CC BY
181
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА VDR ПРИ ОСТЕОАРТРОЗЕ КОЛЕННЫХ СУСТАВОВ
М. /О, Крылов,, В. А Мякоткин, Т. К Колесник» Л. И. Алексеева ГУ Институт ревматологии РАМН, Москва
Резюме
Цель. Оценить связь Bsml и FokI генотипов гена VDR и их комбинаций с предрасположенностью к гонартрозу у российских женщин постменопаузального возраста.
Материал и методы. Изучены 102 пациентки в возрасте 50 лет и старше с достоверным диагнозом остеоартроза (ОА) согласно критериям ACR и 60 женщин без ОА. У всех исследованных проведено денситометрическое исследование в проксимальном отделе бедренной кости и поясничном отделе позвоночника (LI-L4). Полиморфизмы гена VDR были изучены методом ПЦР-ПДРФ.
Результаты. Полученны данные о связи VDR полиморфизма с риском предрасположенности к ОА коленных суставов. Среди больных ОА показано накопление частот ВВ и FFгенотипов риска по сравнению с контрольной группой. Показано снижение частоты генотипа ВЬ среди больных ОА. Выявлена ассоциация протективно-го генотипа ВЬ в среднем с более высокими показателями МПКТ шейки бедра. Изучение комбинированных VDR гаплотипов при ОА подтвердило связь обоих полиморфизмов гена VDR с гонартрозом и более высокими показателями МПКТ изучаемых областей скелета. Предварительный анализ ренгенологических признаков степени тяжести гонартроза согласуется с защитной функцией генотипа ВЫ больные-носители этого генотипа имели минимальные размеры остеофитов бедра и минимальное сужение суставой щели коленных суставов.
Заключение. Полученные данные указывают на связь полиморфизма гена VDR с риском предрасположенности к ОА коленных суставов.
Ключевые слова: остеоартроз, ген VDR, минеральная плотность костной ткани
Остеоартроз (ОА) — одно из наиболее распространенных возраст-зависимых хронических заболеваний скелета, сопровождающееся изменением субхондральной кости сустава, нарушением структуры суставного хряша, костной ткани и представляющее одну из главных социальных проблем медицины. Генетические исследования, проведенные на семейном и близнецовом материале, привели к идентификации значительного числа генов, ассо-циированых с повышенным риском развития ОА. Эти исследования подтвердили, что генетическая компонента вносит существенный вклад в его патогенез [1,2], что позволяет отнести ОА к полиген-ным, мультифакториальным заболеваниям. Эпидемиологические исследования показали, что женщины с рентгенологическими изменениями в суставах коленей или кистей имеют более высокую массу кости по сравнению с женщинами без ОА [3,4]. В связи с этим генетические факторы, влияющие на минеральную плотность костной ткани (МПКТ), могут играть роль в развитии ОА.
Адрес: 115522 Москва, Каширское шоссе, ГУ Институт ревматологии РАМН.
Тел.: (495) 115-93-07
34а
Витамин Б эндокринная система, представленная стероидным витамином О, его рецептором (\ТЖ) и ферментами, принимающими участие в его метаболизме, играет важную роль в костном обмене, имунном ответе при ОА и онкологических заболеваниях [5]. Ген УГЖ, действуя как важный регулятор метаболизма кальция и функции костных клеток [6], был первым кандидатным геном, изученным при остеопорозе (ОП). Стимулом для изучения связи между генотипами \ТЖ и ОА послужили исследования, которые продемонстрировали связь сывороточных уровней витамина Э с прогрессированием гонартроза [7], с одной стороны, и рентгенологическими изменениями при ОА тазобедренного сустава, характеризующимися сужением суставной щели [8], - с другой.
Было показано, что аллельные вариации в \ТЖ локусе, можно использовать в качестве предиктора скорости костного метаболизма [9]. Полиморфизмы в 3' концевой области гена ( 8 интрон ) представлены двумя полиморфизмами, определяемыми ВвтІ и АраІ эндонуклеазами. Еще один полиморфизм, находящийся в 9 экзоне, выявляется Тая! рестриктазой. Указанные полиморфизмы, как было
показано, находятся в сильном неравновесном сцеплении [9].
