Полиморфизм генов фолатного цикла и предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям

навву

Полиморфизм генов фолатного цикла и предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям

Миктадова А. В., Коваленко К. А., Машкина Е. В., Шкурат Т. П.,

НИИ биологии ЮФУ, кафедра генетики факультета биологических наук ЮФУ,

Клинико-диагностическая лаборатория «Наука», г. Ростов-на-Дону

В патогенезе многих сердечно-сосудистых заболеваний ведущую роль играют нарушения системы гемостаза. Склонность к повышенной коагуляции и формированию тромбов может быть причиной инфарктов, инсультов, ишемической болезни сердца. В качестве одной из причин развития тромбофилии рассматривают гипергомоци-стеинемию, в основе которой могут быть мутации генов фолатного обмена. Избыток гомоцистеина способствует активации XII и V факторов; при этом нарушается высвобождение естественных ингибиторов свертывания и антиагрегантов, снижается активация антитромбина III, подавляется активность тромбомодулина, наблюдается повышенная агрегация тромбоцитов [1—3]. Данные ате-рогенные и тромбофилические эффекты в совокупности определяют хроническую эндотелиальную дисфункцию при гипергомоцистеинемии. На сегодняшний день показана возможность возникновения гипергомоцистеине-мии и связанных с ней патологических состояний в результате нарушения функции ферментов, участвующих в фолатном обмене — метилентетрагидрофолатредук-тазы (MTHFR), метионинсинтазы редуктазы (MTRR) и ме-тионинсинтазы (MTR) [4—6].

Целью данной работы было определить частоту регистрации полиморфизма генов MTHFR (Ala222Val), MTRR (Ile22Met) и MTR (Asp919Gly) у школьников Ростова-на-Дону.

Материал и методы исследования

Материалом для исследования послужили образцы ДНК, полученные из периферической крови 125 школьников Ростова-на-Дону, родители которых подписали информированное согласие об участии в исследовании. Работу проводили на базе НИИ биологии ЮФУ.

Для выделения ДНК из периферической крови использовали коммерческий набор реагентов DIAtom™ DNA Prep 100 (ООО «Центр Молекулярной Генетики»). Из полученной ДНК проводили наработку амплификатов с использованием наборов реагентов sNP-экспресс (Ли-тех, Москва). Разделение продуктов амплификации про-

водили методом горизонтального электрофореза в 3% агарозном геле. Анализ электрофореграмм проводили на трансиллюминаторе GelDoc (BioRad).

Результаты и обсуждение

В результате исследования установлено, что 44,8% школьников Ростова-на-Дону являются гетерозиготными носителями аллели C677T MTHFR, а гомозиготный вариант полиморфизма зафиксирован в 7,2% случаев (табл. 1). Однако среди девочек доля гомозигот 677т составляет всего 2,8%, в то время как среди мальчиков выявлено 13,2% гомозигот по данному полиморфизму гена MTHFR. По данным литературы известно, что наличие аллели 677Т повышает риск привычной потери плода в 4—10 раз [7]. Можно предположить различную селективную ценность данных аллелей гена MTHFR.

Как видно из данных таблицы 1, общий характер распределения частот генотипов сходен. Однако все популяции, за исключением США и Германии, отличаются от полученного нами распределения частот генотипов по критерию с2.

Частота аллели A66G гена MTRR высока: доля гетеро-зигот среди школьников составила 44%, а гомозигот — 32,8% (табл. 2). Можно отметить ту же самую особенность: среди мальчиков доля гомозигот (37,8%) по полиморфизму выше по сравнению с девочками (29,2%). Распределение полученных частот генотипов по полиморфизму A66G вне зависимости от пола соответствует менделев-скому расщеплению.

