Полиморфизм некоторых генов метаболизма костной ткани (VDR Bsm1 C. ivs7g>a, LCT 13910 t>c, col1a 12046 g->t) у представительниц русской и бурятской национальностей

ПОЛИМОРФИЗМ НЕКОТОРЫХ ГЕНОВ МЕТАБОЛИЗМА КОСТНОЙ ТКАНИ

У ПРЕДСТАВИТЕЛЬНИЦ РУССКОЙ И БУРЯТСКОЙ НАЦИОНАЛЬНОСТЕЙ

С.В.ВЕРХОТУРОВА, С.Ю.ЦАРЕНОК, В.В.ГОРБУНОВ, Т.А.АКСЕНОВА

ФГБОУВО Читинская государственная медицинская академия Минздрава России

Цель исследования. Изучить частоту встречаемости генотипов полиморфного маркера генов ремоделирования костной ткани (рецептора витамина D Bsml c.IVS7G >A, лактазы LCT 13910 T>Cи коллагена COL1A 12046 G->T) у здоровых и больных остеопорозом (ОП) женщин русской и бурятской национальностей.

Материалы и методы. Были обследованы 97 женщин с ОП: 49 русской и 48 бурятской национальностей в возрасте от 50 до 80 лет. Контрольную группу составили 123 здоровые женщины. Образцы ДНК были выделены из венозной крови.

Результаты. В группе бурят с ОП происходило накопление рецессивного аллеля А гена VDR — Bsm1 c.IVS7G>A, который у индивидуумов повышает риск развития ОП. Аллель С полиморфизма (LCT) -13910 T>C ассоциирован с развитием ОП среди представительниц бурятской национальности.

Заключение. Женщины бурятской национальности при наличии аллеля А гена VDR Bsm1 c.IVS7G >A, аллеля С гена лактазы LCT -13910 T>C имеют более высокий риск развития ОП, чем русские женщины. Генотипы G/Т и Т/Т полиморфизма гена COL1A 12046 G->T связаны с развитием остеопороза среди представительниц обеих национальностей.

Ключевые слова: остеопороз, полиморфизмы генов, генотип, национальности.

Остеопороз — это мультифакториаль-ное заболевание скелета, характеризующееся снижением минеральной плотно-1# сти костной ткани и повышением риска -* ** переломов. По данным Всемирной Организации Здравоохранения остеопороз вышел по значимости на четвёртое место среди неинфекционных заболеваний после сердечно-сосудистой, онкологической патологии, диабета и представляет большую социальную и медицинскую проблему для общества [1].

Хорошо известно, что своевременная профилактика и ранняя диагностика различных заболеваний являются актуальными вопросами современной медицины. В клинической практике риск развития мультифакториальных заболеваний определяют посредством молекулярного тестирования генов, получивших название генов-кандидатов [1].

Близнецовые и семейные исследования показали, что минеральная плотность костной ткани (МПК) и обновление костей находятся под генетическим контролем. Гены-кандидаты можно разделить на пять основных категорий: гены ответственные за гомеостаз кальция; гены, мутации в которых приводят к гормональной дисфункции; гены ответственные за метаболизм и регуляцию остеобластов и остеокластов; гены, белковые продукты которых входят в матрикс костной ткани и гены ответственные за липопротеиновый обмен [1].

Буряты — коренное население Бурятии, Усть-Ордынского Бурятского автономного округа Иркутской области, Забайкальского края. Подверженность к многофакторным заболеваниям (сердечно-сосудистая патология, гестоз, хроническая обструктивная болезнь легких, сахарный

диабет I типа) у бурят и русских определяется спектром различных генетических маркеров [2]. Так, в работе Т.П. Бардымовой установлено, что заболеваемость СД I типа среди бурятского населения ниже в 18 раз (2,14 на 100 тыс. человек), а распространенность ниже в 9 раз соответствующих российских показателей. Только 0,02% лиц бурятской национальности страдает СД 1 типа (в промышленно развитых странах — от 4 до 6%). Поздние сосудистые осложнения (диабетическая ретинопатия (22,7%) и диабетическая нефропатия (10,6%)) у больных СД I типа бурятской популяции встречаются реже, чем в общей популяции [3]. Однако исследования полиморфизма генов, принимающих участие в метаболизме костной ткани, до настоящего времени не проводились.

