CC BY
33
№ 6 - 2015 г. 14.00.00 медицинские науки (14.03.00 Медико-биологические науки)
УДК 612.821:575.174.015.3+159.922.4
РОЛЬ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА DRD4 ДОФАМИНЭРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
В УСПЕВАЕМОСТИ И ПОВЕДЕНЧЕСКИХ СТЕРЕОТИПАХ ЭТНИЧЕСКИ РАЗЛИЧНЫХ КОГОРТ
СТУДЕНТОВ
Н. Н. Ильинских1. Е. Н. Ильинских2, И. Н. Ильинских1. А. Е. Янковская3. Н. Т. Ясакова4
1ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России
(г. Томск)
2ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Министерства науки и образования России (г. Томск) 3ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Министерства науки и образования России (г. Томск) 4ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Новосибирск)
Показано, что число студентов, имеющих в своем генотипе различные аллели гена DRD4, существенно различается в зависимости от этнической принадлежности и курса. На 1-м курсе среди славян (русские, украинцы и белорусы) число студентов с генотипом DRD4*7R составило 19,4 %, а к 5-6-му курсу число таких студентов снизилось до 3,5 %. Анализ успеваемости показал, что такая «селекция» носителей аллеля DRD4*7R обусловлена низкой успеваемостью и последующим отчислением этих студентов. Кроме того, лица с подобным генотипом отличались антисоциальным поведением, повышенным потреблением алкоголя, среди них отмечена наркомания и токсикомания, в связи с чем многие из них были отчислены еще и по этой причине. Среди угро-финской и монголоидной групп студентов — носителей аллеля DRD4*7R такой закономерности не отмечено. Исследование выполнено при финансовой поддержке РГНФ, проектов 15-06-10190 и 13-06-00709
Ключевые слова: успеваемость студентов, поведенческие стереотипы, этнические группы, полиморфизм гена DRD4, дофаминергическая система, «поиск новизны».
Ильинских Николай Николаевич — доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биологии и генетики ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет», e-mail: [email protected]
Ильинских Екатерина Николаевна — доктор медицинских наук, профессор кафедры медэкологии ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет», е-mail: [email protected]
Ильинских Ирина Николаевна — доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и генетики ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет», е-mail: [email protected]
Янковская Анна Ефимовна — доктор физико-технических наук, профессор кафедры медико-биологического моделирования ФГАОУ «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», е-mail: [email protected]
Ясакова Наталья Тихоновна — доктор биологических наук, профессор кафедры медицинской генетики и биологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 226-55-10, e-mail: [email protected]
В настоящее время в геноме человека выявлены локусы генов, с которыми ассоциированы личностные психоневрологическими свойства индивидуума. Так обнаружена связь аллелей гена дофаминергической системы DRD4 с экстраверсией и стремлением к новизне [3].
При исследовании структуры гена DRD4 были выявлены участки с повторами (от 2R до 11R). Бразильские ученые, исследуя племена индейцев-собирателей, особое внимание уделили аллелю гена DRD4*R7 (7 повторов), назвав его «геном авантюризма» или «геном поиска новизны», полагая, что этот ген имеет важное селективное значение [10].
Роль полиморфизма по гену DRD4 в когнитивных успехах студентов вузов приводятся в исследовании J. Ekelund с соавт. [7]. Однако авторы не пришли к однозначному заключению по этому вопросу.
Цель настоящей работы заключается в проведении исследования частоты носительства различных аллельных вариантов гена DRD4 у этнически различных групп студентов в связи с проблемой отчислений за антисоциальное поведение и академическую неуспеваемость.
Материал и методы. Исследования были проведены на базе ЦНИЛа и кафедры биологии и генетики Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ). Обследовано 733 студента СибГМУ и Томского государственного университета в возрасте от 17 до 25 лет, подписавших добровольное информированное согласие относительно определения у них вариантов аллелей гена DRD4. Всех обследуемых при обработке результатов разделили на 4 группы: студенты 1-го курса — 1-я группа, 2-го курса — 2-я группа; 3-4-го курсов — 3-я группа и 5-6-го курсов — 4-я группа. Поскольку имеются определенные этнические различия в частоте носительства вариантов аллелей гена DRD4 [3, 4], то студенты были подразделены также на подгруппы по этнической принадлежности: славяне (русские, украинцы и белорусы), угро-финская группа (ханты, манси, удмурты, марийцы, мордва) и студенты, относящиеся к монголоидной расе (тувинцы, алтайцы, буряты, якуты).
