CC BY
104
Оценка значимости полиморфизмов генов LRP5, BMP4, TGFßJ при постменопаузальном остеопорозе
В.А. Мякоткин, М.Ю. Крылов, А.Ю. Казеева, К.А. Маслова, Н.В. Торопцова,
О.А. Никитинская, Л.И. Беневоленская ГУ Институт ревматологии РАМН, Москва
Резюме
Выборку больных первичным постменопаузальным остеопорозом (ОП)составили 180 жен. (ср. возраст 67,5 ± 7,8 лет) и 118 жен. в постменопаузе без ОП и остеопении в качестве контроля (ср. возраст 63,8 ± 8,1 лет). Выявлено увеличение частоты носительства генотипа СТ гена ЬВ.Р5 (OR = 2,2; p = 0,005) и определенное накопление генотипа АА гена ВМР4 и генотипа СС гена ТОЕв среди больных ОП по сравнению с контролем, однако различия статистически не значимы. Среди больных ОП отмечается накопление компаундов СТСС (комбинация генов ЬВ.Р5 и ТОЕ$1) и CTAV (комбинация генов ЬЯР5 и ВМР4), наличие которых повышает риск возникновения заболевания в 4 (р = 0,0004) и 2,5 (р = 0,035) раза соответственно. Показано наличие ассоциаций между ЬЯР5 и ТОЕ$1 (г = 0,26 ; р = 0,001), между полиморфизмами этих генов и уровнем щелочной фосфатазы (г = 0,22; р = 0,004 и г = 0,16; р = 0,04 соответственно) , между полиморфизмом гена ВМР4 и концентрацией осте-опротегерина в сыворотке крови (г = 0,2; р = 0,016). Выявлены ассоциации между комбинированными генотипами ЬЯР5/ТОЕв1 и МПКТ шейки бедра (г = 0,20; р = 0,014); ЬЯР5/ВМР4 и МПКТ трохантера (г = 0,16; р = 0,055). Более низкие средние значения МПК шейки бедра и трохантера отмечены у носителей генотипов СТ гена ЬБР5, ТТ гена ТОЕв 1 и VV гена ВМР4.
Ключевые слова:ЬВ.Р5 — ген белка 5,родственного белкам семействарецептора
липопротеинов низкой плотности
ВМР4 — ген костного морфогенетического белка 4
ТОЕ$1 — ген трансформирующего фактора роста бета 1
ОРО — остеопротегерин
ВЛЫКЬ — лиганд рецептора активатора ядерного фактора каппа В
Компаунд — комбинация генотипов двух генов, локализованных на разных хромосомах
Остеопороз (ОП) является метаболическим заболеванием костей, основным звеном патогенеза которого является дисбаланс между интенсивностью процессов костеобразования и резорбции кости при постоянном физиологическом ремоделировании костной ткани на протяжении жизни.
Адрес: 115522 Москва, Каширское шоссе, 34а, ГУ Институт ревматологии РАМН Тел/факс: 8-499-615-93-07
Одним из фенотипических проявлений изменения качества кости является показатель минеральной плотности костной ткани (МПКТ), определяемый с помощью денситометрии. Как показано в многочисленных семейных, близнецовых и популяционных исследованиях, по своему генезу ОП является мультифакториальным заболеванием, в формирование предрасположенности к которому существенный вклад вносят как средовые, так и генетические факторы, причем вклад последних, по разным оценкам, колеблется от 60% до 80%. Это послужило основанием для изучения полиморфизмов целого
ряда генов, принимающих участие в процессах костного ремоделирования и являющихся кандидатами на роль генов чувствительности к первичному постменопаузальному ОП.
К их числу относят гены белка 5, родственного белкам семейства рецептора липопротеинов низкой плотности (LRP5), костного морфогенетического белка 4 (BMP4) и трансформирующего фактора роста pi (TOFfi!).
Предпосылками, заставившими обратить внимание на ген LRP5 в качестве одного из генов ремоделирования костной ткани и кандидатного гена чувствительности к ОП, явились результаты изучения двух Менделирующих, достаточно редких заболеваний — рецессивно наследующегося синдрома псевдоглиомного ОП, клиническими проявлениями которого являются раннее начало тяжелого ОП со склонностью к переломам, сочетающегося с врожденной слепотой вследствие непрозрачности стекловидного тела [1], и аутосомно — доминантного синдрома высокой минеральной плотности кости (по последней классификации — асимптоматичный остеопетроз) [2]. Было показано, что причиной возникновения этих патологий являются мутации в гене LRP5, который, в свою очередь, служит коре-цептором Wnt / в — catenin сигнального пути.