В связи с этим, целью нашего исследования явилось изучить частоту встречаемости аллелей и генотипов полиморфных маркеров генов ремоде-лирования костной ткани (гена рецептора витамина D Bsm1 c.IVS7G гена лактазы LCT 13910 T>C и гена коллагена COL1A 12046 G->T) у здоровых и больных ОП женщин русской и бурятской национальностей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В одномоментное исследование вошло 97 женщин с ОП: 49 русской и 48 бурятской национальностей в возрасте от 50 до 80 лет. В качестве контрольной группы для оценки распределения генотипов в популяциях было обследовано 123 здоровых женщины, сопоставимых по полу и возрасту с основной группой. Материалом

Адрес для переписки

Верхотурова Светлана Валерьевна

svetlanalahm@rambler.ru

для молекулярно-генетического анализа служили образцы ДНК, выделенные из периферической венозной крови. Для исследования была выбрана точка мутации гена рецептора витамина D (VDR) Bsml c.IVS7G >A, гена лактазы (LCT) -13910 T>C и гена коллагена COL1A 12046 G->T. В работе использовались стандартные наборы праймеров НПФ «Литех» — «SNP» (Москва). Визуализация продуктов амплификации выполнена с помощью электрофореза в 3% агарозном геле с добавлением бромистого этидия, проходящем в ультрафиолетовом цвете. Диагноз ОП устанавливался согласно «Российским клиническим рекомендациям по остеопорозу» 2012 года, включая данные денситометрии и наличие остеопоротических переломов в анамнезе. Статистическая обработка данных проводилась с использованием on-line калькулятора (http://gen-exp.ru/calculator_or.php) а так же программы для расчета относительного риска KRelRisk v 1.1 для Linux (http://forum.disser. ru/index.php?showtopic=571). Для сравнения ча-

стот генотипов и аллелей в двух группах использовали критерий х2. Различия между группами при значении уровня р<0,05 рассматривались как статистически значимые.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

У 220 женщин было проведено молекуляр-но-генетическое исследование с определением следующих генных полиморфизмов: VDR — Bsml c.IVS7 G>A, LCT -13910 T>C, COL1A — 12046 G->T. Распределение аллелей и генотипов исследованных полиморфизмов у пациенток с ОП и здоровых женщин обеих национальностей представлено в таблицах 1 — 3.

При исследовании аллелей и генотипов по полиморфизму VDR — Bsm1 c.IVS7G>A (таблица 1) мы выявили, что генотип G/G достоверно чаще встречался среди здоровых женщин бурятской национальности (р=0,01). Генотипы G/A и А/А, содержащие в своём составе минорный аллель А, преобладали в группе русских женщин с ОП

Таблица 1

Распределение генотипов и частоты аллельных вариантов УВЯ Б$ш1 е.1У87 О >А среди больных ОП и здоровых женщин

Группа Генотип, % Аллель, p

G/G G/A A/A G А

Русские, контроль п=47 15 (31,9%) 21 (44,7%) 11(23,4%) 0,543 0,457

Русские с остеопорозом п=49 16 (32,7%) 26 (53%)* 7 (14,3%)* 0,592 0,408

Буряты, контроль п=74 40 (54%)* 33 (45%) 1 (1%) 0,764* 0,236

Буряты с остеопорозом п=48 25 (52%) 19 (39%) 4 (9%) 0,719 0,281

Примечания: * - статистическая значимость с группой клинического сравнения.

Распределение генотипов и частоты аллельных вариантов ВСТ-13910 Т>С среди больных ОП и здоровых женщин

Таблица 2

Группа Генотип, % Аллель, p

С/С С/Т Т/Т С Т

Русские, контроль п = 40 16 (40%)* 22 (55%)* 2 (5%)* 0,68 0,33

Русские с остеопорозом п = 48 10 (21%)* 34 (71%)* 4 (8%)* 0,563 0,44

Буряты, контроль п = 73 42 (58%)* 31 (42%)* 0 (%) 0,79 0,21

Буряты с остеопорозом п = 47 28 (60%)* 19 (40%)* 0 (%) 0,798 0,202

Примечания: * - статистическая значимость с группой клинического сравнения.

