The polymorphism of cathechol-O-methyltransferase gene and pain


如何引用文章

全文:

详细

The catechol-O-methyltrasferase (COMT) enzyme is involved in metabolism of dopamine, noradrenalin, adrenalin regulating such important physiologic functions as attitude, cognition and response to stress or pain. The gene encoding the COMP has functional polymorphisms that contribute to individual differences of human pain phenotype such as pain threshold, pain sensitivity, chronization of pain and response to analgesics. The review summarizes the results of genetic studies of COMT gene functional polymorphisms and their effect on pain phenomenon. The knowledge about mechanisms of gene COMT polymorphism effects allows to personalize treatment of pain of different genesis.

作者简介

Arina Spasova

Petrozavodsk State University

Email: arina22@mail.ru
MD, PhD, Assistant Professor of Chair of X-Ray diagnostic and X-Ray treatment with course of Critical And Respiratory Medicine of Medical Institution of Petrozavodsk State University Petrozavodsk, 185910, Russian Federation

O. Barysheva

Petrozavodsk State University

Medical Institution Petrozavodsk, 185910, Russian Federation

G. Tikhova

Petrozavodsk State University

Medical Institution Petrozavodsk, 185910, Russian Federation

参考

  1. Devor M. How Do Pain Genes Affect Pain Experience? In: Belfer I., Diatchenko L., eds. Pain Genetics: Basic to Translational Science. John Wiley & Sons Inc., 2014.
  2. Männistö P.T., Kaakkola S. Catechol-O-methyltransferase (COMT): biochemistry, molecular biology, pharmacology, and clinical efficacy of the new selective COMT inhibitors. Pharmacol Rev 1999; 51:593-628.
  3. Tenhunen J., Salminen M., Lundström K., Kiviluoto T., Savolainen R., Ulmanen I. Genomic organization of the human catechol-O-methyltransferase gene and its expression from two distinct promoters. Eur. J. Biochem. 1994; 223(3):1049-59.
  4. Lotta T., Vidgren J., Tilgmann C., Ulmanen I., Melén K., Julkunen I., Taskinen J. Kinetics of human soluble and membrane-bound catechol O-methyltransferase: a revised mechanism and description of the thermolabile variant of the enzyme. Biochemistry. 1995; 34(13): 4202-10.
  5. Karhunen T., Tilgmann C., Ulmanen I., Panula P. Catechol-O-methyltransferase (COMT) in rat brain: immunoelectron microscopic study with an antiserum against rat recombinant COMT protein. Neurosci Lett. 1995a; 187:57-60.
  6. Karhunen T., Tilgmann C., Ulmanen I., Panula P. Neuronal and non-neuronal catechol-O-methyltransferase in primary cultures of rat brain cells. Int. J. Dev. Neurosci. 1995b; 13:825-34.
  7. Karhunen T., Ulmanen I., Panula P. Catechol-O-methyltransferase in rat sensory ganglia and spinal cord. Neuroscience. 1996; 73:267-76.
  8. Myöhänen T.T., Schendzielorz N., Männistö P.T. Distribution of catechol-O-methyltransferase (COMT) proteins and enzymatic activities in wild-type and soluble COMT deficient mice. J. Neurochem. 2010; 113:1632-43.
  9. Pertovaara A. Noradrenergic pain modulation. Prog Neurobiol. 2006; 80(2):53-83.
  10. Ali Z., Raja S. N. Wesselmann U., Fuchs P.N., Meyer R.A., Campbell J.N. Intradermal injection of norepinephrine evokes pain in patients with sympathetically maintained pain. Pain. 2000; 88(2):161-8.
  11. Palmatier M.A., Kang A.M., Kidd K.K. Global variation in the frequencies of functionally different catechol-Omethyltransferase alleles. Biol. Psychiatry. 1999; 46:557-67.
  12. Chen J., Lipska B., Halim N., Ma D., Matsumoto M., Melhem S. et al. Functional Analysis of Genetic Variation in Catechol-O-Methyltransferase (COMT): Effects on mRNA, Protein, and Enzyme Activity in Postmortem Human Brain. Am. J. Hum. Genet. 2004; 75(5):807-21.
  13. Eisenhofer G., Kopin I.J., Goldstein D.S. Catecholamine metabolism: a contemporary view with implications for physiology and medicine. Pharmacol. Rev. 2004; 56:331-49.
  14. Sesack S.R., Hawrylack V.A., Matus C., Guido M.A., Levey A.I.. Dopamine axon varicosities in the prelimbic division of the rat prefrontal cortex exhibit sparse immunoreactivity for the dopamine transporter. J. Neurosci. 1998; 18:2697-708.
