БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ

К ИЗУЧЕНИЮ ГЕНЕТИКИ ШИЗОФРЕНИИ

М. Е. Вартанян, Е. Д. Богданова, Р. Р. Лидеман (1969)

Из многочисленных данных, свидетельствующих о роли наследственности в возникновении шизофрении, лишь два факта могут быть признаны совершенно достоверными: 1) накопление случаев шизофрении среди членов семей больных; 2) более высокая конкордантность по шизофрении у однояйцевых близнецов по сравнению с двуяйцевыми.

Вместе с тем конкретные гипотезы механизмов наследования шизофрении, основанные на данных клинико-популяционного анализа, не получили пока всеобщего признания. Попытка формулирования единой гипотезы наследования шизофрении как гомогенного фенотипа во всем многообразии ее клинических проявлений столкнулась с большими трудностями. Основные из них — это невозможность точной характеристики изучаемого признака, большое разнообразие в клинической оценке нозологических границ шизофрении, трудность оценки генетической связи между «шизоидными» психопатами и больными пробандами в пределах изучаемых семей и их фенотипической квалификации, недостаточная разработанность проблемы патогенеза шизофрении.

Преодоление этих трудностей может быть достигнуто на пути синтеза популяционных и клинико-биологических мультидисциплинарных исследований природы шизофрении. Поиски биологических механизмов, связанных с наследованием патологических признаков при шизофрении, должны основываться на популяционных и клинических данных. Элементарные популяционно-статистические расчеты показывают, что предрасположение к шизофрении может определяться мутированием во многих локусах, т. е. многими первичными биохимическими дефектами (Erlenmeyer-Kimling с соавторами; Shields; В. П. Эфроимсон, М. Е Вартанян).

Эти расчеты основаны на анализе стабильного уровня болезненности шизофренией с учетом пониженной плодовитости этих больных. Известно, что в течение многих десятилетий число больных шизофренией во многих странах ос тается достаточно стабильным. С другой стороны, достоверно показано, что плодовитость больных шизофренией в целом в 1,5—2 раза ниже, чем здорового населения.

Такая ситуация в течение длительного времени должна была неминуемо привести к заметному уменьшению числа больных шизофренией в населении. Однако этого не произошло.

Следовательно, необходимо объяснить характер процессов, уравновешивающих естественную убыль больных из популяции. Такими процессами могут являться вновь возникающие мутации в соответствующем поколении. Однако для такого уравновешивания требуются очень высокие частоты мутационных изменений, порядка 2x10«3. Эта цифра намного превышает известные величины мутационного процесса у человека 2x10«7. Такое противоречие может быть объяснено возможностью мутирования во многих локусах, которое определяет предрасположение к шизофрении. Эта гипотеза делает необходимым внутрисемейное изучение как можно большего числа биологических признаков больных шизофренией и их родственников для обнаружения тех или иных генотипических особенностей, характерных для лиц этих групп.

Экспериментальная проверка такого предположения могла быть предпринята при многостороннем изучении различных биологических процессов, развивающихся на разных уровнях систем организма больных шизофренией и их родственников.

В предшествующих исследованиях сотрудников нашей лаборатории у больных шизофренией был установлен ряд нарушений нейроэндокринной биохимической и иммунологической систем (Д. Д. Орловская с соавт., 1964; А. Е. Гошева; Г. И. Коляскина, 1967; Р. Р. Лидеман и Е. Д. Богданова, 1967; А. И. Краснова с соавт., 1964, 1966 и др.).

Понятно, что сложный характер взаимозависимости различных патогенетических процессов в условиях целостного организма определяется как общепатологическими закономерностями болезни, так и индивидуальными особенностями конкретного больного. Кроме того, патокинез шизофрении должен сопровождаться соответствующим изменением патогенетических механизмов болезни, т. е. в результате развития патологического процесса в организме больного одни биологические феномены могут появляться, другие исчезать. Естественно, что при таком развитии заболевания могут возникать вторичные патологические расстройства, внешне выступающие в едином комплексе нарушений, характеризующих патобиологическую картину шизофрении.

Чрезвычайно важно установить, какие из изученных биологических расстройств при шизофрении являются первичными, генетически обусловленными и какие отражают общие закономерности реагирования организма на патогенные факторы вообще.

В настоящей работе излагаются результаты изучения больных шизофренией и их близких родственников.