В серии ранее проведенных исследований было показано, что Wnt / в — catenin сигнальный путь играет ключевую роль в пролиферации и дифференциации различного рода клеток, воздействуя на гены — мишени через различные сигнальные молекулы. Кроме того, сравнительно недавно была установлена важная роль Wnt / в — catenin сигнального пути в регуляции дифференциации и функции остеобластов, в формировании костного скелета и его прочности, достижении пика костной массы. Показано, что белок LRP5 образует комплекс с Frizzled рецептором (также являющимся составным элементом Wnt / в — catenin сигнального пути), который через цитоплазматические компоненты передает Wnt сигнал на в — catenin, который аккумулируется и перемещается из цитоплазмы в ядро, в результате чего активируется транскрипция многих генов — мишеней Wnt / в — catenin сигнального пути, в число которых наряду с другими входят ген остеокальцина (BGP) и гены костных морфогенетических белков 2 и 4 (ВМР2 и ВМР 4) [3].
Семейство костных морфогенетических белков относится к суперсемейству трансформирующих факторов роста в (TGF в). В настоящий момент идентифицировано 9 костных морфогенетических белков, все из них задействованы в процессах хряще
— и костеобразования. BMP4 является чрезвычайно важным регуляторным белком, который индуцирует развитие мезодермы, формирование зубов и конечностей, костеобразование и репарацию переломов. Показано, что BMP4 снижает секрецию андростендиона и 17 — альфагидроксипрогестерона на 50%, но в 3 раза повышает продукцию прогес-
терона. Стероидогенные эффекты ВМР4 сходны с эффектами актина, другого члена суперсемейства трансформирующих факторов роста ß. Помимо вышесказанного, белок ВМР4 является лигандом TGFB1 сигнального пути, через который он индуцирует транскрипцию гена RUNX2 (родственный runt транскрипционный фактор 2), имеющего важное значение в регуляции процессов костного ремоделирования [4]. TGFßl богато представлен в скелетной ткани, где он входит в состав костного матрикса. В ходе проведенных исследований было показано, что TGFßl является двойным регулятором как процессов резорбции, так и костеобразования. Так, резорбционные свойства остеокластов активируются TGFßl в кислой среде бахромчатой зоны. С другой стороны, активация TGFßl снижает экспрессию RANK (активатор ядерного фактора kB) и повышает экспрессию остеопротегерина (OPG) в остеобластах.
Помимо этого, TGFßl стимулирует пролиферацию и дифференциацию остеобластов, а также их хемотаксис, что ускоряет процессы образования новой костной ткани [5].
Белок RANKL (синоним — OPGL) является лигандом для RANK, экспрессируется на поверхности преостеобласт/стромальных клеток и связывается с RANK в клетках — предшественниках остеокластов. Такая индукция NFkB сигнального пути стимулирует дифференциацию, созревание и активацию клеток — предшественников остеокластов. OPG является растворимым членом семейства факторов некроза опухолей (TNF), секретируется преостеобласт/стромальными клетками, блокирует RANKL/RANK взаимодействие, действуя в качестве ловушки (ложного рецептора) для RANKL. В процессе дифференциации RANKL действует как индуктор костной резорбции, тогда как OPG — как регулятор, повышающий процессы костеобразования. Ослабление взаимодействия RANKL/RANK приводит к ингибиции дифференциации и активации остеокластов [6].
Приведенные выше научные данные явились предпосылками для выбора в качестве кандидатных генов чувствительности к ОП генов LRP5, BMP4, TGFßl, тестирование полиморфизмов которых было проведено в настоящем исследовании.
Материал и методы
В исследование были включены l80 жен. в естественной постменопаузе, русской национальности, проживающих в Москве и Московской области, в возрасте от 46 до 87 лет (ср. возраст 67,5 ± 7,8 лет) с диагностированным постменопаузальным ОП. В группу контроля вошли ll8 жен. в постменопаузе, также проживающих в Москве и Московской области, в возрасте от 45 до 84 лет (ср. возраст 63,8 ± 8,l года), согласно данным DEXA не имеющих ОП и остеопении.
Минеральную плотность костной ткани (МПКТ)
определяли методом двухэнергетической рентгеновской денситометрии (DEXA) на аппарате QDR 4500 (Hologic) в ГУ Институт ревматологии РАМН. МПКТ измеряли в области поясничных позвонков L2-L4 шейки бедра, трохантера, области Ward и определяли общий показатель (total BMD). Диагностику ОП осуществляли согласно рекомендациям ВОЗ (1994г.) по Т-критерию, т.е. в стандартных отклонениях (SD) от нормативных показателей пиковой костной массы (ПКМ) у здоровых женщин. Величина SD до -1 расценивалась как норма, от -1 до -2,5 SD — как остеопения, ниже -2,5 SD как ОП.