ДНК выделяли из клеток буккального эпителия реактивами и методом, разработанным компанией PrepFiler Automated Forensic DNA Extraction Kit (USA). Амплификацию
изученных локусов проводили с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) синтеза ДНК на амплификаторе «Терцик» (г. Москва, РФ). Определение аллелей гена DRD4 проведены методом, описанным J. Benjamin et al. [3]. Статистическую обработку осуществляли с использованием пакета статистических программ BIOSYS-2, Microsoft Access, BIOSTAT (Primer of Biostatistic version 4.03). Статистическую ошибку оценки частот генотипов рассчитывали по формуле, предложенной Л. А. Животовским [1]. Частоты гаплотипов вычисляли в программе как произведение соответствующих частот аллелей каждого маркера, в то время как значения наблюдаемых частот гаплотипов рассчитывали с помощью специального алгоритма [12].
Результаты исследования и их обсуждение. Большинство обследованных студентов независимо от этнической принадлежности имели аллели гена DRD4 c числом повторов: 2R, 4R и 7R (см. табл.). Обнаружение похожего полиморфного локуса у различных видов млекопитающих [8] свидетельствует о его эволюционной значимости в процессах экспрессии гена. Как свидетельствуют полученные нами данные, во всех обследованных группах превалировали лица с аллелью гена DRD4*4R (от 58,1 до 74,4 %). Некоторые ученые считают, что все аллели этого кластера являются производными предкового варианта — аллеля DRD4*4R,который преобладает в большинстве популяций мира [4].
Распределение частот аллелей в гене DRD4 среди студентов (в %)
Группы Этническая принадлежность Аллели
*2 *3 *4 *5 *6 *7 *8
Студенты 1-го курса, п = 146 С 8,8 4,6 65,1 0,9 0,6 19,4 0,6
УФ + М 15,7 3,5 58,1 15,8 2,7 3,5 0,7
Студенты 2-го курса, п = 210 С 9,4 6,3 76,5 0,8 0 7,0 0
УФ + М 8,3 5,2 67,4 11,8 0 7,3 0
Студенты 3-4-го курсов, п = 198 С 8,0 6,8 75,5 1,1 0,4 7,0 1,2
УФ + М 7,8 2,7 71,4 10,2 1,5 4,2 2,2
Студенты 5-6-го, курсов, п = 179 С 7,4 4,3 73,6 6,8 1,7 5,2 1,0
УФ + М 8,5 5,4 74,4 5,7 0,6 4,1 1,3
Примечание: С — студенты, относящиеся к славянской группе народов; УХ + М — студенты, относящиеся к угро-финской и монголоидной группам народам
Обращает на себя внимание повышенная частота студентов 1-го курса славянского происхождения, имеющих аллель гена DRD4*7R, при этом число людей с таким генотипом существенно снижалось среди студентов старших курсов (19,4 % у 1-го курса и от 3,5 до 7,3 % у старшекурсников), что возможно объяснить процессом «селекции». По-видимому, в силу своего неустойчивого психотипа студенты с таким генотипом часто бывают отчисленными. И, действительно, анализ успеваемости этих студентов подтверждает эту мысль. Одними из первых исследований, проведенных в отношении личностных черт, является работа R. P. Ebstein [5], который показал ассоциацию аллеля DRD4*7R полиморфного VNTRлокусa в экзоне 3 с повышенным «поиском новизны». Некоторые последующие исследования подтвердили данную ассоциацию [2, 9], однако в финской популяции повышенный «поиск новизны», наоборот, был отмечен у носителей аллелей DRD4*2R и DRD4*5R[6]. Сходная закономерность наблюдалась нами в угро-финских группах студентов. Среди них повышенная частота студентов с аллелями DRD4*2R и *5R была характерна для первокурсников.
Имеется мнение, что у монголоидной расы в результате рекомбинации между аллелями DRD4*4R^ DRD4*7R произошло возникновение аллеля DRD4*2R^ частности и поэтому в азиатских популяциях аллель DRD4*2R выполняет функции аллеля DRD4*7R[11]. По мнению R. P. Ebstein [5] и J. M. Lusher с соавт. [7], лица, имеющие аллель гена DRD4*7R, импульсивны, раздражительны, у них могут быть проблемы с властью и законом, склонны нарушать правила, преграждающие им доступ к тому, что, как они полагают, принесет удовлетворение или позволит встряхнуться, естественно, такие личности плохо вписываются в коллектив студентов университета. Среди отчисленных славян-студентов за антисоциальное поведение до 58,9 % имели аллель гена DRD4*7R. Очень часто мотивом отчислений были алкоголизм, наркомания и токсикомания. У угро-финских и монголоидных этносов (УФ + М) такой закономерности не наблюдалось. Для них такую роль, по-видимому, выполняет аллель DRD4*5R. Число УФ + М среди первокурсников с 5 повторами в гене DRD4 составило 15,8 %, а у студентов 5-6-го курсов — 5,7 %.