ЯЖКееп с соавт. [10] изучили \ТЖ Тая! полиморфизм, ассоциированнный с МПКТ при ОП, среди английских женщин постменопаузального возраста с ОА. Авторы нашли, что женщины - носители одного или двух Тая1 аллелей, не имеющих сайта рестрикции (Т аллель-дикий тип), имели примерно 3-х кратный риск развития ОА коленных суставов по сравнению с гомозиготами — носителями альтернативного I аллеля. С другой стороны, А.0.1Лиег1игс1еп с соавт. [11,12] среди датских пожилых мужчин и женщин, показали наличие связи \ТЖ Та гаплотипа (Т аллель и а аллель Ара1 локу-са) с ОА коленных суставов, особенно сопровождающимся остеофитозом. Было высказано предположение, что в формировании чувствительности к го-натртрозу и ОА кистей могут участвовать одни и те же гены, однако это предположение не нашло подтверждения у японских женщин [13] и американских мужчин и женщин [14] при изучении ОА кистей.
В промоторной области \ТЖ гена находится еще один тимин/цитозин (Т/С) полиморфизм, локализованный в первом из двух потенциальных старт-кодонов (АТС), который может быть определен с помощью К>к1 рестриктазы. Наличие С основания вместо Т ( С-вариант) в первом кодоне приводит к укорочению белковой \ТЖ последовательности на 3 аминокислоты, поэтому инициация трансляции начинается со второго кодона, и такая белковая последовательность обозначается как Р аллель. При Т-варианте (/ аллель) инициация трансляции начинается с первого кодона. Данные относительно функциональных различий Рок1 генотипов противоречивы. Большинство данных, однако, указывает, что /'аллель более активный, чем/ аллель в трансактивации 1,25(0Н)203 сигнала [15,16]. Данные об ассоциации между полиморфизмами гена \ТЖ и ОА коленных суставов в русской популяции отсутствуют.
Целью настоящего исследования являлось изучение возможной связи полиморфизма гена \ТЖ с предрасположенностью к гонартрозу у российских женщин постменопаузального возраста.
Материал и методы
Для генетических исследований из 179 жен. в возрасте 50 лет и старше с достоверным диагнозом гонартроз, согласно критериям АСЯ (1987), были случайным образом отобраны 102 пациентки. Группу контроля составили 60 жен. сопоставимого возраста без ОА. Все женщины были обследованы в ГУ Институте ревматологии РАМН по специально разработанной карте. Всем больным проводилась рентгенография коленных суставов в 2-х проекциях. Оценка стадии гонартроза проводилась по классификации Келгрена-Лоуренса. Денситометрическое
обследование (в гр/см2) в группе больных ОА и контрольной группе было проведено в проксимальном отделе бедренной кости и в поясничном отделе позвоночника (L1-L4) методом DEXA (Hologic, QDR 4500W). У всех изученных больных была взята венозная кровь и выделена ДНК. Генотипирование: два полиморфных рестрикционных сайта гена VDR, один из которых расположен в промоторной части гена (FokI полиморфизм), а другой - в 3' нетрансли-руемой области гена VDR (Bsml полиморфизм), были изучены методом ПЦР-ПДРФс использованием общепринятых соответствующих пар праймеров, параметров амплификации и рестрикции. Заглавными буквами обозначались аллели, не имеющие соответствующего сайта рестрикции (F аллель и В аллель), а прописными — имеющие сайт (ffn b аллели соответственно). Различия в распределении частот генотипов обоих полиморфизмов (FF, Fffffw ВВ, ВЬ, bb) гена VDR между больными ОА и контрольной группой проводили раздельно для каждого полиморфизма, равно как и их комбинаций друг с другом, т.е. гаплотипов BBFF4 BBFf, BBff, BbFF» ВЫ-f, Bbff, bbFF, bbFf, bbfff, используя тест хи-квадрат. Эффекты генотипов и комбинированных гаплотипов на МПКТ были проанализированы с помощью t критерия Стьюдента для непарных данных.
Значение р < 0,05 считалось статистически значимым.