Геномная ДНК была экстрагирована из клеток венозной крови каждого пациента с использованием солевого метода и обработкой протеиназой К с последующей экстракцией NaCI. Полиморфизмы длины рестриктных фрагментов (ПДРФ) генов LRP5 [C ^ T (N740N), рестриктаза VspI], TGI^1 [C — 509T, рестриктаза Bse21I] и BMP4 [A — 152V, рестриктаза AsuI] были изучены с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и вертикального электрофореза в агарозном геле. Продукты амплификации проверяли в 1,5% агарозном геле со стандартным маркером молекулярного веса “ 100 bp DNA Ladder “ (Сибэнзим).
Для получения более устойчивой оценки частот генотипов и компаундов изученных генных полиморфизмов в контрольную выборку постменопаузальных женщин (118 чел.) были добавлены аналогичные данные 57 девочек — подростков в возрасте 17 — 18 лет, протестированных по тем же полиморфизмам. До суммирования этих данных была проведена оценка на однородность этих выборок по частотам генотипов и компаундов. Статистически значимых различий по частотам ПДРФ генотипов среди постменопаузальных женщин и девочек — подростков не выявлено [LRP5 C^-T (N740N) %2 = 3,6 d.f. = 2 p = 0,16; BMP41 = 2,6 d.f. = 2 p = 0,29; TGF^l C — 509T X2 = 3,47 d.f. = 2 p = 0,18], что позволило объединить эти выборки. В то же время коэффициенты корреляции и генотипические средние по функциональным и биохимическим параметрам в контрольной группе рассчитывались только на основании данных, полученных при обследовании 118 постменопаузальных женщин с нормальными показателями МПКТ.
Результаты
Распределение генотипов изученных вероятных кандидатных генов чувствительности к ОП среди больных и в контрольной группе представлено в табл. 1. Статистически значимые различия по частоте встречаемости LRP5 генотипов по сравнению с контролем выявлены у больных ОП (%2 = 6,5; р = 0,011), среди которых отмечается повышение частоты гетерозиготного генотипа СТ и снижение частоты носительства гомозиготного генотипа СС. Наличие у индивида генотипов СТ или СС повышает вероятность заболевания в 2,2 раза или
Таблица 1
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНОТИПОВ КАНДИДАТНЫХ ГЕНОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ У БОЛЬНЫХ ОП И В КОНТРОЛЬНОЙ ВЫБОРКЕ
Гены Гено- Частота генотипов OR + CI p
типы ОП Контроль
LRP5 СС 74,8% 86,3% 0,45 (0,25<0R<0,82) 0,007
CT 25,1% 13,1% 2,2 (1,2<OR<4,0) 0,005
TT 0,0% N = 167 0,6% N= 175
TGFe СС CT 45,9% 43,4% 39,5% 45,4% 1,3 (0,8<OR<2,1) 0,25
TT 10,7% 159 15,1% 152 0,67 (0,33<OR<1,38) 0,24
BMP4 AA 35,9% 27,9% 1,4 (0,9<0R<2,3) 0,09
AV 44,4% 54,1 0,68 (0,45<OR<1,0) 0,06
VV 19,7% N = 223 18,0% N = 172
OR — Odds ratio (отношение преобладаний или отношение шансов), CI — доверительный интервал
уменьшает шансы заболеть ОП в 2 раза соответственно. Распределение ВМР4 и Т01в генотипов в целом среди больных ОП статистически значимо не отличалось от такового в контрольной группе постменопаузальных женщин без ОП (р = 0,14 и р = 0,36 соответственно). В то же время следует отметить определенное накопление генотипа АА гена ВМР4 и генотипа СС гена Т01в среди больных ОП по сравнению с контролем, однако различия были статистически не значимы (OR = 1,4; р = 0,09 и OR = 1,3; р = 0, 25 соответственно). Паралелльно выявлен условно «протективный » эффект для носителей генотита AV гена BMP4 и генотипа ТТ гена TGFв, наличие которых у индивидов снижает риск возникновения ОП в обоих случаях в 1,5 раза (оценки также не достигают 5% уровня значимости).
Учитывая тот факт, что протестированные нами гены функционально связаны между собой в процессах ремоделирования костной ткани, для оценки значимости их взаимодействия в формировании чувствительности к ОП были проанализированы частоты комбинированных генотипов (компаундов) LRP5/TGFв1, LRP5/BMP4 и BMP4/ TGFв1 среди больных ОП и в контрольной группе постменопаузальных женщин (табл. 2).
