CC BY
43
УДК 557.2
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ РИБОСОМНЫХ ГЕНОВ И ЕЕ НЕКОТОРЫЕ ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ У ЧЕЛОВЕКА
© Иванов В.П., Рыжаева В.Н., Колчанова И.О., Бушуева О.Ю., Трубникова Е.В.
Кафедра медицинской биологии, генетики и экологии Курского государственного медицинского университета
В статье представлены результаты комплексного изучения фенотипического проявления дозы активных рибосомных генов у человека. В исследовании использовались разнообразные методы анализа: цитогене-тические, популяционные, методы оценки физического развития и состояния здоровья детей, статистический, анкетирование, клинические. При определении количественного содержания белков мембран эритроцитов использовался электрофорез по Лэммли, осуществлялась денситометрия.
Установлено проявление популяционного полиморфизма функциональной активности рибосомных генов среди жителей Курской области, обусловленного не только различной активностью хромосом D- и G-групп, но и активностью самих хромосом в каждой группе. Рассмотрены фенотипические эффекты функциональной дозы активных рибосомных генов на молекулярном, клеточном и популяционном уровнях. Выявлено, что доза активных рибосомных генов обладает определенным фенотипическим проявлением, которое выражается в изменчивости показателей физического развития (особенно четко прослеживается на процессах роста у детей на первом году жизни), гармоничности развития, формирования зубного аппарата и состояния здоровья детей первого года жизни.
Получены интересные факты о функциональной активности рибосомных генов у больных язвенной болезнью, миомой матки и злокачественными лимфомами.
Ключевые слова: рибосомные гены, мутагенез, полиморфизм, белки, дети, язвенная болезнь, миома матки, злокачественные лимфомы.
THE FUNCTIONAL ACTIVITY OF RIBOSOMAL GENES AND SOME OF ITS PHENOTYPIC
MANIFESTATION IN HUMAN BEINGS Ivanov V.P., Ryzhaeva V.N., Kolchanova I.O., Bushueva O. Yu., Trubnikova E. V.
Medical Biology, Genetics and Ecology Department of the Kursk State Medical University
The article is dedicated to the results of the complex research of phenotypic manifestation of active ribosomal genes in human beings. Various methods of analysis were used in the research: cytogenetical, population, statistic, clinical and questioning and also methods of evaluating children's physical development and health condition. Laemmlie's electrophoresis and densitometry were used to determine the quantitative content of proteins in erythrocyte membranes.
It was established that the manifestation of population polymorphism of functional activity of ribosomal genes among the population of Kursk region depends not only on different activity of chromosomes of D- and G-groups, but also on the activity of chromosomes themselves in each group. Phenotypic effects of the functional dose of ribosomal genes were examined on molecular, cellular and population levels. It was resumed that the dose of active ribosomal genes has a certain phenotypic manifestation that is shown in changeability of physical development indices (especially it is marked in the process of children's development in their first year), the harmonious development, forming dental apparatus and children's health condition in their first year.
Some interesting facts about functional activity of ribosomal genes of patients with ulcer disease, myoma of uterine and malignant lymphomas were received.
Key words: ribosomal genes, mutagenesis, polymorphism, proteins, children, ulcer, myoma of uterine, lymphomas malignant.
Многолетние широкомасштабные исследования генома человека позволили не только секвенировать его в целом, но и выявить, идентифицировать и охарактеризовать значительную часть его генов.
В каждой диплоидной клетке с 46 хромосомами содержится около 6 пикограмм ДНК. Многие гены человека повторены в геноме несколько сотен раз, образуя мультигенные семейства. Одно из них образуют рибосом-
ные гены, содержащие генетическую информацию о рибосомных РНК. В настоящее время рибосомный повтор полностью расшифрован, размер его в среднем составляет 43 тыс. пар нуклеотидов (т.п.н.) [10].
В середине 70-х годов в цитогенетике был разработан метод селективной окраски яд-рышкообразующих районов (ЯОР) метафаз-ных хромосом азотнокислым серебром [12]. Серебром окрашиваются только те ЯОР ри-босомных генов, которые были функционально активны в предшествовавшей митозу интерфазе [12]. Интенсивность окрашивания серебром определенной хромосомы и число А§-положительных хромосом для каждого индивида является относительно постоянной характеристикой, при этом каждая акроцен-трическая хромосома с характерным ей ЯОР наследуется в последующих поколениях как менделевский признак [4].
Достаточная изученность рибосомных генов позволяет ставить вопрос о фенотипиче-ской оценке проявления дозы функционально активных рибосомных генов у человека и их участии в формировании индивидуальных особенностей. Впервые представление о том, что геномная доза рибосомных генов должна находить отражение в фенотипе, было подтверждено в работах КМ. ЯкоБва на плодовых мушках дрозофилах [12].
В последние годы изучению фенотипиче-ских эффектов функциональной дозы рибо-сомных генов у человека уделяется возрастающее внимание. Имеются сведения о существовании статистически значимых положительных корреляций между суммарной активностью рибосомных генов с показателями веса, роста, обхвата груди и диастолическим артериальным давлением у мужчин [7]. Обнаружено, что в супружеских парах с репродуктивной патологией вероятность образования зигот с оптимальным для развития плода сочетанием вариантов всех 10 Л§ ЯОР хромосом достоверно меньше [8]. У спонтанных абортусов установлено увеличение транскрипционной активности рибосомных генов по сравнению с индуцированными абортуса-ми. Суммарная функциональная активность ЯОР у эмбрионов и плодов с аномальными кариотипами выше, чем у медицинских абор-тусов.
