HABILITÁCIÓS PÁLYÁZAT Temperamentum, kognitív teljesítmény és hipnábilitás pszichogenetikai asszociációvizsgálatai" című habilitációs dolgozat T É Z I S E I Veres-Székely Anna, Ph.D. 2010
BEVEZETÉS Napjainkban genetikusok és "fenomikusok" (orvosok, pszichiáterek, pszichológusok) kutatják, hogy pontosan mit is kódol "az élet könyve", a humán genom. A Ph.D. megszerzése után lehetőségem adódott arra, hogy bekapcsolódjak egy kiterjedt nemzetközi kutatócsoport munkájába ezen az izgalmas, interdiszciplináris területen. Pszichogenetikai vizsgálataink során öröklött emberi jellemzők hátterében igyekszünk önálló génhatásokat azonosítani. Ezeket a tulajdonságokat jellemzően sokféle génváltozat alakítja egymással és környezeti tényezőkkel interakcióban. Egyetlen génvariáns hatása általában igen kicsi, ezért az elemzéshez több száz személy genetikai és fenotípusos adatát ideális felhasználni. Kutatásaink során a résztvevőktől fájdalommentes módszerrel DNS mintát veszünk, mely a Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézetének Molekuláris Genetikai Laboratóriumában kerül genetikai tesztelésre. A vizsgálandó fenotípusos jellemzők egyéni különbségeit kérdőíves és viselkedés tesztek alapján mérjük. Az interdiszciplináris kutatás során nyert pszichológiai és genetikai paraméterek együttes kiértékelése statisztikai asszociáció vizsgálattal történik. Az elemzés célja olyan génvariánsok meghatározása, melyek kimutathatóan hozzájárulnak a mért fenotípusos jellemző populációs szintű variabilitásához. Habilitációs dolgozatomban a temperamentummal, a kognitív teljesítménnyel és a hipnábilitással kapcsolatos pszichogenetikai asszociáció vizsgálataink eredményeit foglalom össze. A komplex öröklődésű, azaz több gén és a környezet által alakított jellegek vizsgálatánál rizikó tényezőkről vagy hajlamosító faktorokról szokás beszélni. Egyetlen személy esetében ezeknek a 1
faktoroknak a hatása nem egyértelmű, ezért komplex öröklődésű jellegek esetében életvezetési tanácsok vagy diagnózis csupán génvizsgálatok alapján nem adható. Ugyanakkor az olyan tulajdonságok öröklött hátterének feltárása, mint a temperamentum, a kognitív teljesítmény vagy a hipnábilitás, fontos elméleti kérdésekre világít rá. Az ember korántsem tiszta lappal születik, ezért érdemes megfejteni genetikai örökségünk titkait. MÓDSZEREK A dolgozatban bemutatott eredményeket több száz személy genetikai és fenotípusos adata alapján számoltam ki. Az elmúlt évek során számos pszichogenetikai vizsgálatot végeztünk, melyek célja a temperamentum, a kognitív teljesítmény, illetve a hipnábilitás öröklött faktorainak feltárása volt. A temperamentum dimenziókat a TCI kérdőív alapján teszteltük, a kognitív teljesítményt különböző reakcióidő feladatok alapján mértük, illetve standard csoporthipnózisban értékeltük a személyek hipnózis iránti fogékonyságát. A kandidáns génváltozatok meghatározása klasszikus vagy valósidejű PCR reakciókkal és kapilláris gélelektroforézissel történt. A genotípusok meghatározásának megbízhatóságát gyakoriság elemzés és a Hardy-Weinberg egyensúly alapján teszteltem, a fenotípusos jellemzőket pszichometriai vizsgálatokkal ellenőriztem. A fenotípusos jellemzőkkel kapcsolatos kandidáns génhatásokat variancia-kovariancia analízis alapján igazoltam. FONTOSABB RÖVIDÍTÉSEK DAT 1: dopamin transzporter gén; DRD2: dopamin D2-es receptor; DRD4: dopamin D4-es receptor; COMT: katekol-o-metiltranszferáz; SNP: single nucleotide polymorphism; TCI: Temperament and Character Inventory. 2
