Цип2д6 у мозгу: ефекти генотипа на перфузију мозга у мировању | молекуларна психијатрија

Цип2д6 у мозгу: ефекти генотипа на перфузију мозга у мировању | молекуларна психијатрија

Anonim

Субјекти

  • Мозак
  • Генетска варијација

Апстрактан

Цитохром П450 2Д6 (ЦИП2Д6) је генетски полиморфни ензим који је укључен у метаболизам неколико психоактивних лекова. Поред његове експресије у јетри, ЦИП2Д6 је веома изражен у неколико регија мозга, као што су хипокампус, таламус, хипоталамус и кортекс, али његова функција у мозгу није добро схваћена. Ензим ЦИП2Д6 такође може имати физиолошку улогу због свог учешћа у биотрансформацији неуротрансмитера. У овој студији, генотипизација ЦИП2Д6 изведена је код Н = 188 здравих појединаца и упоређена са нивоом перфузије мозга у мировању, што може одразити текући биолошки процес који регулише реактивност појединца на емоционалне подражаје и детекцију сигнала који изазивају страх. У односу на Н = 42 подударају се екстензивни метаболизатори, Н = 14 лоши метаболизатори су повезани са 15% вишим нивоом перфузије у таламуу ( П = 0, 03 и 0, 003). Ефекти су такође били присутни у целом узорку ( Н = 188) подељеном у групе метаболизатора, или фино подељеним у седам нивоа активности ЦИП2Д6. Слабији ефекат примећен је у десном хипокампусу ( П = 0, 05). Истраживачка анализа, која се проширила на цео мозак, сугерисала је укључивање ЦИП2Д6 у регионе повезане са будношћу или серотонергичком функцијом. Ови налази подржавају хипотезу о функционалној улози ЦИП2Д6 у мозгу.

Увод

Цитохром П450 2Д6 (ЦИП2Д6) је ензим који учествује у метаболизму многих лекова који су активни у централном нервном систему, попут антидепресива, антипсихотика и централних опиоида. 1 Овај ензим је кодиран полиморфним геном, а 7% популације Кавказа не показује ензиматску активност ('лоши метаболизатори'). Отприлике 20-30% бијелаца има један активни и један неактиван алел и показују интермедијарну активност ензима (овдје се називају "средњи метаболизатори"). 2 Појединци који носе два активна алела су „опсежни метаболизатори“. Поред експресије у јетри, ЦИП2Д6 се широко изражава и у мозгу, али његова тамошња функција није добро схваћена. Код човека је показано да се РНА протеина ЦИП2Д6 и протеин експримирају у неуронима, са преференцијалном локализацијом у коре хипокампала, таламу, хипоталамусу, супстанци нигра, можданој кости и слојевима ИИИ и В неокортекса. 3

Хипотезе о улози ЦИП2Д6 у мозгу су различите. 4 Ензим, ЦИП2Д6, показао је у ин витро студијама да има улогу у биотрансформацији прекурсора до ендогених предајника, као што су серотонин и допамин. 5, 6 Недавно је такође показано да ЦИП2Д6 може имати улогу у биосинтези морфија 7 и у метаболизму ендоканабиноидног анандамида. 8 Међутим, докази о повећаној регионалној експресији код алкохолизма 9 и под применом никотина 10, 11 указују на улогу у екстрахепатичкој биотрансформацији егзогених супстанци, аналогној његовој улози у јетри.

На основу ових налаза, нека истраживања покушала су да утврде повезаност између фенотипа личности и генотипа ЦИП2Д6. 12, 13, 14 Конкретно, сматра се да је фенотип лошег метаболизатора повезан са анксиозном особином личности. 15, 16 Међутим, у другим студијама није откривен конзистентан фенотип. 17, 18, 19, 20 Стога је тренутно знање о улози ЦИП2Д6 ограничено на његову биохемијску функцију, али недостаје било каква спецификација ин виво фенотипа. Студије о вјеројатним ефектима генотипа ЦИП2Д6 на човјека покушале су идентифицирати његов фенотип на врло опћенитом нивоу понашања или особина личности, док студије које покушавају локализирати ове могуће ефекте у смислу карактеристичних неуробиолошких система нису проведене, чиме не успијевају употреба неуроанатомских знања о њеном преференцијалном изражавању.

