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Analysis of polymorphism rs1051730 of CHRNA3 in patients with dual pathology in a Mexican population

A. Genis-Mendoza, L. Rodríguez-Sibrian, J. Martínez-Magaña, C. Tovilla-Zarate, I. Juárez-Rojo, T. González-Castro, M. López-Narváez, N. Lanzagorta, M. Escamilla, H. Nicolini [REV NEUROL 2019;69:317-322] PMID: 31588985 DOI: https://doi.org/10.33588/rn.6908.2019016

OPEN ACCESS

Volumen 69 | Number 08 | Nº of views of the article 7.955 | Nº of PDF downloads 60 | Article publication date 16/10/2019

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Introducción Sujetos y métodos Población de estudio Análisis de genotipificación Análisis estadístico Resultados Características de la muestra Asociación del polimorfismo rs1051730 con dependencia a la nicotina y no con trastorno bipolar Discusión

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ABSTRACT

INTRODUCTION Epidemiological studies have described a high comorbidity of substance use disorders with another psychiatric disorder, which has been called dual pathology. However, the aetiological mechanisms underlying this association are still not fully understood.

AIM To carry out a preliminary study of the effect of polymorphism rs1051730 of the gene group CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 through a case-control study.

SUBJECTS AND METHODS A total of 225 subjects were selected and divided into three groups: those diagnosed with bipolar disorder, those with nicotine dependence, and subjects without nicotine dependence or any other psychiatric disorder. Genotyping was performed by real-time polymerase chain reaction. Genetic association analysis was performed using chi-square tests and multivariate logistic regressions.

RESULTS On comparing allelic frequencies with the control group, we found that polymorphism rs1051730 was associated with nicotine dependence (p = 0.03), but not with bipolar disorder (p = 0.94). CONCLUSION. Variant rs1051730 was associated with nicotine dependence in the Mexican population and showed the same effect in dual pathology. However, further studies are recommended to obtain conclusive results. KeywordsBipolar disorder CHRNA3 CHRNA5 Dual pathology Mexican population Nicotine dependence CategoriesNeuropsiquiatría

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Introducción

El consumo de tabaco a menudo evoluciona a dependencia a la nicotina, lo que se ha convertido en uno de los problemas de salud pública más importantes en todo el mundo [1,2]. Los estudios realizados en diferentes poblaciones apoyan que fumar causa varios efectos negativos en la salud. Las principales preocupaciones relacionadas con la dependencia a la nicotina son el aumento del riesgo cardiovascular y las enfermedades respiratorias [3,4]. En estudios de asociación de genoma completo se han logrado encontrar algunos loci asociados a la dependencia a la nicotina [5-9]. El locus con mayor significación ha sido la señal encontrada dentro del cluster de genes CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4. Este cluster se localiza en el cromosoma 15q25.1. Los genes codificados dentro de este cluster son tres subunidades (α5, α3 y β4) de las siete posibles de los receptores nicotínicos de acetilcolina, y éstos son las principales dianas de la nicotina, que es el principal producto del tabaco. Estructuralmente, dichos receptores son pentámeros proteicos que forman canales iónicos activados por ligando y que regulan la liberación de algunos neurotransmisores, como dopamina, glutamato y ácido gamma-aminobutírico [9-11]. Dentro de este cluster algunos polimorfismos se han asociado con dependencia a la nicotina y los hábitos de fumar, con la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y con el riesgo de cáncer de pulmón. Adicionalmente, polimorfismos como el rs1051730 se han asociado a enfermedades psiquiátricas como el trastorno bipolar, la esquizofrenia, el trastorno de depresión mayor y el trastorno de ansiedad generalizada [12,13]. Una limitación de la extensa bibliografía en análisis genéticos en relación con la dependencia a la nicotina es que se han considerado los fenotipos (dependencia a la nicotina y otra enfermedad psiquiátrica) de forma separada. Sin embargo, muchos estudios epidemiológicos han demostrado una alta tasa de comorbilidad entre los trastornos por uso de sustancias y otro trastorno psiquiátrico, lo que se ha denominado patología dual [14,15]. Los factores genéticos que afectan a la dependencia a la nicotina aún no se sabe cómo afectarán a los pacientes con patología dual, razón por lo cual el objetivo de este estudio fue realizar un estudio preliminar para evaluar el efecto del polimorfismo rs1051730 en la asociación con patología dual en población mexicana.

