Газета «Новости медицины и фармации» №4 (686), 2019

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет алкоголизм, или алкогольную зависимость, как «хроническое заболевание, характеризующееся постоянным или периодическим употреблением алкоголя, патологическим влечением к алкоголю и абстинентным синдромом при прекращении приема, потерей контроля при употреблении, частыми интоксикациями нарастающей тяжести» [1].

Алкогольная зависимость — это глобальная эпидемия. Так, по статистическим данным, в мире около 240 миллионов человек являются алкоголезависимыми (3–4 % в популяции). Из них 3,3 миллиона ежегодно умирают по этой причине. В Украине 2,2 % населения страдают алкогольной зависимостью, на учете в медицинских учреждениях с диагнозом «алкоголизм» сегодня находится почти 1 млн человек. Ежегодно украинцы потребляют в среднем 13,9 литра алкоголя (в пересчете на чистый спирт). Было подсчитано, что 40 % смертей мужчин трудоспособного возраста и 22 % женщин в возрасте от 20 до 64 лет являются следствием употребления алкоголя. В новом исследовании ВОЗ представлены данные о том, что украинская молодежь занимает 1-е место в мире в рейтинге потребления алкоголя среди детей и молодежи, где 40 % подростков употребляют алкогольные напитки по крайней мере один раз в месяц. Больше половины украинских школьников пьют пиво или слабоалкогольные коктейли, и уже с 13 лет они начинают свой путь к хроническому алкоголизму.

Хроническая и алкогольная интоксикация связана с множеством заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистая патология, цирроз печени, нейропсихические расстройства, травмы, фетальный алкогольный синдром, а также характеризуется социальными проблемами, включая самоубийства, убийства, дорожно-транспортные происшествия, аварии на производстве и уголовные преступления [2, 3].

При алкогольной зависимости обнаружен широкий полиморфизм генов, обусловленных многообразным сочетанием наследственных и средовых факторов [4, 5]. Эксперименты на животных позволили определить области, в которых необходимо искать генетические различия у людей. Прежде всего это метаболизм алкоголя, то есть реакции его пре-вращения в организме и нейрофизиологические реакции на этанол.

Выявлены две группы генов, связанных с алкоголизмом:

I. Гены, контролирующие метаболизм алкоголя (окисление этанола).

II. Гены, контролирующие функции мозга (характеризуют поведение человека).

Гены, контролирующие метаболизм алкоголя

Элиминация этанола в организме осуществляется путем его экскреции в неизменном виде и биотрансформации. В неизменном виде он удаляется легкими, почками, потовыми железами, с калом. Биотрансформация этанола протекает в основном в печени и включает следующие этапы (рис. 1):

1. В цитопламе клеток этанол под действием фермента алкогольдегидрогеназы (ADH) превращается в ацетальдегид, который в дальнейшем при участии фермента альдегиддегидрогеназы (ALDH) образует уксусную кислоту (метаболизируется до 90 % принятого алкоголя).

2. Окисление в пероксисомах с помощью каталазы, оксидаз и пероксидаз тканей (метаболизируется до 2–3 %).

3. Микросомальное окисление в гладком эндоплазматической ретикулуме (фермент CYP2E1).

4. Этерификация этанола с жирными кислотами, в результате чего образуются сложные эфиры.

Основной путь расщепления этанола в организме представляет собой двухступенчатый процесс. Вначале этанол окисляется до ацетальдегида, а затем до ацетата. Накопление токсического промежуточного продукта, каким является ацетальдегид, вызывает такие физиологические симптомы, как тахикардия, тошнота, потливость, гиперемия кожных покровов лица. На скорость образования ацетальдегида и дальнейшего его превращения в уксусную кислоту влияют полиморфизм генов, кодирующих ферменты ADH и ALDH.

Существуют несколько изоформ ADH, которые метаболизируют алкоголь в печени, — ADH1A, ADH1B, ADH1C и ADH4-7. Основное количество алкоголя окисляется с помощью изофермента ADH1B. При этом индивидуумы с единичным нуклеотидным полиморфизмом (SNP, single-nucleotide polymorphism) ADH1B*2, у которых аминокислота аргинин в положении 48 заменена на аминокислоту гистидин (Arg48His), метаболизируют алкоголь значительно быстрее, чем лица с вариантом ADH1B*1. У жителей Восточной Азии по сравнению с другими популяциями чаще встречается вариант ADH1B*2, поэтому они имеют защитный эффект для риска развития алкоголизма [6, 7]. Вариации изоформ ALDH также связаны с риском алкоголизма. Большая часть окисления ацетальдегида до ацетата осуществляется изоферментом ALDH2. Индивидуумы с полиморфизмом ALDH2*2 (Glu504Lys) метаболизируют ацетальдегид с гораздо меньшей скоростью. Этот медленный метаболизм ацетальдегида проявляется неприятными физиологическими симптомами. Поэтому вариант ALDH2*2 связан с уменьшением риска развития алкоголизма [8, 9] (рис. 2).

