкую или умеренную повторяющуюся двустороннюю головную боль сжимающего, давящего или ноющего характера значительной продолжительности. Провоцирующими факторами являются зрительное напряжение, стрессовая ситуация, депривация сна [3]. Мигрень и ГБН оказывают выраженное негативное влияние на качество жизни, приводят к снижению успеваемости в школе, появлению социальных проблем, развитию или усугублению психоэмоциональных расстройств, воздействуют на экономическую сферу общества, так как являются одной из основных причин временной нетрудоспособности и инвалидности населения. Тем не менее до сих пор не существует единых представлений о причинах развития ГБ и не разработано универсальных средств как профилактики, так и купирования приступов цефалгии, которые были бы эффективны во всех случаях.
В настоящее время считается, что ГБ имеют сложную мультифакториальную природу. В их патогенезе выделяют генетические факторы и факторы окружающей среды. Предлагаются различные этиологические теории и патогенетические механизмы, приводящие к появлению ГБ. Особенно широко представлены три группы теорий развития мигрени: сосудистая, нейрогенная и тригеминально-васкулярная [4, 5].
Генетические исследования подтверждают роль в развитии ГБ полиморфизмов различных генов, участвующих в синтезе, транспорте, рецепции и разрушении основных нейромедиаторов головного мозга [6]. Хотя часто результаты одних авторов не повторяются у других, а иногда даже противоречат им, тем не менее существуют данные, подтверждающие дофаминовую и серотониновую теории развития мигрени [7]. С помощью последних полногеномных ассоциативных исследований (GWAS) были идентифицированы 123 локуса, связанные с мигренью, 86 из которых были ранее неизвестны [8]. Среди них гены, принимающие участие в глутаматергической и гипокретиновой нейротрансмиссии, развитии синапсов и нейропластичности, болевой чувствительности [9], гены, кодирующие пептид, родственный гену кальцитонина (CALCA/CALCB), и рецептор серотонина 1F (HTR1F) [8].
В то же время сведений о генетической детерминированности ГБН в литературе мало либо они не подтверждают ее связь с исследуемыми полиморфизмами генов. Возможно, в ее генезе большее значение имеют факторы окружающей среды. Так, при эпизодическом течении ГБН (менее 15 дней в месяц) более характерной является периферическая сенсибилизация миофасциальных ноцицепторов головы и шеи [10]. При хроническом варианте ГБН (более 15 дней в месяц) преобладает непрерывная миофасциальная ноцицепция [11]. Также к факторам, способствующим проявлению ГБН, относятся увеличение влажности воздуха, перепады температуры, изменения атмосферного давления как в сторону повышения, так и в сторону понижения [12].
Тем не менее частое сочетание ГБН с мигренью позволяет предположить общность обусловливающих их генетических факторов. На это указывает и то, что в патогенезе тревожно-депрессивных расстройств, которые являются одними из основных факторов риска развития как мигрени, так и ГБН [13], играют важную роль нарушения в системе дофамина и серотонина [14]. На основании этого некоторые авторы рассматривают мигрень и депрессию как проявления одного генетически обусловленного синдрома [15].
Большинство генетических исследований ГБ проводились за рубежом, в то время как в РФ изучение этой проблемы происходит не так активно. Хотя имеются данные о том, что частота встречаемости отдельных аллелей может значительно различаться в зависимости от этнической принадлежности и географического места проживания [16].
Исходя из перечисленного, целью нашего исследования было установить генетические факторы риска различных видов первичной ГБ у подростков Центральной Сибири.
Материал и методы
В исследовании принимали участие 377 подростков (55,2% мальчиков, 44,8% девочек) в возрасте 11—18 лет в крупных городах Ангаро-Енисейского макрорегиона (это города Красноярск, Абакан, Кызыл). Согласно анкетным данным, все участники относились к славянской популяции.
Диагноз вида ГБ (мигрени или головной боли напряжения) устанавливался согласно Международной классификации головной боли 3-го пересмотра [17] в модификации [18]. В контрольную группу (КГ) вошли подростки, которые за последние 3 мес не испытывали ГБ или испытывали ГБ не более 1 раза в месяц, при этом интенсивность ГБ соответствовала менее чем 4 баллам по 5-балльной визуально-аналоговой шкале (ВАШ). Характеристика исследуемых групп детей представлена в табл. 1.
Таблица 1. Характеристика групп исследуемых детей, % (n)
| Группа | КГ, n=286 | Подростки с ГБН, n=39 | Подростки с мигренью, n=52 |
| Мальчики | 60,8 (174) | 28,2 (11) | 44,2 (23) |
| Девочки | 39,2 (112) | 71,8 (28) | 55,8 (29) |
Примечание. КГ — контрольная группа; ГБН — головная боль напряжения.
