Biomarkery są narzędziem diagnostycznym, które odgrywa coraz większą rolę w badaniach nad zaburzeniami psychicznymi. Pozwalają one mierzyć różne parametry fizjologiczne i biochemiczne w organizmie, np. poziom hormonów, enzymów, białek lub zmiany w obrazach mózgu.
Dzięki swoim zdolnościom, biomarkery mogą pomagać w diagnozowaniu, leczeniu i monitorowaniu różnych chorób. W niedawnych badaniach zidentyfikowano wiele pretendentów na biomarkery różnych zaburzeń psychicznych.
Czym są biomarkery ?
Biomarkery stanowią nieinwazyjne narzędzia diagnostyczne. Pozwala ono na zidentyfikowanie stanu chorobowego, zaburzeń fizjologicznych lub psychicznych w organizmie. Przy użyciu biomarkerów można mierzyć różne parametry fizjologiczne i biochemiczne organizmu.
W przypadku zaburzeń psychicznych biomarkery odgrywają istotną rolę w badaniach nad nowymi lekami i ich wpływem na organizm. Pozwalają zbadać skuteczność i bezpieczność stosowania medykamentów w konkretnych przypadkach chorobowych.
Badanie naukowe
“Candidate biomarkers in psychiatric disorders: state of the field” to artykuł naukowy, który prezentuje badania dotyczące biomarkerów w zaburzeniach psychicznych. Autorzy wychodzą od omówienia różnych rodzajów biomarkerów. Wyszczególniają markery: obrazowania, genetyczne, molekularne i obwodowe. Następnie podejmują dyskusję na temat wyzwań związanych z rozwojem tego obszaru medycyny. Interesuje ich wiarygodność diagnostyczna, replikowalność i użyteczność kliniczna biomarkerów.
W artykule autorzy przeprowadzają szczegółowy przegląd ostatnich badań, które zidentyfikowały potencjalne biomarkery różnych zaburzeń psychicznych. Były to: spektrum autyzmu, schizofrenia, zaburzenia lękowe i zespołu stresu pourazowego; depresja, choroba afektywna dwubiegunowa oraz zaburzenia związane z używaniem substancji psychoaktywnych.
Badacze zwrócili uwagę na postęp w identyfikowaniu kandydatów na biomarkery. Jednocześnie podkreślili, iż wciąż musi zostać wykonane wiele pracy, by markery zostały zweryfikowane i umieszczone w odpowiedniej praktyce klinicznej.
Czytaj także: Uzależnienie może być warunkowane genetycznie
Wybrane biomarkery w psychiatrii
Spektrum autyzmu
Markery ośrodkowego układu nerwowego – zmniejszona objętość ciała migdałowatego i wzrost objętości płata czołowego; zmiany w grubości istoty szarek i ilości połączeń w istocie białej – szczególnie w okresie 6-24 miesięcy, zwiększona objętość płynu pozakomórkowego, potencjały zdarzeniowe (ERP).
Markery genetyczne, w tym mutacje w genach związanych z rozwojem mózgu i komunikacją neuronalną; pojedyncze warianty nukleotydowe (SNVs) i małe insercje lub delecje (indels); rzadkie dziedziczone SNVs i CNVs, białko FMRP. Pierwsze pięć zidentyfikowanych w badaniach asocjacyjnych genomu całego (GWAS), poligeniczne wyniki ryzyka (PRS), warianty genetyczne wpływające na ścieżkę sygnałową, np. na hamowanie sygnałowania mTor w stwardnieniu guzowatym i zespole hamartoma PTEN.
Schizofrenia
Markery podatności na przemianę w psychozę takie jak – objętość istoty szarej, glutaminian w prążkowiu, badany dzięki spektroskopii rezonansu magnetycznego (MRS).
Marker dojrzałości neuroanatomicznej “brain-age-gap”MMN (Mismatch Negativity) na podstawie EEG; wskaźniki łączności cerebello-talamo-kortykalnej – mierzone dzięki fMRI w stanie spoczynku; model MRI o objętości z PRONIA.
Marker wieku mózgu NAPLS2, nadmiar dopaminy w prążkowiu – mierzony dzięki PET; pochłanianie [F]DOPA w prążkowiu, MRI czułe na neuromelaninę.
Markery genetyczne, w tym mutacje w genach związanych z ryzykiem zachorowania na schizofrenię i regulacją sygnałów dopaminergicznych.
Markery molekularne takie jak białka związane z systemem odpornościowym i procesami zapalnymi.