Распределение генотипов и частоты аллельных вариантов СОЬ1А 12046О->Т среди больных ОП и здоровых женщин

Таблица 3

Группа Генотип, % Аллель, p

G/G G/Т Т/Т G Т

Русские, контроль п =48 35 (72%) 13(28%) 0 (0%) 0,865 0,135*

Русские с остеопорозом п = 49 32 (65%) 17 (35%) 0 (0%) 0,827 0,173*

Буряты, контроль п = 75 73 (97,3%) 2 (2,7%) 0 (%) 0,987* 0,013

Буряты с остеопорозом п = 48 46 (95,8%) 1 (2,1%) 1 (2,1%) 0,969* 0,031

Примечания: * - статистическая значимость с группой клинического сравнения.

(р=0,003). При анализе частоты встречаемости аллелей так же было выявлено преобладание доминантного аллеля G в группе здоровых женщин бурятской национальности (р=0,001). Было установлено, что в группе бурят с ОП происходило накопление минорного аллеля А, который у индивидуумов повышает риск развития ОП, однако статистической значимости выявлено не было (0Р=1,04, ДИ [0,68; 1,6]).

При анализе связей распределения аллелей и генотипов полиморфизма LCT -13910 T>C (таблица 2) нами было установлено, что генотипы С/С и С/Т среди женщин с ОП одинаково часто встречалась среди представительниц обеих национальностей (р=0,04). Однако, следует отметить наличие в группе русских женщин рискового му-тантного генотипа Т/Т, способствующего сохранению лактазной активности (р=0,0005). Было выявлено, что аллель С ассоциирован с развитием ОП в большей степени среди представительниц бурятской национальности, однако статистической значимости получено не было (ОР=1,04, ДИ [0,65; 1,6]).

При анализе частоты встречаемости G и Таллелей гена COL1A 12046 G->T (таблица 3) нами было выявлено, что среди женщин в обеих группах в большинстве случаев встречался гомозиготный доминантный аллель G, причем у представительниц бурятской национальности он встречался достоверно чаще — около 97% (р=0,0003), а минорный аллель Т преобладал среди русских женщин (0,173) (р=0,0003). Так же было выявлено, что генотипы G/Т и Т/Т полиморфизма гена COL1A 12046 G->T связаны с развитием ОП среди женщин обеих национальностей (ОР 1,2 ДИ [0,8; 1,7]).

ОБСУЖДЕНИЕ

Эндокринная система витамина D играет важную роль в регуляции гомеостаза кальция и фосфата. Эта деятельность опосредована рецептором витамина D, который особым образом связывается с 25-дигидрокси-витамином D3 для регуляции развития архитектоники костной ткани, гормональной секреции инсулина, а так же иммунной функции. Ген рецептора витамина D (VDR) локализуется на 12-й хромосоме, имеет 11 экзонов и приблизительно 75 килобайт генома ДНК. В настоящее время исследовано влияние на МПК и риск развития переломов ряда полиморфизмов VDR, таких как FokI (Allele F/f, SNP C>T, rs2228570), Bsm I (Allele B/b, SNP G>A, rs1544410), Apa I (Allele A/a, SNP C>A, rs 17879735) (Allele T/t, SNP T>C, rs 731236). Некоторые из этих исследований выявили значительную связь полиморфизма гена VDR с развитием остеопороза, в то время как другие, достоверной взаимосвязи не обнаружили. Данные несоответствия могут быть преходящими вследствие генетической гетерогенности, смешения национальностей, влияния внешней среды и генетического взаимодействия [4].

P. Garnero et al. (2005) изучали связь полиморфизмов гена VDR с возникновением переломов,

вертебральной (позвоночные) и невертебраль-ной локализации [5]. Была выявлена ассоциация между увеличением частоты рецессивного аллеля В (A) единичного нуклеотидного полиморфизма в сайте рестрикции BsmI в восьмом интроне гена у женщин с впервые зарегистрированными переломами. Относительный риск подобных переломов для женщин с генотипом Bb (GA) составил 1.5 (95% DI, 0.95—2.40), а в случае наличия генотипа BB (AA) 2.10 (95% доверительный интервал, 1.16—3.79) по сравнению с женщинами несущими генотип bb (GG). [5].