  15. Stein D.J., Newman T.K., Savitz J.. Ramesar R. Warriors versus worriers: The role of COMT gene variants. CNS Spectrums. 2006; 11:745-748.
  16. Lotta T., Vidgren J., Tilgmann C., Ulmanen I., Melén K. Kinetics of human soluble and membrane-bound catechol O-methyltransferase: a revised mechanism and description of the thermolabile variant of the enzyme. Biochemistry. 1995; 34(13):4202-10.
  17. Masuda K., Hashizume C., Kikusui T., Takeuchi Y., Mori Y. Breed differences in genotype and allele frequency of catechol O-methyltransferase gene polymorphic regions in dogs. J. Vet. Med. Sci. 2004; 66(2):183-7.
  18. Li Y., Yang X., van Breemen R.B., Bolton J.L. Characterization of two new variants of human catechol O-methyltransferase in vitro. Cancer Lett. 2005; 230(1):81-9.
  19. Zubieta J., Heitzeg M., Smith Y., Bueller J., Xu K., Xu Y. et al. COMT Val158Met genotype affects mu-opioid neurotransmitter responses to a pain stressor. Science. 2003; 299:1240-3.
  20. Berthele A., Platzer S., Jochim B., Boecker H., Buettner A., Conrad B. et al. COMT Val108/158Met genotype affects the mu-opioid receptor system in the human brain: evidence from ligand-binding, G-protein activation and preproenkephalin mRNA expression. Neuroimage. 2005; 28:185-93.
  21. Kowarik M.C., Einhauser J., Jochim B., Buttner A., Tolle T.R., Riemenschneider M. et al. Impact of the COMT Val(108/158)Met polymorphism on the mu-opioid receptor system in the human brain: Mu-opioid receptor, metenkephalin and beta-endorphin expression. Neurosci. Lett. 2012; 506:214-9.
  22. Nackley A.G., Tan K.S., Fecho K., Flood P., Diatchenko L., Maixner W. Catechol-O-methyltransferase inhibition increases pain sensitivity through activation of both beta(2)- and beta(3)-adrenergic receptors. Pain. 2007; 128:199-208.
  23. Khasar S.G., McCarter G., Levine J.D. Epinephrine produces a β-adrenergic receptor-mediated mechanical hyperalgesia and in vitro sensitization of rat nociceptors. J. Neurophysiol. 1999; 81:1104-12.
  24. Liang D.Y., Liao G., Wang J., Usuka J., Guo Y., Peltz G. et al. A genetic analysis of opioid-induced hyperalgesia in mice. Anesthesiology. 2006; 104:1054-62.
  25. Tchivileva I.E., Lim P.F., Smith S.B., Slade G.D., Diatchenko L., McLean S.A. et al. Effect of catechol-Omethyltransferase polymorphism on response to propranolol therapy in chronic musculoskeletal pain: a randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover pilot study. Pharmacogenet. Genomics. 2010; 20:239-48.
  26. Nicholson R., Dixon A.K., Spanswick D., Lee K. Noradrenergic receptor mRNA expression in adult rat superficial dorsal horn and dorsal root ganglion neurons. Neurosci. Lett. 2005; 380:316-21.
  27. Kanno T., Yaguchi T., Nishizaki T. Noradrenaline stimulates ATP release from DRG neurons by targeting beta(3) adrenoceptors as a factor of neuropathic pain. J. Cell Physiol. 2010; 224:345-51.
  28. Horvath B., Spies C., Warden C.H., Diano S., Horvath T.L. Uncoupling protein 2 in primary pain and temperature afferents of the spinal cord. Brain Res. 2002b; 955: 260-3.
  29. Borges N. Tolcapone in Parkinson’s disease: liver toxicity and clinical efficacy. Expert Opin. Drug Saf . 2005; 4:69-73.
  30. Hartung J.E., Ciszek B.P., Nackley A.G. β2- and β3-adrenergic receptors drive COMT-dependent pain by increasing production of nitric oxide and cytokines. Pain. 2014; 155(7):1346-55.
  31. Tchivileva I.E., Nackley A.G., Qian L., Wentworth S., Conrad M., Diatchenko L.B. Characterization of NF-kB-mediated inhibition of catechol-O-methyltransferase. Mol. Pain. 2009; 5:13.
  32. Papaleo F., Crawley J.N., Song J., Lipska B.K., Pickel J., Weinberger D.R. et al. Genetic dissection of the role of catechol-O-methyltransferase in cognition and stress reactivity in mice. J. Neurosci. 2008; 28:8709-23.
  33. Jacobsen L.M., Eriksen G.S., Pedersen L.M., Gjerstad J. Catechol-Omethyltransferase (COMT) inhibition reduces spinal nociceptive activity. Neurosci. Lett. 2010; 473:212-5.