Zaburzenia lękowe i PTSD
Markery obrazowania mózgu – zmieniona aktywacja mózgu w odpowiedzi na słowa lub obrazy związane z lękiem lub strachem, obserwowana jest “sieci strachu”, która obejmuje zarówno zwiększoną, jak i zmniejszoną aktywność związaną z kontrolą hamującą w korze przedczołowej oraz w korze przedczołowej bocznej, grzbietowej i brzusznej. Zwiększona aktywność w strukturach limbicznych, takich jak ciało migdałowate, wyspa, kora obręczy, prążek krańcowy (BNST) i prążkowie, zwiększona reaktywność ciała migdałowatego na negatywne bodźce emocjonalne.
Markery genetyczne, w tym zmiany w ekspresji genów związanych z wymianą jonów w mózgu i regulacją stresu, warianty genów COMT, NPSR1, TPH1, HTR2A i MAOA – patogeneza paniki; warianty genów OXTR, SLC6A4, MAOA i HTR1A – fenotypy lękowe, pojedyncze polimorfizmy nukleotydowe (SNP); wariant genu NPSR1, zmienione wzorce metylacji DNA w genach MAOA, OXTR, BDNF, NET, GAD1, CRHR1 i NR3C1.
W PTSD pojedyncze polimorfizmy nukleotydowe (SNP); wyniki PRS (poligeniczne wyniki ryzyka).
Markery molekularne takie jak białka związane z regulacją sygnałów pobudzenia w mózgu i osi podwzgórze-przysadka-nadnercza.
Markery obwodowe – zmienność rytmu serca i oddechu, cztery miejsca metylacji – w genie AHRR, sygnatury transkryptomiczne.
Depresja i choroba afektywna dwubiegunowa
Markery genetyczne, w tym zmiany w ekspresji genów związanych z funkcjonowaniem mózgu i regulacją nastroju; poziomy białka synaptycznego lub mRNA, sygnatury transkrypcyjne w MDD – względem płci.
Markery molekularne takie jak białka związane z regulacją kanałów jonowych i neurotransmisji.
Neuroobrazowanie – zmniejszona objętość hipokampa i czołowej części płata mózgu, zmniejszona objętość hipokampa, niższa grubość kory w wielu regionach i zmiany w istocie białej, dysfunkcja przedczołowa; zwiększona aktywacja w regionach limbicznych (kora obręczy i ciała migdałowatego); zaangażowanie systemów neurotransmiterów aminokwasowych, w tym GABA i glutaminianu, zmniejszone stężenia glutationu.
Czytaj także : Depresja i stres u mamy nie wpływają na długość telomerów dziecka
Zaburzenia związane z używaniem substancji
Markery podatności – stłumiona aktywność korowo-orbitofrontalnej, większy zakręt obręczy, zwiększona aktywacja fMRI podczas informacji zwrotnej o nagrodzie w regionach przedczołowych i prążkowia brzusznego; zmienione wzorce neuronalne podczas inhibicji odpowiedzi, zwiększona początkowa aktywacja fMRI do straty w lewym prążkowiu grzbietowym (putamen).
Markery genetyczne – w tym mutacje w genach związanych z podatnością na uzależnienie i metabolizmem substancji.
Markery nawrotu i abstynencji – reaktywność na bodźce: aktywacja w prążkowiu brzusznym podczas oglądania obrazów alkoholu w porównaniu do neutralnych obrazów; zmniejszona funkcjonalna łączność w stanie spoczynku w obrębie sieci kontroli wykonawczej, a także między sieciami kontroli wykonawczej i znaczenia, zwiększona objętość istoty szarej w wielu regionach korowych, obejmujących płaty czołowe, skroniowe, ciemieniowe i potyliczne, a także wzrosty objętościowe w wyspie, móżdżku, hipokampie i wzgórzu. Zwiększenie aktywacji śródmózgowia podczas nagradzanego zadania, wzrost aktywności w prążkowiu brzusznym, aktywacja fMRI wyspy podczas ryzykownego podejmowania decyzji.
Wnioski
Aktualnie biomarkery nie są jeszcze powszechnie używane w praktyce klinicznej do diagnozowania zaburzeń psychiatrycznych. Ich zastosowanie jest wciąż w fazie badań i walidacji, a większość biomarkerów wymaga dalszych badań, aby potwierdzić ich skuteczność jako narzędzie diagnostyczne.
Jednakże, ze względu na rosnącą liczbę badań nad biomarkerami oraz ich obiecujące wyniki, można oczekiwać, iż w przyszłości biomarkery staną się powszechniejsze w diagnostyce i leczeniu zaburzeń psychicznych. Warto nadmienić, iż biomarkery są wciąż udoskonalane, co może prowadzić do znalezienia coraz dokładniejszych i bardziej skutecznych metod diagnostycznych.
