CC BY
14
120
Биологические науки
УДК 575 .1. 174.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ АЛЛЕЛЕЙ И ГЕНОТИПОВ ЛОКУСА 5-HTTLPR ГЕНА ТРАНСПОРТЕРА СЕРОТОНИНА SLC6A4 В ТРЕХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУППАХ КАБАРДИНО-БАЛКАРИИ
Боготова З. И., кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии, геоэкологии и молекулярно-генетических исследований и живых систем,
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова», Нальчик E-mail: zalina_bogotova@mail.ru
Паритов А. Ю., кандидат биологических наук, заведующий кафедрой биологии, геоэкологии и молекулярно-генетических исследований и живых систем,
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова», г. Нальчик
Хандохов Т. Х., кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии, генетики и молекулярной биологии,
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова», г. Нальчик E-mail: handohovv@mail.ru
Шерхов З. Х., кандидат биологических наук, доцент кафедры нормальной и патологической физиологии, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова», г. Нальчик
Шерхова Л. К., кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии, генетики и молекулярной биологии,
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова», г. Нальчик E-mail: fiziol@kbsu.ru
Керефова М. К., доктор биологических наук, научный руководитель кафедры биологии, геоэкологии и молекулярно-генетических исследований и живых систем,
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова», г. Нальчик
Впервые изучены особенности аллельного полиморфизма и характеристика частот аллелей и генотипов 5HTTLPR гена транспортера серотонина SLC6A4, ассоциированных с долголетием, в трех возрастных группах Кабардино-Балкарии. Отмечено снижение частоты гомозиготного генотипа *L/*L и увеличение частоты гетерозиготного генотипа *L/*S с увеличением возраста (х2=3,072; Р=0,215). Сравнительный анализ частот аллелей показал, отсутствие статистически достоверной разницы трех возрастных групп по аллелям *L и *S (х2=0,747; Р=0,387). Полученные результаты имеют теоретическое и практическое значение.
Ключевые слова:долголетие, аллель, полиморфизм, ген транспортер серотонина SLC6A4,локус5-HTTLPR, генотип, продолжительность жизни, Кабардино-Балкария.
DISTRIBUTION OF FREQUENCIES OF ALLELES AND GENOTYPES OF THE 5-HTTLPR LOCUS OF THE SLC6A4 SEROTONIN TRANSPORTER GENE IN THREE AGE GROUPS OF THE KABARDINO-BALKARIA
Bogotova Z. Kh, candidate of biology, associate рrofessor of biology, geo-ecology and molecular-genetic
research, and living systems
FSBEI HE "Kabardino-Balkaria State University named after. H. M. Berbekov" city of Nalchik
распределение частот аллелей и генотипов локусл 5-НГШТ1 ГЕНА ТРАНСПОРТЕРА СЕРотоНИНА SLC6A4 В ТРЕХ ВоЗРАСТНЫХ ГРУППАХ КАБАРДИНо-БАЛКАРИИ
Paritov A. Yu., candidate of biology, head of the Department of biology, Geoecology and molecular genetic research and living systems
FSBEI HE "Kabardino-Balkaria State University. H. M. Berbekov", city of Nalchik
Khandokhov T. Kh., candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Physiology, Genetics and Molecular Biology,
FSBEI HE "Kabardino-Balkaria State University named after. H. M. Berbekov", city of Nalchik
Sherkhov Z. Kh., candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Normal and Pathological Physiology,
FSBEI HE "Kabardino-Balkaria State University named after. Kh. M. Berbekov", city of Nalchik
Sherkhova L. K., candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Physiology, Genetics and Molecular Biology,
FSBEI HE "Kabardino-Balkaria State University. H. M. Berbekov", city of Nalchik E-mail: fiziol@kbsu.ru
Kerefova M. K., doctor of biology, scientific director of the Department of biology, Geoecology and molecular genetic research and living systems
FSBEI HE "Kabardino-Balkaria State University. H. M. Berbekov", city of Nalchik
For the first time, the features of allelic polymorphism and the characteristic frequencies of alleles and 5HTTLPR genotypes of the serotonin transporter gene SLC6A4 associated with longevity in three age groups of Kabardino-Balkaria were studied. A decrease in the frequency of the homozygous genotype * L / * L and an increase in the frequency of the heterozygous genotype * L / * S with increasing age (x2 = 3.072; P = 0.215) were noted. A comparative analysis of allele frequencies showed the absence of a statistically significant difference in the three age groups for the alleles * L and * S (x2 = 0.747; P = 0.387). The results obtained are of theoretical and practical importance.