Проанализированы полиморфные варианты: rs4680 COMT (ген фермента распада дофамина), rs2229910 NTRK3 (ген нейротрофического рецептора тирозинкиназы 3-го типа), rs1800497 DRD2 (ген дофаминового рецептора 2-го типа), экзон III 48 bpVNTR DRD4 (ген дофаминового рецептора 4-го подтипа), rs1611115 DBH (ген дофамин-бета-гидроксилазы), rs25532 SLC6A4 (ген серотонинового транспортера), rs6295 HTR1A (ген рецептора серотонина 1A), rs6311 HTR2A (ген рецептора серотонина 2A), rs1044396 CHRNA4 (ген ацетилхолинового никотинового рецептора), rs53576 OXTR (ген окситоцинового рецептора), rs1799913 TPH1 и rs1800532 TPH1_1 (гены триптофангидроксилазы), rs3796863 CD38 (ген кластера дифференцировки 38), rs3785143 SLC6A2 (ген переносчика норадреналина), rs28364027 CRHR1 (ген рецептора кортикотропин-рилизинг-гормона 1), rs6265 BDNF (ген нейротрофического фактора головного мозга), rs1137070 MAOA (ген моноаминоксидазы-А). В качестве биоматериала для выделения ДНК была использована слюна, собранная в специальные контейнеры (Saliva DNA Collection and Preservation Device, Norgen Biotek Corp., Канада) у подростков после получения информированного добровольного согласия родителей или законных представителей. Выделение ДНК из слюны было проведено с помощью тест-систем DIAtomTM DNA Prep (Россия). Генотипирование проведено с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени с использованием прибора Rotor-Gene 6000 (Qiagen, Германия) с применением флуоресцентных зондов производства ООО «ДНК-Синтез» (Россия). Генотипирование DRD4 в третьем экзоне проведено с помощью амплификации с использованием последовательности олигонуклеотидов F: 5’-GCG ACT ACG TGG TCT ACT CG 3’, R: 5’-AGG ACC CTC ATG GCC TTG 3’ и протокола, описанного ранее [19].
Статистическая обработка материала осуществлялась в компьютерной программе STATISTICA 10 с использованием критериев Краскела—Уоллиса и хи-квадрат (χ2) Пирсона. Качественные признаки представлены в виде процентных долей. Количественные признаки представлены в виде медиан. Для расчета отношения шансов (ОШ) и его 95% доверительного интервала (ДИ) использовался Group Comparison Calculator (https://www.medcalc.org).
Результаты
В результате анализа частоты встречаемости полиморфизмов генов, влияющих на обменные процессы в головном мозге путем изменения концентрации нейромедиаторов или чувствительности их рецепторов, у детей с ГБ были получены результаты, представленные в табл. 2.
Таблица 2. Частота встречаемости различных генотипов при ГБН и мигрени, доля (%)
| Генотипы и аллели | КГ | Подростки с ГБН | Подростки с мигренью | χ2, p | ОШ (ДИ) 1,2 | ОШ (ДИ) 1,3 |
| DRD4 экзон III 48 bpVNTR: | ||||||
| SS | 139/171 (81,3) | 15/17 (88,2) | 15/25 (60,0) | χ21, 3=5,87, p1, 3=0,015 χ22, 3=3,95, p2, 3=0,047 | 1,73 (0,38—7,93) | 0,29 (0,11—0,74) |
| SL | 30/171 (17,5) | 2/17 (11,8) | 10/25 (40,0) | χ21, 3=6,77, p1, 3=0,009 χ22, 3=3,95, p2, 3=0,047 | 0,35 (0,08—1,56) | 3,84 (1,48—9,97) |
| LL | 2/171 (1,2) | 0/17 (0,0) | 0/25 (0,0) | — | ||
| S | 308/342 (90,0) | 32/34 (94,1) | 40/50 (80,0) | χ21, 3=4,43, p1, 3=0,037 | ||
| L | 34/342 (10,0) | 2/34 (5,9) | 10/50 (20,0) | 0,35 (0,08—1,56) | 3,84 (1,48—9,97) | |