Полиморфизм гена ALDH2*2 обнаружен у 44 % японцев, 53 % вьетнамцев, 27 % корейцев, 30 % китайцев. У людей, несущих ген ALDH2*2, склонность к употреблению алкоголя в 6 раз меньше.

1. Ген алкогольдегидрогеназы ADH1В

Интерпретация:

— ADH1B*1/*1 аллель — высокий риск развития алкоголизма;

— ADH1B*1/*2 аллель — риск развития алкоголизма снижен;

— ADH1B*2/*2 аллель — риск развития алкоголизма снижен на 30 %.

2. Ген альдегиддегидрогеназы ALDH2

Интерпретация:

— ALDH2*1/*1 аллель — нет предрасположенности к развитию алкоголизма;

— ALDH2*1/*2 аллель — повышен риск возникновения алкогольной зависимости;

— ALDH2*2/*2 аллель — снижен риск развития алкогольной зависимости.

Таким образом, при лабораторном исследовании с использованием генотипирования обнаружение активной формы алкогольдегидрогеназы ADH1B*2 и неактивной формы альдегиддегидрогеназы ALDH2*2 свидетельствует о том, что данный индивид предрасположен к более редкому употреблению алкоголя и в небольших количествах. Эти результаты рассматриваются как протективный фактор, однако не могут являться препятствием для развития алкогольной зависи-
мости.

В недавних исследованиях было показано влияние генетических факторов в зависимости от возраста [10]. Индивидуумы с генотипом ADH1C*1/*1 и CYP2E1*c1/*c2 склонны к алкогольной зависимости в молодом возрасте по сравнению с теми, у кого имеется генотип ADH1C*1/*2 и CYP2E1*c1/*c1. Это имеет очень важное значение, так как позволяет использовать скрининг для возможной профилактики алкогольной зависимости

Гены, контролирующие функции мозга

Алкоголь специфически влияет на определенные системы и структуры мозга, вызывая развитие синдрома зависимости. Имеются генетические варианты нескольких нейротрансмиттерных систем, связанных с алкоголизмом [11–16]. К ним относятся:

1. D2-дофаминовый рецептор.

2. Рецептор гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК).

3. Глутаматный рецептор.

4. Серотониновый рецептор.

5. Холинергический мускариновый рецептор.

1. D2-дофаминовый рецептор

Дофамин — это нейротрансмиттер, обладающий широким спектром действия в мозге, включая мезолимбическую систему, где он функционирует как медиатор вознаграждения или удовольствия [17]. Дофамин влияет на риск развития алкоголизма через разнообразные механизмы, к которым относятся: усиление действия лекарственных препаратов, личностные характеристики, а также некоторые психические расстройства. Нарушения, связанные с функционированием дофаминовой системы, побуждают человека употреблять дополнительные стимуляторы, одним из которых является алкоголь, вызывающий высвобождение дофамина в мезолимбической системе. Результаты исследования специфических маркеров дофамина показали, что в мозге алкоголиков уменьшается плотность D2-рецепторов [18].

Существуют два типа дофаминовых рецепторов: D1 (D1-D5-рецепторы, воздействующие на аденилатциклазу) и D2-подобные (D2-, D3- и D4-рецепторы). Ген DRD2 кодирует рецептор D2, расположенный на дофаминергических нейронах. Имеется несколько альтернативных вариантов (аллелей) данного гена, появившихся в результате однонуклеотидного полиморфизма. В гене DRD2 изучены некоторые полиморфные сайты, часть которых расположена в последовательности, кодирующей белок. Нуклеотидные замены в них могут изменять структуру белка, тем самым нарушая его функцию. Для этих аллелей показана ассоциация с алкогольной зависимостью.

На регуляцию экспрессии гена DRD2 оказывает влияние ген ANKK1, находящийся рядом с ним. Один из полиморфных локусов гена ANKK1 располагается в позиции 2137 в 8-м экзоне, в котором может происходить замена цитозина (С) на тимин (T). Данный участок называется генетическим маркером C2137T (или TaqIA). В результате аминокислота глутамин замещается на лизин (Glu713Lys) в позиции 713 аминокислотной последовательности белка ANKK1.

Исследование данного генетического маркера может быть использовано для определения риска развития склонности к алкоголизму.