Sujetos y métodos

Población de estudio

Se incluyó a un total de 255 individuos de ascendencia mexicana, los cuales confirmaron que sus abuelos y padres tenían ascendencia mexicana. Para el estudio se consideraron tres grupos: pacientes diagnosticados con trastorno bipolar (n = 67), pacientes diagnosticados con dependencia a la nicotina (n = 97) y un grupo control (n = 91). Los pacientes incluidos no deberían presentar una historia previa de algún uso o dependencia a otra sustancia independiente del uso de nicotina (cannabis, alcohol, cocaína, opioides...), mientras que los individuos incluidos en el grupo control no deberían presentar historia de uso a sustancias ni un diagnóstico a lo largo de la vida de una patología mental. El diagnóstico de los pacientes se realizó por dos psiquiatras de forma independiente y se basó en el Manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales, cuarta edición, texto revisado (DSM-IV-TR) [16]. Los niveles de dependencia a la nicotina se midieron mediante la escala de Fagerström y, además, todos los sujetos se evaluaron con el Mini-International Neuropsychiatric Interview [17,18]. A todos los individuos incluidos se les dio una descripción de los objetivos del estudio y firmaron un consentimiento informado previo antes de su inclusión. Los protocolos se realizaron con base con el código de ética de la asociación médica mundial (Declaración de Helsinki) y el protocolo fue aprobado por los comités de ética en investigación del Instituto Nacional de Medicina Genómica.

Análisis de genotipificación

El ADN se aisló de los leucocitos de la sangre periférica mediante un método modificado comercial de salting-out. Para la genotipificación, se implementaron ensayos de reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real con sondas TaqMan (Applied Biosystems). Los iniciadores o primers se usaron según las condiciones recomendadas por el fabricante. El polimorfismo rs1051730 fue genotipificado con el ensayo comercial C_9510307_20 de thermofisher (Applied Biosystems).

Análisis estadístico

Para el análisis de las características sociodemográficas, las variables se expresaron como frecuencias y porcentajes para los datos categóricos, y medias ± desviación estándar para las variables continuas. Las variables categóricas se compararon con una prueba de chi cuadrado, mientras que las variables continuas se compararon con una prueba de ANOVA y se consideró un valor estadísticamente significativo si p < 0,05. Para el análisis de asociación genética, las diferencias en frecuencias alélicas y genotípicas se compararon con la prueba de chi cuadrado. Además, el equilibrio de Hardy-Weinberg se evaluó utilizando el programa SNPStats [19]. Para ajustar las asociaciones por valores confusores se realizaron modelos de regresión logística multivariable ajustando por edad y sexo con el programa en línea SNPStats. Se consideró la significación estadística cuando p ≤ 0,05.

Resultados

Características de la muestra

La edad media de los pacientes fue de 38,74 ± 15,22 años para el grupo de pacientes diagnosticados con trastorno bipolar, 35,03 ± 14,95 años para el grupo de pacientes diagnosticados con dependencia a la nicotina y 34,23 ± 14,53 años para los individuos del grupo control. Las características sociodemográficas de los grupos se presentan resumidas en la tabla I. El grupo de dependencia a la nicotina obtuvo los valores más altos de la escala de Fagerström (5,7 ± 3,3) y 35 individuos (36,08%) presentaron una alta dependencia a nicotina, en comparación con los pacientes que presentaron diagnóstico de dependencia a la nicotina dentro del grupo de pacientes diagnosticados con trastorno bipolar, donde sólo dos pacientes tuvieron puntuaciones altas de dependencia a la nicotina. En este mismo grupo, 33 individuos (49,25%) presentaron dependencia a la nicotina con puntuaciones bajas, con una media de 2,04 ± 2,62 puntos (Tabla I). De igual manera, los sujetos incluidos en el grupo con dependencia a la nicotina (8,29 ± 7,97) presentaron el consumo más alto de cigarrillos por día comparado con los pacientes diagnosticados con trastorno bipolar (2,56 ± 3,1).

Tabla I. Resumen de las características sociodemográficas de la muestra en estudio.
			Total (n = 255)	Grupo control (n = 91)	Dependencia a la nicotina (n = 97)	Trastorno bipolar (n = 67)	χ²/F	p
Sexo		Hombres	121 (47,5%)	53 (54,2%)	35 (36,1%)	33 (49,3%)	9,36	< 0,05
Sexo		Mujeres	134 (52,5%)	38 (41,8%)	62 (63,9%)	34 (50,7%)
Edad (años)			35,71 ± 14,93	34,23 ± 14,53	35,03 ± 14,95	38,74 ± 15,22	4,29	0,11
Nivel educativo (años)			13,64 ± 3,68	14,63 ± 3,34	13,51 ± 3,70	12,46 ± 3,60	13,60	< 0,05
FTND			2,71 ± 3,48	0	5,70 ± 3,30	2,04 ± 2,62	171,92	< 0,05
Cigarrillos fumados por día			3,16 ± 5,84	0	8,29 ± 7,97	2,56 ± 3,10	173,04	< 0,05
Nivel de dependencia	Bajo (1-4)			0	36	23	13,62	< 0,05
	Moderado (5-7)			0	26	8
	Alto (8)			0	35	2
FTND: puntuación total de la escala de Fagerström para la dependencia a la nicotina.