Среди больных ОП значимое увеличение частоты носительства по сравнению с контролем отмечается только для компаундов СТСС (комбинация генов LRP5 и TGFв1) и CTAV (комбинация генов LRP5 и BMP4), наличие которых повышает риск возникновения заболевания в 4 и 2,5 раза соответственно. Эти риски выше индивидуальных рисков для носителей генотипов СТ (OR = 2,2); СС (OR = 1,3) и AV (OR
Таблица 2
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ГЕНОТИПОВ (КОМПАУНДОВ) КАНДИДАТНЫХ ГЕНОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ У БОЛЬНЫХ ОП И В КОНТРОЛЬНОЙ ГРУППЕ
Таблица 3
ОЦЕНКА АССОЦИИРОВАННОСТИ ПОЛИМОРФИЗМОВ ИЗУЧЕННЫХ КАНДИДАТНЫХ ГЕНОВ К ОП С РЯДОМ АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Комбина- Ком- Частоты компа- ОК + СІ Р Гены и Признаки и гены Коэффициенты р
ции паун- ундов компаунды корреляции (г)
генов ды LRP5 Ген TGFB1 0,26 0,0014
К^1
ССТТ 9,3% 13,3%
N = 151 N = 158 LRP5/ СТАУ 11,2% 4,8%
BMP4
ССАУ 35,4% 49,1%
N = 161 N = 165 BMP4/ ААСТ 16,8% 12,0%
ТЬЩ
АУТТ 3,2% 8,0%
N = 155 N = 150
(1,7<0Я<10,1)
0,67
(0,31<0Я<1,4)
2.5
(0,98<0Я<6,4)
0,57
(0,36<0Я<0,91)
1.5
(0,74<0Я<3,0)
0,38
(0,17<0Я<0,86)
Р > 0,1
0,035
0,01
Р > 0,1 0,07
= 0,68) в отдельности, т.е. можно констатировать наличие определенного кумулятивного эффекта при взаимодействии указанных выше генотипов генов ЬБР5 и ТОЕв>1, ЬБР5 и ВМР4 в компаундах. Что касается компаундов — «протекторов» ССТТ и ССАУ, то отчетливого кумулятивного эффекта в отношении показателя ОЯ не отмечается, в то время как в компаунде АУТТ генотипы AV и ТТ взаимодействуют между собой как синергисты (ОЯ = 0,38 , что адекватно снижению вероятности заболевания ОП для носителей этого компаунда в 2,6 раза).
Представляло несомненный интерес проанализировать ассоциированность генотипов и компаундов изученных полиморфизмов с рядом лабораторных, антропометрических и биохимических показателей, оценить силу их влияния на вариабельность этих параметров среди больных ОП и в контрольной группе. Результаты анализа представлены в табл. 3. Обращает на себя внимание, что среди изученных генов между собой ассоциированы только полиморфизмы генов ЬЯР5 и ТОЕ^1, тогда как полиморфизм гена ВМР4 не ассоциируется с полиморфизмами ни первого, ни второго генов. Однако их генотипы в компаундах взаимодействуют между собой в определенной степени однонаправлено и зачастую взаимно усиливают корреляции с рядом изученных параметров. Так, ассоциации МПКТ шейки бедра по отдельности с ЬЯР5 и ТОЕ^1 генотипами мало значимы, тогда как при комбинации генотипов этих генов сила ассоциации увеличивается (г = 0,2) и превышает 5% уровень достоверности. Аналогичным образом эта закономерность присуща и корреляции между МПКТ трохантера и компаундами генов ЬЯР5 и ВМР4 (возрастание коэффициентов корреляции от г = 0,09 и г = 0,12 соответственно до 0,16 при р, лишь незначительно превышающем 5% уровень значимости).
В связи с выявленными корреляциями был проанализирован характер распределения усредненных
TGFв1
Ген ВМР4 0,07 0,37
Щелочная 0,22 0,004
фосфатаза
Рост 0,16 0,044
МПКТ шейки бедра 0,12 0,11
МПКТ трохантера 0,09 0,27
Ген ВМР4 0,05 0,5
Щелочная 0,16 0,04
фосфатаза
Рост 0,04 0,62
МПКТ шейки бедра 0,13 0,11
Рост 0,22 0,001
OPG (^Д) 0,2 0,016
МПКТ трохантера 0,12 0,12
МПКТ шейки 0,20 0,014
бедра
Щелочная 0,20 0,013
фосфатаза
Рост 0,24 0,002
RANKL (^/Ь) 0,22 0,03
МПКТ трохантера 0,16 0,055
BMP4
LRP5/
TGЩ
LRP5/
BMP4
абсолютных значений ассоциированных показателей с носительством того или иного генотипа или компаунда у больных ОП (табл. 4) и в контрольной группе постменопаузальных женщин (табл.5). Как видно из представленных в таблицах данных, результаты проведенного анализа не вполне однозначны. Так, среди больных ОП носители генотипа риска СТ гена ЬЯР5 имели в среднем более низкие значения МПКТ шейки бедра и трохантера нежели носители условно протективного генотипа СС, что соответствует общепринятой в настоящий момент патогенетической теории. В то же время содержание в сыворотке крови щелочной фосфатазы (биохимического маркера костеобразования) и RANKL (биохимического маркера интенсивности костной резорбции) выявляли противоположную закономерность и свидетельствовали о более интенсивных процессах костеобразования и менее выраженных — костной резорбции среди носителей генотипа риска СТ по сравнению с обладателями генотипа СС.