AZ EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA Új endofenotípusok 1. A szakirodalomban elsőként mutattunk ki kandidáns génhatást a TCI személyiség kérdőív kitartás temperamentum dimenziójának vonatkozásában. A TCI személyiség kérdőív 8 tételes skálája eredetileg a jutalom-függőség alfaktorként szerepelt. Később azonban új, független dimenzióként határozták meg ezt a faktort, melynek létjogosultságát genetikai vizsgálataink is alátámasztották. 2. A kognitív teljesítmény örökletességét vizsgálva a különböző feladatokban produkált válaszidő adatok standardizálásával létrehoztuk a feladat-független reakcióidő endofenotípust, melynek genetikai meghatározottságát igazoltuk. Ez a módszer alkalmas kis elemszámú reakcióidő vizsgálatok adatainak együttes asszociáció elemzésére, amennyiben nem egy speciális kognitív funkció, hanem az információfeldolgozás sebességének öröklött faktorait kutatjuk. 3. A pszichogenetikai vizsgálatokban a hipnózis iránti fogékonyságot eddig csak egyéni hipnózis helyzetben mérték. Munkacsoportunk a Waterloo- Stanford Szuszceptibilitási Csoportskálát mint endofenotípust a szakirodalomban elsőként mutatta be. 3
Kandidáns génhatások és interakciók 4. Összefüggést mutattunk ki a kitartás temperamentum dimenzió és a DRD4 VNTR polimorfizmus között. A 7-es allélt hordozó férfiak átlagos kitartás pontértéke szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a 7- es allélt nem hordozó férfiaké. Ugyanez az összefüggés nők esetében nem volt azonosítható. A 7-es allél jelenléte semmilyen más TCI temperamentum vagy karakter dimenzióval nem asszociált. 5. Kimutattuk a dopaminerg DRD4 VNTR és a szerotonerg 5-HTTLPR polimorfizmusok interakciós hatását a TCI kérdőív ártalomkerülés és jutalomfüggőség dimenzióiban. 6. Elsőként igazoltuk a DRD4 7-es allél és a reakcióidő szignifikáns összefüggését egyszerű verbális tesztek (szókiolvasás és szóismétlés), valamint képmegnevezési feladat alapján. A szakirodalommal összhangban az egyszerű feleletválasztást igénylő tesztekben ennek a génvariánsnak nem volt statisztikailag kimutatható hatása. A feladatfüggetlen reakcióidő endofenotípus alkalmazása lehetővé tette a különböző feladatokban részt vett személyek válaszidő adatainak együttes elemzését. Eredményeink alapján a DRD4 VNTR hatása a többszörös tesztelésre való korrekció után is szignifikáns (p=0,0001), míg más dopaminerg polimorfizmusok (DRD4 521 CT SNP, DRD4 120 bp dup, DRD2/ANKK1 TaqIA SNP, COMT Val/Met, DAT 1 VNTR) nem mutattak összefüggést az információfeldolgozás sebességével. 4
7. A 6. pontban leírt DRD4 válaszidő összefüggés mindkét nemre jellemző, mely rámutat az objektív, viselkedéses endofenotípusok előnyeire. 8. A 6. és 7. pontban vázolt eredmények finom-elemzése azt mutatta, hogy a genetikai hatást nem fáradás okozza. A genetikai különbség a feladatok teljes időbeli hosszában azonos mértékű. További elemzéseink azt is kimutatták, hogy a feladat nehézségével nő a genetikai hatás mértéke. 9. Független mintán igazoltuk a COMT Val/Met polimorfizmus és a hipnábilitás összefüggését két, korábban leírt asszociáció vizsgálat eredményeivel összhangban. Ugyanakkor saját vizsgálatainkban a Val/Val heterozigóta, míg a szakirodalomban leírt munkákban a Val/Met heterozigóta csoport hipnábilitása volt a legmagasabb. Ezt az eltérést a hipnábilitás mérésének eltérő környezeti faktoraival magyaráztuk. 10. További két dopaminerg polimorfizmusnak (DRD4 VNTR, DRD2/ANKK1 TaqIA SNP) nem volt önálló hatása a hipnábilitásra, ugyanakkor a COMT és a DRD4 521 CT polimorfizmusok interakciós hatását igazoltuk. 11. A hipnábilitás egyéni különbségeinek statisztikai modellezését lineáris regresszió alapján végeztem el, melynek alapján a 9. és 10. pontban bemutatott genetikai hatások ( 521 CT és COMT Val/Met polimorfizmusok), valamint a figyelmi feladat válaszideje egyenként 4-5%-ot magyaráz meg a hipnábilitás összvarianciájából, mely a pszichogenetikai tanulmányok vonatkozásában jelentősnek mondható. 5
