CC BY
26
Характеристика системы детоксикации ксенобиотиков при патологии беременности
Сараев К. Н., Гутникова Л. В., Машкина Е. В., Шкурат Т. П., НИИ биологии ЮФУ; КДЛ «Наука»; г. Ростов-на-Дону
Репродуктивное состояние и деторождение — наиболее значимые показатели здоровья как индивидуума, так и популяции в целом. В условиях неблагоприятной демографической ситуации особенно актуально сохранение и развитие беременности у супружеских пар, желающих иметь детей. Многие мультифакторные заболевания, в том числе невынашивание и другие осложнения течения беременности, связаны с действием неблагоприятных факторов внешней среды, среди которых на первое место выходят разнообразные химические соединения. Попадая в организм в значительных количествах, ксенобиотики могут воздействовать на генетический аппарат и оказывать терратогенный эффект на плод. Поступление токсических соединений в организм обусловливает нарушение обмена веществ, нарушение физико-химической структуры клеток и тканей, вследствие чего возникают патологические изменения.
В зависимости от особенностей генотипа человек может сохранять устойчивость или, наоборот, обладать повышенной чувствительностью к ксенобиотикам [4]. Гены системы биотрансформации кодируют большую группу ферментов, участвующих в детоксикации ксенобиотиков и метаболизме лекарственных соединений. Процесс детоксикации условно разделяют на три фазы:
• активация ксенобиотиков с образованием
промежуточных метаболитов;
• детоксикация, когда происходит превращение
промежуточных метаболитов в растворимые
в воде нетоксичные продукты;
• выведение.
Основными ферментами первой фазы являются цито-хромы Р-450, обусловливающие присоединение к ксенобиотикам новых или модифицирующих функциональных групп (-OH, -SH, -NH3). Промежуточные метаболиты соединяются с эндогенными лигандами в процессе второй фазы биотрансформации, усиливая гидрофильную природу соединения, тем самым способствуя его выведению из организма. Образующиеся короткоживущие электро-фильные метаболиты обладают токсическими свойствами [1].
Ко второй фазе относятся гены семейства трансфераз: глютатион^-трансферазы (GST), N-ацетил-трансферазы (NAT), UDF-глюкагон-сульфотрансферазы (UGT). Ферменты второй фазы обеспечивают трансформацию элек-трофильных метаболитов в водорастворимые нетоксичные соединения, которые выводятся из организма.
Глутатион^-трансферазы (GSTs) составляют группу ферментов, катализирующих детоксикацию широкого диапазона электрофильных субстратов и играющих существенную роль во второй фазе биотрансформации ксенобиотиков. Детоксикация достигается соединением ксенобиотиков с глютатионом, который облегчает нейтрализацию их электрофильного центра группой -SH. Связанные ксенобиотики легче вывести с мочой или желчью непосредственно, или с последующими промежуточными стадиями процесса превращения, в котором участвуют N-ацетилаза и транспептидаза. Глутатион-S-трансферазы участвуют в защите клеток от цитотокси-ческого эффекта активных форм кислорода, в том числе и в фето-плацентарной системе, где основной формой фермента является GSTP1 [5].
Данные литературы о влиянии полиморфизма генов системы биотрансформации на течение беременности и развитие ее осложнений противоречивы.
Целью данной работы было исследовать частоту полиморфизма ряда генов первой фазы (цитохрома Р-450 CYP1A1, алкогольдегидрогеназы ADH1B, альдегиддеги-дрогеназы ALDH2) и второй фазы системы детоксикации ксенобиотиков (глутатион-Б-трансферазы GSTP1) у женщин с невынашиванием беременности в первом триместре и угрозой прерывания беременности во втором триместре.
Материалы и методы исследования
Для молекулярно-генетического исследования использовали образцы ДНК, выделенной из лейкоцитов периферической крови 18 женщин с невынашиванием беременности в первом триместре и 21 женщины с угрозой прерывания беременности во втором триместре беременности. В контрольную группу вошла 91 женщина с нормально протекающей беременностью. Все женщины подписали информированное согласие об участии в исследовании.
Полиморфизмы Ile462Val (A2455G) гена цитохрома Р-450 CYP1A1 (MIM *108330), Arg47His (rs122) гена алкогольдегидрогеназы ADH1B (MIM +103720), Glu487Lys гена альде-гиддегидрогеназы ALDH (MIM +100650), I105V гена GSTP1 (MIM *134660) исследовали методом аллель-специфичной полимеразной цепной реакции. Анализ основан на одновременном проведении двух реакций амплификации с двумя парами аллель-специфичных праймеров. Данный анализ позволяет выявлять как гетерозиготное носитель-ство полиморфизма, так и гомозиготное состояние.