| DBH rs1611115: | ||||||
| CC | 170/285 (59,8) | 19/39 (48,7) | 23/52 (44,2) | χ21, 3=4,27, p1,3=0,039 | 0,64 (0,33—1,25) | 0,53 (0,29—0,97) |
| CT | 103/285 (36,0) | 17/39 (43,6) | 28/52 (53,9) | χ21, 3=5,80, p1, 3=0,015 | 1,37 (0,70—2,70) | 2,07 (1,14—3,76) |
| TT | 12/285 (4,2) | 3/39 (7,7) | 1/52 (1,9) | — | 1,90 (0,51—7,07) | 0,45 (0,06—3,52) |
| C | 443/570 (77,8) | 55/78 (70,5) | 74/104 (71,1) | — | 0,53 (0,14—1,96) | 2,24 (0,29—17,6) |
| T | 127/570 (22,2) | 23/78 (29,5) | 30/104 (28,9) | — | 1,57 (0,80—3,06) | 1,88 (1,03—3,40) |
| HTR1A rs6295: | ||||||
| GG | 72/285 (25,2) | 14/38 (36,8) | 24/52 (46,2) | χ21, 3=9,42, p1, 3=0,002 | 1,73 (0,85—3,53) | 2,85 (1,50—5,42) |
| GC | 134/285 (47,2) | 15/38 (39,5) | 13/52 (25,0) | χ21, 3=8,67, p1, 3=0,003 | 0,73 (0,37—1,46) | 0,39 (0,20—0,80) |
| CC | 79/285 (27,6) | 9/38 (23,7) | 15/52 (28,8) | — | 0,81 (0,37—1,79) | 1,06 (0,55—2,04) |
| G | 278/570 (48,8) | 43/76 (56,55) | 61/104 (58,7) | — | 1,24 (0,56—2,73) | 1,01 (0,52—1,98) |
| C | 292/570 (51,2) | 33/76 (43,45) | 43/104 (41,3) | — | 0,58 (0,28—1,18) | 0,35 (0,18—0,67) |
| CHRNA4 rs1044396: | ||||||
| CC | 89/285 (31,1) | 7/39 (17,95) | 8/52 (15,4) | χ21, 3=5,39, p1, 3=0,020 | 0,48 (0,21—1,14) | 0,40 (0,18—0,89) |
| CT | 134/285 (47,2) | 25/39 (64,1) | 28/52 (53,8) | χ21, 2=4,01, p1, 2=0,045 | 2,00 (1,00—4,00) | 1,31 (0,72—2,36) |
| TT | 62/285 (21,7) | 7/39 (17,95) | 16/52 (30,8) | — | 0,79 (0,33—1,88) | 1,61 (0,84—3,08) |
| C | 312/570 (54,7) | 39/78 (50,0) | 44/104 (42,4) | χ21, 3=5,45, p1, 3=0,020 | 1,27 (0,53—3,00) | 0,62 (0,32—1,20) |
| T | 258/570 (45,3) | 39/78 (50,0) | 60/104 (57,6) | 1,44 (0,61—3,42) | 2,49 (1,12—5,50) | |
Примечание. КГ — контрольная группа; ГБН — головная боль напряжения; ОШ — отношение шансов; ДИ — доверительный интервал; p1, 2 — уровень достоверности различий при сравнении КГ с группой подростков с ГБН; p1, 3 — уровень достоверности различий при сравнении КГ с группой подростков с мигренью; p2, 3 — уровень достоверности различий при сравнении группы подростков с ГБН с группой подростков с мигренью. В таблице приведены значения для p<0,05.
Выявлено, что частота встречаемости генотипа SL полиморфизма в третьем экзоне гена DRD4 выше у подростков с мигренью, чем в КГ и у подростков с ГБН (40,0% против 17,5% (p=0,009) и 11,8% (p=0,047) соответственно). Установлено, что частота встречаемости генотипа CT rs1611115 DBH и генотипа GG rs6295 HTR1A выше в группе с мигренью по сравнению с КГ.
Установлено, что частота встречаемости гетерозиготного генотипа GC полиморфизма rs6295 HTR1A ниже у подростков с мигренью, чем в КГ (25,0% против 47,2%, p=0,003).
Выявлены различия в частоте встречаемости гомозиготного генотипа CC rs1044396 гена CHRNA4 среди подростков с мигренью и подростков из КГ (15,4% против 31,1%, p=0,020). Расчет значений ОШ показал, что наличие аллеля T в генотипе rs1044396 гена CHRNA4 повышает риск развития мигрени. Также установлено, что частота встречаемости генотипа CT полиморфизма rs1044396 гена CHRNA4 выше у подростков с ГБН, чем у подростков из КГ (64,1% против 47,2%, p=0,045).