Key words: longevity, allele, polymorphism, serotonin transporter gene SLC6A4, 5-HTTLPR locus, genotype, life expectancy, Kabardino-Balkaria.
Старение определяется как достаточно длительный процесс, при котором в организме происходит накапливание определенных изменений, проявляющиеся как симптомы старости. Довольно сложно говорить о какой-то определенной границе наступления старости. У разных людей она происходит по-разному и в разные сроки. Организм сопротивляется времени, формирует своего рода защитные механизмы, по-новому приспосабливается к окружающему миру. На протяжении всей жизни человека происходят очень сложные изменения: изменение структуры клеток органов и их функций. В результате потеря или уменьшение одних функций восполняется выработкой новых компенсаторных механизмов.
Следует отметить, что старение организма -процесс глобальный, то есть он затрагивает все органы, ткани и системы жизнеобеспечения. Естественно, что, как и все предшествующие стадии онтогенеза, данный процесс контролируется как самим геномом, так и теми условиями внешней среды, в которых реализуется уникальная наследственная программа каждого человека. Считается,
что на долю генетических факторов приходится только до 30 % «детерминант» старения [11].
Но по данным некоторых исследований предполагают, что генетическая компонента у долгожителей выше [9, 16, 17]. При этом говорят о наследуемости долгожительства. Так, братья и сестры, потомки долгожителей имеют в 4 раза большую вероятность прожить выше среднего и более, чем потомки тех, кто умер до 73 лет [13, 14].
Роль генетических факторов в детерминации долголетия до сих пор остается одной из наиболее обсуждаемых тем. Долголетие пытаются объяснить наличием аллелей, защищающих от возрастзависимых фенотипов и болезней, способствующих смертности населения. В то же время долгожители обладают набором аллелей генов, предрасполагающих к многофакторным заболеваниям в среднем возрасте, и имеют ряд хронических заболеваний, но доживают до глубокой старости [4].
Долгожители, как правило, люди, у которых существует оптимальный уровень функционирования большинства важнейших физиологи-
З. И. БОГОТОВА А. Ю. ПАРИТОВ, Т. Х. ХАНДОХОВ,
з. х шерхов, л. к. шерхова м. к. керефова
ческих систем; они характеризуются широкой адаптационной способностью, собственно, что считается важным условием для здоровья и жизнеспособности. Вероятность достижения долголетия во многом зависит от способности организма реагировать на стрессогенные условия окружающей среды и адаптироваться к ним. Серотонинергическая систем является одной из систем, вовлеченных в реакцию организма на стресс. Серотонинергические и адренерги-ческие сигнальные проводящие пути играют большую роль в этиологии и патогенезе как глубокой депрессии, так и сосудистого тромбоза [5, 18].
Серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ) является ключевым нейротрансмиттером, вовлеченным во многие аспекты психологических процессов, включая настроение, агрессию, импульсивность и тревогу у людей и животных [6, 7, 10,15].
Одним из основных регуляторов серотонина является переносчик серотонина БЬС6Д4 (5-НТТ), который удаляет серотонин, высвобождаемый в синаптическую щель.
Наибольшее внимание в пределах этого гена привлекает полиморфный участок в регионе промотора гена переносчика серотонина (5НТТЬР^ с формированием «короткого» (Б) и «длинного» (Ц аллелей. - повышает концентрацию переносчика серотонина. Наличие короткого аллеля *Б связано со снижением обратного захвата серотонина, что увеличивает длительность серотонинергической активности и, следовательно, приводит к проявлению черт тревожности и невротизации. Генотип обеспечивает удаление серотонина из синаптической щели в 1,9-2,2 раза более интенсивное, чем варианты *Б/*Б и *Б/*Ь [8,12]. Поэтому полиморфизмы 5НТТ представляют большой интерес в качестве успешной модели повышенной физиологической устойчивости к внешним факторам при исследовании лиц старших возрастных групп. Подобные исследования, посвященные связи различных вариантов генов, вовлеченных в реакцию организма на стресс, с психическими и соматическими расстройствами, могут послужить ключом к пониманию генетических механизмов, задействованных в обеспечении активного долголетия. Анализ полиморфных вариантов можно рассматривать как прогностический тест для оценки риска развития болезней старческого возраста, и оценки возможного уровня качества жизни долгожителей.
