CC BY
31
УДК 575.16:618.33
DOI: 10.18413/2658-6533-2020-6-1-0-4
О.А. Ефремова
Изучение ассоциации полиморфных локусов генов фолатного цикла с развитием синдрома задержки роста плода 2-3 степени
Харьковский национальный медицинский университет, пр. Науки, д. 4, г. Харьков, 61022, Украина Автор для переписки: О.А. Ефремова ([email protected])
Аннотация
Актуальность: Ферменты фолатного цикла регулируют ключевые реакции в фолат-опосредованном одноуглеродном метаболизме. Нарушения фолатного цикла могут быть связаны с возникновением плацентарной недостаточности с синдромом задержки роста плода (СЗРП) у беременных, однако на сегодняшний день связь полиморфизма генов фолатного цикла с развитием патологии течения беременности изучена недостаточно. Цель исследования: Изучение ассоциации полиморфных локусов генов фолатного цикла с развитием СЗРП 23 степени. Материалы и методы: Выборку для исследования составили 112 беременных с СЗРП 2-3 степени и 243 беременных с нормальным весом новорожденного. Изучались полиморфные локусы генов фолатного цикла rs1805087 гена MTR, rs1801394 гена MTRR, rs1979277 гена SHMT1, rs699517 гена TYMS, rs2790 гена TYMS. Исследование проводили методом ПЦР с использованием соответствующих олигонуклеотидных праймеров и зондов с последующим анализом полиморфизмов методом детекции TaqMan зондов (real-time ПЦР) Анализ ассоциаций проводился с использованием программного обеспечения gPLINK v2.050. Межгенные взаимодействия в двух- и трехлокусных моделях анализировали с помощью метода MDR и его модификации GMDR. Результаты: Показано, что аллель Т rs1979277 гена SHMT1 ассоциирован с развитием СЗРП 2-3 степени в рамках аддитивной (OR=1,56, 95%С1 1,10-2,22, р=0,012, рperm=0,011) и рецессивной (OR=2,55, 95%С1 1,24-5,22, р=0,011, рperm=0,007) моделей. Выявлена ассоциация аллеля G rs1805087 гена MTR с формированием СЗРП 2-3 степени в соответствии с рецессивной моделью (OR=3,28, 95%С1 1,14-9,47, р=0,028, рperm=0,014). Выявлены две 2-х локусных и одна трехлокусная модели SNP х SNP взаимодействий, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени. В состав значимых моделей входят три полиморфных локуса - rs1979277 SHMT1, rs1805087 MTR и rs1801394 MTRR. Парное взаимодействие rs1801394 MTRR х rs1979277 SHMT1 является основой двух наиболее значимых моделей ген-генных взаимодействий, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени. Заключение: Полиморфные локусы rs1979277 SHMT1, rs1805087 MTR и rs1801394 MTRR ассоциированы с развитием СЗРП 23 степени.
Ключевые слова: полиморфизм; ассоциации; SNPхSNP взаимодействия; плацентарная недостаточность; синдром задержки роста плода; беременность; фо-латный цикл
Для цитирования: Ефремова О.А. Изучение ассоциации полиморфных локу-сов генов фолатного цикла с развитием синдрома задержки роста плода 2-3 степени. Научные результаты биомедицинских исследований. 2020;6(1):37-50. DOI: 10.18413/2658-6533-2020-6-1-0-4
Olesya A. Efremova
The study of the association of polymorphic loci of the folate cycle genes with the development of the 2-3-degree fetal growth restriction syndrome_
Kharkiv National Medical University, 4 Nauki Ave., Kharkiv, 61022, Ukraine Corresponding author: Olesya A. Efremova ([email protected])
Abstract
Background: Folate cycle enzymes regulate key reactions in folate-mediated singlecarbon metabolism. The folate cycle disturbances may be associated with the occurrence of placental insufficiency with fetal growth restriction syndrome (FGRS) in pregnant women, however, to date, the relationship of polymorphism of the folate cycle genes with the development of pregnancy pathology has not been examined in sufficient detail. The aim of the study: To study the association of polymorphic loci of the folate cycle genes with the development of 2-3-degree FGRS. Materials and methods: The sample for the study included 112 pregnant women with 2-3-degree FGRS and 243 pregnant women with normal birth weight. The polymorphic loci of the folate cycle gene rs1805087 of the MTR gene were studied, rs1801394 of the MTRR gene, rs1979277 of the SHMT1 gene, rs699517 of the TYMS gene, rs2790 of the TYMS gene involved in the formation of placental insufficiency and FGRS of the 2nd or 3rd degrees. The study was carried out by PCR using the appropriate oligonucleotide primers and probes, followed by analysis of polymorphisms by the detection method of TaqMan probes (real-time PCR). Association analysis was performed using gPLINK v2.050 software. Intergenic interactions in two- and three-locus models were analyzed using MDR method and its GMDR modifications. Results: It was shown that the T allele rs1979277 of the SHMT1 gene is associated with the development of 2-3-degree FGRS in the framework of additive (OR = 1.56, 95% Cl 1,10 -2,22, p = 0,012, pperm = 0.011) and recessive (OR = 2.55, 95% Cl 1.24-5.22, p = 0,011, pperm = 0.007) models. The association of the G rs1805087 allele of the MTR gene with the formation of 2-3-degree FGRS was revealed in accordance with the recessive model (OR = 3.28, 95% Cl 1.14-9.47, p = 0.028, pperm = 0.014). Two 2-locus and one three-locus models of SNPxSNP interactions associated with the development of FGRS 2-3 degrees were identified. Significant models include three polymorphic loci - rs1979277 SHMT1, rs1805087 MTR, and rs1801394 MTRR. Pairwise interaction rs1801394 MTRR x rs1979277 SHMT1 is the basis of the two most significant models of gene-gene interactions associated with the development of FGRS of 2-3 degrees. Conclusion: Polymorphic loci rs1979277 SHMT1, rs1805087 MTR and rs1801394 MTRR are associated with the development of FGRS of 2-3 degrees. Keywords: polymorphism; associations; SNPxSNP interactions; placental insufficiency; fetal growth restriction syndrome; pregnancy; folate cycle
