CC BY
44
УДК 575.174.015.3
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ФОЛАТНОГО ЦИКЛА И ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ СРЕДИ ШКОЛЬНИКОВ РОСТОВА-НА-ДОНУ
© 2011 г. Е.В. Машкина1'2, А.В. Миктадова1, К.А. Коваленко2, Т.П. Шкурат
1,2
1Южный федеральный университет, ул. Б. Садовая, 105/42, г. Ростов н/Д, 344006, [email protected]
2Научно-исследовательский институт биологии Южного федерального университета, пр. Стачки, 194/1, г. Ростов н/Д, 344090, [email protected]
1Southern Federal University, B. Sadovaya St., 105/42, Rostov-on-Don, 344006, decanat@bio. sfedu.ru
2Scientific Research Institute of Biology of Southern Federal University, Stachki Ave, 194/1, Rostov-on-Don, 344090, [email protected]
Изучена частота полиморфных аллелей генов MTHFR (Ala222Val), MTRR (Ile22Met) и MTR (Asp919Gly) среди школьников Ростова н/Д. Установлено, что 13 %о лиц являются гетерозиготами по гену MTRR, 12 % — одновременно гетерозиготами по 2 генам фолатного цикла (MTHFR и MTRR). Только 7,2 %о не имеют ни одного исследуемого полиморфного аллеля. 35,2 %о имеют 2 полиморфных аллеля; 20,8 % — носители 3; 9,6 % — 4 полиморфных аллелей. Таким образом, большая часть обследуемых лиц являются носителями нескольких полиморфных аллелей генов фолатного цикла.
Ключевые слова полиморфизм генов, фолатный цикл, MTHFR (Ala222Val), MTRR (Ile22Met), MTR (Asp919Gly), сердечно-сосудистые заболевания.
Frequency ofpolymorphic allels MTHFR (Ala222Val), MTRR (Ile22Met) and MTR (Asp919Gly) among pupils of Rostov-on-Don is studied. The 13 % of children was are heterozygotes ofA66G of MTRR gene. 12 % ofpupils was simultaneously heterozygotes on two genes — MTHFR and MTRR. It is established that only 7,2 % of pupils have no any polymorphic allel in investigated genes. 35,2 %o among surveyed children have two polymorphic allels. 20,8 % has three polymorphic allels. Thus, the most part ofpersons have of several polymorphic allels of folate cycle.
Keywords: polymorphism of genes, folate cycle, MTHFR (Ala222Val), MTRR (Ile22Met), MTR (Asp919Gly), cardiovascular diseases.
В патогенезе многих сердечно-сосудистых заболеваний ведущую роль играют нарушения системы гемостаза. Склонность к повышенной коагуляции и формированию тромбов может быть причиной инфарктов, инсультов, ишемической болезни сердца. В качестве одной из причин развития тромбофилии рассматривают гипергомоцистеинемию, в основе которой могут быть мутации генов фолатного обмена. Избыток гомоцистеина способствует активации XII и V факторов; при этом нарушается высвобождение естественных ингибиторов свертывания и антиагре-гантов, снижается активация антитромбина III, подавляется активность тромбомодулина, наблюдается повышенная агрегация тромбоцитов [1-3]. Данные ате-рогенные и тромбофилические эффекты в совокупности определяют хроническую эндотелиальную дисфункцию при гипергомоцистеинемии. На сегодняш-
ний день показана возможность возникновения гипергомоцистеинемии и связанных с ней патологических состояний в результате нарушения функции ферментов, участвующих в фолатном обмене - метилентет-рагидрофолатредуктазы (MTHFR), метионинсинтазы редуктазы (MTRR) и метионинсинтазы (MTR) [4-6].
Цель данной работы - определение частоты полиморфных аллелей генов MTHFR (Ala222Val), MTRR (Ile22Met) и MTR (Asp919Gly) у школьников Ростова н/Д.
