Blood Testing Identifies Biomarkers of Suicidal Thoughts
UC San Diego study suggests new way to personalize mental health care
December 15, 2023
Article Content
Major depressive disorder affects 16.1 million adults in the United States and costs $210 billion annually. While the primary symptoms of depression are psychological, scientists and doctors have come to understand that depression is a complex disease with physical effects throughout the body. For example, measuring markers of cellular metabolism has become an important approach to studying mental illnesses and developing new ways to diagnose, treat and prevent them.
Researchers at University of California San Diego School of Medicine have now advanced this line of work in a new study, revealing a connection between cellular metabolism and depression. They found that people with depression and suicidal ideation had detectable compounds in their blood that could help identify individuals at higher risk of becoming suicidal. The researchers also found sex-based differences in how depression impacts cell metabolism.
The findings, published December 15, 2023 in Translational Psychiatry, could help personalize mental health care and potentially identify new targets for future drugs.
“Mental illnesses like depression have impacts and drivers well beyond the brain,” said Robert Naviaux, MD, PhD, a professor in the Department of Medicine, Pediatrics and Pathology at UC San Diego School of Medicine. “Prior to about ten years ago it was difficult to study how the chemistry of the whole body influences our behavior and state of mind, but modern technologies like metabolomics are helping us listen in on cells’ conversations in their native tongue, which is biochemistry.”
While many people with depression experience improvement with psychotherapy and medication, some people’s depression is treatment-refractory, meaning treatment has little to no impact. Suicidal thoughts are experienced by the majority of patients with treatment-refractory depression, and as many as 30% will attempt suicide at least once in their lifetime.
“We’re seeing a significant rise in midlife mortality in the United States, and increased suicide incidence is one of many things driving that trend,” said Naviaux. “Tools that could help us stratify people based on their risk of becoming suicidal could help us save lives."
Анализ крови выявляет биомаркеры суицидальных мыслей
Исследование Калифорнийского университета в Сан-Диего предлагает новый способ персонализации психиатрической помощи
15 декабря 2023 г.
Содержание статьи
Большое депрессивное расстройство затрагивает 16,1 миллиона взрослых в Соединенных Штатах и обходится ему в 210 миллиардов долларов в год. Хотя основные симптомы депрессии носят психологический характер, ученые и врачи пришли к пониманию того, что депрессия — это сложное заболевание, оказывающее физическое воздействие на весь организм. Например, измерение маркеров клеточного метаболизма стало важным подходом к изучению психических заболеваний и разработке новых способов их диагностики, лечения и профилактики.
Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего продвинули это направление работы в новом исследовании, раскрывающем связь между клеточным метаболизмом и депрессией. Они обнаружили, что у людей с депрессией и суицидальными мыслями в крови обнаруживаются соединения, которые могут помочь выявить людей с более высоким риском суицидальных мыслей. Исследователи также обнаружили половые различия в том, как депрессия влияет на клеточный метаболизм.
Результаты, опубликованные 15 декабря 2023 года в журнале Translational Psychiatry, могут помочь персонализировать психиатрическую помощь и потенциально определить новые цели для будущих лекарств.
«Психические заболевания, такие как депрессия, имеют последствия и причины, выходящие далеко за пределы мозга», — сказал Роберт Навио, доктор медицинских наук, профессор кафедры медицины, педиатрии и патологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Примерно десять лет назад было сложно изучить, как химия всего тела влияет на наше поведение и состояние ума, но современные технологии, такие как метаболомика, помогают нам слушать разговоры клеток на их родном языке, то есть биохимии. »
В то время как многие люди с депрессией испытывают улучшение с помощью психотерапии и лекарств, у некоторых людей депрессия не поддается лечению, то есть лечение практически не оказывает никакого влияния. Суицидальные мысли возникают у большинства пациентов с резистентной к лечению депрессией, и около 30% пытаются покончить жизнь самоубийством хотя бы один раз в жизни.