Имеются данные о фенотипическом проявлении дозы активных рибосомных генов на клеточном уровне - выявлена положительная линейная корреляция между дозой функционально активных рибосомных генов и количеством 18S рРНК в клетках (лимфоциты, фибробласты, клетки мозга мыши). В опытах на фибробластах кожи in vitro показано, что количественные показатели апоптоза клеток в результате окислительного стресса находятся в обратной зависимости от количества активных рибосомных генов в геноме [6].
Получены первые данные о проявлении геномной дозы активных рибосомных генов в развитии детского атопического дерматита, ревматоидного артрита, в жизнеспособности детей с синдромом Дауна, бронхиальной астме [5]. Изучаются воздействия токсических факторов на функциональное состояние ЯОР акроцентрических хромосом. [1].
Однако, несмотря на имеющееся в научной литературе разнообразие данных о фено-типическом проявлении функционально активных рибосомных генов, в медицинской генетике нет еще полного представления о данной проблеме. Объективная потребность в накоплении фактического материала и дальнейшем развитии представлений о фенотипи-ческом проявлении функциональных доз ри-босомных генов подвинуло нас к проведению настоящего исследования.
Целью настоящего исследования явилось изучение функциональной активности рибо-сомных генов и её фенотипического проявления на различных уровнях организации у человека: молекулярном, субклеточном, клеточном, организменном и популяционном в различных возрастных группах, а также изучение особенностей функциональной активности рибосомных генов у здоровых людей и при некоторых патологических состояниях.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводились на базах медицинских учреждений г. Курска и Курской области. Материалом для обследования послужила кровь и различные характеристики организма человека в зависимости от цели исследования. Всего обследовано 725 человек в возрасте от 0 до 65 лет.
Первая группа обследованных представляла собой случайную выборку из 99 новорожденных. Забор крови осуществляли при рождении в родильных залах из пуповины. Оценка условий антенатального периода развития детей проводилась на основании анализа историй родов матерей. Физическое развитие (рост, вес, окружность головы, окружность груди) оценивалось при рождении и в последующем ежемесячно в течение первого года жизни детей. Всего осуществлено 5148 измерений.
Контроль за состоянием здоровья и физическим развитием диспансерной группы осуществлялся централизованно на базе городских детских поликлиник. Сформированная выборка детей оценивалась на гармоничность развития. Данные о заболеваемости детей формировались по обращаемости в детские лечебные учреждения. Мальчики в исследуемой выборке составили 51,51 ± 5,02%, девочки 48,49 ± 5,02%.
Второй группой обследованных явилась также случайная выборка из 242 взрослых жителей Курской области: Поныровского, Октябрьского и Курского районов. В ходе комплексного медико-экологического исследования Курского региона сотрудниками кафедры медицинской биологии, генетики и экологии КГМУ и областной медико-генетической консультации проведено медицинское обследование добровольцев на базах районных больниц с участием врачей различных специальностей. Материалом для цито-генетических и биохимических исследований служила периферическая кровь, которую забирали из локтевой вены.
Женщины в данной выборке составили 60%, а мужчины - 40%. Различия между мужчинами и женщинами по изучаемым показателям не достигали статистически значимых различий, что позволило их объединить в одну совокупность. Оценивали количественное содержание белковых фракций в мембранах эритроцитов, уровень хромосомных аберраций (ХА), количество активных рибосомных генов (АкРГ) у каждого индивида.
Третью группу составили больные язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, миомой матки, а также больные, страдающие злокачественными лимфомами. Для этой группы больных проводились необ-
ходимые клинические исследования.
Метафазные пластинки получали путем культивирования лимфоцитов периферической крови по стандартной методике [9]. Для проведения исследований на мутагенез, хромосомные препараты окрашивали с помощью красителя Романовского-Гимзы.
Активность рибосомных генов оценивали визуально полуколичественным способом и выражали в условных единицах (усл. ед.) [11]. Для этого сумму баллов интенсивности окраски во всех (обычно 20) метафазных пластинках делили на число исследованных ме-тафазных пластинок.
Для анализа отбирали метафазные пластинки с полной (завершенной) окраской. Активность рибосомных генов определяли по интенсивности окраски серебром ЯОР индивидуальных акроцентрических хромосом (рис. 1). Визуальная оценка этого показателя производилась по 5-балльной системе, согласно критериям, предложенным в лаборатории общей цитогенетики РАМН: "0" баллов - окраска отсутствует; 1 балл - слабая окраска (выпавшие зерна серебра, на спут-ничных нитях, уже ширины хроматиды); 2 балла - средняя окраска (зерна серебра соответствуют ширине хроматиды); 3 балла - интенсивная окраска (зерна серебра превышают по размерам ширину хроматиды); 4 балла -высокоинтенсивная окраска (зерна серебра, выпавшие на каждой хроматиде, значительно шире ее и слипаются, вместе, образуя общий конгломерат).
При изучении количественной представительности белков клеточных мембран эритроцитов использовали электрофорез по методу Лэммли, с последующей денситометрией в пересчете на 1 мг общего белка, исключая гемоглобин.
Изучались истории болезней, истории родов, истории развития новорожденных, амбулаторные карты. В зависимости от функциональной активности рибосомных генов обследуемых подразделили на группы. Первую группу составляли низкокопийные индивидуумы (15,75-17,99 усл. ед.), вторую - сред-некопийные (18,00-20,99 усл. ед.) и третью -высококопийные (21,00-24,55 усл. ед.).
Статистическую обработку результатов исследования проводили путем вычисления средней арифметической, ошибки среднего и
\
** 2б.
4б.
Рис. 1. Метафазная пластинка хромосом человека, окрашенных нитратом серебра.