Было обследовано 288 членов 36 семей больных шизофренией. Изучали ряд биологических показателей, связь которых с шизофреническим процессом была установлена ранее: наличие в крови биологически активного фактора, нарушающего нормальные процессы энергетического обмена в эритроцитах in vitro; способность сывороточного фактора изменять стрессовые реакции экспериментальных животных; мембранолитическую активность сыворотки; проницаемость мембран эритроцитов; иммунологические нарушения (противотканевые антитела и гиперчувствительность замедленного типа в культуре лимфоцитов); морфологические особенности лимфоцитов периферической крови.

Анализ полученных результатов показал, что в популяции родственников больных по сравнению с контролем из приведенных тестов накопление обнаруживают лишь 3 признака: 1) морфологические особенности лимфоцитов; 2) наличие в крови биологически активного фактора, нарушающего нормальные процессы энергетического обмена в эритроцитах in vitro; 3) иммунологические нарушения (противотканевые антитела). В этой статье более подробно мы останавливаемся на анализе первого из перечисленных выше признаков.

В экспериментах учитывали раздельно некоторые особенности ядра, цитоплазмы и перинуклеарной зоны. Морфологическая картина лимфоцита, принимаемая нами за норму, характеризуется в основном более гомогенной структурой хроматина ядра, умеренно или слабо базофильной цитоплазмой, имеющей иногда включения, и небольшой перинуклеарной зоной. Ядро патологически измененной клетки отличается более гетерогенной структурой хроматина, в нем можно наблюдать плотные овальные гранулы, не отделенные четкой границей от остальной части кариоплазмы, перинуклеарная зона может быть весьма значительной; цитоплазма этих клеток характеризуется повышенной базофилией, чаще наблюдаются включения, встречаются вакуоли.

Рис. 1. Частота выявления в исследуемых группах атипичных клеток (число которых превышает среднее значение, найденное для группы психически здоровых людей). а — контроль; б — вялотекущая шизофрения; в — ядерная; г — родственники больных.

Рис. 2. Кривые распределения содержания атипичных клеток с измененным ядром у больных шизофренией (2) их родственников (3) и психически здоровых (1). Р — частота встречаемости; п — процент клеток с измененным ядром

Результаты, полученные при изучении морфологии лимфоцитов, показывают, что у больных шизофренией и у их родственников чаще обнаруживались атипичные формы клеток (по сравнению со средним значением, найденным для здоровых), чем в контроле (рис. Г). Достоверные, различия обнаружены для группы больных ядерной формой шизофрении и группы родственников, вероятность ошибочного суждения для указанных групп была меньше 0,01 и 0,05 соответственно.

Раздельная оценка каждого морфологического признака показала, что изменение морфологии ядра является наиболее важным критерием для установления различий между лимфоцитами психически здоровых и больных шизофренией. Такой вывод был сделан после того, как были высчитаны критерии достоверности различий между этими группами по различным указанным выше признакам и проведено их сравнение. Так, критерий достоверности по признаку «измененное ядро» был равен 8,6, в то время как по признаку «измененная цитоплазма» и «увеличение перинуклеарной зоны» — 3,48 и 2,41 соответственно. Анализ кривых распределения клеток с измененными ядрами показал (рис. 2), что характер распределения у родственников отличен от нормального и имеет вид двугорбой кривой. Таким образом, гомогенная в клиническом отношении группа родственников больных шизофренией (люди, у которых отсутствовали процессуальные психопатологические признаки заболевания) оказалась гетерогенной в отношении признака «клетки с измененным ядром» — она распадается на 2 подгруппы, одна из которых примыкает к группе больных шизофренией, другая к контрольной группе.

Изменение морфологии ядер лимфоцитов у больных и их родственников может быть обусловлено изменением физиологического состояния ядерного хроматина этих клеток. Такое предположение подтверждается фактом уменьшения фельгенположительной реакции лимфоцитов больных шизофренией.

В двух сериях исследования определяли содержание ДНК в ядрах лимфоцитов. В серии I использовали цитоспектрофотометрический метод определения. После фиксации мазков крови в парах формалина в течение 30 мин. и окраски по Фельгену клетки фотографировали на пленку с помощью микроскопа «NU» и затем фотометрировали на микрофотометре МФ-4. В каждом случае измеряли по 50 клеток. Было обследовано 16 больных шизофренией и 7 психически здоровых. В серии опытов II применяли двухволновую методику. Измерения производили на цитоспектрофотометре MPS-501 Shimadzu на длинах волн 500 и 548 мкм. В этом случае исследовано 9 больных шизофренией и 7 психически здоровых.