Када се мери у мировању, перфузија мозга је добро карактерисан индекс церебралне активности, 21, 22, 23 за који се сматра да подржава способност појединца да брзо и конкретно реагује на подстицаје из окружења. 24 Ова функционална интерпретација перфузије мировања зависи од посматрања његове модулације у специфичним структурама у циклусу будности-спавања 25, 26 и током патолошких стања, као што су депресија, 27, 28, која се такође могу посматрати као услови измењене будности за специфичне класе подстицаја околине. 29 Штавише, значајна варијација нивоа перфузије у мировању присутна је код нормалних појединаца, од којих 30 могу бити повезане са особинама личности, 31 или са генетским полиморфизмима који могу бити релевантни за рањивост на депресију и анксиозност. 32, 33 Међутим, значајан део варијације нивоа перфузије између појединаца тек треба да се објасни.

У овом истраживању користили смо напредну технику обележавања артеријских спинова (континуирано обележавање артеријских спинова, ЦАСЛ 34 ) да бисмо тражили утицај полиморфизма ЦИП2Д6 на нивое перфузије мозга у мировању. Да бисмо повећали снагу студије, усредсредили смо се на две а приори дефинисане области које су од интереса, хипокампус и таламус, у којима је овај ген преферирано експресиониран и континуирани артеријски спирални означни сигнал је поуздан. Базални ганглији смо такође укључили као контролну регију, у којој на брзину перфузије не би требало да утиче генотип ЦИП2Д6. 3, 9 Након ове прве анализе уследила је истраживачка анализа ефеката полиморфизма ЦИП2Д6 на цео мозак.

материјали и методе

Избор узорка

Учесници централноевропског порекла регрутовани су из локалних школа и универзитета и путем локалних најава. Критеријуми за искључење били су неуролошка или медицинска стања, употреба лекова, злоупотреба алкохола или дрога или историја менталних болести и присуство субклиничких структурних поремећаја у стандардном клиничком снимању. Тако добивен узорак претходно је описан, 30 и састоји се од података о стању перфузије, прикупљених истом методологијом у три студије, након добијања информираног пристанка и за добијање слике и за генотипизацију. Слијепе према генотипу, перфузијске слике су појединачно провјераване на присуство артефаката покрета или проблема у квантификацији церебралног протока крви (ЦБФ), одбацујући 3 учесника. Остали учесници нису дали сагласност за генотипизацију, оставивши узорак Н = 188 у коме се може утврдити генотип ЦИП2Д6 . Протокол студије одобрио је институционални одбор за етику и спроведен је у складу са националним законодавством и Кодексом етичких принципа за медицинска истраживања која укључују људске субјекте Светске медицинске асоцијације.