Материал и методы исследования
Материалом для исследования послужили образцы ДНК, полученные из периферической крови 125 школьников Ростова н/Д, родители которых подписали информированное согласие об участии в исследовании. Работу проводили на базе НИИ биологии ЮФУ.
Для выделения ДНК из периферической крови использовали коммерческий набор реагентов DIAtom™ DNA Prep 100 (ООО «Центр молекулярной генетики»). Из полученной ДНК проводили наработку ам-плификатов с использованием наборов реагентов SNP-экспресс («Литех», Москва). Разделение продуктов амплификации проводили методом горизонтального электрофореза в 3%-м агарозном геле, анализ электро-фореграмм - на трансиллюминаторе GelDoc (BioRad).
Результаты и обсуждение
В результате исследования установлено, что 44,8 % школьников - гетерозиготные носители аллеля C677T MTHFR; гомозиготный вариант полиморфизма зафиксирован в 7,2 % случаев (табл. 1). Однако среди девочек доля гомозигот 677Т составляет всего 2,8 %, среди мальчиков - 13,2 % гомозигот по полиморфному аллелю гена MTHFR. Наличие аллеля 677Т повышает риск привычной потери плода в 4^10 раз [7]. Можно предположить различную селективную ценность нормального и полиморфного аллелей гена MTHFR.
Таблица 1
Частота генотипов по аллелю C677T MTHFR в различных популяциях
Популяция Генотип, % х2
СС СТ ТТ
Россия, Ростов н/Д 48 44,8 7,2
Израиль [8] 40,5 43,8 15,7 11,19
США [9] 49,2 39,8 11 2,59
Бразилия [10] 37,5 48,6 13,9 8,8
Великобритания [11] 46 39 15 9,28
Германия [12] 45 45 10 1,2
Примечание. X - сравнение нашей выборки с данными литературы по другим странам.
Общий характер распределения частот генотипов сходен. Однако все популяции, за исключением США
и Германии, отличаются от полученного нами рас-
2
пределения частот генотипов по критерию х .
Частота аллеля Аббв гена МТЯЯ высока: доля ге-терозигот среди школьников - 44 %, гомозигот - 32,8 (табл. 2). Можно отметить ту же особенность: среди мальчиков доля гомозигот (37,8 %) по полиморфному аллелю выше по сравнению с девочками (29,2). Распределение полученных частот генотипов по полиморфному аллелю вне зависимости от пола соответствует менделевскому расщеплению.
Таблица2
Частота генотипов по аллелю A66G МТКв в различных популяциях
Группа Генотип, % х2
АА AG GG
Россия, Ростов н/Д 23,2 44 32,8
США [9] 30,1 46,8 23,1 5,08
Великобритания [11] 11,4 62,2 26,4 14,7
Примечание. х2 - сравнение нашей выборки с данными литературы по другим странам.
Полиморфный аллель гена MTR в гетерозиготном состоянии выявлен в 31,2 %, в гомозиготном - в 2,4 (табл. 3). Как в нашей выборке, так и среди бразильцев и немцев преобладают гомозиготы по нормальному алле-
лю гена MTR. Статистический анализ не выявил достоверных отличий по распределению частот генотипов гена MTR в данных трех группах лиц.
Таблица 3
Частота генотипов по аллелю A2756G MTR в различных популяциях
Группа Генотип,% х2
АА AG GG
Россия, Ростов н/Д 66,4 31,2 2,4
Бразилия [10] 56,7 40,3 3,0 4,15
Германия [12] 62,0 34,0 4,0 2,5
Нами проведён сочетанный анализ носительства полиморфных аллелей 3 генов. Среди детей 13 % являются гетерозиготами только по гену МТЯЯ, 12 - одновременно гетерозиготами по 2 генам - МТНКЯ и МГОЯ, 10 - гомозиготы по 66в аллелю гена МГОЯ; при этом в других исследуемых генах полиморфных аллелей не обнаружено. Таким образом, только 7,2 % школьников не имеют ни одного исследуемого полиморфного аллеля, 22,4 - носители одного полиморфного аллеля, 35,2 - 2, а 20,8 % - 3. Выявлены носители 5 полиморфных аллелей (2,4 %). Таким образом, большая часть лиц являются носителями нескольких полиморфных аллелей генов фолатного цикла. Наследуемые полиморфные изменения генов играют решающую роль в определении уникального биохимического профиля каждого человека, в оценке его наследственной предрасположенности к различным мультифак-торным заболеваниям. Одновременное выявление нескольких генетических факторов предрасположенности к тромбофилическим состояниям значительно увеличивает риск развития тромбозов [13, 14].