несмещенной дисперсии. Для проверки статистических гипотез использовали параметрические критерии Стьюдента и Фишера. Уровень значимости принимали равный 0,05. Для описания сложного фенотипа использованы методы многомерной статистики: дис-криминантный, кластерный, корреляционный анализы.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изучение фенотипического проявления функциональной активности рибосомных генов при рождении и на первом году жизни проводилось у 99 новорожденных. Ежемесячно изучалось их физическое развитие, заболеваемость в динамике в течение первых 12 месяцев жизни.
Установлено, что формирование основных показателей физического развития (вес, рост, окружность головы и груди) и система оценки по шкале Апгар на 1" и 5" в антенатальный период и при рождении на статистически значимом уровне не были связаны с
показателями функциональной активности рибосомных генов новорожденных.
В то же время изучение состояния физического развития детей в течение первого года жизни показало корреляционную взаимосвязь дозы активных рибосомных генов с формированием такого важного показателя развития, как рост. Выявлены различия по росту между детьми I и III групп в 3, 7-12 месяцев, при этом необходимо заметить, что при формировании роста с рождения до 12 месяцев наблюдалось [2] возрастание роли генетической детерминанты в формировании этого признака с момента рождения (G = 0,20) до 9 месяцев (G = 0,88) и некоторое ее ослабление в 12 месяцев (G = 0,58). Феноти-пическое разнообразие роста при рождении было обусловлено и средовыми факторами [2].
У детей I и III групп фенотипическое проявление дозы активных рибосомных генов при формировании роста наблюдалось в различные возрастные периоды. У детей I группы отсутствие взаимосвязи имело место в 6-8 месяцы жизни, у детей III группы - 5-7 меся-
цев. Во II группе фенотипическое проявление дозы активных рибосомных генов прослеживалось на протяжении всех 12 месяцев. Полученные результаты указывают на то, что роль рибосомных генов у детей I и III групп в формировании роста в онтогенезе первого года жизни не одинакова. У детей со средней активностью рибосомных генов корреляционные взаимосвязи наблюдались на протяжении всех 12 месяцев.
В формировании изменчивости массы детей первого года жизни фенотипическое проявление дозы функциональной активности рибосомных генов установить не удалось. Это согласуется с тем, что кроме белкового синтеза в формирование изменчивости массы тела немаловажный вклад вносят липидный и углеводный обмены, характеризующиеся своей возрастной вариабельностью. Наблюдаемые различия (по t-критерию) между группами в 2-3 и 11-12 месяцев по весу, не могут рассматриваться как обусловленные дозой активных рибосомных генов, так как генетическая компонента по весу до 3-х месяцев у детей минимальна (G = 0,08). Наибольшее значение в этот период принадлежит общесемейной компоненте (Ес = 0,67). К 12 месяцам соотношение вклада генетической и средовой компонент в дисперсию массы практически выравнивается [2].
Эффект "сдерживания" вариабельности обнаружен в формировании окружностных характеристик головы и груди у детей I группы. У детей II и III групп эта закономерность не наблюдалось. Этот результат можно рассматривать как свидетельство того, что низкая доза активных рибосомных генов является фактором сдерживания процессов формирования вариабельности окружностных характеристик головы и груди, причем этот эффект наблюдался не во все эпикризные сроки. По окружностным размерам головы не установлены различия между детьми с различной дозой активных рибосомных генов. По ок-ружностным показателям груди достоверные различия между детьми I и III групп наблюдались в 2, 3, 5, 8 и 9 месяцев жизни, то есть в эти возрастные периоды различия в копийно-сти рибосомных генов имели свое фенотипи-ческое проявление. Полученные результаты, можно полагать, связаны с преобладанием генетической компоненты над средовой в
формировании вариабельности данного признака в эти возрастные этапы (в 6 месяцев G = 0,62; Е = 0,38; в 12 месяцев G = 0,64; Е = 0,34) [3].
Одним из важных показателей физического развития на первом году жизни является его гармоничность (табл. 1). В антенатальном периоде доза активных рибосомных генов не оказывала влияние на гармоничность в развитии. В I группе новорожденных наблюдалась наибольшая частота встречаемости дисгармоничности в развитии с дефицитом массы тела, в III группе - дисгармоничности в развитии, обусловленная избытком массы тела.
Гармоничность в развитии преобладала в течение первого года жизни у детей со средней дозой активных рибосомных генов. По нашим данным, эти дети на протяжении 12 месяцев характеризовались средними значениями роста и массы тела по сравнению с детьми I и III групп, среди них реже наблюдались дети с крайними уклонениями от нормы по этим признакам.
Преобладание дисгармоничности в развитии, обусловленное дефицитом массы тела, было характерно для детей I группы в течение всего первого года жизни. Действительно, если доза активных рибосомных генов взаимосвязана только с изменчивостью роста у детей первого года жизни и не коррелирует с массой тела, то, естественно, можно ожидать нарушение гармоничности в соотношениях этих двух показателей развития.
Дисгармоничность в развитии, обусловленная избытком массы тела, наблюдалась чаще среди детей с высокой дозой активных рибосомных генов. Возможно, с увеличением числа копий активных рибосомных генов имеют место также нарушения в соотношениях между ростом и массой тела, при этом масса тела, выходя за пределы нормы, является преобладающей.
Особенно ярко фенотипическое проявление дозы активных рибосомных генов наблюдалось при анализе развития зубного аппарата у детей (табл. 2). Повышение дозы активных рибосомных генов способствовало более раннему появлению первого зуба и их наибольшему количеству к 12 месяцам жизни. У детей с низкой дозой активных рибо-сомных генов зубы появлялись значительно позже, число их было существенно ниже.
По индексу здоровья при рождении и в течение первого года жизни дети сравниваемых групп не различались (табл. 3). Однако дети с различной активностью рибосомных генов были отличны друг от друга по группам здоровья. Практически здоровых детей было больше во II группе. В I группе пребла-дали дети, рискующие по функциональным состояниям или резистентности организма, и дети с хроническими заболеваниями. В III группы большего всего было детей с хроническими заболеваниями в стадии компенсации.