Результаты и обсуждение
Особенности распределения частот Bsml и FokI генотипов VDR гена у пациентов с ОА и в группе контроля представлены в табл. 1, из которой видно что, среди больных ОА отмечается более чем в два раза большее накопление лиц с гомозиготным генотипом ВВ и существенное снижение (в 1,8 раза ) носительства гетерозиготного генотипа ВЬ. Это дает основание рассматривать генотип ВВ в качестве генетического фактора риска чувствительности к ОА ( показатель отношения шансов достаточно существенен — OR = 3,0). Гетерозиготный ВЬ генотип можно рассматривать как протективный фактор по
Таблица I
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ BSMI И FOK1
ГЕНОТИПОВ В ГРУППЕ БОЛЬНЫХ ГОНАРТРОЗОМ И В КОНТРОЛЕ
Генотипы Больные ОА п= 102 Контроль п=60 2 X OR Р
ВВ 29 (28,4%) 7(11,7%) 3,0 0,014
ВЬ 23 (22,5%) 25(41,7%) 9,48 р =0,009 0,40 0,01
ЬЬ 50 (49,0%) 28 ( 46,7%) н/д
FF 48 (47,0%) 18(30,0%) 2,0 0,046
Ff 35 (34,3%) 26(43,3%) 4,64 р=0,10 н/д
ff 19(18.6%) 16(26,7%) н/д
отношению к этому заболеванию, о чем свидетельствует величина ОИ. меньше единицы. Аналогичным образом, частота генотипа /У среди больных ОА в 1,5 раза превышает таковую среди здорового контроля, что также свидетельствует об определенной его значимости ( СЖ = 2,0 ) как фактора риска возникновения ОА. Обращает на себя внимание снижение частоты генотипа^ у больных ОА по сравнению с здоровым контролем ( 18,6% против 26,7% соответственно), однако различия статистически недостоверны. Учитывая накопление В В и /У7 генотипов среди больных ОА, представляло несомненный интерес изучить характер взаимодействия между внутригенными Ввш! и Рок1 полиморфизмами, т.е. оценить наличие или отсутствие кумулятивного эффекта относительно риска возникновения заболевания. Результаты этого анализа представлены в табл. 2.
Таблица 2
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ КОМБИНИРОВАННЫХ ВБМ! И РОК1 ГЕНОТИПОВ В ГРУППЕ БОЛЬНЫХ С ОА И В КОНТРОЛЬНОЙ ГРУППЕ
Генотип ОА п=102 Контроль п=60 х1 оя Р
ВВРР 10(9,8%) 2(3,3%) н/д
ВНР/ 13(12,7%) 3(5,0%) н/д
ВЦ& 6(5,9%) 2(3,3%) н/д
ВЬРР 9(8,8%) 5(8,3%) 14,43 н/д
вьь/ 9(8,8%) 13(21,7%) 0,35 0.039
вШ 5(4,9%) 7(11,7%) р=0,071 н/д
ЬЬРР 29(28,4%) 11(18,3%) н/д
ьыг 13(12,7%) 10(16,7%) н/д
. ььц..... 8(7,8%) 7(11,7%) н/д
Для изучения возможного кумулятивного действия комбинированных В5Ш1/Рок1 генотипов на показатели МПКТ и статистического анализа мы исследовали все 9 возможных гаплотипов — ВВР7%
в в вв$ вьрр. вьр/, вф: ььрр, ¿¿//и ъъд.
Анализ распределения частот гаплотипов в группе больных ОА и в контрольной группе выявил существование определенных различий между ними, однако они не достигали статистической значимости (хи-квадрат 14,43, р = 0,07). Анализ распределения частот отдельных гаплотипов выявил достоверно сниженную частоту носительства двойного гетерозиготного гаплотипа ВЬР/в группе больных ОА по сравнению с контролем ( 8,8% против 21,7% ) и протективный характер этого гаплотипа по отношению к ОА ( 011=0,35 ).
Наши данные подтверждают участие изученных полиморфизмов гена УГЖ в формировании риска предрасположенности к ОА коленных суставов в исследованной выборке женщин: установлены генотипы риска развития гонартроза ( ВВ и РР ) и протективные генотип и гаплотип ( ВЬ и ВЬР/). Полученные нами данные отличаются от результатов, опубликованных ранее за рубежом. Так, J.Huang с соавт.[13] не нашли какой- либо достоверной связи
между \ТЖ полиморфизмом и ОА кистей, тазобедренного и коленного суставов среди японских женщин. С другой стороны, А.С.1НиегШпс1еп с со-авт.[11] у голландских женщин показали, что полиморфизм УЕЖ гена связан с рентгенологическими признаками поражения коленных суставов при ОА, особенно с образованием остеофитов. Исследование ЯЖКееп с соавт. [10] продемонстрировало влияние полиморфизма \ТЖ гена на риск развития раннего гонартроза среди британских женщин. Таким образом, существующие на сегодняшний момент данные весьма противоречивы. В качестве объяснений этому было выдвинуто несколько причин: во-первых, существуют межэтнические и меж-расовые различия в частоте распределения \ТЖ полиморфизмов [9,17]. Ряд исследований подтверждает связь \ТЖ полиморфизма с вовлечением в патологический процесс при ОА определенных суставов. Кроме того, по-видимому, существуют межра-совые различия в силе ассоциаций \ТЖ полиморфизмов с поражением различных суставов при ОА.
