Anàlisi de l'ADN mitocondrial en el trastorn mental greu

Author

Torrell Galceran, Helena

Director

Martorell Bonet, Lourdes

Date of defense

2014-05-22

Legal Deposit

T 1110-2014

Pages

206 p.



Department/Institute

Universitat Rovira i Virgili. Departament de Medicina i Cirurgia

Abstract

No es coneix encara què causa l’esquizofrènia, el trastorn bipolar, la depressió major i altres trastorns mentals greus però els factors genètics hi tenen un paper rellevant. La majoria d’estudis genètics han buscat mutacions o variants de risc associades a la malaltia en el genoma nuclear, però gairebé totes les cèl•lules humanes contenen un altre genoma en els mitocondris. Aquest altre genoma és l’ADN mitocondrial (ADNmt), de cabdal importància per a la generació d’energia de totes les cèl•lules. El present treball de tesi analitza la implicació de l’ADNmt en tres trastorns mentals greus: esquizofrènia, trastorn bipolar i depressió major. El treball Torrell H, et al, Am J Med Genet 2013 presenta els resultats de l’anàlisi de l’ADNmt en teixit cerebral post mortem d’individus amb diagnòstic d’esquizofrènia, trastorn bipolar o depressió major en comparació amb individus control, convertint-se en el segon estudi que analitza l’expressió dels transcrits mitocondrials, el número de còpies de l’ADNmt i la presència de delecions en aquest en teixit cerebral. Aquest anàlisi es basa en la tècnica de la PCR quantitativa (qPCR de l’anglès quantitative Polymerase Chain Reaction), una tècnica molt robusta però que tanmateix requereix el seguiment de criteris i passos metodològics per assolir resultats fiables. Per aquest motiu, previ a l’anàlisi de l’ADNmt en teixit cerebral aquestes mostres, vam realitzar un estudi per identificar els gens de referència més idonis per a normalitzar els nivells d’expressió dels transcrits mitocondrials; i també per conèixer quines característiques dels bioespècimens podien interferir en l’anàlisi d’expressió. Vam identificar cinc gens de referència òptims per a aquestes mostres de teixit de còrtex occipital; i que la qualitat de l’ARN emprat era una variable a tenir en compte per a l‘anàlisi de l’expressió gènica Abasolo N, Torrell H, et al, J Psychiatr Res. La tria dels millors gens de referència, juntament amb el seguiment acurat dels criteris metodològics per a dur a terme tant la RT-qPCR com la qPCR, converteixen aquest treball en el primer estudi rigorós metodològicament que es publica sobre la implicació de l’ADNmt en còrtex occipital d’individus amb esquizofrènia, trastorn bipolar i depressió major. Fruit d’aquest estudi, publicat en la revista American Journal of Medical Genetics i exposat al I Congrés Internacional de Biologia de Catalunya (juliol de 2012), es van detectar nivells d’expressió del gen mitocondrial MT-ND1 significativament més elevats en individus amb diagnòstic de trastorn bipolar que en controls. A més, es van observar certes tendències en referència a l’expressió dels gens mitocondrials i a la presència de delecions en els diferents trastorns mentals en comparació amb els individus control. El número reduït de mostres (15 per categoria diagnòstica) i l’anàlisi d’una única regió cerebral són limitacions d’aquest estudi, de manera que aquestes tendències observades podrien comportar resultats significatius si s’analitzessin mostres més grans. El treball Torrell H, Salas A, et al. American Journal of Medical Ge (en revisió) presenta els resultats de l’anàlisi de l’ADNmt en relació a l’esquizofrènia. En aquest estudi s’ha analitzat la seqüència de l’ADNmt en 14 pacients d’esquizofrènia amb aparent herència materna, però no s’ha identificat cap variant susceptible d’estar associada a la transmissió de la malaltia. Sí que es van seleccionar 23 variants presents en els pacients que van ser posteriorment analitzades en un estudi d’associació cas-control (495 i 615 individus respectivament). Dues d’aquestes variants eren significativament més freqüents en pacients que en controls. Aquestes dues variants, s’analitzaren en relació a la psicopatologia, neuropsicologia i a la funcionalitat de la cadena respiratòria mitocondrial dels pacients, però les anàlisis no van identificar cap relació entre ser portador de les variants i aquestes expressions fenotípiques. L’esquizofrènia és una malaltia poligènica i complexa i aquesta complexitat requeriria que els estudis d’associació tinguessin capacitat tècnica per poder analitzar possibles variants heteroplàsmiques i l’anàlisi d’un major número de casos i controls que permetés una potència estadística més elevada per a poder detectar variants de risc poc freqüents o variants amb un efecte menor sobre la malaltia. De cara al futur, s’hauria d’apostar per promoure estudis de seqüenciació massiva i/o de GWAS de variants de l’ADNmt, tant puntuals com estructurals, que incloguessin prou número d’individus per poder identificar la implicació de l’ADNmt en aquests trastorns mentals greus i, en cas que hi estigués implicat, poder començar a treballar en possibles accions terapèutiques.