Интерпретация:

— С/С — генотип, не ведущий к снижению плотности рецепторов дофамина в головном мозге;

— С/Т — генотип, ведущий к снижению плотности рецепторов дофамина в головном мозге;

— Т/Т — генотип, ведущий к снижению плотности рецепторов дофамина в головном мозге.

2. Рецептор гамма-аминомасляной кислоты

Гамма-аминомасляная кислота является основным ингибирующим нейротрансмиттером в головном мозге. Действие алкоголя увеличивает активность ГАМК в мозге путем ее высвобождения, что осуществляется через два типа рецепторов — ГАМК-А и ГАМК-В. При изучении подтипов рецепторов α1 (ГАМК-А1) и α6 (ГАМК-А6) оказалось, что они могут влиять на предрасположенность к алкогольной зависимости. В некоторых исследованиях [19, 20] показана положительная корреляция генетических полиморфизмов между рецепторами ГАМК-А1 и ГАМК-А6, которые связаны с развитием алкоголизма. Генотип GG гена рецептора ГАМК-A1 играет важную роль в развитии раннего начала и тяжелого типа алкоголизма. Эти полиморфизмы приводят к образованию дефектных субъединиц, что, в свою очередь, уменьшает количество нормально функционирующих рецепторов.

3. Глутаматный рецептор

Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером в головном мозге и оказывает действие через несколько подтипов рецепторов. Существует два главных глутаматных рецептора:

1. Ионотропный глутаматный рецептор (iGluR). Обнаружен на мельчайших выпячиваниях дендритов постсинаптических клеток (опосредуют быстрые реакции нейронов).

2. Метаботропные глутаматные рецепторы (mGluRs), расположенные в мембране вокруг синапса. Они осуществляют более медленные и продолжительные реакции на синапсе и имеют модулирующие эффекты.

Ионотропные глутаматные рецепторы представлены тремя классами, которые опосредуют передачу быстрых сигналов:

— рецепторы N-метил-D-аспартата (NMDA-R);

— рецепторы α-амино-3-гидрокси-5-метилизокса-зол-4-пропионовой кислоты (AMPA-R);

— рецепторы каиновой кислоты.

Алкоголь ингибирует активность глутамата в головном мозге в отличие от ГАМК. Острое воздействие алкоголя вызывает снижение уровней внеклеточного глутамата в области полосатого тела головного мозга. Обнаружено, что алкоголь осуществляет свои эффекты в основном через рецепторы NMDA [21]. Показано, что малые и средние дозы алкоголя нарушают процессы обучения и памяти с вовлечением механизма длительной потенциации, опосредованного NМDА-рецепторами. Активация NMDA-peцепторов играет важную роль в развитии гипоксии мозга и появлении эпилептиформной активности. Действие этанола на NМDА-рецепторы объясняет возникновение судорожной активности в период отмены этанола при алкогольном абстинентном синдроме. NMDA-peцепторы, участвующие в процессе развития алкогольной зависимости, играют роль в нейронной реорганизации (нейропластичности), что способствует гипервозбудимости и тяге во время отмены алкоголя [22]. Препараты, влияющие на глутаматные рецепторы, используют для лечения алкогольной зависимости. Например, лекарственный препарат акампросат модулирует передачу глутамата, действуя на NMDA глутаматные рецепторы. Акампросат, снижая повышенную активность глутамата, тем самым блокирует чрезмерное потребление алкоголя [23].

4. Серотониновый рецептор

Серотонин представляет собой моноаминовый нейротрансмиттер, известный как 5-НТ (5-гидрокситриптамин), на который воздействуют алкоголь, кокаин, амфетамины, ЛСД. Он является производным триптофана, обнаружен в центральной нервной системе (ЦНС), желудочно-кишечном тракте, тромбоцитах. Функции серотонина в ЦНС заключаются в регулировании настроения, аппетита, сна, температуры тела, боли, сокращении мышц, модулирует поведенческую реакцию на несправедливость [24]. Большинство лекарственных препаратов, используемых для лечения депрессии, направлены на увеличение уровня серотонина в мозге [25]. Серотонин продуцируется нейронами в ядрах шва (скопление нейронов, расположенных по средней линии продолговатого мозга). Серотонин высвобождается в пространство между нейронами и диффундирует в относительно широком промежутке (> 20 мкм) для активации 5-НТ-рецепторов, расположенных на дендритах, клеточных телах и пресинаптических окончаниях соседних нейронов. Серотонинергическое действие прекращается в основном за счет поглощения 5-НТ из синапса. Это достигается через специфический транспортер моноаминов (SERT). При алкоголизме имеются мутации в гене SERT, известном также как SLC6A4. Этот ген имеет в основном две мутации, так называемую длинную и короткую аллель. Разница между двумя аллелями заключается в том, что короткая версия аллеля имеет делецию 44 bp в 5'-регуляторной области гена. Эта делеция 44 bp находится на 1 kb выше от сайта инициации транскрипции гена [26].