KÖVETKEZTETÉSEK TOVÁBBI CÉLKITŰZÉSEK A személyiség genetikai hátterének szakirodalma ellentmondó eredményeket mutat. Elsőként a TCI újdonságkeresés dimenzió és a DRD4 VNTR asszociációjára mutattak rá, melyet azonban metaanalízisek eredményei nem igazoltak. Saját eredményeink szintén nem erősítették meg a 7-es ismétlődésű hosszú allél és az újdonságkeresés összefüggését, azonban szignifikáns asszociációt mutattunk ki a 7-es allél és a kitartás dimenziója között. Ez az eredmény klinikai vonatkozásban is releváns, mivel a figyelemhiányos hiperaktivitási zavar és a 7-es allél kapcsolata a szakirodalmi adatok alapján jól megalapozott. Az a tény, hogy személyiség genetikai vizsgálatainkban a kitartás dimenzió és a 7-es allél kapcsolatát csak férfiak esetében tudtuk azonosítani, rámutat az önbeszámolón alapuló módszerek esetleges torzító hatásaira is. További eredményeink rámutatnak dopaminerg és szerotonerg gének interakciós hatására a TCI ártalomkerülés és jutalomfüggőség dimenzióinak vonatkozásában. Ezek az eredmények felhívják a figyelmet arra, hogy a neurotranszmitterek szoros kölcsönhatásban fejtik ki hatásukat a személyiség alakulására. Az interakciós hatások elemzéséhez azonban nagy elemszámú minta szükséges. Folyamatban van egy több száz fiatal felnőtt részvételével végzett kérdőíves kutatásunk kiértékelése, melynek kezdeti eredményei alapján itt is kimutatható a dopaminerg szerotonerg interakció az impulzivitás vonás hátterében. A kognitív képességek örökletessége elfogadott, azonban genetikai asszociáció vizsgálatokat elsősorban kognitív zavarok témakörében végeztek. Munkacsoportunk markáns genetikai hatást mutatott ki egy új endofenotípus, a feladat-független válaszidő bevezetésével. A DRD4 VNTR hatása elsősorban olyan reakcióidő feladatokban érvényesült, melyek megterhelik az információ 6
feldolgozási rendszert. Ez az eredmény egybevág azzal az általános tapasztalattal, hogy azok kognitív feladatok, melyekben a személyek átlagosan rosszabb teljesítményt érnek el, jobban bejósolják például az intelligencia hányadost, mint azok, melyben a személyek tipikusan jobb teljesítményre képesek. Mivel a jelen dolgozatban kimutatott DRD4 hatás finomelemzése alapján a 30-40 perces feladatok első 5-10 percében is jól kimutathatóak a genetikai különbségek, újabb vizsgálatainkban rövidebb reakcióidő feladatokat tervezünk, melyek kiegészítünk gátlási funkciókat is mozgósító tesztekkel. A COMT Val/Met polimorfizmust, mint a hipnózis kandidáns génjét azonosította két korábbi tanulmány. Eredményeink megerősítették ezt a hatást, azonban érdekes módon az optimális génváltozat esetünkben más. Ezt az eltérést a két vizsgálatban markánsan különböző hipnózis helyzettel (egyéni, illetve csoporthipnózis) magyarázzuk. A kétféle hipnózis helyzetben igen valószínű, hogy eltér a résztvevők alap arausal szintje, mely hatással lehet a hipnábilitás szempontjából kulcsfontosságú prefrontális régiók működésére. Mivel a COMT gén által kódolt dopamin bontó enzim szerepe ebben a régióban kulcsfontosságú, elképzelhető, hogy a helyzeti tényezők által indukált környezeti sajátosságok miatt más genotípus optimális az egyéni, és más a csoporthipnózis helyzetében. Ezt a hipotézist azonban empirikus vizsgálattal még nem igazoltuk. Jelen dolgozat eredményei felhívják a figyelmet arra, hogy a génhatások vizsgálata során fontos a környezeti hatásokat is számításba venni. További kutatásainkban vizsgálni szeretnénk, hogy a kognitív teljesítményt befolyásoló genetikai faktorok hatása hogyan változik meg az adott helyzet motivációs aspektusainak tükrében. Ehhez a kutatáshoz több száz fiatal felnőtt bevonását tervezzük, akik részt vesznek egy komplex, kognitív vizsgálat-sorozatban és 7