Генотипизација

Генотипизација ЦИП2Д6 изведена је за детекцију неактивних алела: ЦИП2Д6 * 3, * 4, * 5 и * 6, и за детекцију умножавања гена, алела смањене активности ЦИП2Д6 * 9, * 10, * 17 и * 41, и високог алели активности * 2 и * 35. Генотипизација је изведена комбинацијом дугог ПЦР-а и методом продужења примера користећи СНаПсхот-Кит (Апплиед Биосистемс, Маннхеим, Немачка) као што је претходно описано. 35, 36 Секвенција између егзона 9 узводног и Интрона 2 низводне копије ЦИП2Д6 гена дуплираног алела ЦИП2Д6 је амплификована коришћењем дуге ПЦР специфичне за дупликацију. ПЦР реакција је изведена коришћењем комплета прајмера ЦИП2Д6-Ф: 5'-ЦЦАГААГГЦТТТГЦАГГЦТТЦА-3 'и ЦИП2Д6-Р: 5'-АЦТГАГЦЦЦТГГГАГГТАГГТА-3' и ПЦР систем Екпанд Лонг Темплате (Роцхе, Маннхеим, Немачка). Реакција је изведена на следећи начин: у укупној запремини од 25 μл, додато је 2, 8 μл пуфера 1 дугачког ПЦР комплета, допуњеног 0, 4 μл 50 м М МгЦл2, 4, 5 μл 2 м М дНТПс, 0, 5 μл од сваког 10 µМ прајмера и 0, 3 µл смеше полимеразе се инкубирају током 2 мин на 94 ° Ц, након чега следи 35 циклуса реакције (10 с на 96 ° Ц, 20 с на 60 ° Ц и 5 мин на 68 ° Ц) и 7 мин на 68 ° Ц. ПЦР производ коришћен је као образац за СНаПсхот реакцију, која је замишљена да генотификује полиморфне положаје: брисање 2850Ц> Т, 1846Г> А, 1707 Т, брисање 2613 АГА, 100Ц> Т, 4180Г> Ц, 1023Ц> Т, 2988Г> А, 31 Г> А и 2549 брисање (прајмери: 2850 Ц> Т: 5 '- (А) 7ЦАГГТЦАГЦЦАЦЦАЦТАТГЦ-3'; 1846 Г> А: 5 '- (А) 16ТАЦЦЦГЦАТЦТЦЦЦАЦЦЦЦЦА-3'; 1707 брисање Т: 5 '- (А) 21ГГЦААГААГТЦГЦТГГАГЦАГ-3'; 2613 брисање АГА: 5 '- (А) 26ГЦЦТТЦЦТГГЦАГАГАТГГАГ-3'; 100Ц> Т: 5 '- (а) 31ЦААЦГЦТГГГЦТГЦАЦГЦТАЦ-3'; 4180Г> Ц: 5 '- (А) 37ЦАААГЦТЦАТАГГГГГГАТГГГ-3'; 1023Ц> Т: 5 '- (А) 42ЦЦГЦЦЦГЦЦТГТГЦЦЦАТЦА-3'; 2988Г> А: 5 '- (А) 47ЦАГТГЦАГГГГЦЦГАГГГГАГ-3 А: (А); ) 43ЦЦАГГАГЦАГГААГАТГГЦЦАЦТАТЦА-3 'и 2549 брисање: 5' - (А) 54ГГГЦТГГГТЦЦЦАГГТЦАТЦЦ-3 '). СНаПсхот реакције су изведене према упутствима произвођача (Апплиед Биосистемс, Веитерстадт, Немачка).

Да би се фенотип кодирао, генотипови су сврстани у три групе према броју алела са недостатном активношћу ( ЦИП2Д6 * 3, * 4, * 5 и * 6), што резултира фенотипом метаболизатора са слабим ЦИП2Д6 за носиоце два алела са дефицитарном активношћу, интернотарни фенотип метаболизатора за особе са једним алелом дефицитарне активности и опсежни фенотип метаболизатора за особе којима недостаје неки алел дефицитарне активности. Резултат активности за ЦИП2Д6 израчунат је према раније објављеним методама. 37

Прикупљање и предобрат слике

Сви подаци магнетне резонанције (МРИ) добијени су 3-Тесла Магнетом Аллегра (Сиеменс, Ерланген, Немачка) МРИ системом опремљеним завојницом запремине главе. Сви учесници скенирани су на Одељењу психијатрије Универзитета у Улму. Свим учесницима је урађено стандардно структурно скенирање мозга Т2 из клиничке рутинске скрининга која се користи у нашој болници (ТР (време понављања) 4120, ТЕ (време одјека) 82)) да би се искључиле субклиничке структурне неправилности. Током мерења почетне перфузије, учесници су замољени да мирно леже у скенеру са затвореним очима, а да не заспе. Коришћена је континуирана техника обележавања артеријског спина као што је претходно описано 34 . Преплетене слике са и без етикетирања стечене су током 8 минута (120 скенирања) коришћењем градијентно-ехо-ехо-планарне секвенце слике са видним пољем од 22 цм. Величина слике је 64 × 64 × 15 воксела, дебљина слице 6 мм са размаком од 1, 5 мм, што даје величину воксела 3, 44 × 3, 44 × 7, 50 мм. Слике су добијене ехо-планарним сликовним слиједом са ТР 4000, ТЕ 17, кодирање од фазе до страга, углом окретања од 90 ° и ширином опсега од 3005 Хз по пикселу. Кашњење у трајању од 1 секунде убачено је између краја импулса за обележавање и добијања слике да би се смањио пролазни артефакт.

