Şizofreni Riski ve Kompleman Genlerinin İlişkisi

Araştırmanın Künyesi:
Schizophrenia risk from complex variation of complement component 4.
Sekar A, Bialas AR, de Rivera H, Davis A, Hammond TR, Kamitaki N, Tooley K, Presumey J, Baum M, Van Doren V, Genovese G, Rose SA, Handsaker RE; Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium., Daly MJ, Carroll MC, Stevens B, McCarroll SA.
Nature. 2016 Feb 11;530(7589):177-183.

Bağlantı:
http://www.nature.com/nature/journal/v530/n7589/full/nature16549.html#supplementary-information

Özet
Amaç

  • Şizofreniyle ilişkili 100'ün üzerinde tek nükleotit polimorfizmi saptanmıştır.
  • Günümüze kadar şizofreniyle genetik belirteçler arasında bildirilen en güçlü ilişki 6. kromozom üzerindeki “Major Histocompatibility Complex”(MHC) bölgesinde bildirilmiştir.
  • Ancak MHC ile şizofreni ilişkisine aracılık eden genleri bulmak zordur, çünkü şizofreniyle ilişkili bulunan MHC bölgesinde yüzlerce gen vardır, ayrıca hiçbir genetik çalışmada bu bölgede bilinen bir varyantla ilişki bulunmamıştır (linkage disequilibrium).
  • Bu nedenlerle bu çalışmada alışılmamış genetik sinyaller oluşturabilecek genetik etkiler üzerine yoğunlaşılmıştır.
  • Önceki çalışma bulgularından hareketle MHC bölgesindeki genlerden biri olan Kompleman 4 (C4) üzerine yoğunlaşılmıştır. C4'ün C4A ve C4B olmak üzere iki izotipi vardır ve bunların herbirinin uzun (L) ve kısa (S) genomik formları vardır.

Yöntem

  • Kromozom analizi ile en sık görülen C4 alelleri tespit edilmiştir.
  • Şizofreni hastalarının (n=35) ve sağlıklı kontrollerin (n=70) ölümardı beyinlerinde "droplet dijital PCR" ile C4 mRNA tayini yapılmıştır.
  • C4'ün beyindeki hücresel yerinin belirlenmesi amacıyla insan ölümardı beyin kesitlerinde C4, NeuN (nöron belirleyicisi), PSD95 (postsinaptik protein) ve VGLUT1/2 (presinaptik protein) immünohistokimyası yapılmıştır, görüntüler konfokal mikroskopla alınmıştır.
  • Primer insan nöron kültürlerinde C4'ün nöronların hangi kompartmanında ifade edildiğinin gösterilmesi için MAP2 ve Nörofilament immünohistokimyası yapılmıştır. Dendritler hem MAP2 hem de nörofilament ifade ederken, aksonların yalnızca nörofilament ifade etmesinden hareketle C4'ün yer tayini yapılmıştır.
  • C4 geni silinen farelerde retinal ganglion hücrelerinden (RGH) talamusun dorsal lateral genikulat çekirdeği (dLGÇ) arasındaki sinapslarda immünohistokimya ile C3 protein ifadesi incelenmiştir. Sinaptik yeniden modellenmede bir değişiklik olup olmadığı ise sol göze yeşil (Alexa 488) sağ göze kırmızı (Alexa 594) ile işaretli kolera toksin β-altünitesi enjekte edilerek dLGÇ'de sağ ve sol gözden gelen aksonların üstüste binme oranı incelenmiştir .

Bulgular

  • En sık görülen C4 varyantları AL-BL, AL-BS, AL-AL ve BS'dir, 222 kromozomun %90'da bu varyantlar görülmüştür.
  • AL-AL varyantında şizofreni için göreceli risk 1.27 iken BS varyantında bu oran 1'dir. C4A'nın ifadesi arttıkça şizofreni riskinin de arttığı saptanmıştır.
  • İnsan ölümardı beyinlerinde beş bölgenin tamamında şizofreni hastalarında sağlıklı kontrollere göre artmış C4A ifadesi saptanmıştır.
  • nsan hipokampuslarının immünohistokimyasal incelemesinde CD4A'nın nöronlarda, presinaptik ve postsinaptik proteinlerle birlikte bulunduğu gösterilmiştir.

*NOT: Gelişim esnasında sağ ve sol gözden gelen aksonların dLGÇ'de yaptıkları sinapsların yüksek miktarda ayrıştıkları, başka bir deyişle sağ gözden daha güçlü uyarı alan bir dLGÇ nöronuna sol gözden gelen sinaptik bağlantıların budandığı bilgisinden hareket edilmiştir

  • İnsan primer nöron kültürlerinde C4A immünoreaktivitesinin %75'i nöron uzantılarında saptanmıştır.
  • Tüm bu bulguların ve diğer kompleman proteinlerinin sinaps budanmasında bilinen etkinliğinin ve önceki çalışmalarda şizofreni hastalarının beyinlerinde bildirilen sinaps sayısındaki azalmanın ışığında C4’ün diğer kompleman proteinleriyle birlikte sinaptik budanmayı artırdığı düşünülmüş ve bu amaçla C4 geni silinmiş fare modelinde sinaptik budanma çalışılmıştır.
  • C4 geni silinmiş farede dLGÇ'de C3 immünoreaktivitesinin azaldığı bulunmuştur, yazarlar bunu C4’ün sinaptik yapılarda kompleman birikiminde rol aldığı şeklinde yorumlamıştır.
  • C4 geni silinmiş farelerde iki gözden gelen RGH girdilerinin kontrollere göre daha fazla örtüştüğü, dolayısıyla sinaptik budanmanın azaldığı gösterilmiştir.

Sonuç

  • Çalışmanın bulguları C4 kompleman proteininin, C3'ün sinaptik yapılarda birikimini kolaylaştırarak bu sinapsların mikroglialar tarafından budanmasını sağladığını ve şizofreni hastalarında C4A proteininin kontrollere göre daha çok ifade edildiğini göstermektedir. Bu bulgular kompleman sistemi aracılığıyla nöron-mikroglia etkileşiminin şizofreni patogenezinde rol oynadığını düşündürmektedir.
  • Ergenlik, şizofreninin klinik olarak ortaya çıktığı ve bilişsel işlevlerin düştüğü dönemdir. Ergenlikte serebral kortekste sinaptik budanma olduğu ve bunun şizofrenide bozulduğu önceki çalışmalarda gösterilmiştir.
  • Şizofrenide hücre ölümü olmaksızın kortikal gri cevher kaybı, kortikal incelme ve kortikal piramidal nöronların sinaptik yapılarında azalma olduğu ölümardı beyin incelemelerinde saptanmış bulgulardır.
  • Şizofreninin, ergenlikte mikrogliaların sinapsları aşırı budaması nedeniyle ortaya çıktığı düşüncesi, hem hastalığın başlangıç yaşını ve hem de ölümardı çalışmalarda saptanan sinaps kaybını açıklayabilir.

Hazırlayan: Dr. Emine Eren-Koçak