For citation: Efremova OA. The study of the association of polymorphic loci of the folate cycle genes with the development of the 2-3-degree fetal growth restriction
syndrome. Research Results in Biomedicine. 2020;6(1):37-50. (In Russian) DOI: 10.18413/2658-6533-2020-6-1 -0-4
Введение. Задержка роста плода (ЗРП) - это не самостоятельное нозологическое заболевание, а синдром, возникающий вследствие развития различных патологических процессов, которые по тем или иным причинам развиваются в системе мать-плацента-плод. Одной из причин синдрома ЗРП (СЗРП) может быть плацентарная недостаточность (ПН). Следствием данного осложнения беременности, является рождение ребенка со сниженными массо-ростовыми показателями (менее 10-го перцентиля) [1, 2]. Абсолютное или относительное уменьшение плацентарной массы влияет на количество питательных веществ, которые получает плод, на характер газообмена, на эндокринную и метаболическую функцию плаценты, все это способствует формированию СЗРП [2-4]. Так как, эта патология имеет большой удельный вес в структуре перинатальных потерь и неонатальных заболеваний, а также ведет к неблагоприятным медико-биологическим и социальным прогнозам, изучение факторов, влияющих на развитие ПН и СЗРП имеет большое значение.
Известно, что частота перинатальной смертности при СЗРП выше в 7-10 раз по сравнению с нормально протекающей беременностью. За последние десятилетия частота плацентарной дисфункции (ПД), задержки развития плода и плацентарной недостаточности (ПН) не только не имеет тенденции к снижению, но и растет во всех странах мира [3, 4]. Кроме этого, практически у 50% детей, которые родились с признаками СЗРП, в дальнейшем выявляют острые и хронические заболевания [5, 6]. Приведенные негативные обстоятельства свидетельствуют о важности своевременного выявления СЗРП еще на этапе пренатального наблюдения, оптимизации условий развития плода, планирования и ведения родов, обеспечения рационального ухода в послеродовом периоде.
С акушерской точки зрения, ПД - это гестационное осложнение многофакторной этиологии, имеет тяжелые последствия для организма матери, плода и может быть, как причиной, так и реализацией осложненного течения беременности и соматической патологии [6]. Патогенез ПН заключается в нарушении децидуальной перфузии, ферментативной недостаточности децидуальной ткани [2, 4]. Происходят структурно-функциональные изменения плаценты, усиление вариабельности ядер симпластотрофобластов, уменьшение количества мелких ворсинок хориона, снижение интенсивности васкуляризации, ин-волютивных изменений, процессов имплантации, плацентации, плацентарной гемоциркуляции, циркуляторных поражений плаценты и т.д. Реакции сосудов терминальных ворсинок имеют компенсаторные резервы, при их истощении отсутствуют возможности развития дополнительной сосудистой сетки, все это является началом инволютивно-дистрофических изменений с формированием ПН и задержки роста плода, антенатальной потери плода, преждевременной отслойкой нормально и низко расположенной плаценты [2, 4, 6].
Одной из причин ПН и СЗРП являются изменения фолатного цикла, обусловленные разнообразными факторами риска. К внешне средовым факторам риска можно отнести: низкое употребление микроэлементов, витаминов, вредные привычки (курение, алкоголь) и др. [7, 8]. Большое значение имеют определенные особенности генома, полиморфизмы генов, участвующих в метаболизме фолиевой кислоты. Нарушение обмена фолиевой кислоты, может вызывать целую группу причин, осложняющих течение беременности, в том числе приводящих к СЗРП [7, 8, 9].
Известно, что фолиевая кислота участвует в формировании сосудистого русла. Нарушение ангиогенеза может вызывать плацентарную дисфункцию, что ассоциировано с патогенезом фетоплацен-тарной недостаточности и СЗРП и может приводить к антенатальной гибели плода [10, 11].
Метаболизм фолиевой кислоты осуществляется с помощью сложного каскадного процесса, сопровождающегося генетически детерминированными ферментативными реакциями. Понимание роли полиморфизма генов-кандидатов, вовлеченных в процесс формирования задержки внутриутробного развития плода, имеет важное значение для разработки эффективных методов диагностики и профилактики этого осложнения беременности.
Цель исследования. Изучение ассоциации полиморфных локусов генов фо-латного цикла с развитием синдрома задержки роста плода 2-3 степени.
Материалы и методы исследования. Под наблюдением находилось 355 беременных женщин в третьем триместре беременности, у которых были собраны анамнестические данные, исследовались общеклинические и биохимические показатели. Выборку для исследования составили 112 беременных с СЗРП 2-3 степени и 243 беременных с нормальным весом новорожденного. Группы были репрезан-тивны по возрасту, росту и акушерскому анамнезу.
Материалом для исследования послужили образцы ДНК, выделенной из цельной венозной крови. Изучались следующие полиморфные локусы генов
фолатного цикла rs1805087 гена MTR, rs1801394 гена MTRR, rs1979277 гена SHMT1, rs699517 гена TYMS, rs2790 гена TYMS. Исследование проводили методом ПЦР с использованием соответствующих олигонуклеотидных праймеров и зондов с последующим анализом полиморфизмов методом детекции TaqMan зондов (realtime ПЦР).