При сравнении частот аллелей и генотипов полиморфных вариантов rs4680 гена COMT, rs1800497 гена DRD2, rs25532 гена SLC6A4, rs6311 гена HTR1A2, rs53576 гена OXTR, rs1799913 гена TPH1, rs1800532 гена TPH1_1, rs28364027 гена CRHR1 и rs6265 гена BDNF не были установлены статистически значимые различия между КГ и исследуемыми группами подростков с ГБН и мигренью.
При анализе зависимости степени выраженности ГБ от генотипов исследуемых полиморфизмов генов по значению медиан набранных баллов по шкалам ГБН и мигрени был обнаружен только один статистически достоверный результат: у подростков-носителей гетерозиготного генотипа SL полиморфизма третьего экзона гена DRD4 показано более низкое значение по шкале ГБН по сравнению с носителями генотипа SS данного полиморфизма (9 баллов против 12 баллов, p=0,003). По шкале мигрени также наблюдалось самое низкое значение при генотипе SL, однако различие не имеет статистической значимости (5,5 балла при генотипе SL против 6,5 балла при генотипе SS, p=0,428).
Обсуждение
Полученные результаты подтверждают роль дофамина и серотонина в патогенезе мигрени. Так, ген DRD4 кодирует рецептор дофамина и является одним из наиболее важных генов в психиатрической генетике в связи с его вовлечением в физиологию поведения, психопатологию и реакцию на фармакотерапию. Ввиду наличия в гене DRD4 участка из 16 аминокислот в третьем экзоне, который может повторяться от 2 до 11 раз, возможно изменение качества связи рецептора с молекулой дофамина: более «длинные» варианты реагируют на нейромедиатор хуже, чем «короткие» [20]. При наличии последовательности гена DRD4 с семью повторами рецептор связывается с дофамином в 2 раза медленнее, чем в случае вариантов с двумя и четырьмя повторами [21]. Обладатели данного варианта гена отличаются большей реактивностью системы награды, и при недостаточном уровне удовольствия, получаемого от связи рецепторов с дофамином, они проявляют стремление к ситуациям (например, получению вознаграждения), повышающим уровень дофамина. Полиморфизм третьего экзона гена DRD4 ассоциирован с различными вариантами аддиктивного поведения, синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), биполярным аффективным расстройством [22]. Исследователи отмечают существование связи между наличием полиморфизма в третьем экзоне гена DRD4 и развитием мигрени [23]. Стоит отметить, что, как и в настоящей работе, в исследовании M. Mochi и соавт. наблюдалось преобладание гетерозиготного генотипа SL полиморфизма третьего экзона гена DRD4 у лиц, испытывающих симптомы мигрени без ауры [23].
Дофаминовая природа развития мигрени имеет подтверждение в литературе [24]. Так, Ф. Сикутери в 1977 г. предположил, что существует гиперчувствительность постсинаптических рецепторов, вызванная дефектным синтезом медиатора, к моноаминам 5-НТ и дофамину в областях центральной нервной системы, участвующих в боли, рвоте и аффекте [25]. При этом в литературе указывается, что страдающие мигренью гиперчувствительны к агонистам дофамина в отношении некоторых предвестников мигрени, таких как тошнота и зевота. Активация рецепторов дофамина приводит к инициации синтеза оксида азота (NO) и простогландина E2, которые вызывают вазодилатацию сосудов — один из основных симптомов мигрени. Таким образом, выявленное нами повышение частоты встречаемости аллеля L полиморфизма в третьем экзоне гена DRD4 у детей с мигренью (см. табл. 2), который приводит к снижению чувствительности рецепторов к дофамину, можно рассматривать как компенсаторный фактор. Такое предположение подтверждается работами других ученых, которые сообщают, что семикратная повторность в гене рецептора дофамина D4 является защитным фактором в отношении развития мигрени с аурой [25]. Кроме того, у обладателей генотипа SL в нашем исследовании отмечаются самые низкие баллы по шкалам мигрени и ГБН. С другой стороны, известно, что снижение концентрации дофамина является одним из патогенетических механизмов развития депрессии [14], которая часто сопутствует ГБ. При этом некоторые авторы утверждают, что мигрень, тревожные расстройства и глубокая депрессия являются компонентами одного генетически обусловленного синдрома [15].
Ген DBH кодирует дофамин-ß-гидроксилазу, фермент, участвующий в синтезе норадреналина из дофамина. Аллель T rs1611115 DBH ассоциирован с низкой активностью этого фермента, что приводит к накоплению дофамина и может рассматриваться как фактор риска развития мигрени. Показана ассоциация аллеля T rs1611115 DBH с мигренью, а также с СДВГ, который является коморбидным состоянием для мигрени [26]. В нашем исследовании гетерозиготный вариант CT rs1611115 DBH достоверно чаще встречается у подростков с мигренью.