egy részletes DNS analízisben. A munka során olyan genetikai faktorokat kívánunk azonosítani, melyek a kognitív funkciók és az agyi jutalmazási rendszer kölcsönhatásához kapcsolhatók. A genetikai és a motivációs faktorok interakciós szemléletű elemzésének eredményei alapján árnyaltabb képet kaphatunk arról, hogy egyes kognitív endofenotípusokat mennyiben befolyásolják a helyzeti tényezők motivációs aspektusai. Másképpen kifejezve: bár az ember korántsem tiszta lappal születik, az öröklött tényezők realizálódását a környezeti hatások részben vagy egészben felülírhatják. 8
A DOLGOZAT ALAPJÁT KÉPEZŐ KÖZLEMÉNYEK 1. Szekely, A., Ronai, Z., Nemoda, Z., Kolmann, G., Gervai, J., és Sasvari- Szekely, M. (2004). Human personality dimensions of persistence and harm avoidance associated with DRD4 and 5-HTTLPR polymorphisms. American Journal of Medical Genetics Part B-Neuropsychiatric Genetics, 126B(1), 106-110. 2. Szekely, A., Balota, D. A., Duchek, J. M., Nemoda, Z., Vereczkei, A., és Sasvari-Szekely, M. (2010). Genetic factors of reaction time performance: DRD4 7-repeat allele associated with slower responses. Genes, Brain and Behavior. Nyomtatás alatt. 3. Szekely, A., Kovacs-Nagy, R., Banyai, E. I., Gosi-Greguss, A. C., Varga, K., Halmai, Z., Ronai, Z., és Sasvari-Szekely, M. (2010). Association between hypnotizability and the catechol-o-methyltransferase (COMT) polymorphism. The International Journal of Clinical and Experimental Hypnosis, 58(3), 301-315. 9
MÁS, KAPCSOLÓDÓ KÖZLEMÉNYEK 1. Ronai, Z., Szantai, E., Szmola, R., Nemoda, Z., Szekely, A., Gervai, J., Guttman, A., és Sasvari-Szekely, M. (2004). A novel A/G SNP in the- 615th position of the dopamine D4 receptor promoter region as a source of misgenotyping of the-616 C/G SNP. American Journal of Medical Genetics Part B-Neuropsychiatric Genetics, 126B(1), 74-78. 2. Szekely, A., Jacobsen, T., D'Amico, S., Devescovi, A., Andonova, E., Herron, D., Lu, C. C., Pechmann, T., Pleh, C., Wicha, N., Federmeier, K., Gerdjikova, I., Gutierrez, G., Hung, D., Hsu, J., Iyer, G., Kohnert, K., Mehotcheva, T., Orozco-Figueroa, A., Tzeng, A., Tzeng, O., Arevalo, A., Vargha, A., Butler, A. C., Buffington, R., és Bates, E. (2004). A new on-line resource for psycholinguistic studies. Journal of Memory and Language, 51(2), 247-250. 3. Szekely, A., D'Amico, S., Devescovi, A., Federmeier, K., Herron, D., Iyer, G., Jacobsen, T., Arévalo, A. L., Vargha, A., és Bates, E. (2005). Timed action and object naming. Cortex, 41(1), 7-26. 4. Hejjas, K., Vas, J., Topal, J., Szantai, E., Ronai, Z., Szekely, A., Kubinyi, E., Horvath, Z., Sasvari-Szekely, M., és Miklosi, A. (2007). Association of polymorphisms in the dopamine D4 receptor gene and the activityimpulsivity endophenotype in dogs. Anim Genet, 38(6), 629-633. 5. Sarosi, A., Gonda, X., Balogh, G., Domotor, E., Szekely, A., Hejjas, K., Sasvari-Szekely, M., és Faludi, G. (2008). Association of the STin2 polymorphism of the serotonin transporter gene with a neurocognitive endophenotype in major depressive disorder. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry, 32(7), 1667-1672. 6. Hejjas, K., Kubinyi, E., Ronai, Z., Szekely, A., Vas, J., Miklosi, A., Sasvari-Szekely, M., és Kereszturi, E. (2009). Molecular and behavioral analysis of the intron 2 repeat polymorphism in the canine dopamine D4 receptor gene. Genes Brain Behav, 8(3), 330-336. 7. Hejjas, K., Szekely, A., Domotor, E., Halmai, Z., Balogh, G., Schilling, B., Sarosi, A., Faludi, G., Sasvari-Szekely, M., és Nemoda, Z. (2009). Association between depression and the Gln460Arg polymorphism of P2RX7 gene: a dimensional approach. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet, 150B(2), 295-299. 10