Данные о связи Взт1 полиморфизма гена УЕЖ с МПКТ позвоночника и шейки бедра прредставле-ны в табл. 3, показывающей, что носители Взт1 генотипов имели сходные средние показатели МПКТ позвоночника. С другой стороны, носители гетерозиготного генотипа ВЬ имели достоверно более высокий средний показатель МПКТ шейки бедра по сравнению с лицами с ВВ генотипом (0,792 ± 0,104 гр/см2 против 0,727 0,130 гр/см2 соответственно, р <
0,05).
Таблица 3
СРЕДНИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МПКТ (В ГР/СМ2) РАЗНЫХ ОТДЕЛОВ СКЕЛЕТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ В8М1 ГЕНОТИПА В ГРУППЕ БОЛЬНЫХ ОА
Генотипы ВВ п = 29 ВЬ п=23 ЬЬ п= 50 Р
МПКТ позв. 0,893 ±0,131 0,891 ±0,109 0,917 ±0,115 н/д.
МПКТ 0,727 0,792 0,770 <
Ш.6.* ±0,130* ±0,104* ±0,115 0,05
‘шейка бедренной кости
Анализ связи Рок! полиморфизма гена УОЯ с МПКТ позвоночника или МПКТ шейки бедра у больных гонартрозом не выявил статистически достоверной связи.
Результаты анализа связи комбинированных гаплотипов гена \ТЖ с МПКТ изучаемых областей показали наличие тренда более высоких средних показателей МПКТ позвоночника и шейки бедра. МПКТ обеих анатомических областей скелета у больных с двойным гетерозиготным гаплотипом ВЬР/была выше по сравнению с другими гаплоти-пами (0,943 гр/см2 и 0,836 гр/см2 соответственно), однако различия не достигали статистически значимой достоверности. Результаты нашего исследования, относящиеся к куммулятивному эффекту
Bsml и Fokl полиморфизмов на МПКТ, требуют осторожной трактовки из-за малочисленности групп больных-носителей каждого из 9 возможных гапло-типов и требуют подтверждения на более представительной выборке больных ОА.
Полученные нами предварительные данные указывают на связь VDR полиморфизма с риском предрасположенности к ОА коленных суставов. Среди больных ОА показано накопление частот ВВ и FF генотипов риска по сравнению с контрольной группой. Отмечено снижение частоты генотипа ВЬ среди больных ОА. Выявлена ассоциация протек-тивного генотипа ВЬ в среднем с более высокими
ЛИТЕРАТУРА
1. Spector T.D., Cicuttini F., Baker J. et al. Genetic influences on osteoarthritis in women: a twin study. BMJ, 1996,312,940-943.
2. Bijkerk C., Houwing-Duistermaat J.J., Valkenburg H.A. et al. Heritabilities of radiologic oateoarthritis in peripheral joints and disk degeneration of the spine. Arthr. Rheum., 1999, 42, 1729-1735.
3. Hart D.J., Mootoosamy I., Doyle D.V., Spector T.D. The relationship between osteoarthritis and osteoporosis in the general population: The Chingford Study. Ann. Rheum. Dis., 1994, 53, 158162.
4. Sovers M.F., Hochberg М., Crabbe J.R et al. Association of bone mineral density and sex hormon levels with osteoarthritis of the hand and knee in premenopausal women. Am. J. Epidemiol., 1996, 143, 38-47.
5. Haussler M.R., Whitfield G.K., Haussler C.A. et al. The nuclear vitamin D receptor: biological and molecular regulatory properties revealed. J. Bone Miner. Res., 1998, 13, 325-349.
6. Uitterlinden A.G., Faug Y., van Meurs J.B. et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms in relation to vitamin D related disease states. J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 2004, 89-90, 187-193.