«Мы наблюдаем значительный рост смертности среднего возраста в Соединенных Штатах, и рост числа самоубийств является одной из многих причин, определяющих эту тенденцию», — сказал Навио. «Инструменты, которые могли бы помочь нам стратифицировать людей в зависимости от их риска стать суицидальными, могли бы помочь нам спасти жизни».
The researchers analyzed the blood of 99 study participants with treatment-refractory depression and suicidal ideation, as well as an equal number of healthy controls. Among the hundreds of different biochemicals circulating in the blood of these individuals, they found that five could be used as a biomarker to classify patients with treatment-refractory depression and suicidal ideation. However, which five could be used differed between men and women.
“If we have 100 people who either don’t have depression or who have depression and suicidal ideation, we would be able to correctly identify 85-90 of those at greatest risk based on five metabolites in males and another 5 metabolites in females,” said Naviaux. “This could be important in terms of diagnostics, but it also opens up a broader conversation in the field about what’s actually leading to these metabolic changes.”
While there were clear differences in blood metabolism between males and females, some metabolic markers of suicidal ideation were consistent across both sexes. This included biomarkers for mitochondrial dysfunction, which occurs when the energy-producing structures of our cells malfunction.
“Mitochondria are some of the most important structures of our cells and changed mitochondrial functions occur in a host of human diseases,” added Naviaux.
Mitochondria produce ATP, the primary energy currency of all cells. ATP is also an important molecule for cell-to-cell communication, and the researchers hypothesize it is this function that is most dysregulated in people with suicidal ideation.
“When ATP is inside the cell it acts like an energy source, but outside the cell it is a danger signal that activates dozens of protective pathways in response to some environmental stressor,” said Naviaux. “We hypothesize that suicide attempts may actually be part of a larger physiological impulse to stop a stress response that has become unbearable at the cellular level.”
Because some of the metabolic deficiencies identified in the study were in compounds that are available as supplements, such as folate and carnitine, the researchers are interested in exploring the possibility of individualizing depression treatment with these compounds to help fill in the gaps in metabolism that are needed for recovery. Naviaux hastens to add that these supplements are not cures.
“None of these metabolites are a magic bullet that will completely reverse somebody’s depression,” said Naviaux. “However, our results tell us that there may be things we can do to nudge the metabolism in the right direction to help patients respond better to treatment, and in the context of suicide, this could be just enough to prevent people from crossing that threshold.”
Исследователи проанализировали кровь 99 участников исследования с резистентной к лечению депрессией и суицидальными мыслями, а также такого же количества здоровых людей из контрольной группы. Они обнаружили, что среди сотен различных биохимических веществ, циркулирующих в крови этих людей, пять можно использовать в качестве биомаркера для классификации пациентов с резистентной к лечению депрессией и суицидальными мыслями. Однако то, какие пять можно использовать, различалось у мужчин и женщин.
«Если бы у нас было 100 человек, у которых либо нет депрессии, либо есть депрессия и суицидальные мысли, мы смогли бы правильно определить 85-90 человек из группы наибольшего риска на основе пяти метаболитов у мужчин и еще 5 метаболитов у женщин». — сказал Навио. «Это может быть важно с точки зрения диагностики, но это также открывает более широкий разговор в этой области о том, что на самом деле приводит к этим метаболическим изменениям».
Несмотря на явные различия в метаболизме крови между мужчинами и женщинами, некоторые метаболические маркеры суицидальных мыслей были одинаковыми для обоих полов. Сюда вошли биомаркеры митохондриальной дисфункции, которая возникает, когда энергопроизводящие структуры наших клеток выходят из строя.
«Митохондрии являются одними из наиболее важных структур наших клеток, и изменения функций митохондрий происходят при множестве заболеваний человека», — добавил Навио.
Митохондрии производят АТФ, основную энергетическую валюту всех клеток. АТФ также является важной молекулой для межклеточной коммуникации, и исследователи предполагают, что именно эта функция наиболее нарушена у людей с суицидальными мыслями.