Schizophrenia, bipolar disorder and major depressive disorder are mental illnesses with unknown ethology. However, genetic epidemiological studies have identified a major genetic contribution that interacts with environmental factors. Several genetic studies support this genetic contribution but large nuclear genome-wide association studies have thus far not yielded a clear disease-associated genetic marker for any psychiatric disorder. Most genetic studies are based on the nuclear genome but almost all cells contain another genome: the mitochondrial genome (mtDNA) which plays an essential role in energy production and cell maintenance. The present work analyses the implication of mtDNA in three major mental disorders: schizophrenia, bipolar disorder and major depressive disorder. The paper Torrell H, et al, Am J Med Genet 2013 analyzed the mtDNA expression, content and presence of the common deletion in a myelinated region of the brain in schizophrenia (SCH), bipolar disorder (BD) and major depressive disorder (MDD) patients because the mtDNA is vital to the proper function of the respiratory chain. The method used for obtaining these results was reverse transcription quantitative real-time PCR (RT-qPCR) due to its high specificity, large dynamic range, and high accuracy. However, a lack of consensus exists on how best to perform and interpret RT-qPCR data and for that reason we first identified and evaluated suitable reference genes and variables related to clinical, demographic, and specimen characteristics of each sample that could affect the interpretation of RT-qPCR data. We identified five potential reference genes and the RNA quality index as highly correlated with gene expression and these results were published in a previous paper Abasolo N, Torrell H, et al, J Psychiatr Res. The paper Torrell H, et al, Am J Med Genet 2013 reported that 1) MT-ND1 gene expression was significantly increased in the BD group compared with the C group and 2) MDD and SCH patients showed a similar pattern of mtDNA expression, which was different from that in BD patients. The paper Torrell H Am J Med Genet (under review) tested whether mtDNA mutations and/or variants are present in schizophrenia patients and related to schizophrenia characteristics and mitochondrial function. This study was performed in three steps: 1) identification of pathogenic mutations and variants in 14 schizophrenia patients with an apparent maternal inheritance of the disease by sequencing the entire mtDNA; 2) case‐control association study of 23 mtDNA variants identified in step 1 in 495 patients and 615 controls; and 3) analyses of the associated variants according to the clinical, psychopathological and neuropsychological characteristics and according to the oxidative and enzymatic activities of the mitochondrial respiratory chain. We did not identify pathogenic mtDNA mutations in the 14 sequenced patients. Two known variants were nominally associated with schizophrenia and were further studied. The MTRNR2 1811A>G variant likely does not play a major role in schizophrenia, as it was not associated with clinical, psychopathological or neuropsychological variables, and the MT‐ATP6 9110T>C variant did not result in differences in the oxidative and enzymatic functions of the mitochondrial respiratory chain. The patients with apparent maternal inheritance of schizophrenia did not exhibit any mutations in their mtDNA. Future work should focus on next generation sequencing and genome-wide association studies with large samples in order to identify low risk variants associated with schizophrenia and/or other major mental disorders.

Keywords

salut mental; esquizofrènia; mitocondri; ADN mitocondrial; genètica

Subjects

575 - General genetics. General cytogenetics; 577 - Material bases of life. Biochemistry. Molecular biology. Biophysics; 61 - Medical sciences

Documents

HelenaTorrell_tesi_TDX_maig2014.pdf

23.55Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)