Пакет СПМ2 (статистичко параметријско мапирање) коришћен је (Велцоме Департмент оф Цогнитиве Неурологи, Лондон, УК; онлине на //ввв.фил.ион.уцл.ац.ук) за преусмеравање и стереотактичку нормализацију у ехо-планарни образац за обраду слике ( Монтреал Неурологицал Институте, Монтреал, Куебец, Канада; величина ресемплинга: 2 × 2 × 2 мм). Реконструкција рЦБФ вредности је добијена коришћењем софтвера за имплементацију једначине (1) у студији Ванг ет ал. 38 Коришћена је метода 'једноставног одузимања'. Све количине су изглађене помоћу изотропне Гауссове језгре пуне ширине, напола максималне 8 мм. За целокупну анализу мозга добијена је експлицитна маска подешавањем прага апроријских мапа вероватноће ткива обезбеђених СПМ пакетом на 0, 25 за сиву или белу материју. Подјела мозга и доњи мозак искључени су ручно у овој маски, јер су на њих утицале велике варијанце, које на нашим сликама могу бити артефактуалне природе (ове регије су близу места где је дат пулс за обележавање). За анализе приоритетне регије која је од интереса, анатомске регије (хипокампус и таламус, базални ганглији, укључујући путамен, глобус паллидус и нуклеус цаудатус) цртане су помоћу мапе 'аал.имг' испоручене са слободно доступним програмом МРИцроН, добијеним од веб локација ввв.спх.сц.еду/цомд/рорден/мрицрон/.

Статистичка анализа

Дејство генотипа ЦИП2Д6 испитано је прво у две интересантне регије одабрано а приори на основу објављених студија експресије 3, 9, а затим на цео мозак у другој анализи истраживачког карактера, користећи приступ статистичког мапирања. 39 Пошто је учесталост лоших метаболизатора, у којима је ефекат можда најјачи, у популацији врло низак, а вишеструки ефекат на активност ЦИП2Д6 мулацијским варијацијама можда није линеаран, користили смо подударање 40, 41 да бисмо одабрали узорак који је контрастно лош са великим метаболизаторима. Затим смо употријебили потпуни узорак да бисмо окарактерисали облик ефекта читавог спектра генотипске варијације у региону од интереса у којем је ефекат откривен подударном анализом био најјачи.

Упарен узорак добијен је упоређивањем 14 јединки, са два алела која кодирају дефицитарну активност ензима (лоши метаболизатори), са 42 јединке без иједног дефицита активности (екстензивни метаболизатори) према старости, полу, времену у коме је вршено скенирање (оцењено у месеци) и проучавање (слике су добијене у две главне серије) коришћењем слободно доступног програма МатцхИт, који се добија на веб локацији ввв.стат.лса.умицх.еду/~ббх/оптматцх.хтмл. 42, 43 Усклађивање 1 лошег метаболизатора са 3 опсежна метаболизатора урађено је ради побољшања снаге детекције и смањења зависности модела (Росенбаум 41, Поглавље 10). Након упоређивања, учесници са ова два генотипа нису се значајно разликовали по полу (логистичка регресија, з = 0, 45, П = 0, 7, двострана), старост ( з = 0, 19, П = 0, 8), период скенирања ( з = -0, 23, П = 0, 8) или студија ( з = -0, 01, П = 0, 99). Коришћен је алгоритам оптималног подударања. 41, 44 Овај и остали униваријантни модели процењени су коришћењем слободно доступног статистичког програма Р (верзија 2.9.2, доступног на ввв.р-пројецт.орг, Фондација за статистичко рачунање из Беча, Беч, Аустрија).

Модел коришћен за анализу података о ЦБФ-у укључивао је фенотип ЦИП2Д6 као примарни коваријат од интереса, узраст, пол, период скенирања и студију као коваријате сметњи. После провере да није повезан са ЦИП2Д6 фенотипом (подударни узорак, логистичка регресија, з = 0, 45, П = 0, 65; цео узорак, т 182 = 0, 22, П = 0, 82), глобални ЦБФ (просечна перфузија у мозгу код сваког појединца ) је такође додата као сметња коваријату моделу. 45, 46 Исти модел је коришћен за анализу подударних и целих узорака.