Необходимо отметить, что исследований по изучению частот геронтогенов в популяционных выборках Кабардино-Балкарии, очень мало. В связи с этим цель нашего исследования - анализ частот аллелей и генотипов локуса 5-HTTLPR гена транспортера серотонина SLC6A4 в трех возрастных группах Кабардино-Балкарии.
В ходе экспедиционных выездов и в Республиканском геронтологическом центре в период 2012-2018 гг. проводился сбор образцов крови старческой группы и долгожителей КБР. Сбор образцов для возрастной группы от 17 до 24 лет проводился в Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х. М. Бербекова среди студентов. Участники эксперимента были ознакомлены со всеми процедурами, после чего от каждого было получено добровольное согласие на участие в экспериментальном исследовании.
Данные о каждом участнике эксперимента были собраны путем анкетирования. Выборка дифференцирована на возрастные группы согласно классификации, принятой в 1965 году на VII Всесоюзной конференции по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии АПН СССР в Москве [3]. Обследованы были 140 человек разных возрастных групп, проживающих в КБР. Общая выборка пожилой возрастной группы составила 39 человек от 60 до 80 лет, средний возраст которого составила 73±0,94 года, долгожителей составила 50 человек от 84 до 104 лет, средний возраст выборки 89,42±1,28 года, при этом возраст младшей возрастной группы составил 20,9±0,04 (N=51 человек).
Клинический материал забирался с помощью стерильных одноразовых пробирок BD Vacutainer K2 EDTA объемом 5 мл; буккальный соскоб - с использованием одноразовых стерильных зондов в стерильные пробирки.
Генотипирование осуществляли методом полимеразной цепной реакции. Амплификацию проводили с использованием наборов GenePakTM PCR Core (Москва, «Лаборатория Изоген»), Screenmix (Евроген, Москва). Для идентификации полиморфного маркера 5-HTTLPR гена транспортера серотонина SLC6A4 использовали праймеры:
Прямой - 5' -CAATGTCTGGCGCTTCCCCTACATAT - 3'
Обратный - 5' -GACATAATCTGTCTTCTGGCCTCTCAAG - 3' ПЦР проводили по следующей программе: 1.94 °С - 1 минута - 1 цикл. 2. 94 °С - 30 секунд, 61 °С - 1 минута, 72 °С -1 минута; - 35 циклов.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ АЛЛЕЛЕЙ И ГЕНоТИПОВ ЛоКУСА 5-НТШТ ГЕНА ТРАНСПоРТЕРА СЕРотоНИНА SLC6A4 В ТРЕК ВоЗРАСТНЫ1Х ГРУППАХ КАБАРДИНо-БАЛКАРИИ
3. 72 °С - 10 минут - 1 цикл.
Хранение: +4 °С.
Продукты амплификации - аллели *Б и *!, 256 п.н. и 300 п.н., соответственно, детектировали в 2 %-ном агарозном геле.
Результаты и обсуждение
В нашем исследовании были проанализированы частоты аллелей и генотипов локуса 5-НТТЬРР гена транспортера серотонина БЬС6Д4 в трех возрастных группах Кабардино-Балкарии.
В изученных возрастных группах были геноти-пированы все возможные генотипы - *1/*Ц *Ь/*Б, *Б/*Б. Распределение частот генотипов и аллелей исследуемых выборок представлено в таблице 1.
В возрастной группе 84-104 года с наибольшей частотой был выявлен вариант генотипа *!/*Б (50,0%). Сравнительный анализ частот генотипов данной возрастной группы из Кабардино-Балкарии с литературными данными по другим популяциям мира по частоте встречаемости генотипов по полиморфизму 5-НТТ оказались близки к частотам в группах и у афроамериканцев США, из России и стран Европы, но отличались от таковых в Бразилии, Китае, Японии [1].
По анализу гендерного распределения частот аллелей и генотипов в старческой группе и долгожителей выявились незначительные различия по полу в распределении частот генотипов по исследуемому полиморфизму. У мужчин частоты генотипа *1/*1 составила 17,7%, у женщин 14,3 %. Гетерозиготный генотип *Ь/*Б у женщин определен с частотой 51,2 %, что незначительно выше, чем у мужчин (47,7 %). Распределение частот аллелей в исследуемой группе показало, что частота аллеля *Б составляет 41,0±0,051, частота аллеля *1 равна 59,0±0,051 (р±Бр,%, соответственно). Статистически достоверной разницы по преобладанию по частотам аллелей и *Б у
мужчин и женщин выявлено не было (х2=0,747; Р=0,387).