Полиморфизм гена MTR в гетерозиготном состоянии выявлен в 31,2%, а в гомозиготном — в 2,4% случаев (табл. 3). Как в нашей выборке, так и среди бразильцев и немцев преобладают гомозиготы по нормальной аллели гена MTR. Статистический анализ не выявил достоверных отличий по распределению частот генотипов гена MTR в данных трех группах лиц.

Нами был проведен сочетанный анализ носительства полиморфизмов трех генов. Среди детей 13% являются гетерозиготами только по гену MTRR, 12% школьников являются одновременно гетерозиготами по двум генам — MTHFR и MTRR, 10% — гомозиготы по 66G аллели

Таблица 1

Частота генотипов по полиморфизму C677TMTHFR в различных популяциях

Исследуемая популяция Генотип, % С2

СС СТ ТТ

Россия, Ростов-на-Дону 48 44,8 7,2

Израиль [8] 40,5 43,8 15,7 11,19

США [9] 49,2 39,8 11 2,59

Бразилия [10] 37,5 48,6 13,9 8,8

Великобритания [11] 46 39 15 9,28

Германия [12] 45 45 10 1,2

Примечание: с2 - сравнение нашей выборки с данными литературы по другим странам

Таблица 2

Частота генотипов по полиморфизму A66G МTRR в различных популяциях

Исследуемая популяция Генотип, % С2

АА AG GG

Россия, Ростов-на-Дону 23,2 44 32,8

США [9] 30,1 46,8 23,1 5,08

Великобритания [11] 11,4 62,2 26,4 14,7

Примечание: с2 - сравнение нашей выборки с данными литературы по другим странам

гена МТИИ; при этом в других исследуемых генах полиморфизмов не обнаружено. Таким образом, только 7,2% школьников не имеют ни одного исследуемого полиморфизма, 22,4% лиц являются носителями одной мутантной аллели, 35,2% среди обследованных детей имеют два, а 20,8% — три полиморфизма. Выявлены носители 5 му-тантных аллелей (2,4%). Таким образом, большая часть лиц являются носителями нескольких полиморфизмов по генам фолатного цикла.

Наследуемые полиморфные варианты генов играют решающую роль в определении уникального биохимического профиля каждого человека, в оценке его наследственной предрасположенности к различным мульти-факторным заболеваниям. Одновременное выявление нескольких генетических факторов предрасположенности к тромбофилическим состояниям значительно увеличивает риск развития тромбозов [13, 14].

Из 125 школьников 10,4% имеют родственников с тромбозами; 28,8% детей имеют родственников, перенесших инсульт; 21,6% детей имеют родственников, которые перенесли инфаркт миокарда; 8,8% лиц имеют родных с ишемической болезнью сердца. Среди 24% школьников, не имеющих родственников с сердечно-сосудистыми заболеваниями, 13,5% не имеют исследуемых полиморфизмов генов; одинаковое количество детей являются носителями 1—3 полиморфных аллелей (по 26,7%) (рис. 1).

Около трети школьников, родственники которых имели в анамнезе тромбозы различной локализации, являются гетерозиготами Лввй гена МТИИ. Более 53% школьников данной группы являются носителями двух полиморфных аллелей генов фолатного цикла. В то же время детей без полиморфизма генов фолатного цикла в данной группе не зарегистрировано.

Среди школьников, чьи родственники перенесли инсульты, 3б% лиц являются носителями двух каких-либо полиморфных аллелей исследуемых генов; 22% детей имеют три полиморфных аллеля; четыре полиморфных аллеля у одного человека зарегистрированы в 4 раза чаще по сравнению с группой лиц, у которых нет родственников, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями (рис. 1).

У большей части детей в двух данных группах ген IМТИИ представлен мутантной аллелью в гетерозиготном либо гомозиготном состоянии, что может обуславливать повышение уровня гомоцистеина.