Статистические расчеты осуществлялись с использованием программного обеспечения gPLINK v2.050
(http://zzz.bwh.harvard.edu/plink/). Для коррекции множественных сравнений использовали пермутационный тест. Для исследования ген-генных взаимодействий использовался метод снижения размерности MDR (Multifactor Dimensionality Reduction) в модификации Model-Based-MDR (MB-MDR) (Calle M.L. et al., 2010).
Результаты и их обсуждение. По всем изученным SNPs как в группе беременных с СЗРП 2-3 степени, так и в группе контроля частоты минорных аллелей (MAF) были выше 5%. Анализ наблюдаемого распределения генотипов не выявил отклонения от ожидаемого распределения в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга (HWE) по всем рассматриваемых локусам как среди беременных с СЗРП 2-3 степени (табл. 1), так и в контрольной группе (табл. 2).
Анализ ассоциации аллелей полиморфных локусов генов фолатного цикла с развитием СЗРП 2-3 ст. (табл. 3) показал что аллель Т rs1979277 гена SHMT1 достоверно связан с развитием СЗРП 2-3 степени (OR=1,57, 95%С1 1,11-2,23, р=0,011, рperm=0,012, Nperm=1596).
Таблица 1
Распределение 5 полиморфных локусов генов фолатного цикла в группе беременных с СЗРП 2 - 3 степени
Table 1
Distribution of 5 ^ polymorphic loci of the folate cycle ^ genes in the group of pregnant women with FGRS of 2-3 degrees
CHR SNP Ген Минорный аллель Частый аллель Частота минорного аллеля Число изученных хромосом Распределение генотипов* Наблюдаемая гете-розиготность H0 Ожидаемая гетеро-зиготность He P
1 rs1805087 MTR G A 0,230 674 9/35/66 0,318 0,366 0,191
5 rs1801394 MTRR A G 0,428 706 20/53/37 0,482 0,488 1,000
17 rs1979277 SHMT1 T C 0,312 664 17/43/41 0,426 0,472 0,398
18 rs699517 TYMS T C 0,287 690 10/40/60 0,366 0,397 0,469
18 rs2790 TYMS G A 0,172 704 3/34/73 0,309 0,297 1,000
Примечание: * - количество гомозигот по минорному аллелю / гетерозигот / гомозигот по частому аллелю. Note: * - count of homozygotes for the minor allele / heterozygotes / homozygotes for the frequent allele.
Таблица 2
Распределение 5 полиморфных локусов генов фолатного цикла в контрольной группе
Table 2
Distribution of 5 polymorphic loci of the folate cycle genes in the control group
CHR SNP Ген Минорный аллель Частый аллель Частота минорного аллеля Число изученных хромосом Распределение генотипов* Наблюдаемая гетерозиготность Ожидаемая гетерози-готность P
1 rs1805087 MTR G A 0,224 454 6/90/131 0,396 0,348 0,055
5 rs1801394 MTRR A G 0,43 486 44/121/78 0,498 0,490 0,896
17 rs1979277 SHMT1 T C 0,281 462 17/96/118 0,416 0,404 0,747
18 rs699517 TYMS T C 0,293 470 18/102/115 0,434 0,415 0,532
18 rs2790 TYMS G A 0,167 484 7/67/168 0,277 0,279 0,821
Примечание: * - количество гомозигот по минорному аллелю / гетерозигот / гомозигот по частому аллелю. Note: * - count of homozygotes for the minor allele / heterozygotes / homozygotes for the frequent allele.
Ассоциации аллелей 5 полиморфных локусов генов фолатного цикла с СЗРП 2-3 ст. у беременных Associations of aleles of 5 polymorphic loci of the folate cycle genes with 2-3-degree FGRS in pregnant women
CHR SNP Ген Минорный аллель (MAF) MAF у беременных с СЗРП 2-3 ст. MAF в контроле OR L95 U95 P
1 rs1805087 MTR G 0,241 0,225 1,09 0,75 1,60 0,638
5 rs1801394 MTRR A 0,423 0,430 0,97 0,70 1,34 0,086
17 rs1979277 SHMT1 T 0,381 0,281 1,57 1,11 2,23 0,011
18 rs699517 TYMS T 0,273 0,294 0,90 0,63 1,29 0,572
18 rs2790 TYMS G 0,182 0,167 1,11 0,73 1,68 0,637
Таблица 3 Table 3
Примечание: OR - отношение шансов (L95 - нижняя граница, U95 - верхняя граница), р - уровень значимости. Note: OR is the odds ratio (L95 - lower limit, U95 - upper limit), p - significance level.
Результаты логистического регрессионного анализа ассоциаций 5 SNPs генов фолатного цикла с формированием СЗРП 2
в рамках аддитивной, доминантной и рецессивной моделей
Results of logistic regression analysis of 5 SNPs associations of the folate cycle genes with the formation of 2-3-degree FGRS in
_of additive, dominant and recessive models_
Таблица 4 3 степени
Table 4
scope
Chr SNP Ген n Аддитивная модель Д оминантная модель 'ецессивная модель
OR 95%CI Р OR 95%CI Р OR 95%CI Р
L95 U95 L95 U95 L95 U95
1 rs1805087 MTR 337 1,10 0,74 1,62 0,630 0,91 0,57 1,45 0,689 3,28 1,14 9,47 0,028
5 rs1801394 MTRR 353 0,97 0,70 1,34 0,855 0,93 0,58 1,50 0,775 1,00 0,56 1,80 0,986
17 rs1979277 SHMT1 332 1,56 1,10 2,22 0,012 1,53 0,95 2,45 0,079 2,55 1,24 5,22 0,011
18 rs699517 TYMS 345 0,90 0,63 1,29 0,571 0,8 0,51 1,26 0,332 1,21 0,54 2,71 0,650
18 rs2790 TYMS 352 1,11 0,73 1,68 0,636 1,15 0,71 1,86 0,567 0,94 0,24 1,71 0,931
Примечание: - выделены статистически значимые результаты с учетом адаптивного пермутационного теста, OR - отношение шансов, 95%CI -95% доверительный интервал (L95 - нижняя граница , U95 - верхняя граница), р - уровень значимости.