8. Demetrovics, Z., Varga, G., Szekely, A., Vereczkei, A., Csorba, J., Balazs, H., Hoffman, K., Sasvari-Szekely, M., és Barta, C. (2010). Association between Novelty Seeking of opiate-dependent patients and the catechol-o-methyltransferase Val(158)Met polymorphism. Compr Psychiatry, 51(5), 510-515. 9. Nemoda, Z., Lyons-Ruth, K., Szekely, A., Bertha, E., Faludi, G., és Sasvari-Szekely, M. (2010). Association between dopaminergic polymorphisms and borderline personality traits among at-risk young adults and psychiatric inpatients. Behav Brain Funct, 6, 4. 10. Rahman, O. A., Sasvari-Szekely, M., Szekely, A., Faludi, G., Guttman, A., és Nemoda, Z. (2010). Analysis of a polymorphic microrna target site in the purinergic receptor P2RX7 gene. Electrophoresis, 31(11), 1790-1795. 11
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Először is szeretném köszönetemet kifejezni Dr. Bányai Évának, aki a pszichológia tudományát még angol szakos egyetemista koromban megszerettette velem, valamint az Affektív Pszichológiai Intézeti Központ vezetőjének, Dr. Varga Katalinnak, aki mind az oktatási, mind pedig a kutatási munkámat messzemenőleg támogatta. Szeretném megköszönni lelkes csapatomnak az alakuló Pszichogenetikai Laboratóriumnak, Halmai Zsuzsa és Varga Gábor doktorandusz hallgatóknak, valamint Kótyuk Eszter és Katonai Enikő Rózsa tudományos diákköröseimnek a lelkes kutatómunkát és külön köszönöm segítségségüket az oktatásban. Köszönöm a korábbi tudományos diákkörösök (Valentini Mária és Baranyay Máté), a műhelymunkások és a viselkedéselemzők adatfelvételben, adatbevitelben és esetenként az adatelemzésben végzett szorgalmas, pontos és kitartó munkáját. A bemutatott munka interdiszciplináris jellegénél fogva számos kutatócsoport és laboratórium kollaborációjával jött létre. A különböző szakterületek közös munkája csak fokozott odafigyeléssel és hatékony együttműködéssel valósulhatott meg, melyet ezúton is szeretném megköszönni a genetikai munkacsoportnak: Dr. Sasvári Máriának, a Molekuláris Genetikai Laboratórium vezetőjének (Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patobiokémiai Intézet) és a laboratórium munkatársainak, köztük Dr. Barta Csabának, Dr. Kereszturi Évának, Dr. Nemoda Zsófiának, Dr. Kovács-Nagy Rékának, Dr. Rónai Zsoltnak, Dr Szántai Eszternek, valamint Kolmann Gabriella és Virga Sándorné asszisztenseknek; az együttműködő pszichológus csoportoknak: a kognitív tesztek kidolgozásában együttműködő Dr. David Balota (Washington University, St. Louis) kognitív pszichológiai csoportjának; a hipnábilitás pszichogenetikai vizsgálataiban tevékenykedő Affektív Pszichológiai Intézeti Központ Hipnózis Laborjának: Dr. Bányai Éva, Dr. Gősiné Greguss Anna Csilla és Dr. Varga Katalin hipnotizőröknek, 12
valamint a megfigyelőknek, köztük Költő Andrásnak, Németh Georginának, Tauszik Katalinnak, Pohl Zsuzsanna Katának, Fehér Andreának, Gurzó Richárdnak; Dr. Gervai Juditnak és Dr. Lakatos Krisztinának (MTA Pszichológiai Intézet) a pszichogenetikai munka inicializálásáért és sokrétű segítségükért; Dr. Demetrovics Zsolt, Dr. Nagy János és Dr. Rózsa Sándor tanácsaiért a temperamentum dimenziókkal kapcsolatos vizsgálatokban; a kollaboráló klinikusoknak: Dr. Faludi Gábornak (Semmelweis Egyetem Kútvölgyi Pszichiátriai Csoport) a sokrétű együttműködésért, valamint a lehetőségért, hogy a Biológiai Pszichiátria Doktori Iskolában témavezetőként és előadóként részt vehetek; Dr. Somogyi Anikónak és Dr. Nagy Gézának (Semmelweis Egyetem, II. Belgyógyászati Klinika) a cukorbetegek hangulati és kognitív vizsgálatáért. Köszönöm továbbá Dr. Urbán Róbert építő jellegű módszertani kritikáit és ötleteit. Végül, de nem utolsósorban köszönöm férjemnek, Veres Andrásnak hozzáértő segítségét az informatikai munkában, valamint türelmét és megértését a munka intenzív fázisaiban. 13