5. Холинергический мускариновый рецептор

Холинергические рецепторы — это трансмембранные рецепторы, эндогенным агонистом которых является ацетилхолин. Нервные волокна, выделяющие ацетилхолин из своих окончаний, называются холинергическими. На постганглионарных нейронах и клетках мозгового вещества надпочечников располагаются N-холинорецепторы (CHRN, чувствительные к никотину), а на внутренних органах — М-холинорецепторы (CHRM, чувствительные к алкалоиду мускарину). Ацетилхолиновый мускариновый рецептор относится к классу серпентиновых рецепторов, осуществляющих передачу через гетеротримерные G-белки. М-холинорецепторы подразделяются на 5 подтипов. Одним из них является CHRM2 (Cholinergic muscarinic 2 receptor), который присутствует в нейронах центральной и периферической нервной системы, сердечной и гладкой мышц и различных эндокринных железах. CHRM2 контролирует регуляцию ц-АМФ и является ответственным за опосредованное ацетилхолином ингибирование аденилатциклазной активности, обеспечивая отрицательную обратную связь для высвобождения ацетилхолина из холинергических терминалей [27–29].

В 2004 г. Wang и др. [30] в исследовании COGA (Collaborative Study of the Genetics of Alcoholism — Совместное исследование генетики алкоголизма) показали, что ген CHRM2, кодирующий холинергический мускариновый рецептор CHRM2, расположенный на 7q31-35 хромосоме, имеет три одиночных нуклеотидных полиморфизма в интронах 4 и 5. Эти изменения в гене характеризуются клиническими проявлениями алкогольной зависимости, депрессией и сопровождаются уменьшением количества рецепторов.

Биомаркеры алкоголизма

Биомаркеры являются неотъемлемой частью для оценки состояния пациентов с алкогольной зависимостью [31–33]. При алкоголизме биомаркеры используются не только для подтверждения этиологии, но и помогают решению проблемы злоупотребления алкоголем через совместное взаимодействие между доктором и пациентом. Основываясь на данных лабораторных исследований, возможно получить новые данные о первичных механизмах заболевания, вызванного этанолом. Информацию о фактическом количестве потребленного алкоголя возможно собрать с помощью специально разработанных опросников, таких как Alcohol Use Disorders Identification Test (AUDIT), CAGE alcohol questionnaire (Cut down, Annoyed, Guilty, Eye-opener), Michigan Alcoholism Screening Test (MAST) или time-line follow-back (TLFB) [34, 35]. Однако эти результаты определяются только самоотчетами врачей, которые по ряду причин часто являются ненадежными каналами информации.

Биомаркеры имеют несколько возможных приложений для использования, а именно для ранней диагностики, скрининга или диагностических целей. В настоящее время нет биомаркеров, которые могут напрямую выявить алкоголизм. Тем не менее разработаны клинически значимые биомаркеры потребления этанола, способные определять время и интенсивность индивидуального употребления алкоголя. В последние годы выявлены несколько биохимических маркеров, обладающих значительным потенциалом для точного отражения чрезмерного потребления алкоголя по сравнению с традиционными. Эти маркеры связаны с веществами при метаболизме алкоголя (так называемые прямые маркеры) или отражают изменения в других молекулах (так называемые косвенные маркеры). Большинство из них находится в стадии клинических исследований и, возможно, в скором времени будут производиться в формате коммерческих тестов [36].

Клинически значимые биомаркеры при употреблении этанола, которые показывают содержание алкоголя в биологических образцах от нескольких часов и дней до нескольких недель, представлены в табл. 1.

Заключение

Генетические исследования вносят большой вклад в понимание биологических механизмов, лежащих в основе злоупотребления алкоголем и развития алкогольной зависимости. Выявление определенных генетических вариантов не является подтверждением диагноза, однако может служить вспомогательным тестом для врача, что позволяет выбрать наиболее оптимальный способ терапии. Продолжается поиск более специфичных и чувствительных биомаркеров алкоголизма. Маловероятно, что для достижения этих целей будет найден единый маркер, однако возможно разработать комбинацию тестов, применимых к конкретным клиническим целям, например для неселективного скрининга («пить» или «не пить»), а также подозрение на злоупотребление или зависимость. Более глубокое понимание биологических механизмов и связанных с ними генетических факторов должно прежде всего способствовать усилению и расширению профилактических мероприятий, а при необходимости — последующего лечения при злоупотреблении алкоголем.