Asociación del polimorfismo rs1051730 con dependencia a la nicotina y no con trastorno bipolar

Antes de realizar los análisis de asociación, se realizó un análisis de equilibrio de Hardy-Weinberg, en donde el polimorfismo (rs1051730) del grupo o cluster de genes CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 se encontró bajo este equilibrio. Para el análisis de asociación genética se tomó en cuenta la dependencia a la nicotina y se compararon las frecuencias alélicas del grupo de pacientes diagnosticados con dependencia a la nicotina en relación con las frecuencias del grupo control; en este análisis las frecuencias alélicas de ambos grupos fueron estadísticamente diferentes (χ² = 6,56; p = 0,01), mientras que cuando se realizó el análisis del grupo de pacientes con trastorno bipolar y el grupo control, las diferencias de las frecuencias alélicas no fueron diferentes (p < 0,82) (Tabla II). La diferencia en frecuencias genotípicas del polimorfismo rs1051730 también se asoció con la dependencia a la nicotina (χ² = 6,76; p = 0,03) (Tabla II), además de que la asociación del polimorfismo rs1051730 con la dependencia a la nicotina se corroboró mediante el análisis con diferentes modelos de herencia (Tabla III), en donde el modelo aditivo fue el mejor ajustado a la distribución de los datos (odds ratio: 0,48; intervalo de confianza al 95%, IC 95%: 0,26-0,87; p = 0,01). Posteriormente, los análisis se ajustaron por confusores como la edad y el sexo mediante modelos de regresión logística multivariable bajo un modelo aditivo, con lo que la diferencia en frecuencias alélicas entre los grupos de dependencia a la nicotina y control continuó siendo estadísticamente significativa (odds ratio: 0,44; IC 95%: 0,24-0,86; p = 0,009).

Tabla II. Comparación de las frecuencias alélicas y genotípicas frente a los controles.
	CC	CT	TT	χ² (p)	C	T	χ² (p)
Dependencia a la nicotina	69 (0,71)	23 (0,24)	5 (0,05)	6,76 (0,03)^a	0,83	0,17	6,563 (0,01)^a
Trastorno bipolar	37 (0,55)	24 (0,36)	6 (0,09)	0,12 (0,94)	0,73	0,27	0,05 (0,82)
Controles	48 (0,53)	35 (0,38)	8 (0,09)		0,72	0,28
^aResultados estadísticamente significativos (p < 0,05).

Tabla III. Análisis del efecto del polimorfismo en dependencia a la nicotina bajo diferentes modelos de herencia.
	rs1051730	Odds ratio	IC 95%	p
Codominante	CC	1		0,05
	CT	0,48	0,25-0,92
	TT	0,45	0,14-1,45
Dominante	CC	1
Dominante	CT-TT	0,48	0,26-0,87	0,01^a
Recesivo	CC-CT	1
Recesivo	TT	0,57	0,18-1,81	0,33
Sobredominante	CT	1
Sobredominante	CC-TT	0,53	0,28-0,99	0,04^a
Aditivo	–	0,53	0,36-0,93	0,02^a
IC 95%: intervalo de confianza al 95%. ^aResultados estadísticamente significativos (p < 0,05).

El polimorfismo rs1051730 no presentó un mayor efecto con patología dual

Adicionalmente se realizó el análisis de asociación genética para evaluar si el polimorfismo tendría una asociación más fuerte en los pacientes con patología dual. Para este análisis se compararon las frecuencias alélicas y genotípicas del grupo de dependencia a la nicotina con las del grupo de pacientes diagnosticados con trastorno bipolar solamente y con las del grupo de patología dual. Las frecuencias de los pacientes diagnosticados con patología dual no difirieron de las de los diagnosticados con dependencia a la nicotina (p = 0,36). Además, se realizó la comparación de las frecuencias de los pacientes con trastorno bipolar sin patología dual, y sus frecuencias alélicas y genotípicas fueron estadísticamente diferentes de las del grupo de pacientes diagnosticados con dependencia a la nicotina (p = 0,02) (Tabla IV).

Tabla IV. Comparación de las frecuencias alélicas y genotípicas frente a los individuos diagnosticados con dependencia a nicotina.
	CC	CT	TT	χ² (p)	C	T	χ² (p)
Dependencia a la nicotina	69 (0,71)	23 (0,24)	5 (0,05)		0,83	0,17
Patología dual (trastorno bipolar + dependencia a la nicotina)	21 (0,66)	7 (0,22)	4 (0,13)	2 (0,37)	0,77	0,23	1,31 (0,25)
Trastorno bipolar sin uso de sustancias	16 (0,46)	17 (0,49)	2 (0,06)	7,84 (0,02)^a	0,70	0,30	5,33 (0,02)^a
^aResultados estadísticamente significativos (p < 0,05).