Аналогичным образом более низкие значения МПКТ шейки бедра и трохантера выявлены не среди носителей генотипов риска СС и АА соответственно генов ТОГв>1 и ВМР4, а среди носителей условно протективных генотипов ТТ и УУ Такого же рода закономерности выявляются и при анализе этих же показателей применительно к носительству соответствующих компаундов, что не вполне соответствует ожидаемым теоретическим представлениям. В целом, обладатели компаундов риска имели в
Таблица 4
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНОТИПИЧЕСКИХ СРЕДНИХ ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ПОЛИМОРФИЗМАМИ КАНДИДАТНЫХ ГЕНОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ У БОЛЬНЫХ ОП
Таблица 5
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНОТИПИЧЕСКИХ СРЕДНИХ ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ С ПОЛИМОРФИЗМАМИ КАНДИДАТНЫХ ГЕНОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ В КОНТРОЛЬНОЙ ГРУППЕ
Ассоции- Средние значения показателя ± SD
рованные Гены и их генотипы Компаунды гено-
признаки типов
ЬЯР5 ТОЩ ЬКР5/ТОЕв1
МПКТ СС - СС - СТСС -
шейки бедра 0,621+0,08 0,617+0,09 0,612+0,08
(г/см2) СТ - СТ - СССС -
0,596+0,08 0,626+0,06 ТТ -0,555+0,07 0,624+0,09 ССТТ -0,558+0,06
р СС vs СТ СС vs ТТ СТСС vs ССТТ
р = 0,08 р = 0,01 СТ vs ТТ р = 0,002 р = 0,04 СССС vs ССТТ р = 0,02
ЬЯР5 ВМР4 ЬЯР5/ВМР4
МПКТ СС - АА - СТАУ -
трохантера 0,553+0,07 0,558+0,08 0,534+0,1
(г/см2) СТ - АУ - ССАУ -
0,540+0,1 0,549+0,08 УУ -0,527+0,07 0,555+0,08 ССУУ -0,522+0,06
Р Различия н / д Различия н / д Различия н / д
Концентрация ЬЯР5 ТОР^1 ЬЯР5/ТО1^1
сывороточной СС - СС СТСС -
щелочной 174,7+57,2 -189,1+60,0 207,4+43,1
фосфатазы СТ - СТ - СССС -
201,8+57,2 165,5+48,2 183,9+67,9
СС vs СТ Р<0,0000 ТТ - 164,6+61,6 СС vs СТ р = 0,01 ВМР4 АА -170,6+63,7 АУ -169,8+62,2 УУ -192,0+50,7 Различия н / д ССТТ -164,1+69,8 СТСС vs ССТТ р = 0,02 LRP5/BMP4 СТАУ -195,4+41,7 ССАУ -169,0+64,7 СТАА -211,0+77,4 Различия н / д
Сывороточ- ЬЯР5 ВМР4 ЬЯР5/ВМР4
ная СС - АА - СТАУ -
концентрация 0,409+1,11 0,474+1,32 0,18+0,21
OPGL (п^) СТ - АУ - ССАУ -
0,320+0,79 0,236+0,44 УУ -0,236+0,63 0,29+0,57 ССАА -0,72+1,73
Р Различия Различия Различия
н / д н / д н / д
среднем более высокие показатели МПКТ шейки бедра и трохантера нежели обладатели компаундов
— протекторов. Примечательно, что в основном такого же рода закономерности присущи и носителям этих же генотипов и компаундов в контрольной группе постеменопаузальных женщин без ОП.