Другим направлением исследования явилось исследование Ag-полиморфизма, которое проводилось среди 215 жителей Курской области: 1 - Поныровского, 2 - Октябрьского, 3 - Курского районов (табл. 4). Выборка была случайной. Средний возраст составил 41,32 ± 0,93.
Результаты сравнительного анализа между районами выявили достоверные отличия только по общему количеству активных ри-босомных генов между Поныровским и Октябрьским районами (t = 2.93), Поныровским и Курским районами (t = 2.63).
Сравнительный анализ дисперсий продемонстрировал наибольшую гетерогенность по функциональной активности рибосомных генов в Поныровском районе в сравнении с Октябрьским (1.51, 5.50 и 1.55) и Курским районами (1.31, 0.93 и 1.05), а сами полученные результаты свидетельствуют о наличии статистически значимых различий в субпопуляциях.
Среднее количество активных рибосом-ных генов среди всех обследуемых составило 19,46 ± 0,13 усл.ед., что находится в пределах описанной в литературе вариабельности признака [5].
Наблюдаемое увеличение разницы между активностью рибосомных генов D-хромосом и G-хромосом (табл. 5) с повышением ко-пийности можно объяснить большим вкладом рибосомных генов G-хромосом в суммарную активность у низкокопийных обследуемых, которая уменьшается с повышением копий-ности. Анализ размеров ЯОР хромосом группы D показал, что основное количество составляют хромосомы с ЯОР, равными 3, 2 и 1 усл. ед. Практически отсутствовали хромосомы с ЯОР, равным 0 усл. ед. (1,48 ± 0,33%) и
4 у.е. (1,72 ± 0,36%). Эта же закономерность наблюдалась и при анализе размеров ЯОР хромосом группы О. Отсутствие ЯОР с 0 усл. ед. можно объяснить действием изоляции расстоянием. Накопление же ЯОР с крупными Л§-блоками (4 усл. ед.), по данным разных авторов, имеет место при неблагоприятных условиях среды [1], тогда как Курская область к таким районам не относится.
Интересным, на наш взгляд, представлялось изучение фенотипических проявлений функциональной активности рибосомных генов на молекулярном уровне. В связи с этим было изучено количественное содержание белков в мембранах эритроцитов (БМЭ) у 57 здоровых жителей Курской области в зависимости от дозы функциональной активности рибосомных генов.
Белки клеточных мембран эритроцитов были представлены 16 фракциями: а-спектрин, Р-спектрин, 2.1-анкирин, 2.2-анкирин, 2.3-анкирин, белки полос (БП) 3, 4.1, 4.2 (паллибин), 4.5.1, 4.5, 4.9, 5, 6, 7.1, 7.2 и 8. Полученные данные по количественной представительности белков в клеточных мембранах эритроцитов согласуются с данными исследования, которое было проведено ранее в курской популяции [3].
Как показали результаты, количественная представительность белков мембран эритроцитов у взрослых здоровых людей с низкой, средней и высокой дозой активных рибосом-ных генов статистически не различалась между собой, что соответствовало данным литературы. Единственное наблюдаемое различие было выявлено по количественной представительности периферического белка 4.9 между низко- и высококопийными индивидуумами. При этом высококопийные характеризовались наибольшей количественной представительностью этого белка. Сам он является одним из центральных компонентов цитоскелета, функция которого заключается в экспрессии мРНК в различных тканях (клетки мозга, сердца, скелетных мышц, почек) [3].
При анализе матрицы множественных корреляций в общей выборке можно было наблюдать наличие слабых корреляционных связей различной направленности между белками полосы 3 (г = -0.23), 4.9 (г = 0.30), 6 (г = 0.28) и показателями функциональной активности рибосомных генов. Корреляционная
Таблица 1
Оценка гармоничности физического развития детей с низкой (I), средней (II) и высокой (III) дозой
активных рибосомных генов
I гр. (n=24) II гр. (n=50) III гр. (n=25) t-критерий
р% ± Sр% р% ± Sр% р% ± Sр% I-II I-III II-III
рож. 41,67+10,06 52,93+7,06 50,01+10,00 0,92 0,59 0,24
1 м. 33,33+9,62 33,33+6,67 62,50+9,68 — 2,56* 2,56*
2 м. 29,17+9,27 25,49+6,16 37,51+9,68 0,33 0,62 1,05
3 м. 12,50+6,75 60,48+6,91 33,34+9,42 4,97* 1,80 2,32*