Частота генотипов по полиморфизму A2756G MTR в различных популяциях

Лишь 3,7% школьников, чьи родные перенесли инфаркт миокарда, не имеют ни одного исследуемого полиморфного аллеля (рис. 1). 18,5% школьников, в семейном анамнезе которых имели место инфаркты миокарда, оказались гомозиготами по 66G аллею гена MTRR. 14,8% — гетеро-зиготы по генам MTRR и MTR. 7,4% лиц являются гетерозиготами по генам MTHFR, MTRR, MTR и гетерозиготами по генам MTHFR, MTRR. В данной группе школьников почти 52% лиц являются носителями двух полиморфных аллелей исследуемых генов. 22,2% детей — носители трех полиморфных аллелей генов (рис. 1).

У школьников, родственники которых имели в анамнезе ИБС, более 50% имеют два и больше полиморфных аллелей генов фолатного цикла (рис. 1). Лица с несколькими генетическими факторами риска развития тромбо-тических осложнений или с комбинацией генетических и приобретенных факторов имеют гораздо больший риск, чем индивидуумы с одним наследственным нарушением гемостаза. По данным литературы известно, что носи-тельство полиморфного аллеля 677Т гена MTHFR в гомозиготном состоянии ассоциировано с ранним развитием ишемической болезни сердца [15]. Поэтому у школьников, гетерозиготных по данному полиморфному аллелю, высока вероятность того, что их дети могут иметь заболевания сердечно-сосудистой системы.

Итак, если сравнить все группы школьников, имеющих в семейном анамнезе родственников с тромбозами,

М>1 ftft № ЗФ

Й& «

Рис. 1. Относительная частота распределения детей, чьи родственники страдали тромбоэмболическими заболеваниями, по количеству имеющихся в генотипе мутантных аллелей генов фолатного цикла

мнфаржг тромбозы инсульт ИЕС иетОСЗ

|иаи1 02\л1 ем з5

Таблица 3

Исследуемая популяция Генотип, % С2

АА AG GG

Россия, Ростов-на-Дону 66,4 31,2 2,4

Бразилия [10] 56,7 40,3 3,0 4,15

Германия [12] 62,0 34,0 4,0 2,5

Примечание: с2 - сравнение нашей выборки с данными литературы по другим странам

www.akvarel2002.ru №4(27) • 2011

Ш11Ы111

IIEVI

ДИАГНОСТИКА

инсультами, инфарктами и ИБС, можно сделать следующие выводы: во всех трех группах наибольший процент составляют лица, являющиеся гетерозиготами и гомозиготами по полиморфизму гена MTRR. Одной из главных функций фермента метионин-синтазы-редуктазы является обратное превращение гомоцистеина в метионин. Таким образом, MTRR предотвращает накопление гомо-цистеина в организме, и изменение функционирования этого фермента приводит к гипергомоцистеинемии, что имеет отрицательное воздействие на организм и способствует возникновению тромбозов. Также во всех группах имеет место сочетание генов MTRR и MTR, находящихся в гетерозиготном состоянии.

Полученные в результате исследования данные показали, что большинство школьников, являющихся носителями полиморфизмов генов фолатного цикла, также имеют родственников с тромбоэмболическими заболеваниями. Это ставит таких детей в группу риска возникновения тромбозов и различных осложнений, связанных с ними. Наличие генетической наследственной предрасположенности к тромбофилиям у школьников может в дальнейшем привести к развитию тромбоэмболиче-ских заболеваний, если вовремя не принять необходимые меры по профилактике таких состояний.

Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010) проект 2.2.3.3/2370 и ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы» Госконтракт №14.740.11.0006.

Литература

1. Undas A., Williams E., Butenas S. et al. Homocysteine inhibits inactivation of factor Va by activated protein C // J. Biol. Chem. - 2001. - V. 276. - P. 4389-4397.

2. Khan S., Dickerman J. Hereditary thrombophilia // Trombosis J. - 2006. - V. 4. - P. 234-236.

3. Tsai J., Wang M., Perrella et al. Induction of cyclin. A gene expression by homocysteine in vascular smooth muscle cells // J. Clin. Invest. - 1996. - V. 97. - P. 146-153.