Из 125 школьников 10,4 % имеют родственников с тромбозами; 28,8 - родственников, перенесших инсульт, 21,6 - родственников, перенесших инфаркт миокарда, 8,8 - родных с ишемической болезнью сердца. Среди 24 % школьников, не имеющих родственников с сердечно-сосудистыми заболеваниями, 13,5 не имеют полиморфных аллелей исследуемых генов; одинаковое количество детей являются носителями 1^3 полиморфных аллелей (по 26,7 %) (рисунок).
60
50
40
% 30
20
10
0
Инфаркт Тромбозы Инсульт ИБС Нет ССЗ
■ 0 Ш П2 ЕЗ 04 И5
Относительная частота распределения детей по количеству имеющихся в генотипе полиморфных алелей генов фолатного цикла, чьи родственники страдали тромбоэмболическими заболеваниями, %
Около 1/3 школьников, родственники которых имели в анамнезе тромбозы различной локализации, являются гетерозиготами Аббв гена МТЯЯ, из них 53 % -
носители 2 полиморфных аллелей генов фолатного цикла. Детей без полиморфных аллелей генов фолатного цикла в данной группе не зарегистрировано.
Среди школьников, чьи родственники перенесли инсульты, 36 % - носители 2 каких-либо полиморфных аллелей исследуемых генов; 22 % детей имеют 3 полиморфных аллеля, 4 полиморфных аллеля у одного человека зарегистрированы в 4 раза чаще по сравнению с группой лиц, у которых нет родственников, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями (рисунок).
У большей части детей в 2 данных группах ген MTRR представлен полиморфным аллелем в гетерозиготном, либо гомозиготном состоянии, что может обусловливать повышение уровня гомоцистеина.
Лишь 3,7 % школьников, чьи родные перенесли инфаркт миокарда, не имеют ни одного исследуемого полиморфного аллеля (рисунок), 18,5, в семейном анамнезе которых имели место инфаркты миокарда, оказались гомозиготами по 66G аллею гена MTRR, 14,8 - гетеро-зиготы по генам MTRR и MTR, 7,4 % - MTHFR, MTRR, MTR и MTHFR, MTRR. В данной группе школьников почти 52 % - носители 2 полиморфных аллелей исследуемых генов, 22,2 % - 3 (рисунок).
У школьников, родственники которых имели в анамнезе ИБС, более 50 % имеют 2 и больше полиморфных аллелей генов фолатного цикла (рисунок). Лица с несколькими генетическими факторами риска развития тромботических осложнений или с комбинацией генетических и приобретенных факторов имеют гораздо больший риск, чем индивидуумы с одним наследственным нарушением гемостаза. Известно, что носительство полиморфного аллеля 677Т гена MTHFR в гомозиготном состоянии ассоциировано с ранним развитием ишемической болезни сердца [15]. Поэтому у школьников, гетерозиготных по данному полиморфному аллелю, высока вероятность того, что их дети могут иметь заболевания сердечнососудистой системы.
Итак, если сравнить все группы школьников, имеющих в семейном анамнезе родственников с тромбозами, инсультами, инфарктами и ИБС, можно сделать следующие выводы: во всех 3 группах наибольший процент составляют лица, являющиеся гетрозиготами и гомозиготами по полиморфному аллелю гена MTRR. Одна из главных функций фермента метионин-синтазы-редук-тазы - обратное превращение гомоцистеина в метионин, таким образом, MTRR предотвращает накопление гомо-цистеина в организме, и изменение функционирования этого фермента приводит к гипергомоцистенемии, что отрицательно воздействует на организм и способствует возникновению тромбозов. Во всех группах имеет место сочетание генов MTRR и MTR, находящихся в гетерозиготном состоянии.