о X 4 м. 29,16+9,27 50,98+7,06 75,00+8,66 1,87 3,62* 2,15*
Т 5 м. 16,67+7,61 50,98+7,06 29,17+9,07 3,31* 1,06 1,90
X 6 м. 12,50+6,75 41,17+6,96 33,33+9,42 2,96* 1,80 0,67
о Ж 7 м. 24,99+8,84 43,14+7,00 66,66+9,42 1,61 3,23* 2,00*
а 8 м. 33,33+9,62 41,17+6,96 66,66+9,42 0,66 2,56* 2,18*
U 9 м. 29,16+9,27 52,93+7,06 20,86+8,12 2,04* 0,68 2,98*
10 м. 33,34+9,62 49,01+5,02 16,66+7,45 1,44 1,37 3,60*
11 м. 24,99+8,84 50,98+7,06 29,17+9,07 2,30* 0,33 1,90*
12 м. 25,00+8,84 70,58+6,44 12,50+6,62 4,17 1,13 6,29*
рож. 37,47+9,88 27,45+6,31 8,34+5,53 0,85 2,57* 2,28*
1 м. 33,34+9,62 52,93+7,06 8,34+5,53 1,64 2,25* 4,97*
2 2 м. 29,16+9,27 37,25+6,84 12,50+6,62 0,70 1,46 2,60*
W 3 м. 41,65+10,60 7,84+3,80 3,00* — —
« 4 м. 33,33+9,62 13,72+4,87 8,32+5,53 1,82 ,25* 0,73
s 5 м. 45,84+10,17 13,72+4,87 4,17+3,99 2,85* 3,81* 1,52
н S я 6 м. 50,00+10,21 19,60+5,61 66,67+9,42 2,61* 1,20 4,29*
7 м. 33,37+9,88 23,23+6,90 8,33+5,33 1,23 2,60* 1,89
V S 8 м. 33,34+9,62 23,52+6,00 4,17+3,99 0,87 2,80* 2,69*
о 9 м. 37,50+9,88 11,76+4,55 12,50+6,62 2,37* 2,10* 0,09
X Т ч 10 м. 37,52+9,88 13,72+4,87 8,33+5,33 2,16* 2,60* 0,75
X 11 м. 41,66+1001 17,64+5,39 8,33+5,33 2,11* 2,94* 1,22
X о 12 м. 41,66+10,01 1,96+1,94 79,17+8,12 3,89* 2,91* 9,25*
s рож. 20,86+8,29 19,62+5,61 41,65+9,86 0,12 1,61 1,94
« 1 м. 33,33+9,62 13,74+4,87 29,16+9,07 1,82 0,32 1,50
U W 2 м. 41,67+10,06 37,26+6,84 49,49+9,99 0,36 0,55 1,01
S ч 2 3 м. 45,85+10,17 31,68+6,58 66,66+9,42 1,17 1,50 3,04*
W 4 м. 37,51+9,89 35,31+6,76 16,68+7,45 0,18 1,68 1,85
« 5 м. 37,49+9,88 35,30+6,76 66,66+9,42 0,18 2,14* 2,70*
s 6 м. 37,50+9,88 39,23+6,90 0,14 — —
а о 7 м. 37,50+9,88 33,34+6,77 25,01+8,66 0,35 0,95 0,76
н 8 м. 33,33+9,62 35,31+6,76 29,17+9,07 0,17 0,31 0,54
.а ю 9 м. 33,34+9,62 35,31+6,76 66,67+9,42 0,17 2,48* 2,70*
10 м. 29,14+9,27 37,27+6,76 74,99+8,66 0,71 3,61* 3,43*
11 м. 33,35+9,62 31,38+6,57 62,49+9,68 0,17 2,14* 2,66*
12 м. 33,34+9,62 27,46+6,31 8,33+5,33 0,51 2,27* 2,32*
* - различия статистически достоверны при р<0,05
Таблица 2
Сравнительная оценка состояния зубного аппарата детей с низкой (I), средней (II) и высокой (III)
дозой активных рибосомных генов
Параметры I гр.(n = 24) II гр. (n = 50) III гр. (n = 25) t-критерий
М ± m а2 M ± m а2 M ± m а2
Время по- tI-II = 9,77*
явления первого зуба (мес.) 8,46+0,10 0,26 6,82+0,01 0,55 5,50+0,12 0,35 tI_III = 18,60* tII-ш = 7,68*
Кол-во tI-n = 3,14*
зубов в 6 0,25+0,09 0,19 0,70+0,09 0,41 2,46+0,23 1,30 tI-ш = 8,84*
месяцев tn-ш = 8,51*
Кол-во tI-n = 10,69*
зубов в 9 1,46+0,10 0,26 3,53+0,12 0,77 6,36+0,26 1,63 tI-ш = 17,49*
месяцев tn-ш = 11,24*
Кол-во tI-n = 14,21*
зубов в 12 5,08+0,18 0,77 7,92+0,11 0,59 10,71+0,2 1,08 tI-ш = 20,20*
месяцев tn-ш = 13,01*
* - различия статистически достоверны при р<0,05
Таблица 3
Сравнительная оценка групп здоровья детей с низкой (I), средней (II) и высокой (III) дозой
активных рибосомных генов
Группы здоровья I гр. (n = 24) II гр. (n = 50) III гр. (n = 25) -критерий
р±(%) р±(%) р±(%) I - II I - III II - III
I 8,30 + 7,35 56,00 + 7,35 8,00 + 5,42 4,29* 1,78 4,38*
IIa 12,50 + 6,75 40,00 + 6,93 0 2,84* --- ---
II6 41,70 + 10,06 12,00 + 4,59 20,00 + 8,00 2,69* 1,37 1,56
III 37,50 + 9,88 0 72,00 + 8,98 --- 2,58* ---
Примечания: * - различия статистически достоверны при р<0,05; I группа - здоровые дети; Па группа - группа риска по анамнезу;
Пб группа - дети, рискующие по функциональным состояниям или резистентности организма;
III группа - дети с хроническими заболеваниями в стадии субкомпенсации.
Таблица 4
Показатели активности рибосомных генов в различных районах Курской области (р < 0,05)
I гр. II гр. III гр. t F
Х1 ± S, а12 Х2 ± S, а22 Хз ± S, аз2 I - I - II- I - I - II -
n=61 n=68 n=86 II III III II III III
Общая 19.03+0.27 4.42 19.79+0.20 2.92 19.66+0.19 3.24 2,93 2,63 * 1,51 1,31 *
D-хр. 11.47+0.31 6.27 11.85+0.13 1.14 11.80+0.13 1.38 * * * 5,50 * *
G-хр. 7.56+0.21 2.28 7.94+0.15 1.47 7.86+0.09 0.85 * * * 1,55 * *
Примечания: различия статистически достоверны при р < 0,05;
I группа - Поныровский район; II группа - Октябрьский район; III группа - Курский район.