Note: - statistically significant results were selected taking into account the adaptive permutation test,- OR - odds ratio, 95% CI - 95% confidence interval (L95 - lower limitl, U95 - upper limit), p - significance level.
Установлено, что аллель Т rs1979277 гена SHMT1 ассоциирован с развитием СЗРП 2-3 степени в рамках аддитивной (OR=1,56, 95%Cl 1,10-2,22, р=0,012, Pperm=0,011, Nperm=1792) и рецессивной (OR=2,55, 95%Cl 1,24-5,22, р=0,011, рperm=0,007, Nperm=2961) моделей (табл. 4). Также выявлена ассоциация аллеля G rs1805087 гена MTR с формированием СЗРП 2-3 степени в соответствии с рецессивной моделью (OR=3,28, 95%С1 1,149,47, р=0,028, рperm=0,014, Nperm=1364).
При анализе ассоциаций гаплотипов полиморфных локусов rs699517 и rs2790 гена TYMS с развитием СЗРП 2-3 степени у беременных достоверных данных не выявлено (табл. 5).
С использованием метода MB-MDR выявлено 3 значимые модели SNPXSNP взаимодействий генов фолатного цикла, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени: 2 модели двухлокусного взаимодействия, 1 - трехлокусного (ррет<0,05) (табл. 6).
Проведенный анализ показал, что в состав 3 наиболее значимых моделей межгенных взаимодействий, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени, входят 3 полиморфных локуса из 5 рассматриваемых SNPs: rs1805087 MTR,, rs1801394 MTRR и rs1979277 SHMT1. Следует отметить, что каждый из этих трех «значимых» SNPs входит, как правило, в состав двух моделей. При этом, полиморфный локус rs1805087 MTR участвует в формировании
наиболее значимых моделей ген-генных взаимодействий всех уровней (2-х и 3-х локусных). Также, парное SNPXSNP взаимодействие rs1805087 MTR х rs1979277 SHMT1 является основой двух наиболее значимых моделей межгенных взаимодействий - одной 2-х локусной и одной 3-х локусной моделей. Ассоциации отдельных комбинаций генотипов с развитием СЗРП 2-3 степени в рамках 3 наиболее значимых моделей SNPXSNP взаимодействий представлены в таблице 7. Наиболее значимую ассоциацию с СЗРП 2-3 степени имеет двухлокусная комбинация генотипов AG rs1801394 MTRR х GG rs1805087 MTR (beta =0,47, p=0,002).
С помощью метода MDR выполнен анализ межгенных взаимодействий трех SNPs rs1801394 MTRR х rs1805087 MTR х rs1979277 SHMT1, связанных с развитием СЗРП 2-3 степени. Полученные результаты представлены на рисунке 1 ввиде дендро-граммы (А) и графа (Б). Следует отметить, что наибольший вклад в формирование СЗРП 2-3 стадии вносят полиморфные локусы rs1979277 SHMT1 (1,19% энтропии), rs1805087 MTR (1,19% энтропии) и парное межгенное взаимодействие rs1801394 MTRR х rs1805087 MTR (-0,40% энтропии).
Таким образом, проведенное исследование установило ассоциации трех из пяти изученных полиморфных локусов генов фолатного цикла с развитием СЗРП 23 степени: rs1805087 гена MTR, rs1979277 гена SHMT1 и rs1801394 гена MTRR.
Таблица 5
Ассоциации гаплотипов полиморфных локусов rs699517 и rs2790 гена TYMS
с развитием СЗРП 2-3 степени
Table 5
Associations of haplotypes of polymorphic loci rs699517 and rs2790 of the TYMS gene with the
SNPs Гаплотип Частота гаплотипа OR P
Беременные c СЗРП (n=112) Контроль (n=243)
rs699517|rs2790 TG 0,153 0,162 0,93 0,743
rs699517 rs2790 CG 0,029 0,008 3,50 0,038
rs699517 rs2790 TA 0,120 0,132 0,89 0,652
Примечание: результаты получены методом логистической регрессии. OR - отношение шансов, р - уровень значимости.
Note: the results цуку obtained by the method of logistic regression. OR is the odds ratio, p is the significance level.