Заключение. Таким образом, результаты наших исследований свидетельствуют об определенной роли генетических факторов дофаминэргической системы в реализации поведенческой и учебной активности студентов и их адаптации к социуму студенчества. Слабая успеваемость и наклонности к антисоциальному поведению отмечаются у студентов славянской группы (русские, украинцы и белорусы), являющихся носителями аллеля гена DRD4*7R. У угро-финской и монголоидной этнических групп такой же феномен наблюдается у носителей аллелей DRD4*5R и DRD4*2R.
Список литературы
1. Животовский Л. А. Популяционная биометрия / Л. А. Животовский. — М. : Наука, 1991. — 272 с.
2. The dopamine D4 receptor gene exon III polymorphism is associated with novelty seeking in 15-year-old males from a high-risk community sample / K. Becker [et al.] // J. Neural. Transm. — 2005. —Vol. 112 (6). — P. 847-858.
3. Benjamin J. Molecular genetics and human personality / J. Benjamin, R. Ebstein, H. Belmaker. — Washington : American Psychiatric Publishing Inc., 2002. — 356 p.
4. Evidence of positive selection acting at the human dopamine receptor D4 gene locus / Y. C. Ding [et al.] //Proc. Nat. Acad. Sci. USA. — 2002. — Vol. 99 (1). — P. 309-314.
5. Ebstein R. P. Saga of an adventure gene : novelty seeking, substance abuse and the dopamine D4 receptor exon III repeat polymorphism / R. P. Ebstein //Мо1. Psychiatry.
— 1997. — Vol. 2. — P. 381-384.
6. Association between novelty seeking and the type 4 dopamine receptor gene in a large Finnish cohort sample / J. Ekelund [et al.] // Am. J. Psychiatry. — 1999. — Vol. 156 (9). — P. 1453-1455.
7. Lusher J. M. Dopamine D4 receptor gene (DRD4) is associated with Novelty Seeking (NS) and substance abuse : the saga continues / J. M. Lusher, C. Chandler, D. Ball // Mol. Psychiatry. — 2001. — Vol. 6 (5). — P. 497-499.
8. Allelic variation of the D4 dopamine receptor polymorphic region in two dog breeds, Golden retriever and Shiba / Y. Niimi [et al.] // J. Vet. Med. Sci. — 1999. — Vol. 61 (12).
— P. 1281-1286.
9. Further evidence for a modulation of Novelty Seeking by DRD4 exon III, 5-HTTLPR, and COMT val/met variants / А. Strobel [et al.] // Мо1. Psychiatry. — 2003. — Vol. 8 (4). — P. 371-372.
10. Dopamine Receptor D4 Allele Distribution in Amerindians : A Reflection of Past Behavior Differences? / L. Tovo-Rodrigues [et al.] // American Journal of Physical Anthropology.
- 2010. - Vol. 143. - P. 458-464.
11. The genetic architecture of selection at the human dopamine receptor D4 (DRD4) gene locus / E. Wang [et al.] // Am. J. Hum. Genet. - 2004. - Vol. 74 (5). - P. 931-944.
12. Zhao J. H. Faster haplotype frequency estimation using unrelated subjects / J. H. Zhao, P. C. Sham // Hum. Hered. - 2002. - Vol. 53 (1). - P. 36-41.
ROLE OF DRD4 GENE POLYMORPHISM OF DOPAMINERGIC SYSTEM IN PROGRESS AND BEHAVIOURAL
STEREOTYPES OF ETHNICALLY VARIOUS COHORTS OF STUDENTS
N. N. Ilyinskikh1. E. N. Ilyinskikh2. I. N. Ilyinskikh1. A. E. Yankovskaya3. N. T. Yasakova4
1SBEIHPE «Siberian State Medical University» of Ministry of Health (Tomsk) 2FSAEI HE «National research Tomsk state university» of Ministry of Education and Science
(Tomsk)
3FSAEI HE «National research Tomsk polytechnical university» of Ministry of Education and
Science (Tomsk)
4SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University» of Ministry of Health (Novosibirsk)
It is shown that the number of the students with various alleles of DRD4 gene in the genotype significantly differs depending on an ethnic origin and a course. On the 1st course among Slavs (Russians, Ukrainians and Belarusians) the number of students with DRD4*7R genotype made 19,4 %, and at the 5-6th course the number of such students decreased to 3,5 %. The analysis of progress showed that such «selection» of carriers of DRD4*7R allele is caused by low progress and the subsequent expel of these students. Besides, it was revealed persons with a similar genotype differed in the antisocial behavior increased by alcohol consumption, among them the narcomania and a toxicomania in this connection many of them were deducted also for this reason. Among Finno-Ugrian and Mongoloid groups of students the carriers of DRD4*7R allele of such pattern are registered.