Ассоции- Средние значения показателя ± SD
рованные Гены и их генотипы признаки Компаунды генотипов
LRP5 TGFв1 LRP5/TGЩ
МПКТ СС - 0,842 СС - СТСС -
шейки ±0,06 0,847+0,07 0,844+0,07
бедра СТ - СТ - СССС -
0,838±0,06 0,837+0,07 0,866+0,07
ТТ - ССТТ -
0,821+0,05 0,826+0,07
ЬЯР5 ВМР4 ЬЯР5/ВМР4
МПКТ СС - АА - СТАУ -
трохантера 0,747+0,08 0,751+0,1 0,797+0,09
СТ - АУ - ССАУ -
0,769+0,08 0,753+0,07 0,750+0,06
УУ - ССУУ -
0,733+0,06 0,728+0,06
ЬЯР5 ТОЩ ЬКР5/ТОЩ
Концентра- СС - СС - СТСС - 1
ция 177,8+88,1 175,5+105,4 женщина
сывороточ- СТ - СТ - СССС -
ной 153,0+85,0 183,4+77,7 184,0+106,1
щелочной ТТ - ССТТ -
фосфатазы 176,4+74,3 163,2+65,5
ВМР4 ЬЯР5/ВМР4
АА - СТАУ - 2 жен-
188,4+52,5 щины
АУ - ССАУ -
168,8+102,8 170,9+103,1
УУ - ССУУ -
196,2+84,5 196,2+84,4
Более того, более выраженная потеря минеральной плотности кости отмечается не среди носителей генотипов риска генов ЬЯР5, ТОЕ^1 и ВМР4, а среди носителей генотипов — протекторов, хотя эта потеря достаточно однотипна среди обладателей разных генотипов (табл. 6).
Обсуждение
Следует отметить, что роль генов ЬЯР5, ВМР4 и ТОГв>1 в формировании предрасположенности к ОП на настоящий момент малоизучена. В большей степени исследована взаимосвязь полиморфизмов этих генов с МПКТ в выборках здоровых лиц. Так, показана ассоциация полиморфизма А1330У (обусловливающего замену аланина на валин в положении 1330) гена ЬВ.Р5 с МПКТ и переломами [7]. Эти же авторы показали, что аддитивное взаимодействие между А1330У полиморфизмом ЬВ.Р5 гена и 1062У полиморфизмом гена ЬЯРб увеличивает склонность к переломам. В нашем исследовании популяционные частоты генотипов изученных полиморфизмов генов ЬЯР5, ВМР4 и ТОГв>1 существенно не отличаются от таковых в европеоидных популяциях [8]. В нашей выборке
Таблица 6
ОЦЕНКА ИЗМЕНЧИВОСТИ НЕКОТОРЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НОСИТЕЛЬСТВА ГЕНОТИПОВ LRP5, TGFp1 И ВМР4 ГЕНОВ У БОЛЬНЫХ ОП ПО СРАВНЕНИЮ С КОНТРОЛЕМ
При- знаки Изменение средних генотипических показателей у больных по сравнению с нтролем
Гены и генотипы Компаунды генотипов
LRP5 TGFjH LRP5/TGЩ
МПКТ СС - на 26,2% СС - на 27.1% СТСС - на 27,5%
шейки CT - на 29,0% CT - на 25,2% СССС - на 27,9%
бедра TT - на 32,4% ССТТ - на 32,4%
LRP5 BMP4 LRP5/BMP4
МПКТ CC - на 26,0% AA - на 25,7% СТАУ - на 33,0%
трохан- CT - на 29,8% AV - на 27,1% ССАУ - на 26,0%
тера VV - на 28,1% ССУУ - на 39,5%
LRP5 TOF^l ЬКР5/ТОЩ
Ще- CC - на 1,7% CC - на 7,8% СТСС - н /
лочная CT - на 32,0% т детект. (1
фос- т CT - на 9,8% СССС - практи-
фатаза чески идентичны
сыво- ротки крови TT - на 6,7% BMP4 AA - на 9,8% AV - прак. иден. VV - на 2,0% ССТТ - актичес-ки идентичны ЬЯР5/ВМР4 СТАУ - н /детект. (2 ССАУ - практически идентичны ССУУ -
больных ОП полиморфизмы генов LRP5 и TOFfil практически не ассоциированы с переломами (г =
0,05 и г = 0,02 соответственно), тогда как полиморфизм гена ВМР4 в определенной мере определяет склонность к переломам (г = 0,12; р = 0,07). В то же время в компаундах составляющие их ПДРФ генотипы по отношению к МПКТ взаимодействуют между собой преимущественно аддитивно, т.е.в целом полученные нами данные не противоречат результатам, установленным на выборках европеоидных популяций.