Таблица 5
Распределение активности рибосомных генов по баллам
Баллы Общая активность РГ Б х ромосом РГ О хромосом
Кол-во хромосом Р+Бр(%) Кол-во хромосом Р+Бр(%) Кол-во хромосом Р+Бр(%)
4 30 1,52+0,86 22 1,72+0,36 8 1,3+0,42
3 698 35,4+1,08 402 31,5+1,30 296 42+1,86
2 588 29,79+1,02 402 31,5+1,30 186 26,8+1,68
1 632 32,00+1,05 432 33,8+1,32 200 28,6+1,71
0 26 1,29+0,24 18 1,48+0,33 8 1,3+0,42
взаимосвязь белка полосы 3 и копийности рибосомных генов обратной направленности (г = -0.23), что свидетельствует о более выраженной детерминации его у низкокопийных индивидуумов (г = -0.60). Это, возможно, объясняется тем, что белок полосы 3 - главный интегральный белок мембраны эритроцита, составляющий около 25% массы всех мембранных белков.
Обнаружены статистически достоверные различия в характере взаимного варьирования количественной представительности белков мембран эритроцитов в зависимости от дозы активных рибосомных генов. При увеличении копийности рибосомных генов возрастало количество корреляционных взаимосвязей между белками мембран эритроцитов, а сила этих взаимосвязей ослабевала. При этом в каждой группе эти взаимосвязи были различными Так, у низкокопийных индивидуумов активность рибосомных генов была взаимосвязана с белком 3, у средне- - с белком 4.2, у высококопийных - с Р-спектрином, анкеринами 2.2, 2.3 белком 4.2. Это не исключает влияние копийности рибосомных генов на рассматриваемые взаимосвязи. В группах низко- и высококопийных активность Б- и О-хромосом характеризовалась своими особенностями.
Слабые корреляционные связи между ри-босомными генами и БМЭ в группе средне- и высококопийных обследуемых могут быть объяснены тем, что, несмотря на достаточное количество образующихся рибосом, синтез БМЭ регулируется целым рядом и других механизмов. Высокие корреляционные связи в группе низкокопийных между рибосомными генами и БМЭ свидетельствуют о напряженности биосинтеза.
Исследование спонтанного мутагенез в зависимости от дозы функционально активных рибосомных генов проведено на 215 жителях Курской области. В качестве феноти-пических эффектов рассматривалась частота хромосомных аберраций (ХА) клеток человека. Общий уровень ХА жителей Курской области составил 1,00 ± 0,08%. Проведенные ранее исследования в г. Курске показали, что у жителей города уровень ХА составил 0,97 ± 0,15%. В анализируемой выборке превалировали одиночные фрагменты (0,53 ± 0,06%) и парные фрагменты (0,40 ± 0,05%).
С целью выявления фенотипических особенностей в проявлении дозы рибосомных генов был проведен сравнительный анализ в зависимости от их копийности также в трех группах жителей. Самый высокий уровень ХА наблюдался в группе среднекопийных (1,18 ± 0,13%), а самый низкий (0,70 ± 0,10%) - в группе высококопийных обследуемых. При всех вариантах копийности можно было наблюдать различный уровень спонтанного мутагенеза, т.е. воздействий общесредовых факторов, которые проявлялись на феноти-пическом уровне.
Статистически достоверных различий между низко- и среднекопийными индивидуума не установлено. Обнаружены статистически значимые различия по клеткам с ХА, количеству ХА, количеству всех фрагментов и парных, в том числе между средне-и высококопийными (1 = 2,34, X = 2,48, X = 2,31, X = 2,15), а также и между низко- и высококопийными (X = 2,19, X = 2,21, X = 2,05, X = 2,13) индивидуумами.
В группе высококопийных отмечался самый низкий уровень ХА, что может быть вы-
звано как более высокой пролиферативной активностью, так и более интенсивным белковым синтезом.
Интересные закономерности выявлены при использовании многомерной статистики. При исследовании корреляционных матриц между показателями активности рибосомных генов и показателями спонтанного мутагенеза выявлено наличие статистически достоверных взаимосвязей только в группе среднеко-пийных индивидуумов. Так как они представляют группу адаптивной нормы по этому признаку, то вполне логично у них ожидать не только самый высокий уровень ХА, но и наилучший адаптивный ответ.
Представляет интерес анализ активности рибосомных генов при различного рода сома-топатологии. Нами рассмотрена активность рибосомных генов при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. В научной литературе имеются публикации, связывающие нарушение процессов пролиферации эпителия слизистой оболочки ЖКТ с активностью рибосомных генов (Тимошин С. С. и соавт., 1991). Всего обследовано 137 мужчин и 44 женщины в возрасте от 18 до 82 лет. Средний возраст составил 41,8 ± 1,12 лет.
Функциональная активность рибосомных генов в общей выборке больных язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки составила 18,31 ± 0,15, необходимо отметить, что сред-непопуляционное значение этого признака несколько выше и составляет 19,4 ± 0,2 балла. Низкокопийные индивиды составили 41,73% (а в общей популяции 25%), среднекопий-ные - 48,03% (по сравнению с 50% контроле), а высококопийные - 10,24% (в популяции 25%).
Рассмотрены 2 группы больных: 1 группа - язвенная болезнь протекала без осложнений (56,98% больных) и 2 группа - осложненная язвенная болезнь (соответственно 43,02%). Среди больных с неосложненным течением язвенной болезни 16,0 ± 4,23% были высококопийными, 53,3 ± 5,76% - средне-и 30,64 ± 5,32% низкокопийными. У больных с осложнениями лишь 1,96 ± 1,94% относились к категории высококопийных, а 39,2 ± 6,84% и 58,8 ± 6,89% соответственно к средне- и низкокопийным. Среди низко- и сред-некопийных индивидов осложнения встречались в 56,6 ± 6,81 и 33,3 ± 6,09% случаев со-
ответственно, и лишь в 7,7 ± 6,88% у высоко-пийных индивидов.