У анализама вокел-би-вокел користећи приступ параметричног мапирања, слике основног перфузионог сигнала код сваког појединца су упоређене након претходне обраде и унете на „другом нивоу“ анализе како би се модели субјеката моделирали као случајни фактор. Статистичка анализа другог нивоа је извршена на овим просечним количинама користећи исти модел и користећи пермутацијску методу за добијање значајних вредности исправљених на нивоу воксела. 47 Тестови пермутације не ослањају се на претпоставке дистрибуције и показују опћенито супериорну моћ у неуроимагинг апликацијама. 48 Вредности значења за закључке воксела, кластера и постављеног нивоа израчунате су на основу квантала пермутационе дистрибуције максималног т , највећег скупа непрекидних надвратних воксела и броја надмашених воксела, респективно. Кластери и скупови су унапред дефинисани униваријантним нивоом значајности 0, 005, као у студијама Рао ет ал. 33 и Вивиани ет ал. 49, за тест целог волумена и 0, 05 за тестове у регионима који су од интереса. У сваком тесту израчунато је 8000 пермутација. Рачунања су извршена у МАТЛАБ Р2006б (Тхе Матхворкс, Натицк, МА, САД) инсталираном на машини која је опремљена 64-битним Атхлон процесором (Адванцед Мицро Девицес, Суннивале, ЦА, САД) са Виндовс КСП (Мицрософт, Редмонд, ВА, САД). За генерисање случајних бројева коришћен је 'МАТЛАБ5 генератор'. Слике су генерисане истом апликацијом, МРИцроН, која се користи за одабир анатомских подручја која су од интереса (ввв.спх.сц.еду/цомд/рорден/мрицрон/).

Резултати

У читавом узорку, 14 јединки су били лоши метаболизатори са два алела који кодирају дефицитарну активност ензима ( ЦИП2Д6 * 3, * 4, * 5 или * 6); 69 појединаца су били носачи једног алела дефицитарне активности (интермедијарни метаболизатори); а преосталих 105 јединки није имало недостатак алела активности (екстензивни метаболизатори). Узорак добијен упоређивањем и цео узорак су описани у Табели 1.

Табела пуне величине

Анализа подручја од интереса за хипокампус и таламус

У средњој анализи ЦБФ-а, нивои перфузије прво су просечени у две регије које су од интереса, хипокампус и таламус, са леве и десне стране, и базални ганглији као контролна регија. Испитивања ефекта генотипа ЦИП2Д6 у линеарном моделу за подударни узорак (лоши вс екстензивни метаболизатори) открили су да се значајна перфузија повећава код лоших метаболизатора у свим овим регионима осим левог хипокампуса (Табела 2, лево). Докази и величина ефекта генотипа ЦИП2Д6 у хипокампусу, међутим, били су знатно нижи него у таламу. У овом последњем региону, лоши метаболизатори су окарактерисани просечним повећањем нивоа перфузије од 7, 7 мл 100 г -1 мин -1 у односу на екстензивне метаболизаторе (сд = 2, 7 мл 100 г -1 мл -1 ), што одговара променама од 15% базних нивоа. Нису откривени значајни ефекти генотипа ЦИП2Д6 у контролној области базалних ганглија.

Табела пуне величине

Подаци за цео узорак налазе се у табели 2, тачно. Овде је средња перфузија нешто нижа него у подударном узорку због превладавања женских учесница. 30 Његова анализа потврдила је постојање значајног линеарног ефекта повећане перфузије од екстензивних до лоших метаболизатора, са просечним величинама ефекта од око 1, 9 мл 100 г −1 мл −1 (сд 1, 1 мл 100 г −1 мл −1 ) у хипокампусу и око 5, 4 мл 100 г -1 мл -1 (сд 2, 0 мл 100 г -1 мл -1 ) у таламу (Табела 2, десно). Овај ефекат се такође може видети у оквирима са слике 1, који су засновани на целом узорку. Осим података са левог хипокампуса, нивои перфузије интермедијарних метаболизатора леже између нивоа сиромашних и екстензивних метаболизатора. Поред тога, ни у целом узорку није откривен значајан ефекат генотипа ЦИП2Д6 у контролној области базалних ганглија.