С.В. Юренева и соавторы выявили взаимосвязь генотипа G/G полиморфизма rs1544410 гена VDR с увеличением риска переломов дисталь-ного отдела лучевой кости [6]. В нашем исследовании расчет относительного риска выявил положительную ассоциацию аллеля А гена VDR полиморфизма Bsml c.IVS7G >A с развитием ОП среди представительниц бурятской национальности (ОР= 1,04, ДИ [0,68; 1,6]). Среди русских женщин подобной взаимосвязи выявлено не было (0Р=0,2, ДИ [0,7; 1,7]).

Ген COL1A1 кодирует аминокислотную последовательность альфа-1 цепь белка коллагена 1 типа. Коллаген представляет собой белковую основу соединительных тканей, в том числе костной. Благодаря коллагену костная ткань сочетает твердость и прочность с гибкостью и эластичностью. Полиморфизм гена COL1A1 представляет собой точечную замену нуклеотида гуанина на тимин, что приводит к нарушению сайта связывания для фактора транскрипции гена COL1A1 в области первого интрона. У носителей варианта Т данного полиморфизма наблюдается нарушение нормального соотношения субъединиц в молекуле коллагена, что приводит к ухудшению его механических свойств, несовершенному остеогенезу, развитию синдрома Элерса-Данло и идиопатическому (спонтанному) остеопорозу. Вследствие этого носители варианта Т, особенно женщины в постменопаузе, гомозиготные по данному варианту, подвержены остеопорозу, костным переломам. [7]. Идентификация полиморфизма регуляторной области гена COLIA1 оказалась наиболее продуктивной. Так S.F.A. Grant и соавторы установили, что G/Т гетерозиготы имели более низкую минеральную плотность костной ткани нежели G/G гомозиготы (СС) в двух популяциях британских женщин. У женщин, имеющих тяжелый остеопороз и компрессионные переломы позвонков в анамнезе, в 54% определялись генотипы с рецессивным аллелем Т (G/Т и Т/Т), по сравнению с группой контроля — 27% [8].

В нашем исследовании также была выявлена взаимосвязь между присутствием генотипов G/Т и Т/Т полиморфизма гена COL1A 12046 G->T и развитием ОП среди женщин как русской, так и бурятской национальностей.

Ген LPH (LCT) кодирует аминокислотную последовательность фермента лактазы. Этот фермент вырабатывается в тонком кишечнике и участвует в расщеплении молочного сахара — лактозы. Лак-

таза обычно присутствует у детей, во взрослом состоянии (обычно в возрасте 3 — 10 лет) фермент перестаёт вырабатываться. Употребление молочных продуктов в этом случае приводит к кишечным расстройствам вследствие неусвоения лактозы.

Полиморфизм C.-13910C>T гена лактазы (LPH) влияет на выработку лактазы у взрослых. Эта область генома представляет собой элемент внутренней регуляции транскрипционной активности промотора гена лактазы. При этом нормальный вариант полиморфизма С связан со снижением синтеза лактазы во взрослом состоянии, а му-тантный вариант Т — с сохранением у взрослых высокой лактазной активности. Таким образом, гомозиготные носители варианта С не способны к усвоению лактозы, в то время как гомозиготные носители варианта T легко усваивают лактозу и хорошо переносят молочные продукты. Женщины в постменопаузе, располагающие вариантом С, имеют больший риск развития остеопороза и требуют назначения препаратов кальция. [9]. Мутантный аллель Т нами был обнаружен только среди представительниц русской национальности, что обуславливает сохранение лактазной активности в данной группе. Так же была подтверждена гипотеза об ассоциации аллеля С с развитием заболевания, однако только в группе женщин бурятской национальности.

ВЫВОДЫ

1. Женщины бурятской национальности при наличии аллеля А гена VDR полиморфизма Bsm1 c.IVS7G >A, аллеля С гена лактазы LCT -13910 T>C имеют более высокий риск развития осте-опороза, чем русские женщины.

2. Наличие генотипов G/Т и Т/Т полиморфизма гена COL1A 12046 G->T связано с развитием остеопороза среди представительниц обеих национальностей.