Результаты исследования и их обсуждение
В таблице 1 представлены частоты генотипов по исследуемым полиморфизмам генов системы биотрансформации у женщин c невынашиванием беременности первого триместра. Как видно из данных таблицы, полиморфизмы генов цитохрома Р-450 и альдегиддегидроге-назы в гомозиготном состоянии не выявлены в обеих группах женщин. Большая часть женщин как в контрольной группе, так и с невынашиванием беременности являются гомозиготами по нормальной аллели генов первой фазы системы детоксикации ксенобиотиков. Для генов ALDH2 и ADH1B выявлены статистически значимые отличия в частотах генотипов по исследуемому полиморфизму между контрольной группой женщин и группой женщин с невынашиванием беременности (табл. 1). У гетерозигот по полиморфизму Glu487Lys гена ALDH2 риск развития мультифакторной патологии возрастает в 40 раз. Гете-розиготы по полиморфизму Arg47His гена алкогольдеги-дрогеназы также характеризуются повышенным риском развития патологического процесса (OR=6,2). Для данных двух генов выявлены отличия и по частоте аллелей (рис. 1, 2). Частота аллели 487Lys гена ALDH2 в группе женщин с невынашиванием беременности первого
8ди»лч
ДИАГНОСТИКА
Таблица 1
Частоты генотипов (%) по исследуемым полиморфизмам генов системы детоксикации ксенобиотиков среди женщин с невынашиванием беременности первого триместра
Ген, полиморфизм Контроль (п=91) Патология (п=18) OR (95% ДИ) С2
CYP1A1 Ile462Val
Ile/Ile 78 (85,7%) 18 (100%) 2,92 Р=0,23
Ile/Val 13 (14,3%) 0
Val/Val 0 0
ALDH2 Glu487Lys
Glu/Glu 91 (100%) 15 (83,3%) 41,3 (2,0-839,8) 15,6 Р=0,0004
Glu/Lys 0 3 (16,7%)
Lys/Lys 0 0
ADH1B Arg47His
Arg/Arg 86 (94,5%) 14 (77,8%) 6,2 (1,4-27,75) 7,16 Р=0,03
Arg/His 4 (4,4%) 4 (22,2%)
His/His 1 (1,1%) 0
GSTP Ile108Val
Ile/Ile 38 (41,8%) 6 (33,4%) 2,31 (0,64-8,4) 1,77 Р=0,41
Ile/Val 43 (47,3%) 8 (44,4%)
Val/Val 10 (10,9%) 4 (22,2%)
триместра составила 0,08, что статистически значимо выше по сравнению с контролем (%2=15,38, Р=0,0001). Мутантная аллель гена Л0Н1Б более чем в 3 раза чаще регистрируется у женщин с патологией беременности ранних сроков (%2=4,19, Р=0,04).
Распределение частот генотипов и частот аллелей по полиморфизму !!е108Уа! гена глутатионтрансферазы одинаково в двух группах женщин. ОЯ для гомозигот по исследуемому полиморфизму составило 2,3. Однако статистически значимых отличий между контролем и группой сравнения не выявлено.
При анализе частоты регистрации полиморфизма генов системы детоксикации ксенобиотиков у женщин с угрозой прерывания беременности во втором триместре выявлены статистически значимые отличия от контрольной группы для гена ALDH2 (табл. 2). Если контрольная группа представлена только гомозиготами по нормальной аллели гена, то в группе сравнения выявлено около 10% гетерозиготных носителей полиморфного варианта гена. Статистически значимо отличаются и частоты аллелей: в группе женщин с угрозой потери беременности во втором триместре доля мутантной аллели 487Lys выше по сравнению с контролем (%2=8,74, Р=0,003) (рис. 1).
По остальным исследуемым полиморфизмам генов системы детоксикации ксенобиотиков распределение частот генотипов и частот аллелей не отличается между сравниваемыми группами (табл. 2). Можно отметить повышение риска развития осложнений беременности во втором триместре у носительниц полиморфизма Arg47His гена алкогольдегидрогеназы (ОЯ=3,6). Их частота в 3 раза выше по сравнению с контрольной группой.
Сочетанный анализ однонуклеотидного полиморфизма в генах ферментов системы детоксикации показал, что во всех группах женщин преобладает генотип, в котором нет исследуемых полиморфизмов. Анализ данных литературы показывает, что риск развития мультифак-торной патологии повышается не столько при наличии полиморфного варианта отдельного гена системы биотрансформации, сколько при сочетании нескольких
24^ №2(29) • 2012 www.akvarel2002.ru
1.1
И * г ,----
ярнгжл* НС yrpQHHll
ipmmrpr
Рис. 1. Частота аллелей гена ALDH2 среди беременных женщин.
полиморфных маркеров, относящихся как к первой, так и ко второй фазе детоксикации ксенобиотиков.
Среди женщин контрольной группы только 6,6% имеют в своем генотипе одновременно полиморфные варианты генов ферментов как первой, так и второй фазы деток-сикации ксенобиотиков. Среди женщин с невынашиванием беременности данный показатель в 3 раза выше и составляет 19,0%. Среди женщин с патологией беременности второго триместра доля лиц с мутантными вариантами генов обеих фаз системы биотрансформации составляет 14,3%.