Research is undertaken with financial support of RSSF, projects 15-06-10190 and 13-06-00709.
Keywords: progress of students, behavioural stereotypes, ethnic groups, DRD4 gene polymorphism, dopaminergic system, «novelty search».
About authors:
Ilyinskikh Nikolay Nikolaevich - doctor of biological science, professor, head of biology and genetics chair at SBEI HPE «Siberian State Medical University», e-mail: [email protected]
Ilyinskikh Ekaterina Nikolaevna - doctor of medical science, professor of medical ecology chair at FSAEI HE «National research Tomsk state university» of Ministry of Education and Science, e-mail: [email protected]
Ilyinskikh Irina Nikolaevna - doctor of biological science, professor of biology and genetics chair at SBEI HPE «Siberian State Medical University» of Ministry of Health, e-mail: [email protected]
Yankovskaya Anna Efimovna - doctor of physics and technology science, professor of medicobiological modeling chair at FSAEI HE «National research Tomsk polytechnical
university», e-mail: [email protected]
Yasakova Natalya Tikhonovna — doctor of biological science, professor of medical genetics and biology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University», office phone: 8 (383) 226-55-10, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Zhivotovsky L. A. Population biometry / L. A. Zhivotovsky. — M. : Science, 1991. — 272 p.
2. The dopamine D4 receptor gene exon III polymorphism is associated with novelty seeking in 15-year-old males from a high-risk community sample / K. Becker [et al.] // J. Neural. Transm. — 2005. —Vol. 112 (6). — P. 847-858.
3. Benjamin J. Molecular genetics and human personality / J. Benjamin, R. Ebstein, H. Belmaker. — Washington : American Psychiatric Publishing Inc., 2002. — 356 p.
4. Evidence of positive selection acting at the human dopamine receptor D4 gene locus / Y. C. Ding [et al.] //Proc. Nat. Acad. Sci. USA. — 2002. — Vol. 99 (1). — P. 309-314.
5. Ebstein R. P. Saga of an adventure gene : novelty seeking, substance abuse and the dopamine D4 receptor exon III repeat polymorphism / R. P. Ebstein //Mol. Psychiatry.
— 1997. — Vol. 2. — P. 381-384.
6. Association between novelty seeking and the type 4 dopamine receptor gene in a large Finnish cohort sample / J. Ekelund [et al.] // Am. J. Psychiatry. — 1999. — Vol. 156 (9). — P. 1453-1455.
7. Lusher J. M. Dopamine D4 receptor gene (DRD4) is associated with Novelty Seeking (NS) and substance abuse : the saga continues / J. M. Lusher, C. Chandler, D. Ball // Mol. Psychiatry. — 2001. — Vol. 6 (5). — P. 497-499.
8. Allelic variation of the D4 dopamine receptor polymorphic region in two dog breeds, Golden retriever and Shiba / Y. Niimi [et al.] // J. Vet. Med. Sci. — 1999. — Vol. 61 (12).
— P. 1281-1286.
9. Further evidence for a modulation of Novelty Seeking by DRD4 exon III, 5-HTTLPR, and COMT val/met variants / A. Strobel [et al.] // Mol. Psychiatry. — 2003. — Vol. 8 (4). — P. 371-372.
10. Dopamine Receptor D4 Allele Distribution in Amerindians : A Reflection of Past Behavior Differences? / L. Tovo-Rodrigues [et al.] // American Journal of Physical Anthropology.
— 2010. — Vol. 143. — P. 458-464.
11. The genetic architecture of selection at the human dopamine receptor D4 (DRD4) gene locus / E. Wang [et al.] // Am. J. Hum. Genet. — 2004. — Vol. 74 (5). — P. 931-944.
12. Zhao J. H. Faster haplotype frequency estimation using unrelated subjects / J. H. Zhao, P. C. Sham // Hum. Hered. — 2002. — Vol. 53 (1). — P. 36-41.