У больных с неосложненным течением язвенной болезни функциональная активность рибосомных генов была сопряжена с размерами язвенного дефекта (г = -0,39), скоростью рубцевания язвы (г = -0,45) и длительностью предшествовавшего манифесту язвы хронического гастрита (г = 0,75). В группе больных с осложненным течением наблюдалась статистически значимая корреляционная связь между значениями функциональной активности рибосомных генов и размерами язвенного дефекта (г = -0,44). Ни в одной из групп не наблюдались взаимосвязи между активностью рибосомных генов и такими показателями, как возраст пациента, возраст манифеста заболевания, возраст появления осложнений, числом обострений в течение года, тяжестью течения заболевания, количеством язвенных дефектов.
При сравнении корреляционных матриц, характеризующих клинические проявления, у больных с осложненным и неосложненным течением язвенной болезни с использованием ЛДФ установлены выраженные различия по характеру взаимного варьирования изучаемых показателей. Различия носили статистически достоверный характер (Б-отношение = 3,68, р < 0,05).
Полученные данные дают основание полагать, что у низкокопийных индивидов размеры язвы больше, а длительность латентного периода заболевания меньше, у них чаще возникают осложнения, по сравнению с более высококопийными индивидами, что может свидетельствовать о потенциальном снижен-нии регенерационной способности у данной категории больных.
Изучен клинический полиморфизм заболевания у больных миомой матки и функциональная активность рибосомных генов. Объектом для исследования были 108 женщин, больных миомой матки. Все женщины находились на стационарном лечении в оперативном отделении ОАГБ г. Курска в период 2003-3004 гг. Контрольную группу составили 30 женщин без миомы матки.
Средний возраст обследованных больных составил 45,42 ± 6,32 года. Показатель активности рибосомных генов в общей выборке у больных миомой составил 19,91 ± 0,19 усл.ед.
и достоверно не отличался от аналогичного показателя у женщин контрольной группы (19,40±0,39). В группе больных миомой доля низкокопийных индивидуумов составила 16,67%, среднекопийных - 49,07%, высококопийных - 34,26%.
Из группы обследованных больных радикальному оперативному лечению (ампутация, экстирпация матки) подверглись 76,98% женщин (1 группа), остальной части обследованных (23,02%) были выполнены гистероскопия, гистерорезектоскопия (2 группа). Доля низкокопийных индивидуумов в первой группе составила 15,79%, во второй группе -22,22%; среднекопийных в первой группе -46,05%, во второй группе 51,85%; высококопийных в первой группе - 38,16%, во второй группе - 25,93%.
Средняя активность рибосомных генов коррелировала с размерами матки по результатам бимануального исследования (r = 0,27, р < 0,05), с увеличением матки в неделях беременности за период заболевания (r = 0,40, p < 0,01), с темпами увеличения матки в среднем за год (r = 0,39, p < 0,01), с максимальным диаметром узла по результатам ультразвукового исследования (r = 0,25, p < 0,05).
Доля больных с наследственной отяго-щенностью оказалась равной 42,06%. У больных миомой с наследственной отягощенно-стью возраст манифеста заболевания (39,58 ± 7,05 лет) достоверно был ниже аналогичного показателя у больных без наследственной отягощенности (42,51 ± 6,91 лет) (t = 2,15, p < 0,05).
Рассмотрена функциональная активность рибосомных генов у больных злокачественными лимфомами. Материалом послужила выборка из больных злокачественными лим-фомами, обратившихся в КООД в 2004-2005 гг. В выборке 44% составляли мужчины и 56% - женщины. Всего проанализирован 41 случай заболевания, из них 30 человек, обратившихся впервые, и 11 человек с рецидивом, что составило 73% и 27% соответственно. Диагноз лимфома Ходжкина (Л.Х) был выставлен 23 больным (56%), неходжкинские лимфомы (НХЛ) - 18 (44%). Средняя продолжительность заболевания до обращения к специалистам составила 6,12 ± 0,96 месяца. Учитывались больные, не леченные по дан-
ному заболеванию, либо больные после ремиссии.
В результате исследования установлено, что средний показатель суммарной функциональной активности рибосомных генов по десяти акроцентрическим хромосомам в общей выборке составил 18,83 ± 0,26 усл.ед, показатель активности рибосомных генов в хромосомах группы D был равен 10,99 ± 0,25 усл.ед., а в группе G -7,85 ± 0,21 усл.ед.
Прослежена активность рибосомных генов у первичных больных в динамике проведения химиотерапевтического лечения. Повторно рассмотрено 14 случаев обращения. Средний показатель суммарной активности рибосомных генов после 1 курса полихимиотерапии (ПХТ) составил 19,09 ± 0,45 у.е., по хромосомам группы D - 11,16 ± 0,55 у.е., по хромосомам группы G - 7,83 ± 0,42 у.е.
Средние значения показателей функциональной активности рибосомных генов после третьего курса ПХТ составили 20,36 ± 0,71 усл.ед., по хромосомам группы D - 12,35 ± 0,46 усл.ед., по хромосомам группы G - 7,95 ± 0,95 усл.ед.
Принимая во внимание тот факт, что рассматриваемые показатели отражают лишь отдельные звенья сложного и многообразного процесса формирования полной клинической картины злокачественных лимфом и не отражают их взаимосвязей в организме как в едином целом, нам представилось необходимым рассмотреть их в совокупности. Для этого был проведен многомерный анализ.