Научные результаты биомедицинских исследований. 2020. Т. 6, № 1. С. 37-50 Research Results in Biomedicine. 2020. Vol. 6, № 1. Р. 37-50
Наиболее значимые модели SNP х SNP взаимодействий генов фолатного цикла, ассоциированные с развитием СЗРП 2-3 степени
The most significant models of SNP x SNP folate cycle gene interactions associated with
Таблица 6
Table 6
N Модели SNP х SNP взаимодействий NH betaH WH NL betaL WL Pperm
Двухлокусные модели (р<2,7*10-3)
1 rs1801394 MTRR х rs1805087 MTR 1 0,475 9,38 0 NA NA 0,042
2 rs1805087 MTR х rs1979277 SHMT1 2 0,283 9,13 1 -0,113 2,922 0,049
Трехлокусные модели (р<1,4*10-5)
1 rs1801394 MTRR х rs1805087 MTR х rs1979277 SHMT1 4 0,440 19,43 0 NA NA 0,013
Примечание: получены методом MB-MDR;
NH - количество значимых сочетаний генотипов, связанных с повышенным риском развития СЗРП 2-3 степени;
beta H - коэффициент линейной регрессии для сочетаний генотипов, связанных с повышенным риском развития СЗРП 2-3 степени;
WH - статистика Вальда для сочетаний генотипов, связанных с повышенным риском развития СЗРП 2-3 степени;
NL - число значимых сочетаний генотипов, связанных с пониженным риском развития СЗРП 2-3 степени;
beta L - коэффициент линейной регрессии для сочетаний генотипов, связанных с пониженным риском развития СЗРП 2-3 степени; WL - статистика Вальда для сочетаний генотипов, связанных с пониженным риском развития СЗРП 2-3 степени; Pperm - уровень значимости моделей после проведенного пермутационного теста (выполнено 1000 пермутаций). Note: obtained by MB-MDR;
NH - the number of significant combinations of genotypes associated with an increased risk of FGRS of 2-3 degrees; beta H - linear regression coefficient for combinations of genotypes associated with an increased risk of FGRS of 2-3 degrees; WH - Wald statistics for combinations of genotypes associated with an increased risk of developing FGRS of 2-3 degrees; NL - the number of significant combinations of genotypes associated with a reduced risk of developing FGRS of 2-3 degrees; beta L is the linear regression coefficient for combinations of genotypes associated with a reduced risk of FGRS of 2-3 degrees; WL - Wald statistics for combinations of genotypes associated with a reduced risk of developing FGRS of 2-3 degrees; Pperm - significance level of the models after the permutation test (1000 permutations were performed).
Таблица 7
Ассоциации комбинаций генотипов фолатного цикла, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени
Table 7
Associations of combinations of the folate cycle genotypes associated with the development of 2-3-degree FGRS
N модели N комбинации Комбинации генотипов beta P Риск
Двухлокусные модели
1 1 rs1801394 АО х rs1805087 GG 0,47 0,002 H
2 2 rs1805087 АА х rs1979277 ТТ 0,25 0,019 H
Трехлокусные модели
3 3 rs1801394 AG х rs1805087 GG х rs1979277 СС 0,44 0,059 H
4 rs1801394 AG х rs1805087 GG х rs1979277 СТ 0,49 0,018 H
5 rs1801394 АА х rs1805087 АА х rs1979277 ТТ 0,49 0,018 H
6 rs1801394 AG х rs1805087 AG х rs1979277 ТТ 0,32 0,056 H
Примечание: получены методом MB-MDR; beta - коэффициенты логистической регрессии для сочетаний генотипов; р - уровень значимости (жирным выделена наиболее значимая ассоциация); H -высокий риск. Note: obtained by MB-MDR; beta - logistic regression coefficients for combinations of genotypes; p - significance level (the most significant association is highlighted in bold); H - high risk.
ni»TH7?
» ni№117
шин«
A.
Рис. 1. Дендрограмма (А) и граф (Б) наиболее значимых SNPXSNP взаимодействий, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени (получены методом MDR). Характеризуют силу и направленность влияния полиморфных локусов и их сочетаний на развитие СЗРП 2-3 степени (% энтропии). При обозначении полиморфизма указаны хромосома и rs SNP. Коричневый цвет - умеренный синергизм, синий - выраженный синергизм в SNP*SNP взаимодействиях
соответственно.
Fig. 1. Dendrogram (A) and graph (B) of the most significant SNP * SNP interactions associated
with the development of 2-3-degree FGRS (obtained by the MDR method). Characterize the strength and orientation of the influence of polymorphic loci and their combinations on the development of 2-3-degree FGRS (% of entropy). When designating polymorphism, the chromosome and rs SNP are indicated. Brown is moderate synergism, blue is pronounced synergism in SNP *
SNP interactions, respectively.
Полученные результаты согласуются с литературными данными о медико-биологических эффектах исследуемых генов в организме человека. Нормальное развитие плода требует адекватного уровня фолиевой кислоты во время беременности. Фолат способствует делению и росту клеток, а метаболизм фолата участвует в большом количестве физиологических и патофизиологических процессов в развитии человека [8, 10]. Поэтому полиморфизм генов, ответственных за обмен фоли-евой кислоты, может негативно сказываться на росте и делении клеток плода и плаценты.
При сочетании неполноценных функционально ослабленных аллелей на фоне действия неблагоприятных (провоцирующих) факторов внешней среды такие полиморфизмы могут играть важную роль в патологии беременности и нарушении эмбрионального развития [9, 10, 12].
Метаболические ферменты фолатно-го цикла играют важную роль в поддержании нормального развития плода. Так, се-рин-гидроксиметилтрансфераза (SHMT1), пиридоксаль-фосфат-зависимый фермент, катализирующий взаимопревращение се-рина и глицина, обеспечивает фолат-зависимый одноуглеродный метаболизм, необходимый для синтеза пуринов и тими-дилата, а также для превращения гомоци-стеина в метионин. Метионин впоследствии аденилируется в S-аденозил-метионин (SAM), кофактор, который метилирует ДНК, РНК, белки и многие метаболиты [9, 10]. Авторы указывают, что ми-тохондриальные SHMT-производные од-ноуглеродные единицы необходимы для опосредованного фолатом одноуглеродно-го метаболизма в цитоплазме [11, 12]. Связь полиморфизма гена SHMT1 с нарушением течения беременности и развитием плода показана в работе Katalin Fekete с соавторами [13]. Также проводились работы по изучению ассоциаций серин-гидроксиметилтрансферазы (SHMT1) с развитием острого лимфобластного лейкоза, склероза, дефекта нервной трубки [14-17].