Ген HTR1A кодирует серотониновый рецептор 1A, с активацией которого также сопряжено усиление секреции окситоцина, обладающего просоциальным эффектом [27]. Установлено, что аллель G rs6295 HTR1A, ассоциированный со сниженной активностью серотонинового рецептора, связан с депрессией и алекситимией [28], паническими атаками с агорафобией и повышенной защитной реактивностью [29], а также с суицидальным поведением [30], которые являются коморбидными состояниями при ГБ. Серотонин и его рецепторы являются сильными сосудосуживающими агентами (вазоконстрикторами), в то время как аллель G rs6295 HTR1A ассоциирован со снижением эффективности сосудосуживающего действия и может рассматриваться как одна из причин расширения сосудов и формирования симптома вазодилатации при мигрени. Во многих исследованиях не было установлено связи мигрени с полиморфным вариантом rs6295 HTR1A [31], но отмечалась ее связь с полиморфизмами генов, кодирующих другие типы серотониновых рецепторов, например rs3813929 в промоторной области гена 5HTR2C в турецкой популяции [31]. В нашем исследовании показана высокая частота генотипа GG rs6295 HTR1A у подростков с мигренью по сравнению с КГ.
Ген альфа-4 субъединицы никотинового ацетилхолинового рецептора CHRNA4 играет важную роль в когнитивном контроле. Стоит отметить, что при наличии мутации rs1044396 гена CHRNA4 наблюдается сверхдоминирующий эффект, когда носители гетерозиготного генотипа rs1044396 демонстрируют более высокие показатели поведенческой бдительности [32]. Известно, что холинергическая система тесно связана с дофаминергической, так как ацетилхолин через никотиновые ацетилхолиновые рецепторы модулирует передачу дофаминергического сигнала, следовательно, снижение их функции, наблюдаемое у лиц с генотипом CC rs1044396 CHRNA4, ведет к снижению выброса дофамина, что можно рассматривать как защитный эффект при мигрени. Выявлено межгенное эпистатическое взаимодействие генов CHRNA4 и DRD2, при котором фенотипическое проявление аллельного варианта одного гена зависело от аллельного варианта другого [33]. Подтверждением этому служат результаты настоящего исследования, которые показывают, что у подростков с мигренью наблюдается более низкая частота встречаемости генотипа CC rs1044396 CHRNA4 по сравнению с КГ, а также повышенный шанс развития мигрени у носителей аллельного варианта T rs1044396 CHRNA4. У детей с ГБН также отмечалось преобладание генотипа CT полиморфизма rs1044396 гена CHRNA4.
Заключение
Таким образом, можно заключить, что к генетическим факторам риска развития мигрени относятся генотипы и аллели: CT и аллельный вариант T rs1611115 DBH, при котором увеличивается уровень дофамина; генотип GG rs6295 HTR1A, ассоциированный со снижением чувствительности рецепторов к серотонину, а также аллельный вариант T rs1044396 CHRNA4, связанный с опосредованным усилением передачи дофаминергического сигнала через никотиновые ацетилхолиновые рецепторы. Соответственно, к защитным факторам от мигрени можно отнести генотипы: CC rs1044396 CHRNA4; GC rs6295 HTR1A; CC и аллельный вариант C rs1611115 DBH.
Гетерозиготный генотип SL и аллель L полиморфизма в третьем экзоне гена DRD4, при котором значительно увеличивается шанс возникновения мигрени, с одной стороны, является фактором риска мигрени, так как способствует развитию депрессии, но, с другой стороны, может быть расценен как компенсаторный фактор, поскольку ассоциирован со снижением чувствительности рецепторов к дофамину и уменьшением вазодилатации, характерной для мигрени, а также связан с более низкими оценками по шкалам, оценивающим головную боль. Учитывая это, генотип SS и аллельный вариант S полиморфизма в третьем экзоне гена DRD4 также, с одной стороны, будет защитным фактором, а с другой стороны, может быть ассоциирован с более тяжелым течением мигрени.
Для головной боли напряжения среди исследуемых полиморфизмов генов выявлен один значимый фактор риска — гетерозиготный генотип CT rs1044396 CHRNA4, что потенциально связано с малым размером выборки и требует проведения дополнительных исследований в этом направлении.
Полученные результаты подтверждают роль генетически обусловленных нарушений в системах дофамина и серотонина в патогенезе ГБН и мигрени и объясняют взаимосвязь с тревожно-депрессивными расстройствами как основными факторами риска их развития.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.