Анализ взаимосвязей рассматриваемых признаков показал наличие статистически значимых корреляций между числом копий активных рибосомных генов и показателем уровня белка крови (r = 0,59, при р < 0,001). Полученные данные подтверждают факт участия транскрипционно активных рибосомных генов в функционировании белоксинтези-рующего аппарата клетки. Умеренная связь обратной направленности прослежена между показателями активности рибосомных генов по хромосомам группы D и цветным показателем крови (r = -0,35, при р < 0,036). Уровни функциональной активности рибосомных генов хромосом группы D и группы G положительно коррелировали с показателями токсичности после первого курса ПХТ (r = 0,33 и r = 0,35, при р < 0,05). Кроме рас-
смотренных статистически значимых связей между показателями функциональной активности РГ и другими характеристиками злокачественного процесса при лимфомах не установлено.
Таким образом, в результате многопланового комплексного изучения функциональной активности рибосомных генов и ее феноти-пического проявления выявлены определенные закономерности как у здоровых лиц, так и у людей, страдающих определенными заболеваниями. Следует отметить наличие гетерогенности по функциональной активности рибосомных генов у жителей трех районов Курской области. Функциональная активность рибосомных генов находила фенотипи-ческое проявление на молекулярном уровне, выраженное в количественной представительности мембранных белков. Интенсивность белкового синтеза оказывала влияние на пролиферацию клеток, которая в свою очередь определяет скорость роста тканей, органов, частей тела и их соотношений [5, 7], что нашло подтверждение и в нашем исследовании. Тот факт, что сравниваемые группы существенно отличались друг от друга, свидетельствует о зависимости количественной представительности отдельных фракций белков мембран эритроцитов от дозы функционально активных рибосомных генов. На статистически значимом уровне удалось доказать фенотипическое проявление активности РГ на субклеточном уровне и, в частности, в оценочных характеристиках спонтанного мутагенеза.
Установлено, что доза активных рибо-сомных генов характеризуется определенными фенотипическими проявлениями [6, 8], которые выражаются в изменчивости показателей физического развития, а именно гармоничности развития, формирования зубного аппарата и состоянии здоровья детей первого года жизни.
Проведенное исследование свидетельствует о наличии определенных фенотипиче-ских различий в течение первого года жизни между детьми с различной копийностью активных рибосомных генов. Нам представляется важным продолжение исследований в этом направлении. Но уже сейчас можно обратить внимание педиатров на полученные результаты и возможность их использования
в определенных ситуациях для прогноза развития и здоровья детей.
Функциональная активность ядрышкооб-разующих районов хромосом остается важным модифицирующим фактором, определяющим время возникновения и особенности рецидивирования язвенной болезни, однако влияние функциональной активности рибо-сомных генов на течение и клинические проявления язвенной болезни еще предстоит изучить. Рибосомные гены оказывают модифицирующий эффект на течение и клинические проявления миом матки. В то же время не выявлено статистически значимых взаимосвязей между показателями функциональной активности рибосомных генов и особенностями клинического проявления злокачественных лимфом.
Можно ожидать, что дальнейшие исследования в этой области позволят существенно расширить представление о функциональной активности рибосомных генов и особенностях их фенотипического проявления в пост-натальном развитии человека.
ЛИТЕРАТУРА
1. Викторова Т.В., Хуснутдинова Э.К., Викторов В. В. Анализ хромосомных аберраций у рабочих производства пиромеллитового диан-гидрида: о возможной адаптивной роли вариантов Аg-ЯОР // Генетика. - 1994. - № 7. -С. 992-998.
2. Иванов В.П. Наследственные и средовые факторы в формировании фенотипов показателей физического развития детей 1-го года жизни // Педиатрия. - 1985. - № 6. - С. 40-46.
3. Иванов В.П., Полоников А.В., Солодилова М.А. Белки клеточных мембран и сосудистые дис-тонии у человека. Монография. - Курск: КГМУ, КМИ, 2004. - 280 с.
4. Куприянова Н.С. Консервативность и изменчивость рибосомной ДНК эукариот // Молекулярная биология. - 2000. - Т. 34, № 5. -С. 753-765.
5. Ляпунова Н.А., Вейко Н.Н. Ядрышкообра-зующие районы (ЯОР) хромосом человека: опыт количественного цитологического и молекулярного анализа // Биологич. мембраны. -2001. - Т. 18, № 3. - С. 189-199.
6. Ляпунова Н.А., Еголина Н.А., Цветкова Т.Г. Рибосомные гены: вклад в генетическую индивидуальность и фенотипическое проявление дозы гена // Вестник РАМН. - 2000. -№ 5. - С. 19-23.
7. Назаренко С.А., Карташева О.Г., Соловьева С.Ю. Фенотипический эффект функционирования ядрышкообразующих районов хромосом человека // Генетика. - 1990. - № 5. -С. 2058-2063.
8. Назаренко С.А., Карташева О.Г. Сравнительный анализ активности ядрышкообразующих районов хромосом у спонтанных и медицинских абортусов // Генетика. - 1991. - № 6. -С. 1095-1103.
9. Современные проблемы в клинической цито-генетике / Под ред. Н.П. Кулешова. М.: Высш. шк., 1991. - 163 с.
10. Gerbi S.A., Jeppesen C., Stebbins-Boaz B., Ares M. Evolution of Eukarytie rRNA: Constraints Imposed by RNA Interactions // Biol. -1987. - Vol. 52. - P. 709-719.
11. Howell W.M., Denton T.E., Piamons I.R. Differential staining of the satellite of human acrocentric chromosomes // Experientia. - 1975. -Vol. 31. - P. 260-265.
12. Ritossa F.M. Unstable redundancy of genes for ribosomal RNA // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. -1968. - Vol. 59, № 5. - P. 1124-1131.