С другой стороны, Z .Zhang с соавт.[9] обследовали 647 здоровых постменопаузальных китаянок, которые были протестированы по полиморфизмам Q89R, N740N и A1330V LRP5 гена. Авторы показали, что в их выборке Q89R и N740N полиморфизмы ассоциированы с МПКТ шейки бедра, тогда как корреляций A1330V полиморфизма с МПКТ не выявлено. Обращает на себя внимание тот факт, что частоты генотипов полиморфизма N740N разительно отличались как от наших данных , так и данных по европеоидным популяциям: в наший выборке больных ОП и в контрольной группе доминирующим генотипом является СС, а минорным — ТТ , тогда как в китайской популяции, наоборот: доминантный генотип — ТТ (66,9%), а минорный — СС (2,0%.) В китайской популяции лица с ТТ генотипом имели более высокие показатели МПКТ,
чем лица с генотипами СТ+СС, тогда как в наших выборках более высокие значения МПКТ имели лица — носители генотипа СС.
В недавно проведенных исследованиях было показано, что гены семейства ВМР могут быть вовлечены в формирование подверженности к ОП. В частности, и. Styrkarsdottir с соавт. [10] была выявлена повышенная частота мутации, обусловливающей замену в 37 кодоне аминокислоты аланин на серин ^ег37А1а) в белке ВМР2, среди больных ОП в исландской и датской выборках постменопаузальных женщин. Помимо этого было установлено, что замена аланина на валин в положении 152 костного морфогенетического белка 4 (ген ВМР4) ассоциируется с низкой МПКТ, в связи с чем, по мнению авторов, этот полиморфизм может рассматриваться как маркер чувствительности к ОП [11].
В настоящий момент в гене ТОР^1 идентифицированы полиморфизмы G-1639A; С—1348Т; G-800A; С-509Т; Т29С; G74C; С788Т; Т241С и ряд других, локализованных в разных областях этого гена. F.McGuigan с соавт. [12] были изучены G-800A; С-509Т; Т29С; G74C; С788Т полиморфизмы гена ТОГв>1 у 2975 британских женщин. Частота генотипов С-509Т полиморфизма, по данным авторов, составила: СС — 51,8%; СТ — 39,9%; ТТ — 8,3%, что сопоставимо с генотипическими частотами этого полиморфизма в нашей выборке. Авторами не выявлено ассоциаций МПКТ различной локализации и биохимическими маркерами костного ремоделирования (резорбции и костеобразования) ни с одним из изученных полиморфизмов в отдельности. В то же время гаплотипический анализ показал наличие достоверных ассоциаций между носительством определенного гаплотипа с МПКТ шейки бедра и склонностью к возникновению переломов. Примечательно, что в состав гап-лотипа риска входил аллель С С-509Т полиморфизма, повышенная частота гомозиготного носитель-ства которого у больных ОП выявлена и в нашем исследовании. BL.Langdah1 с соавт. [13] на датской когорте здоровых женщин установили, что более высокие значения МПКТ шейки бедра ассоциированы с носительством ТТ генотипа, в то время как в нашем исследовании они присущи обладателям генотипа СС как среди больных ОП, так и здоровых лиц. Однако среди японских женщин, так же как и в нашей работе, более высокие значения МПКТ шейки бедра ассоциированы с носительством СС генотипа [14]. Интересно отметить, что концентрация белка TGFpl зависит от дозы аллеля: у ТТ гомозигот он в два раза выше, чем у гетерозигот СТ, если в качестве референтного базового уровня взята концентрация белка у СС гомозигот [15].
Подобного рода расхождение свидетельствуют о популяционно — специфическом характере выявленных взаимосвязей и лишний раз подтверждают мультифакториальный генез ОП.
В нашем исследовании различия по усреднен-
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕВМАТОЛОГИЯ № 3, 2008
ным генотипическим биохимическим показателям и МПКТ в большинстве случаев не достигают 5% уровня значимости, поэтому уверенно можно говорить только о выявленных тенденциях. Однако в совокупности полученные в нашей работе результаты позволяют сделать предварительное предположение, нуждающееся в дальнейшем изучении, о том, что МПКТ, по - видимому, является не
ЛИТЕРАТУРА
единственной и не исчерпывающей фенотипической характеристикой подверженности к ОП.
Кроме того, можно констатировать, что в изученной нами выборке из московской популяции постменопаузальных женщин гены костного ремоделирования ЬЯР5, ВМР4 и ТОЕ$1 принимают участие в формировании предрасположенности к ОП.
1. Gong Y., Slee R.B., Fukai N. et al. LDL receptor-related protein 5 (LRP5) affects bone accrual and eye development. Cell, 2001, 107, 513-523.
2. Little R.D., Carulli J.P., Del Mastro R.G. et al. A mutation in the LDL receptor-related protein 5 gene results in the autosomal dominant high-bone-mass trait. Am. J. Hum. Genet., 2002, 70, 11-19.
3. Krishan V., BryantH.U., McDougaldO.A. Regulation of bone mass by Wnt signaling. JCI, 2006, 116, 1202
— 1209.