7. McAlindon T.E., Felson D.T., Zhang Y. et al. Relation ofdietary in take and serum levels of vitamin D to progression of osteoarthritis of the knee among participants in the Framingham Study. Ann. Intern. Med., 1996, 125, 353-359.
8. Lane N.E., Gore L.R., Cummings S.R. et.al. Serum vitamin D levels andincident changes of radiographic hip osteoarthritis: a longitudinal study, Study of Osteoporotic Fractures Research Group. Arthr. Rheum., 1999, 42, 854-860.
9. Morrison N.A., Qi J.C., Tokita A. et al. Prediction
показателями МПКТ шейки бедра. Изучение комбинированных гаплотипов при ОА подтвердило связь обоих полиморфизмов гена \ТЖ с гонарт-розом и более высокими показателями МПКТ изучаемых областей скелета. Кроме того, предварительный анализ ренгенологических признаков степени тяжести гонартроза ( данные не представлены) согласуется с защитной функцией генотипа ВЬ~\ больные-носители этого генотипа имели минимальные размеры остеофитов эпифиза бедреной кости и минимальное сужение суставой щели коленных суставов.
of bone density from vitamin D receptor alleles. Nature, 1994, 367, 284-287.
10. Keen R.W., Hart D.J., Lauchbury J.S., Spector T.D. Association of early osteoarthritis of the knee with TaqI polymorphism of the vitamin D receptor gene. Arthr. Rheum., 1997, 40, 1444-1449.
11. Uitterlinden A.G., Burger H., Huang Q. et al. Vitamin D receptor genotype is associated with radiographic osteoarthritis at the knee. J. Clin. Invest., 1997, 100, 259-263.
12. Uitterlinden A.G., Burger H., van Duijn C.M. et al. Adjacent genes for separate features of radiographic osteoarthritis of the knee. Arthr. Rheum., 2000, 43, 1456-1464.
13. Huang J., Ushiyama T., Inoue K. et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms and osteoarthritis of the hand, hip, and knee: a case-control study in Japan. Rheumatol., 2000, 39, 79-84.
14. Baldwin C.T., Cupples L.A., Joost O. et al. Absence of linkage or association for osteoarthritis with the vitamin D receptor/type II collagen locus: the Framingham Osteoarthritis Study. J. Rheumatol., 2002, 29, 161-165.
15. Jurutka P.W., Remus L.S., Whitfield G.K. et al. The polymorphic N terminus in human vitamin D receptor isoforms influences transcriptional activity by modulating interaction with transcription factor IIB. Mol. Cell Endocrinol., 2000, 14,401-420.
16. Whitfield G.K., Remus L.S., Jurutka P.W. et al. Functionally relevant polymorphisms in the human nuclear vitamin D receptor gene. Mol. Cell Endocrinol., 2001, 177, 145-159.
17. Tokita A., Matsumoto H., Morrison N.A. et al. Vitamin D receptor alleles, bone mineral density and turnover in premenopausal Japanese women. J. Bone Miner. Res., 1996, 11, 1003-1009.
Поступила 05.09.06
Abstract
At Y. Kryto^ V.A. Myakdttfin, T, K Kotesnlk, LL Alexeeva VDR gene polymorphisms in knee osteoarthritis.
Objective. To assess relationship of VDR gene BsmI and FokI genotypes and their combinations with susceptibility to knee osteoarthritis (OA) in Russian women of postmenopausal age.
Material and methods. 102 pts aged 50 years and older who fulfilled OA ACR criteria and 60 women without OA were included. Proximal femur and lumbar spine (L1-L4) bone mineral density (BMD) was examined in all women. VDR gene polymorphisms were studied with polymerase chain reaction - restriction length polymorphisms fragment method. Results. The study revealed relationship between VDR polymorphisms and knee OA susceptibility. BB and /•'Frisk genotypes frequency was increased in OA pts in comparison with control group. Bb genotype frequency in OA pts was decreased. Protective Bb genotype was associated with higher femoral neck BMD. Combined VDR gaplotypes study in OA confirmed relationship of both VDR gene polymorphisms with knee OA and higher BMD of studied skeletal regions. The results of preliminary analysis of OA radiological signs (data not shown) are in accordance with protective function of Bb genotype. Pts possessing this genotype had minimal size of femoral osteophytes and minimal knee joint space narrowing.
Conclusion. The results of the study confirm the relationship of VDR gene polymorphisms with knee OA susceptibility.
Key words: osteoail/irMs, VDR gene,, bone mineral density