Таким образом показано, что большинство школьников, являющихся носителями полиморфных аллелей генов фолатного цикла, имеют родственников с тромбоэмболическими заболеваниями. Это ставит таких детей в группу риска возникновения тромбозов
Поступила в редакцию_
и различных осложнений, связанных с ними. Наличие генетической наследственной предрасположенности к тромбофилиям у школьников может в дальнейшем привести к развитию тромбоэболических заболеваний, если не принять необходимые меры по профилактике таких состояний.
Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010)», проект 2.2.3.3/2370.
Литература
1. Homocysteine inhibits inactivation of factor Va by activated protein C / A. Undas [et al.] // J. Biol. Chem. 2001. Vol. 276. P. 4389 - 4397.
2. Khan S., Dickerman J. Hereditary thrombophilia // Trombosis J. 2006. Vol. 4. P. 234 - 236.
3. Induction of cyclin. A gene expression by homocysteine in vascular smooth muscle cells / J. Tsai [et al.] // J. Clin. Invest. 1996. Vol. 97. P. 146 - 153.
4. Мухин Н., Моисеев C., Фомин В. Гипергомоцистеине-мия как фактор риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы // Клиническая медицина. 2001. № 6. С. 7 - 14.
5. Спиридонова М., Степанов В., Пузырев В. О роли полиморфных вариантов гена 5,10-метилентетрагидрофо-латредуктазы (MTHFR) в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний // Клиническая медицина. 2001. № 2. С. 10 - 16.
6. Анализ генных комплексов подверженности к коронарному атеросклерозу / М. Спиридонова [и др.] // Генетика. 2002. Т. 38, № 3. С. 383 - 392.
7. Zetterberg H. Methylenetetrahydrofolate reductase and transcobalamin genetic polymorphismin human spontaneous abortion: biological and clinical implications // Reprod. Biol. Endocr. 2004. Vol. 2. P. 7.
8. Thrombophilic polymorphisms in Israel / А. Zooss-mann-Diskin [et al.] // Blood Cells Molecules Diseases. 2008. № 4. P. 230 - 233.
9. Prevalence and effects of gene-gene and gene-nutrient interactions on serum folate and serum total homocysteine concentrations in the US: findings from the third National Health and Nutrition Examination Survey DNA Bank / Q. Yang [et al.] // Am J. Clinical Nutrition. 2008. Vol. 8. P. 232 - 246.
10. MTR polymorphic variant A2756G and retinoblastoma risk in Brazilian children / E. Santos de Lima [et al.] // Pediatr Blood Cancer. 2010. Vol. 54. P. 904-908.
11. Gene-gene interaction in folate-related genes and risk of neural tube defects in a UK population / C. Relton [et al.] // Med. Genet. 2004. Vol. 41. P. 256 - 260.
12. Genetic variants of folate and methionine metabolism and PCNSL incidence in a German patient population / D. Kurzwelly [et al.] // Neurooncol. 2010. Vol. 100, № 2. P. 187 - 192.
13. Капустин С., БлиновМ., Папаян Л. Генетические детерминанты наследственной тромбофилии в патогенезе венозного тромбоза // Терапевтический архив. 2003. № 10. C. 78 - 80.
14. Шевела А., Егоров В., Новикова Я. Изучение наследственных тромбофилий у пациентов с венозными тромбозами // Амбулаторная хирургия. 2007. № 4. C. 236.
15. Распределение полиморфизмов генов некоторых компонентов системы гемостаза у больных ишемической болезнью сердца / Т.В. Павлова [и др.] // Кардиология. 2009. № 4. С. 9 - 13.
30 июля 2010 г