Image

Оквири графикони прилагођених просечних нивоа перфузије у регионима од интереса леви и десни хипокампус, леви и десни таламус (с лева на десно) у целом узорку. Цитохром П450 2Д6 (ЦИП2Д6) кодова генотипа су: ЕМ за екстензивни метаболизатор, ИМ за средњи метаболизатор и ПМ за лоше метаболизаторе. Кутије се цртају на доњим и горњим квартилним вредностима и, због врло различитог броја опажања у свакој групи, бољи су показатељ релативно константне разлике у групама. Симболи Кс се односе на опажања која су већа од 1, 5 пута интерквартилног опсега података (оутлиерс). ЦБФ: церебрални проток крви (у мл 100 г -1 мин -1 ). Л, лево; Р, тачно.

Слика пуне величине

На Слици 2, средњи нивои перфузије ЦБФ-а у таламусу и хипокампусу приказани су у целом спектру алелних варијација на вредности активности ЦИП2Д6. Овај резултат покушава ухватити фино степенасту варијацију ензимске активности на основу комбинације десет најчешћих алела са познатом функционалном релевантношћу (види Материјали и методе), што резултира са седам нивоа активности. 37 У таламуу, у којем је ефекат генотипа ЦИП2Д6 био највећи, приметили смо да се ЦБФ смањује с повећањем оцене активности ЦИП2Д6 ( т 181 = 2, 37, П = 0, 02, дворедни), спуштајући се у средњем опсегу, уз благу нелинеарност ефекта. У остатку анализе наставили смо да користимо троскупно кодирање засновано на броју алела дефицитарне активности (лоши, средњи и екстензивни метаболизатори) да бисмо тестирали ефекте генотипа. У хипокампусу су докази за ефекте на резултате активности били ограничени ( т 181 = 1, 00, нс). У овим регионима није било значајне интеракције између резултата латералности и активности ( т 180 = 0, 15 и т 180 = 0, 22, нс).

Image

Оквирне плоче прилагођених просечних нивоа перфузије у таламусу. На оси к оцењена је активност цитокрома П450 2Д6 (ЦИП2Д6) према студији Гаедигк ет ал. 37 Појединци са активношћу 0 на овој парцели су лоши метаболизатори. ЦБФ: церебрални проток крви (у мл 100 г -1 мин -1 ). Нелинеарност ове кривуље значајна је као квадратни израз додан линеарном резултату активности ЦИП2Д6 ( т 180 = 1, 95, П = 0, 05, дворедни).

Слика пуне величине

Анализа по-воксела подручја интереса која су се односила на потврду ових резултата потврдила је значајне активације на нивоу воксела у поређењу између лоших и екстензивних метаболизатора у левом и десном таламу, док је у десном хипокампусу примећен тренд (слика 3 и 4, табела 3). Пост-хоц инспекција прекривених т- вредности хипокампуса открила је неједнаку укљученост структуре хипокампуса, селективно утичући на задњи и медијални део (слика 4). У окружењу је постојала тенденција да се асоцијација шири инфериорно према парахиппокампалном кортексу (слика 3, центар).

Image

Утицај генотипа ЦИП2Д6 на перфузију мировања. Горња половина: мапа т вредности регресије перфузионих вредности на броју алела цитокрома П450 2Д6 (ЦИП2Д6) са недостатном активношћу преко целог мозга (цео узорак), прекривених на стандардном мозгу Т1-пондерираног шаблона. Са леве стране: сагитална кришка која илуструје повезаност између генотипа ЦИП2Д6 и нивоа перфузије у хипоталамусу и у окципиталном / калцаринском кортексу (језични гирус); средина: фронтална кришка на и = −31 мм (координате Монтреал Неурологицал Институте) преко хипокампуса и суседног окципито / темпоралног кортекса (језични и фузиформни гирус); десно: попречни пресјек преко таламуса на з = 8 мм. Ради илустрације, т- вредности су граничне на нивоу значајности П = 0, 05, неисправљено. Л, лево; Р, тачно; А, предња страна; П, задњи. Доња половина: оквирне плоче средњег прилагођеног перфузије церебралног крвотока (ЦБФ) у хипоталамусу ( т 181 = 3, 66, П <0, 001) и окципиталној / калцаринској регији ( т 181 = 3, 52, П <0, 001), подељене са оценама активности ЦИП2Д6 као према студији Гаедигк ет ал. 37 . Појединци са активношћу 0 на овој парцели су лоши метаболизатори. ЦБФ: церебрални проток крви (у мл 100 г -1 мин -1 ).