Метионинсинтаза (METH, то есть MTR) является ключевым ферментом в пути фолата, который играет критическую роль в синтезе, репарации и метилировании ДНК. Метионинсинтаза является В12-зависимым ферментом, и недостаток витамина В12 может нарушить метилирование гомоцистеина и привести к его накоплению. Деметилирование метионина в процессе метаболизма приводит к образованию гомоцистеина, а для его метилирования требуется фолат и кобаламин. Низкие концентрации фолиевой кислоты связаны с сосудистыми осложнениями беременности. Предыдущие экспериментальные и теоретические исследования показали, что кофакторы фолата ограничивают цито-плазматические фолатзависимые реакции
[17, 18].
В ряде работ показана связь метио-нинсинтазаредуктазы (MTR) с внутриутробной задержкой роста плода [12, 13, 19]. Предыдущие in vitro исследования выявили, что этот фермент регулирует распределение метилентетрагидрофолата между путями метаболизма тимидилата и гомоцистеина. [12]. Sung Hwan Cho с соавторами выявили ассоциации генетических полиморфизмов метионинсинтазы (MTRR) и метионинсинтазаредуктазы (MTR) с рецидивирующим нарушением имплантации плода [21]. Имеются работы, демонстрирующие ассоциации полиморфизма генов MTRR и MTR с инициацией онкогенеза и опухолевой прогрессии, с риском развития сердечно-сосудистой патологии [22-27].
Заключение. В результате проведенного исследования установлена ассоциация полиморфных локусов генов фолатно-го цикла rs 1979277 SHMT1, rs1805087 MTR и rs1801394 MTRR с развитием синдрома задержки роста плода 2-3 степени. Аллели Т rs1979277 гена SHMT1 и G rs1805087 гена MTR являются факторами риска развития данного осложнения беременности (OR=1,56 - 2,55 и OR=3,28 соответственно). Установлены три модели SNPхSNP взаимодействий генов фолатного цикла, ассоциированных с СЗРП 2-3 степени (р<0,05). В состав значимых моделей вхо-
дят три полиморфных локуса rs1979277 SHMT1, rs1805087 MTR и rs1801394 MTRR. Парное взаимодействие rs1801394 MTRR х rs1979277 SHMT1 является основой двух наиболее значимых моделей ген-генных взаимодействий, ассоциированных с развитием СЗРП 2-3 степени.
В отношении данной статьи не было зарегистрировано конфликта интересов.
Список литературы
1. Human Placental Arterial Distensibil-ity, Birth Weight, and Body Size Are Positively Related to Fetal Homocysteine Concentration / S.W. D'Souza [et al.] // Reprod Sci. 2017. Vol. 24(7). Р. 1070-1078. DOI: 10.1177/1933719116678694
2. Birth-weight differences at term are explained by placental dysfunction and not by maternal ethnicity / J. Morales-Rosello [et al.] // Ultrasound Obstet Gynecol. 2018. Vol. 52(4). Р. 488-493. DOI: https://doi.org/10.1002/uog.19025
3. Placental adaptations in growth restriction / S. Zhang [et al.] // Nutrients. 2015. Vol. 7. Р. 360-389. DOI: 10.3390/nu7010360
4. The Possible Role of Placental Mor-phometry in the Detection of Fetal Growth Restriction / Salavati N. [et al.] // Front. Physiol. 2019. Vol. 9. Р. 1884. DOI: 10.3389/fphys.2018.01884
5. Gordijn S.J., Beune I.M., Ganzevoort W. Building consensus and standards in fetal growth restriction studies // Best Pract. Res. Clin. Obstet. Gynaecol. 2018. Vol. 49. Р. 117-126. DOI: 10.1016/j.bpobgyn.2018.02.002
6. Fetal growth restriction: current knowledge / L.M.M. Nardozza [et al.] // Arch. Gynecol. Obstet. 2017. Vol. 295. Р. 1061-1077. DOI: 10.1007/s00404-017-4341-9
7. Methionine metabolism in human pregnancy / J. Dasarathy [et al.] // Am J Clin Nutr. 2010. Vol. 91(2). Р. 357-365. DOI: 10.3945/ajcn.2009.28457
8. Патогенетические аспекты нарушения обмена фолиевой кислоты при задержке внутриутробного развития плода [Электронный ресурс] / А.Н. Ни [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2016. N 2. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24187 (дата обращения: 20.02.2020).
9. Частота генетических маркеров фо-латного цикла у новорожденных с задержкой внутриутробного развития / А.Н. Ни [и др.] //
Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2015. N 3. С. 63-66.
10. Ларина Т.Н., Супрун С.В. Фолатный цикл: патогенетические механизмы осложнений беременности // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2018. N 70. С. 113-120.
11. Association Study of Polymorphisms in Genes Relevant to Vitamin B12 and Folate Metabolism with Childhood Autism Spectrum Disorder in a Han Chinese Population / Z. Zhang [et al.] // Med Sci Monit. 2018. Vol. 24. Р. 370-376. DOI: 10.12659/MSM.905567
12. Полиморфизмы генов фолатного цикла, ассоциированные с угрозой раннего прерывания беременности у жительниц республики Адыгея / Д.Д. Мамий [и др.] // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. 2018. N 1(212). С. 103-111.
13. Perinatal folate supply: relevance in health outcome parameters / K. Fekete [et al.] // Maternal and Child Nutrition. 2010. Vol. 6(s2). P. 23-38. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1740-8709.2010.00261.x
14. Association of SHMT1 gene polymorphisms with the risk of childhood acute lympho-blastic / G. Bahari [et al.] // Cell. Mol. Biol. 2016. Vol. 62(2). Р. 45-51.