  34. Diatchenko L., Slade G.D., Nackley A.G., Bhalang K., Sigurdsson A., Belfer I. et al. Genetic basis for individual variations in pain perception and the development of a chronic pain condition. Hum. Mol. Genet. 2005; 14:135-43.
  35. Mobascher A., Brinkmeyer J., Thiele H., Brinkmeyer J., Mohammad T., Steffens M. The Val158Met polymorphism of human catechol-O-methyltransferase (COMT) affects anterior cingulate cortex activation in response to painful laser stimulation. Molecular Pain. 2010, 6:32.
  36. Henker R., Lewis A, Dai F, Lariviere W., Meng L., Gruen G. et al. The associations between OPRM 1 and COMT genotypes and postoperative pain, opioid use, and opioid- induced sedation. Biol. Res. Nurs. 2013; 15:309-17.
  37. Ahlers S., Elens L., Gulik L., Schaik R. The Val158Met polymorphism of the COMT gene is associated with increased pain sensitivity in morphine-treated patients undergoing a painful procedure after cardiac surgery. Br. J. Clin. Pharmacol. 2012; 1506-15.
  38. Kim H., Lee H., Rowan J., Brahim J., Dionne R.A. Genetic polymorphisms in monoamine neurotransmitter systems show only weak association with acute post-surgical pain in humans. Molecular Pain. 2006; 2:24:1-9.
  39. Candiotti K., Yang Zh., Buric D., Arheart K. Catechol-O-Metyltransferase polymorphisms predict opioid consumption in postoperative pain. Anesth. Analg. 2014; 119 (5):1194-200.
  40. Deng J., Wu X.Z., Li M., Chen G.Z., Song H.T. Effects of COMT G472A genetic polymorphism on postoperative analgesia with fentanyl. Chinese J. Anesthesiol. 2011; 31(9):1039-41.
  41. Zhang F., Tong J., Hu J., Zhang H., Ouyang W., Huang D. et al. COMT gene haplotypes are closely associated with postoperative fentanyl dose in patients. Anesth Analg 2015; 120:933-40.
  42. Georgea S., Wallaceb M.R., Wrightc T.W., Moserc M.W., Greenfield W.H., Brandon K. Evidence for a biopsychosocial influence on shoulder pain: Pain catastrophizing and catechol-O-methyltransferase (COMT) diplotype predict clinical pain ratings. Pain. 2008; 136(1-2):53-61.
  43. McLean S.A., Diatchenko L., Lee Y.M., Swor R.A., Domeier R.M., Jones J.S. et al. Catechol O-methyltransferase haplotype predicts immediate musculoskeletal neck pain and psychological symptoms after motor vehicle collision. J. Pain. 2011; 12(1):101-7.
  44. Vargas-Alarcón G., Fragoso J.M., Cruz-Robles D., Vargas A., Vargas A., Lao-Villadóniga J.I et al. Catechol-O-methyltransferase gene haplotypes in Mexican and Spanish patients with fibromyalgia. Arthritis. Res. Ther. 2007; 9(5): R110.
  45. Barbosa F.R., Matsuda J.B., Mazucato M., de Castro França S., Zingaretti S.M., da Silva L.M. Influence of catechol-O-methyltransferase (COMT) gene polymorphisms in pain sensibility of Brazilian fibromialgia patients. Rheumatol. Int. 2012; 32(2): 427-30.
  46. Park J.W., Lee K.S., Kim J.S., Kim Y.I., Shin H.E. Genetic Contribution of Catechol-O-methyltransferase Polymorphism in Patients with Migraine without Aura. J. Clin. Neurol. 2007; 3(1):24-30.
  47. Armero P., Muriel C., Santos J., Sanchez-Montero F.J., Rodriguez R.E., Gonzalez-Sarmiento R. COMT (Val158Met) polymorphism is not associated to neuropathic pain in a Spanish population. Eur. J. Pain. 2005; 9:229-32.
  48. Rakvåg T.T., Klepstad P., Baar C., Kvam T.M., Dale O., Kaasa S. et al. The Val158Met polymorphism of the human catechol-O-methyltransferase (COMT) gene may influence morphine requirements in cancer pain patients. Pain. 2005; 116:73-8.
  49. Rakvåg T.T., Ross J.R., Sato H., Skorpen F., Kaasa S., Klepstad P. Genetic variation in the catechol-Omethyltransferase (COMT) gene and morphine requirements in cancer patients with pain. Mol. Pain. 2008; 4:64.
  50. Reyes-Gibby C.C., Shete S., Rakvag T., Bhat S.V., Skorpen F., Bruera E. et al. Exploring joint effects of genes and the clinical efficacy of morphine for cancer pain: OPRM1 and COMT gene. Pain. 2007; 130:25-30.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Eco-Vector, 2017


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».