«Когда АТФ находится внутри клетки, она действует как источник энергии, но снаружи клетки она является сигналом опасности, который активирует десятки защитных путей в ответ на какой-либо стрессор окружающей среды», — сказал Навио. «Мы предполагаем, что попытки самоубийства на самом деле могут быть частью более масштабного физиологического импульса, направленного на прекращение стрессовой реакции, которая стала невыносимой на клеточном уровне».
Поскольку некоторые метаболические нарушения, выявленные в ходе исследования, были связаны с соединениями, которые доступны в виде добавок, такими как фолат и карнитин, исследователи заинтересованы в изучении возможности индивидуализации лечения депрессии с помощью этих соединений, чтобы помочь заполнить пробелы в метаболизме, которые нужен для восстановления. Навио спешит добавить, что эти добавки не являются лекарствами.
«Ни один из этих метаболитов не является волшебным средством, которое полностью избавит человека от депрессии», — сказал Навио. «Однако наши результаты говорят нам, что мы можем кое-что сделать, чтобы подтолкнуть метаболизм в правильном направлении, чтобы помочь пациентам лучше реагировать на лечение, а в контексте самоубийства этого может быть достаточно, чтобы не дать людям пересечь этот порог». ».
In addition to suggesting a new approach to personalize medicine for depression, the research could help scientists discover new drugs that can target mitochondrial dysfunction, which could have wide implications for human health in general.
“Many chronic diseases are comorbid with depression, because it can be extremely stressful to deal with an illness for years at a time,” said Naviaux. “If we can find ways to treat depression and suicidal ideation on a metabolic level, we may also help improve outcomes for the many diseases that lead to depression. Many chronic illnesses, such as post-traumatic stress disorder and chronic fatigue syndrome, are not lethal themselves unless they lead to suicidal thoughts and actions. If metabolomics can be used to identify the people at greatest risk, it could ultimately help us save more lives.”
Co-authors include: Jane C. Naviaux, Lin Wang, Kefeng Li, Jonathan M. Monk and Sai Sachin Lingampelly at UC San Diego, Lisa A. Pan, Anna Maria Segreti, Kaitlyn Bloom, Jerry Vockley, David N. Finegold and David G. Peters at University of Pittsburgh School of Medicine, and Mark A. Tarnopolsky at McMaster University.
This study was supported, in part, by the the National Institutes of Health (grants UL1RR024153 and UL1TR000005), the American Foundation for Suicide Prevention, the Children’s Hospital of Pittsburgh Foundation, the Fine Foundation, Suicide Rebellion and the Clinical and Translational Science Institute.
Помимо предложения нового подхода к персонализации лекарств от депрессии, исследование может помочь ученым открыть новые лекарства, которые могут воздействовать на митохондриальную дисфункцию, что может иметь серьезные последствия для здоровья человека в целом.
«Многие хронические заболевания сочетаются с депрессией, потому что бороться с болезнью в течение многих лет может быть чрезвычайно стрессовым», — сказал Навио. «Если мы сможем найти способы лечения депрессии и суицидальных мыслей на метаболическом уровне, мы также сможем помочь улучшить результаты лечения многих заболеваний, которые приводят к депрессии. Многие хронические заболевания, такие как посттравматическое стрессовое расстройство и синдром хронической усталости, сами по себе не смертельны, если только они не приводят к суицидальным мыслям и действиям. Если метаболомику можно будет использовать для выявления людей, подвергающихся наибольшему риску, это в конечном итоге поможет нам спасти больше жизней».
Среди соавторов: Джейн К. Навио, Линь Ван, Кефэн Ли, Джонатан М. Монк и Сай Сачин Лингампелли из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Лиза А. Пэн, Анна Мария Сегрети, Кейтлин Блум, Джерри Вокли, Дэвид Н. Файнголд и Дэвид. Дж. Питерс из Медицинской школы Питтсбургского университета и Марк А. Тарнопольский из Университета Макмастера.
Это исследование было частично поддержано Национальными институтами здравоохранения (гранты UL1RR024153 и UL1TR000005), Американским фондом по предотвращению самоубийств, Фондом Детской больницы Питтсбурга, Фондом Файн, Suicide Rebellion и Институтом клинических и трансляционных наук.