4. Canalis E., Economides A., Gazzeito E. Bone Morphogenetic Proteins, Their Antagonists, and the Skeleton. Endocrine Reviews, 2003, 24, 218 — 235.
5. Janssens K., ten Dijke P., Janssens S., Wim Van Hul. Transforming Growth Factor — p1 to the bone. Endocrine Reviews, 2005, 26, 743 — 774.
6. Bezerra M.C., Carvalho J.F., Procopowitsch A.S., R.Pereira R.M. RANK, RANKL and osteoprotegerin in arthritic bone loss. Braz. J.Med.Biol.Res., 2005, 38, 161 — 170.
7. van Meurs J.B., Rivadeneira F., Jhamai M.et al. Common genetic variation of the low-density lipoprotein receptor-related protein 5 and 6 genes determines fracture risk in elderly white men. J. Bone Miner. Res., 2006, 21, 141—150.
8. Zofkova I., Hill M,.Zajickova K. Association of C/T Polymorphismin in the LRP5 Gene with circulating follicle stimulating hormonein Caucasian postmenopausal women. Physiol.Res., 2007, 56, 735
— 739.
9. Zhang Z., Qin Y., He I. et al. Association of polymorphisms in low density receptor — related protein 5 gene with bone mineral density in postmenopausal Chinese women. Acta Pharmocol. Sinisa, 2005, 26, 1111 - 1116.
10. Styrkarsdottir U., Cazier J.-B., Kong A. et al. Linkage of osteoporosis to chromosome 20p12 and association to BMP2. PLoS Biol., 2003, 1, E69.
11. Ramesh B.L., Wilson S.G., Dick I.M.et al. Bone mass effects of a BMP4 gene polymorphism in postmenopausal women. Bone, 2005, 36, 555-561.
12. McGuidan F.A.E., Macdonald H.M., Bassiti A. et al. Large - scale population - based study shows no association between common polymorphisms of the TCRB1 gene and BMD women. J.Miner.Res., 2007, 22, 195 - 202.
13. Langdahl B.L, Carstens M., Stenkjaer L., Eriksen. E.F. Polymorphisms in the transforming growth factor type 1 gene and osteoporosis. Bone, 2003, 32, 297 — 310.
14. Yamada Y., Miyauchi A., Takagi J. et al. Association of C—509 ^T polymorphism, alone of in combination with the T869-C polymorphism, of the transforming growth factor - beta1 gene with bone mineral density and genetic susceptibility to osteoporosis in Japanese women. J. Mol. Med., 2001, 79, 149 — 156.
15. Grainger D.J, Heathcote K., Chiano M. et al. Genetic control of the circulating concentration of transforming growth factor type 1. Hum.Mol.Genet., 1999, 8, 93 — 97.
Поступила 19.06.07
HAy^HO-nPAKTHHECKAfl PEBMATO_nomfl № 3, 2008
Abstract
V.A. Myakotkin, M.Y. Krylov, A.Y. Kaseeva, K.A. Maslova, N.V. Toroptsova,
O.A. Nikitinskaya
Assessment of genes LRP5, BVP4, TGFjS1 polymorphisms significance in postmenopausal osteoporosis
180 women with primary postmenopausal osteoporosis (OP) (mean age 67,5±7,8 years) were included. 118 postmenopausal women without osteoporosis and osteopenia (mean age 63,8±8,1 years) formed control group. Higher frequency of LRP5 gene CT genotype was revealed in pts with OP in comparison with control (OR=2,2; p=0,005). Tendency to increase of gene BMP4 AA genotype and gene TGFfi CC genotype was found in pts with OP in comparison with control. But the difference was not statistically significant. OP pts showed accumulation of CTCC (gene LRP5 and TGFfi1 combination) and CTAV (gene LRP5 and BMP4 combination) compounds increasing risk of the disease by a factor of 4 (p=0,0004) and 2,5 (p=0,035) respectively. Association was revealed between LRP5 and TGF$1 (r=0,26; p=0,001), between polymorphisms of these genes and alkaline phosphatase level (r=0,22; p=0,004 and r=0,16; p=0,04 respectively), between gene BMP4 polymorphisms and serum osteoprotegerin concentration (r=0,2; p=0,016). Combined LRP5/TGFfi1 genotype was associated with femur neck BMD (r=0,20; p=0,014) and LRP5/BMP4 — with trochanter BMD (r=0,16; p=0,055). Carriers of gene LRP5 CT genotype, gene TGF$1 TT genotype and gene BMP4 VV genotype had lower mean BMD values in femur neck and trochanter.
Key words: polymorphism, LRP5, BMP4, TGFfi1, genes, postmenopausal osteoporosis
i