15. Correlations between the polymorphisms of serine hydroxymethyl-transferase 1 gene and the adverse reactions of high-dose meth-otrexate in children with acute lymphoblastic leukemia / H. Ding [et al.] // Chinese Journal of Clinical Oncology. 2014. Vol. 3. Р. 162-165. DOI: 10.3969/j.issn.1000-8179.20131420
16. Association of SHMT1, MAZ, ERG, and L3MBTL3 gene polymorphisms with susceptibility to multiple sclerosis / S.Z.N. Mehrabani [et al.] // Biochemical genetics. 2019. Vol. 3(57). Р. 355-370. DOI: https://doi.org/10.1007/s10528-018-9894-1
17. Interaction between Maternal and Paternal SHMT1 C1420T Predisposes to Neural Tube Defects in the Fetus: Evidence from Case-Control and Family- Based Triad Approaches / P.K. Rebekah [et al.] // Birth Defects Research. 2017. Vol. 109(13). P. 1020-1029. DOI: 10.1002/bdr2.23623
18. Association of Polymorphisms in Genes Involved in One-Carbon Metabolism with MTHFR Methylation Levels / F. Coppede [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. 2019. Vol. 20(15). Р. 3754. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20153754
19. Tian D.D., Zhang C.D., Wang L.K. Relation between MTHFR and MTR gene polymorphisms and the efficacy of oral folic acid therapy for hyperhomocysteinemia // Chinese General Practice. 2016. Vol. 19(12). Р. 1396-1407.
20. Фетисова И.Н., Малышкина А.И., Фетисов Н.С. Полиморфизм генов фолатного цикла у женщин с невынашиванием беременности // Вестник Ивановской медицинской академии. 2019. Т. 24, N 1. С. 33-36.
21. Association of methionine synthase (rs1805087), methionine synthase reductase (rs1801394), and methylenetetrahydrofolate de-hydrogenase 1 (rs2236225) genetic polymorphisms with recurrent implantation failure / S.H. Cho [et al.] // Human Fertility. 2019. P. 1-8. DOI: 10.1080/14647273.2019.1613679
22. Niu Z., Hou X., Zhao H. Association of MTHFR, MTRR and MTR polymorphisms with breast cancer risk: a study in Chinese females // International Journal of Clinical and Experimental Pathology. 2017. Vol. 10(6). С. 7059-7066.
23. Полиморфные варианты генов фолатного цикла у больных раком легкого / М.Л. Баканова [и др.] // Сибирский онкологический журнал. 2019. Т. 18, N 2. С. 70-77.
24. Donor one carbon metabolism gene single nucleotide polymorphisms predict the susceptibility of cancer recurrence after liver transplantation / C. Wang [et al.] // Gene. 2019. Vol. 689. Р. 97-101. DOI: 10.1016/j.gene.2018.11.035
25. Association of Two Single-Nucleotide Polymorphisms (rs1805087 and rs1801131) with Coronary Artery Disease in Golestan Population / F. Baghbani-Arani [et al.] // Ann Mil Health Sci Res. 2017. Vol. 15(1). P. e11473. DOI: 10.5812/amh.11473
26. Популяционно-генетическая структура и анализ распространенности генов-кандидатов ряда мультифакториальных заболеваний среди населения / М.И. Чурносов [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2008. N 6-2(46). С. 34-39.
27. Березина О.В., Поспелова Т.И. Гены метаболизма фолатов при диффузной в-крупноклеточной лимфоме // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2018. Т. 153, N 2. С. 9-13.
References
1. D'Souza SW, Solanky N, Guarino J, et al. Human Placental Arterial Distensibility, Birth Weight, and Body Size Are Positively Related to
Fetal Homocysteine Concentration. Reprod Sci. 2017;24(7):1070-1078. DOI:
10.1177/1933719116678694
2. Morales- Rosello J, Dias T, Khalil A, et al. Birth-weight differences at term are explained by placental dysfunction and not by maternal ethnicity. Ultrasound Obstet Gynecol. 2018;52(4):488-493. DOI: 10.1002/uog.19025
3. Zhang S, Regnault T, Barker P, et al. Placental adaptations in growth restriction. Nutrients. 2015;7:360-389. DOI: 10.3390/nu7010360
4. Salavati N, Smies M, Ganzevoort W, et al. The Possible Role of Placental Morphometry in the Detection of Fetal Growth Restriction. Front. Physiol. 2019;9:1884. DOI: 10.3389/fphys.2018.01884
5. Gordijn SJ, Beune IM, Ganzevoort W. Building consensus and standards in fetal growth restriction studies. Best Pract. Res. Clin. Obstet. Gynaecol. 2018;49:117-126. DOI: 10.1016/j.bpobgyn.2018.02.002
6. Nardozza LMM, Caetano ACR Za-marian ACP, et al. Fetal growth restriction: current knowledge. Arch. Gynecol. Obstet. 2017;295:1061-1077. DOI: 10.1007/s00404-017-4341-9
7. Dasarathy J, Gruca LL, Bennett C, et al. Methionine metabolism in human pregnancy. Am J Clin Nutr. 2010;91(2):357-365. DOI: 10.3945/ajcn.2009.28457
8. Ni AN, Fadeeva TJ, Vasilieva TG, et al. [Pathogenetic aspects of folic acid exchange disorder in case of delay of intrauterine fetal development]. Modern problems of science and education [Internet]. 2016 [cited 2019 Feb 20];2. Available from: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24187. Russian.