Слика пуне величине

Image

Аксијални пресеци хипокампалне формације (истакнута позадина), са прекривеним т- вредностима, гранични на нивоу значајности П = 0, 05, некоректорисани (цео узорак). Десна страна мозга је са десне стране. Слика обухвата распон у смјеру од предњег и задњег дијела од и = 10 до и = -45. А, предња страна; П, задњи.

Слика пуне величине

Табела пуне величине

Вокел-би-вокел анализа проширила се на читав мозак

У овој анализи, нивои ЦБФ-а регресирани су на генотип ЦИП2Д6 у целокупном мозгу воксела по вокселу како би се верификовало могуће постојање асоцијација изван претходно дефинисаних подручја од интереса. Тестови постављеног нивоа дали су значајан тренд позитивне повезаности са лошим статусом метаболизатора у подударном узорку (постављени ниво: П = 0, 01, једноструки), који је такође био присутан у целом узорку ( П <0, 01). Ефекти у појединим областима који су наведени ниже су преживели праг значајности од П <0, 001, неисправљен. Као што се види из горње половине слике 3, осим подручја анализе подручја интересовања, највеће позитивне асоцијације у неокортексу примећене су у дифузном подручју које се протеже преко калцаринског и окципиталног кортекса (лингула, подручје Бродманна 18– 27, т = 4, 33 у подударном узорку, т = 4, 22 у целом узорку), у прекунеусу (подручје Бродманна 17, т = 3, 46 у подударном узорку, т = 3, 61 у целом узорку), а у супстанци инностината / орбитофронтални кортекс ( к , и , з = 18, 20, -14; т = 4.74, подударни узорак и т = 3.48, цео узорак). Позитивне асоцијације су такође примећене у хипоталамусу ( к , и , з = 2, −2, −10; т = 4, 12, подударни узорак и т = 4, 42, цео узорак), структури која изражава ЦИП2Д6 на врло високим нивоима, 3 и у језгру Рапхе ( к , и , з = 2, -30, -16; т = 2.70, упарен узорак и т = 3.99). Графикони ефекта на резултате активности ЦИП2Д6 у две области највећег ефекта, хипоталамус и окципитални / калкарински кортекс, налазе се у доњој половини слике 3, показујући сличан пад ЦБФ-а с повећањем активности ЦИП2Д6 и тенденцију ка смањењу у средњем опсегу .

У језгру стриатум и каудата није постојала позитивна веза између присуства алела са недостатном активношћу и нивоа перфузије који су преживели некоректорисани праг за кластер и постављену дефиницију; напротив, нивои перфузије су генерално нижи ( к , и , з = −14, 8, −2; леви палидум, т = -2.82, подударни узорак и т = -2.83, цео узорак). Слично томе, у остатку неокортекса постојала је слаба дифузна негативна повезаност са лошим статусом метаболизатора ( П = 0, 03, корекција постављеног нивоа).

Дискусија

Захваљујући свом учешћу у биотрансформацији различитих биоактивних супстрата у мозгу, попут неуротрансмитера, ендогених морфија и ендоканабиноида, функционална улога ЦИП2Д6 у мозгу била је предмет многих спекулација. Међутим, код људи није нађен ниједан функционални фенотип генетског полиморфизма ЦИП2Д6 који се односи на функцију мозга у прилог овој хипотези. У овом истраживању тражили смо повезаност између перфузије мозга у мировању и статуса метаболизатора који стоје у основи могућих заједничких разлика између ефекта полиморфизма ЦИП2Д6 и перфузије мозга у мировању. Утицај генотипа ЦИП2Д6 процењен је на мировање перфузије мозга у регионима од интереса који су одређени високим нивоом експресије протеина ЦИП2Д6 и месне РНА. Утврђен је ефекат у овим регионима као пораст нивоа перфузије у лошим метаболизаторима. У таламуу, у коме је откривени ефекат смањене активности ЦИП2Д6 био највећи, лоши метаболизатори су карактерисали пораст нивоа перфузије за око 15% у поређењу са екстензивним метаболизаторима. Међусобни метаболизатори су између. У хипокампусу је ефекат био слабији и углавном је утицао на задњи део, у складу са положајем дентатног гирус-а, у којем је експресија ЦИП2Д6 највећа. 3

Пошто је концентрација ЦИП2Д6 у мозгу ниска и ограничена на ћелије неурона, 3 није изненађујуће да се било који ефекат, ако постоји, може открити у областима високе неуронске густине и сразмерно високим нивоом експресије. У овој студији, ефекти нису могли да се открију у регионима са познатом ниском или одсутном експресијом ЦИП2Д6, као што је каудатус или претпостављени. Изван дефинисаних подручја која су од интереса, постојали су неки докази за сличан ефекат генотипа у хипоталамусу, језгру рапхе и окципиталној коре (Слика 3).