Цитохром СУР1Л1 активен по отношению к полициклическим ароматическим углеводам, этанолу, ацетону, ацетоацетату, ряду лекарств и биологически активных соединений, в том числе и эстрогенов [2]. Известно, что замена А2455в (!!е462Уа!) приводит к появлению «быстрой» формы фермента, что может обусловливать повышение концентрации промежуточных токсических продуктов в тканях организма. Последние способны запускать цепь биохимических реакций, модулирующих гормональную активность.
Таблица 2
Частоты генотипов (%) по исследуемым полиморфизмам генов системы детоксикации ксенобиотиков среди женщин с угрозой прерывания беременности второго триместра
Ген, полиморфизм Контроль (n=91) Патология (n=21) OR (95% ДИ) c2
CYP1A1 Ile462Val
Ile/Ile 78 (85,7%) 20 (95,2%) 1,41 Р=0,49
Ile/Val 13 (14,3%) 1 (4,8%)
Val/Val 0 0
ALDH2 Glu487Lys
Glu/Glu 91 (100%) 19 (90,5%) 23,46 (1,1-508,2) 8,8 Р=0,01
Glu/Lys 0 2 (9,5%)
Lys/Lys 0 0
ADH1B Arg47His
Arg/Arg 86 (94,5%) 18 (85,7%) 3,6 (0,75-17,6) 3,04 Р=0,22
Arg/His 4 (4,4%) 3 (14,3%)
His/His 1 (1,1%) 0
GSTP Ile108Val
Ile/Ile 38 (41,8%) 10 (47,6%) 1,35 (0,34-5,4) 0,61 Р=0,74
Ile/Val 43 (47,3%) 8 (38,1%)
Val/Val 10 (10,9%) 3 (14,3%)
Алкогольдегидрогеназа помимо этанола участвует в метаболизме сердечных гликозидов, а альдегиддеги-дрогеназа необходима для детоксикации алифатических и ароматических альдегидов, оказывающих токсический эффект на организм человека. Известно, что ацеталь-дегид является высокореактивным соединением, вызывающим точковые мутации и аберрации хромосом.
Глутатион-Б-трансферазы участвуют в конъюгации электрофильных соединений с восстановленным глута-тионом, что обеспечивает внутриклеточный транспорт веществ с ограниченной водорастворимостью. Наличие полиморфных вариантов данных генов способно индуцировать снижение активности соответствующих ферментов, что влечет за собой накопление в клетках токсичных активированных электрофильных метаболитов, нерастворимых в воде. В результате увеличивается риск развития мультифакторных патологий, ассоциированных с воздействием внешних химических факторов.
Снижение активности ферментов второй фазы системы детоксикации ксенобиотиков нарушает метаболизм эндогенных и экзогенных химических соединений, способствует длительному сохранению в клетках промежуточных токсических веществ, в том числе и продуктов пе-рекисного окисления липидов, что может провоцировать активацию свободно-радикальных реакций и развитие патологического процесса. Известно, что пониженная функциональная активность глутатион-Б-трансфераз ассоциирована с повышенным риском развития гестоза. Более того, выявлена ассоциация между аллельными частотами и частотами мутантных генотипов с некоторыми показателями тяжести заболевания, например, с повышенной агрегацией тромбоцитов [3]. При таком генотипе может возникнуть проблема эффективности медикаментозного лечения пациенток.
Таким образом, установлена большая значимость полиморфизма генов системы детоксикации кесенобиоти-ков для формирования патологии беременности разных сроков.
Рис. 2. Частота аллелей гена ADH1B среди беременных женщин.
Литература
1. Спицын В., Макаров С., Пай Г., Бычковская Л. Полиморфизм в генах человека, ассоциирующихся с биотрансформацией ксенобиотиков // Вестник ВОГиС. — 2006. — Т. 10. — C. 13.
2. Martucci C., Fishman J. P-450 enzymes of estrogen metabolism // Pharmacol. Ther. 1993. — V. 57. — №2—3. — P. 237—257.
3. Mozgovaia E., Malysheva O., Ivashchenko T., Baranov V. Genetic predisposition to pre-eclampsia: polymorphism of genes involved in regulation of endothelial functions // BJMG. — 2002. — V. 5. — №3—4. — P. 19—26.
4. Nebert D., Carvan M. Ecogenetics: from biology to health // Toxicol. Indust. Hlth. — 1997. — V. 13. — P. 163—192.
5. Zusterzeel P., Visser W., Peters W., Merkus H., Nelen W., Steegers E. Plymorphism in the glutathione S-transferase P1 gene and risk for preeclampsia // Obstet. Gynecol. — 2000. — V. 96. — P. 50—54.