9. Ni AN, Fadeeva TJ, Vasilieva TG, et al. [Frequency of genetic markers of the folate cycle in newborns with delay of intrauterine development]. Russian Journal of Perinatology and Pediatrics. 2015;3:63-66. Russian.
10. Larina TN, Suprun SV. [The Folate Cycle: Pathogenetic Mechanisms of Pregnancy Complications]. Bulletin of Physiology and Respiratory Pathology. 2018;70:113-120. Russian.
11. Zhang Z, Yu L, Li S, et al. Association Study of Polymorphisms in Genes Relevant to Vitamin B12 and Folate Metabolism with Childhood Autism Spectrum Disorder in a Han Chinese Population. Med Sci Monit. 2018;24:370-376. DOI: 10.12659/MSM.905567
12. Mamiy DD, Tatarkova EA, Tuguz AR, et al. [Polymorphisms of folate cycle genes asso-
ciated with the threat of early termination of pregnancy in residents of the Republic of Adygea]. Journal of Adygei State University. Series 4: Natural-mathematical and technical sciences. 2018; 1(212): 103-111. Russian.
13. Fekete K, Berti C, Cetin I, et al. Perinatal folate supply: relevance in health outcome parameters. Maternal and Child Nutrition. 2010;6(s2):23-38. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1740-8709.2010.00261.x
14. Bahari G, Hashemi M, Naderi M, et al. Association of SHMT1 gene polymorphisms with the risk of childhood acute lymphoblastic. Cell. Mol. Biol. 2016;62(2):45-51.
15. Hui D, Lijie Y, Jie Y, et al. Correlations between the polymorphisms of serine hy-droxymethyl-transferase 1 gene and the adverse reactions of high-dose methotrexate in children with acute lymphoblastic leukemia. Chinese Journal of Clinical Oncology. 2014;3:162-165. DOI: 10.3969/j.issn.1000-8179.20131420
16. Mehrabani SZN, Shushizadeh MH, Abazari MF, et al. Association of SHMT1, MAZ, ERG, and L3MBTL3 gene polymorphisms with susceptibility to multiple sclerosis. Biochemical genetics. 2019;3(57):355-370. DOI: https://doi.org/10.1007/s10528-018-9894-1
17. Rebekah PK, Tella S, Buragadda S, et al. Interaction between Maternal and Paternal SHMT1 C1420T Predisposes to Neural Tube Defects in the Fetus: Evidence from Case-Control and Family-Based Triad Approaches. Birth Defects Research. 2017;109(13):1020-1029. DOI:10.1002/bdr2.23623
18. Coppede F, Stoccoro A, Tannorella P, et al. Association of Polymorphisms in Genes Involved in One-Carbon Metabolism with MTHFR Methylation Levels. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(15):3754. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20153754
19. Tian DD, Zhang CD, Wang LK. Relation between MTHFR and MTR gene polymorphisms and the efficacy of oral folic acid therapy for hyperhomocysteinemia. Chinese General Practice. 2016;19(12):1396-1407.
20. Fetisova IN, Kolchkin AI, Fetisov NS. [Polymorphism of folate cycle genes in women with non-pregnancy]. Vestnik Ivanovskoy med-itsinskoy akademii. 2019;24(1):33-36. Russian.
21. Cho SH, Kim JH, An HJ, et al. Association of methionine synthase (rs1805087), methionine synthase reductase (rs1801394), and meth-ylenetetrahydrofolate dehydrogenase 1 (rs2236225) genetic polymorphisms with recur-
rent implantation failure. Human Fertility. 2019 May 17:1-8. DOI:
10.1080/14647273.2019.1613679
22. Niu Z, Hou X, Zhao H. Association of MTHFR, MTRR and MTR polymorphisms with breast cancer risk: a study in Chinese females. International Journal of Clinical and Experimental Pathology. 2017;10(6):7059-7066.
23. Bakanova ML, Minina VI, Savchenko YA, et al. [Polymorphic variants of folate cycle genes in lung cancer patients]. Siberian Journal of Oncology. 2019;18(2):70-77. Russian.
24. Wang C, Lu D, Ling Q, et al. Donor one- carbon metabolism gene single nucleotide polymorphisms predict the susceptibility of cancer recurrence after liver transplantation. Gene. 2019;689:97-101. DOI: 10.1016/j.gene.2018.11.035
25. Baghbani-Arani F, Telori MK, Asadi J, et al. Association of Two Single-Nucleotide Polymorphisms (rs1805087 and rs1801131) with Coronary Artery Disease in Golestan Population. Ann Mil Health Sci Res. 2017;15(1):e11473. DOI: 10.5812/amh.11473
26. Churnosov MI, Necipelova EV, Tekunova TS, et al. [Population-genetic structure and analysis of the prevalence of candidate genes of a number of multi-factorial diseases among the population]. Scientific Bulletin of Belgorod State University. Series: Medicine. Pharmacy. 2008;6-2(46):34-39. Russian.
27. Berezina OV, Pospelova TI. [Genes of folate metabolism in diffuse in-large-cell lymphoma]. Siberian Medical Journal (Irkutsk). 2018;153(2):9-13. Russian.
Информация об авторе
Олеся Адамовна Ефремова, ассистент кафедры медицинской генетики, Харьковский национальный медицинский университет, E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0003-3710-9942.
Information about the author
Olesya A. Efremova, Assistance Lecturer of the Department of Medical Genetics, Kharkiv National Medical University, E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0003-37109942.
Статья поступила в редакцию 8 ноября 2019 г. Receipt date 2019 November 8.
Статья принята к публикации 10 января 2020 г. Accepted for publication 2020 January 10.