Обнаружено, что у больных количество ДНК в ядрах малых и средних лимфоцитов достоверно понижено по сравнению с контролем (цитофотометрический метод). Построенные гистограммы (рис. 3) распределения ДНК показали, что различия незначительны и равны 10 % от среднего значения содержания ДНК в ядрах лимфоцитов психически здоровых людей, однако в связи с большим числом исследуемых клеток различие это высоко достоверно (Р<0,001). Возникает вопрос, в какой мере различия, обнаруженные у исследованных нами больных шизофренией и психически здоровых, мы вправе перенести на всю популяцию больных и здоровых, т. е. ответить положительно на вопрос о репрезентативности нашей выборки. При адекватной статистической обработке было повторно подтверждено существование достоверных различий в содержании ДНК в лимфоцитах психически здоровых и больных шизофренией (Р<0,05). Кроме того, мы нашли, что различия в содержании ДНК в ядрах только малых лимфоцитов у лиц тех же групп были значительнее и достигали 14 %.

При использовании двухволнового метода было показано, что и в этом случае содержание ДНК в ядрах больных уменьшено, хотя гистограммы распределения имеют менее правильный характер. Вероятность ошибочного суждения меньше 0,001.

Наблюдаемые нами атипичные формы лимфоцитов в крови больных шизофренией и части их родственников, а также уменьшение содержания ДНК в ядрах лимфоцитов больных можно, по нашему мнению, объяснить изменением физиологического состояния этих клеток. Особенность физиологического состояния лимфоцитов больных шизофренией была показана в работах А. Е. Гошевой и соавторов при наблюдении за поведением лимфоцитов в культуре ткани нервных клеток человека и при их кратковременном культивировании. С другой стороны, уменьшение содержания ДНК в лимфоцитах больных, обнаруженное при помощи цитоспектрометрии, может быть вызвано появлением так называемой фельгенотрицательной ДНК, что также может определяться особенностями ее физиологического состояния. Присутствие атипичных лимфоцитов в крови больных шизофренией и их родственников, возможно, также обусловлено существованием особого клона этих клеток.

Рис. 3. Гистограммы распределения содержания ДНК в ядрах лимфоцитов больных шизофренией и психически здоровых людей (цитоспектрофотометрический метод). Клетчатая штриховка — результат наложения двух гистограмм; косая штриховка слева направо — здоровые; справа налево — больные шизофренией.

Что касается второго признака (накопление в популяции родственников больных шизофренией биологически активного фактора сыворотки, нарушающего энергетический метаболизм клетки in vitro), то в отношении этого феномена удалось показать его зависимость от манифестных проявлений болезни среди родственников. Это значит, что данный механизм, имея генетическую природу, участвует в процессах, определяющих возникновение собственно психотических симптомов болезни.

Противотканевые комплементсвязывающие («антимозговые») антитела в сыворотке крови больных шизофренией удается обнаружить в 27 % случаев. При обследовании родственников этих больных те же антитела выявлялись в 16 % случаев (в контрольной группе 1,6 %; Р<0,01). Различия частот обнаружения этих антител у самих больных и их родственников оказались статистически недостоверными. Не было также установлено достоверных корреляций между наличием манифестных проявлений психоза у родственников и присутствием в сыворотках их крови антител.

Несмотря на четкое накопление описанных биологических признаков у родственников больных, их истинная роль в патогенезе шизофрении остается неясной. Трудно также объяснить, какие первичные генетические дефекты и каким путем вызывают возникновение этих феноменов.

Попытка синтеза многочисленных данных биологического изучения шизофрении привела к предположению о существовании какого-то общего и единого патологического механизма, которым могли бы быть объяснены все обнаруженные факты (М. Е. Вартанян, 1968). Таким механизмом, с нашей точки зрения, является нарушение функций и структуры клеточных мембран.

Нарушение мембранной проницаемости легко объясняет большинство описанных биологических расстройств, обнаруженных у больных шизофренией. Запуск аутоиммунных процессов, нарушение энергетического потенциала клеток и многие другие сдвиги в организме больных могут явиться следствием первичного нарушения структуры и функции клеточных мембран. В то же время известно, что многочисленные и разнообразные мутации могут в качестве конечного эффекта приводить к физиологически значимым нарушениям мембран клеток. Хотя приведенное объяснение и не является единственно возможным, оно наиболее продуктивно для дальнейших исследований и поддается экспериментальной проверке.

Приведенные результаты исследования родственников имеют также значение для понимания роли различных внешних факторов в возникновении патологических признаков у самих больных. Известно, что некоторые авторы пытались объяснить биологические нарушения, обнаруживаемые у больных шизофренией, длительным пребыванием их в условиях стационара, меньшей подвижностью и другими влияниями больничной обстановки. Тот факт, что у части родственников, находящихся вне психиатрического стационара, также обнаруживаются описанные нарушения, в значительной степени устраняет этот вопрос.