Пошто је ЦИП2Д6 укључен у трансформацију неколико биоактивних једињења у мозгу, тешко је приписати било какав ефекат генотипа ЦИП2Д6 јединственом функционалном путу. Један могући кључ за разумевање функционалне улоге ЦИП2Д6 долази из недавне студије која је показала његово учешће у синтези ендогеног морфија. 7 Лоши метаболизатори могу имати нижи ниво ендорфин и показују већу перфузију мозга у мировању у оним регионима у којима је биотрансформација посредована ЦИП2Д6 квантитативно важна. Занимљиво је да је таламус диенцефално језгро такође укључено у ноцицепцију. 50, 51 У овој регији индивидуалне разлике у осетљивости на бол повезане су са разликама у активности. 52 Поред тога, таламус је важан релејни центар за ретикуларни узлазни систем, који регулише узбуђење и будност. 53, 54, 55 Таламска перфузија повезана је са нивоима будности 25, 56 и значајно се смањује током спавања. 26 Повезаност са нивоом перфузије у супстанци инномината / орбитофронталном кортексу и окципиталном калцаринском кортексу такође је у складу са укљученошћу мрежне будности. 56 Стога, наша открића постављају питање могу ли разлике у генотипу бити повезане са модулацијама таламуса који утичу на реактивност на потенцијално штетне подражаје или на сталну пажњу / будност.

У неким студијама које су истраживале однос између генотипа ЦИП2Д6 и личности, пронађена је повезаност између генотипа лошег метаболизатора и анксиозности у особини. 15, 16 Показано је да је хипокампус укључен у регулацију анксиозности. 57 Међутим, пронађени су само ограничени докази о утицају активности ЦИП2Д6 на перфузију у овом региону. Могућа перспектива за будуће студије односи се на разјашњење односа између анксиозности, ЦИП2Д6 и хипокампуса.

У истраживачкој анализи, ЦИП2Д6 ефекти у хипоталамусу су локализовани са високим нивоима експресије ЦИП2Д6. Пошто је сличан ефекат примећен и у језгру рапхе, а обе регије карактерише висок промет серотонина и густина транспортера, 58 може се нагађати да би укључивање ЦИП2Д6 у серотонергички метаболизам могао бити механизам на основу промена у овим регионима.

Постоји неколико ограничења која потенцијално могу утицати на ову студију. Прво, иако је наш узорак од 188 нормалних учесника релативно висок за МРИ стандарде, стопа појаве 7% лоших метаболизатора у популацији 59, 60 довела је до тога да је само 14 појединаца носило два алела са дефицитарном активношћу. Друго, као и у било којој другој опсервационој студији, неидентификовани коваријати могу бити извор скривене пристраности која потенцијално утиче на процене ефекта. Иако су подаци усклађени и прилагођавани старосној доби, полу и времену студије, можда нисмо успели да условимо непознате променљиве које би могле да имају повезаност са појединачним нивоима перфузије одмора, као што су статус пушења и, што је мање вероватно у нашем узорак, тешка злоупотреба алкохола. Извештава се да пушење и алкохолизам утичу на експресију ЦИП2Д6 у одређеним регионима мозга. 9, 10 Међутим, мождане регије у којима је примећена индукција ЦИП2Д6 у овим студијама (глобус паллидус, субстантиа нигра и церебеллум) биле су различите од оних откривених овде.

Узето заједно, ови налази подржавају хипотезу о функционалној улози ЦИП2Д6 у мозгу. Занимљиво питање за будуће студије о неуровизирању је постојање ефеката генотипа ЦИП2Д6 у задацима који се посебно ослањају на регије за које је откривено да су повезане са његовом експресијом и активношћу. Студије које идентификују интермедијарне фенотипе биће од пресудног значаја за разумевање функције ЦИП2Д6 у мозгу.