POLYMORPHISM OF SOME GENES RESPONSIBLE FOR BONE METABOLISM (VDR BSM1 C.IVS7G >A, LCT 13910 T>C, COL1A 12046 G->T) IN RUSSIAN AND BURYAT NATIONALITIES.

Verkhoturova SV, Tsarenok SU, Gorbunov VV, Aksenova TA

Chita State Medical Academy, Chita, Russia

SUMMARY

Polymorphism of some genes responsible for bone metabolism (VDR Bsm1 c.IVS7G >A, LCT 13910 T>C, COL1A 12046 G->T) in Russian and Buryat nationalities. Verkhoturova SV, Tsarenok SU, Gorbunov VV, Aksenova TA

Objective: To study the frequency of genotypes of the polymorphous markers of bone remodeling (vitamin D receptor gene Bsm1 c.IVS7G> A, the lactase gene LCT 13910 T> C and collagen gene COL1A 12046 G-> T) in healthy people and patients with osteoporosis (OP) among the indigenous population of Transbaikalia of Russian and Buryat nationalities.

Materials and methods: 97 women with OP were examined: 49 Russian and 48 Buryat women aged from 50 to 80 years. 123 healthy women of the same age group were included in the control group. DNA samples for molecular genetic analysis were taken from peripheral venous blood.

Results: The recessive allele A of the VDR — Bsm1 c.IVS7G> A polymorphism was accumulated in women of Buryat nationality, but the statistical significance was not observed (OR = 1.04, CI [0 68, 1.6]). C allele of LCT-13910 T> C polymorphism was associated with the development of OP among the representatives of Buryat nationality.

Conclusion: The gene allele VDR Bsm1 c.IVS7G> A and the LCT -13910 T>C leads to a higher risk of OP in women of Buryat nationality. The genotypes G/T and T/T of COL1A 12046 G-> T are associated with the development of OP in people of both nationalities.

Key words: osteoporosis, the polymorphism of genes, nationalities.

ЛИТЕРАТУРА

1. Москаленко М.В.; Полиморфизм ряда генов метаболизма костной ткани и остеопороз у человека; автореферат диссертации, Санкт-Петербург 2011г.;

2. Еремина Е.А., Кучер А.Н. Генетические факторы, предрасполагающие к развитию многофакторных заболеваний у представителей двух этнических групп Республики Бурятия; Сибирский медицинский журнал. 2011. № 8., С. 8—12;

3. Бардымова Т.П. Этнические аспекты сахарного диабета у народов Прибайкалья; автореф. дис д-ра мед. наук. — Иркутск, 2007. — 37 с.

4. Singh M, Singh P, Singh S, Juneja PK, Kaur T.; Vitamin D receptor (VDR) gene polymorphism influences the risk of osteoporosis in postmenopausal women of Northwest India; Archives of Osteoporosis, 2013, Volume 8, Number 1-2, Page 1;

5. Garnero P, Munoz F, Borel O, Sornay-Ren-du E and Delmas PD. Vitamin D receptor gene polymorphisms are associated with the risk of fractures in postmenopausal women, independently of bone mineral density; J. Endocrinol. Invest., 2005; 28(4): 312-321;

6. Юренева С.В., Донников A.E., Бордакова Е.В., Якушевская О.В., Сметник А.А., Трофимов Д.Ю.; Клинико-прогностическое значение молекулярно-генетических факторов при постменопаузальном остеопорозе; Остеопороз и остеопатии, 2015, 1: стр 3-6;

7. Mann V., Ralston S.H. Meta-analysis of COL1A1 Sp1 polymorphism in relation to bone mineral density and osteoporotic fracture; Bone.- 2003.- V. 32, N 6.-P. 711-717.

8. Grant SF, Reid DM, Blake G, Herd R, Fogel-man I, Ralston SH; Reduced bone density and osteoporosis associated with a polymorphic Sp1 binding site in the collagen type I alpha 1 gene; Nat Genet. 1996 Oct; 14(2):203-5;

9. Olds L.C., Sibley E. Lactase persistence DNA variant enhances lactase promoter activity in vitro: functional role as a cis regulatory element Hum Mol Genet.-2003.- V. 12, N 18.- P. 2333-2340;