4. Мухин Н., Моисеев C., Фомин В. Гипергомоцистеине-мия как фактор риска развития заболеваний сердечнососудистой системы // Клиническая медицина. - 2001. -№6. - С. 7-14.

5. Спиридонова М., Степанов В., Пузырев В. О роли полиморфных вариантов гена 5,10-метилентетрагидрофолат-редуктазы (MTHFR) в патогенезе сердечно-сосудистых

заболеваний // Клиническая медицина. — 2001. — №2. — С. 10—16.

6. Спиридонова М., Степанов В., Пузырев В. и др. Анализ генных комплексов подверженности к коронарному атеросклерозу // Генетика. — 2002. — Т. 38. — №3. — С. 383—392.

7. Zetterberg H. Methylenetetrahydrofolate reductase and transcobalamin genetic polymorphismin human spontaneous abortion: biological and clinical implications // Reprod. Biol. Endocr. — 2004. — V. 2. — P. 7.

8. Zoossmann-Diskin А., Gazit E., Peleg L. et al. Thrombophilic polymorphisms in Israel // Blood Cells Molecules Diseases. — 2008. — №4. — P. 230—233.

9. Yang Q., Botto L., Gallagher M. et al. Prevalence and effects of gene-gene and gene-nutrient interactions on serum folate and serum total homocysteine concentrations in the US: findings from the third National Health and Nutrition Examination Survey DNA Bank // Am. J. Clinical. Nutrition. — 2008. — V. 8. — P. 232—246.

10. Santos de Lima E., da Silva V., da Silva H. et al. MTR polymorphic variant A2756G and retinoblastoma risk in Brazilian children // Pediatr. Blood Cancer. — 2010. — V. 54. — P. 904—908.

11. Relton C., Wilding C., Pearce M. et al. Gene-gene interaction in folate-related genes and risk of neural tube defects in a UK population // Med. Genet. — 2004. — V. 41. — P. 256—260.

12. Kurzwelly D., Knop S., Guenther M. et al. Genetic variants of folate and methionine metabolism and PCNSL incidence in a German patient population // Neurooncol. — 2010. — Mar 17 [Epub ahead of print].

13. Капустин С., Блинов М., Папаян Л. Генетические детерминанты наследственной тромбофилии в патогенезе венозного тромбоза // Терапевтический архив. — 2003. — №10. — C. 78—80.

14. Шевела А., Егоров В., Новикова Я. Изучение наследственных тромбофилий у пациентов с венозными тромбозами // Амбулаторная хирургия. — 2007. — №4. — C. 236.

15. Павлова Т. В., Поляков В. П., Дупляков Д. В., Хозлу-нов С. М., Кириллов В. И., Шавкунов С. А. Распределение полиморфизмов генов некоторых компонентов системы гемостаза у больных ишемической болезнью сердца // Кардиология. — 2009. — №4. — С. 9—13.

зомз

ОАО »Загорский оптико-механический завод» Медицинские и лабораторные приборы от крупнейшего российского производителя

141300, Московская область, г. Сергиев Посад, пр. Красной Армии, 212 В Тел./факс: (496) 542-89-78, 546-91-13, 546-92-24 www.zomz.ru, e-mail:

info@zomz.ru, sales@zomz.ru

ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ:

• щелевые лампы SL-P (опции — тонометр, видео/фото адаптер);

• офтальмоскопы НБО-3-01, ОР-3Б;

• анализаторы поля зрения АППЗ-01;

• монобиноскопы МБС-02;

• диоптриметры ДО-3.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ПРИБОРЫ:

• спектрофотометры КФК-3-«ЗОМЗ» (прибор зарегистрирован как медтехника);

• колориметры фотоэлектрические КФК-5М;

• фотометры пламенные ФПА-2-01;

• поляриметры круговые СМ-3.