Discusión

La dependencia a la nicotina se ha propuesto como un factor de riesgo importante que aumenta la mortalidad y la morbilidad en pacientes con trastornos mentales [20]. Algunos estudios han descrito que los pacientes diagnosticados con trastorno bipolar y con dependencia a la nicotina (patología dual) presentan los peores resultados en el tratamiento de la manía, con episodios de inicio más tempranos y mayor intento de suicidio de por vida, en comparación con los pacientes con trastorno bipolar que no presentan dependencia a la nicotina [21]. A pesar de que ambos trastornos presentan trasfondo genético, aún no está claro si los mismos factores genéticos que afectan al trastorno bipolar y a la dependencia a la nicotina tendrán el mismo efecto en pacientes diagnosticados con patología dual. Para explorar este problema, el principal objetivo fue analizar la relación que tendría el polimorfismo rs1051730 de CHRNA3 en la patología dual en población mexicana.

Los resultados de nuestro análisis apoyan la asociación del polimorfismo rs1051730 dentro del locus CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 con dependencia a la nicotina, en particular el alelo C, el cual aumenta el riesgo. En concordancia con los resultados, numerosos estudios han notificado la misma asociación del grupo de genes con la dependencia a la nicotina y el comportamiento adictivo al consumo de tabaco en pacientes con diagnóstico primario de esquizofrenia o trastorno bipolar [22]. Sin embargo, para los pacientes diagnosticados con patología dual (trastorno bipolar y dependencia a la nicotina) no se encontró un efecto mayor del polimorfismo comparado con el efecto en los pacientes con dependencia a la nicotina, lo cual lleva a suponer que el efecto de las alteraciones genéticas en el locus CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 se encuentra asociado a un incremento en el riesgo a la dependencia a la nicotina independientemente del diagnóstico de trastorno bipolar. En estudios previos con población de distintos orígenes étnicos, se encontró que las variantes en el locus CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 no tenían un efecto mayor en los pacientes con diagnóstico de trastorno bipolar comparados con la población general, lo cual refuerza nuestros resultados [23]. En relación con el mecanismo molecular por el cual el locus está modulando la dependencia a la nicotina, aunque no se ha dilucidado completamente, podría deberse a alteraciones en la expresión del receptor CHRNA5, gen que se encuentra dentro del locus analizado [12]. El locus CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 codifica tres subunidades diferentes (α5, α3 y β4) de las siete subunidades de los receptores nicotínicos de acetilcolina [24]. Jackson et al [22] encontraron que la variante rs1051730 modifica los niveles de expresión de CHRNA5 en el cerebro y en las células mononucleares de la sangre. Sin embargo, aún se requieren más estudios para poder encontrar cómo variaciones genéticas en el locus CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 modulan la dependencia a la nicotina y si los resultados encontrados en la patología dual correlacionan con otras patologías psiquiátricas.

Algunas de las limitaciones en el estudio son el tamaño de muestra, el cual reduce el poder estadístico, además de la inclusión de un solo locus en el análisis. Por eso, los resultados los consideramos preliminares, en busca de los efectos que tendrían las variantes genéticas en la patología dual y no sólo en un único diagnóstico, como se ha explorado anteriormente.

En conclusión, los resultados refuerzan la asociación del locus CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 con dependencia a la nicotina en población mexicana y además, en pacientes con patología dual, el polimorfismo rs1051730 tendría el mismo incremento en el riesgo que en pacientes diagnosticados exclusivamente con dependencia a la nicotina.

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Analysis of polymorphism rs1051730 of CHRNA3 in patients with dual pathology in a Mexican population

Introduction. Epidemiological studies have described a high comorbidity of substance use disorders with another psychiatric disorder, which has been called dual pathology. However, the aetiological mechanisms underlying this association are still not fully understood.

Aim. To carry out a preliminary study of the effect of polymorphism rs1051730 of the gene group CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4 through a case-control study.

Subjects and methods. A total of 225 subjects were selected and divided into three groups: those diagnosed with bipolar disorder, those with nicotine dependence, and subjects without nicotine dependence or any other psychiatric disorder. Genotyping was performed by real-time polymerase chain reaction. Genetic association analysis was performed using chi-square tests and multivariate logistic regressions.

Results. On comparing allelic frequencies with the control group, we found that polymorphism rs1051730 was associated with nicotine dependence (p = 0.03), but not with bipolar disorder (p = 0.94).

Conclusion. Variant rs1051730 was associated with nicotine dependence in the Mexican population and showed the same effect in dual pathology. However, further studies are recommended to obtain conclusive results.

Key words. Bipolar disorder. CHRNA3. CHRNA5. Dual pathology. Mexican population. Nicotine dependence.

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