Дальнейший анализ распределения частот аллелей и генотипов изучаемого полиморфизма в возрастной группе 17-24 лет показал, что с наибольшей частотой зарегистрированы генотип *1/*1 (51,0 %), с наименьшей частотой генотип *Б/*Б (19,6 %) (табл. 1).
Частотный анализ показал, что аллель встречается с частотой 65,7% в общей выборке, а также является преобладающим как в выборке мужчин (67,0%), так и женщин (66,2%). Статистически достоверных различий по гендерному признаку в возрастной группе 17-24 лет по частотам аллелей и генотипов выявлено не было.
При ПЦР-анализе полиморфизма 5-НТТЕРР в пожилой возрастной группе выявлено, что генотип встречается с частотой 42,0%, генотип *Ь/*Б с частотой 41,7%, генотип *Б/*Б с частотой 16,3 % (табл.1). Наблюдается повышение генотипа у мужчин (23,6 %) по сравнению с женщинами (18,3 %), в то время как частота гетерозиготного генотипа *Ь/*Б у женщин выше (29,4 %) по сравнению с мужчинами (12,2 %). При проведении анализа частот аллелей в общей выборке пожилой группы выявлено, что аллель встречается с частотой 64,1%, аллель *Б с частотой 35,9 %. (табл. 1).
Распространение генотипа *!/*! полиморфизма 5-НТТЬРР у мужчин пожилой возрастной группы объясняется большей зависимостью мужского долгожительства, по сравнению с женским.
Сравнительный анализ частот аллей и генотипов по полиморфизму 5-НТТЕРР трех возрастных групп показал, что статистически достоверных отличий по частотам генотипов по полиморфному варианту 5-НТТЕРР в трех возрастных группах КБР выявлено не было, но
Таблица 1
Частота аллелей и генотипов локуса Б'-ИТТЬРР гена переносчика серотонина
в исследованных популяциях
Возрастные группы, лет чел. Частота генотипов, % (число наблюдений) Аллель Частота аллелей, %, (число наблюдений)
*Ь/*Б *Б/*Б *1_ *Б
84-104 50 34,0 (17) 50,0 (25) 16,0 (8) 100 59,0 (59) 41,0 (41)
60-80 39 42,0 (17) 41,7 (16) 16,3 (6) 78 64,1 (50) 35,9 (28)
17-24 51 51,0 (26) 29,4 (15) 19,6 (10) 102 65,7 (67) 34,3 (35)
З. И. БОГОТОВА, А. Ю. ПАРИТОВ, Т. Х ХАНДОХОВ, З. Х ШЕРХОВ, Л. К. ШЕРХОВА, М. К. КЕРЕФОВА
мы заметили снижение частоты гомозиготного генотипа и увеличение частоты гетерозиготного генотипа *Ь/*Б с увеличением возраста (Х2=3,072; Р=0,215) (рис. 1).
Сравнительный анализ частот аллелей показал, отсутствие статистически достоверной разницы трех возрастных групп по аллелям и *б (х2=0,747; Р=0,387) (рис.2). Но всех изученных группах преобладающим является длинный аллель.
Нами отмечено преобладание гомозиготного генотипа *!/*! у возрастной группы 17-24 лет (51,0%), и гетерозиготного генотипа *1/*Б у пожилой (41,7 %) и старческой и долгожителей (50,0 %).
Литературные данные свидетельствуют об увеличение частоты генотипа *1/*1, часто выявляемого у спортсменов, среди мужчин возрастной группы 80-89 лет, и данными о том, что пожилые представители мужского пола достоверно чаще несут вариант гена серотонинового транспортера [2]. Распределение полиморфизма гена серотонинового транспортера 5-НТТЕРР в популяции Северо-Запада России показало, что данная особенность распространения генотипа *и*1. гена 5-НТТЕРР у мужчин старшей возрастной группы объясняется большей зависимостью мужского долгожительства от генотипа, по сравнению с женским.
Рис. 1. Сравнительный анализ частот генотипов по полиморфизму 5-НТТЬРР в трех возрастных группах Кабардино-Балкарии
Рис. 2. Сравнительный анализ частот аллелей полиморфизму 5-НТТЬРР в трех возрастных группах Кабардино-Балкарии
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ АЛЛЕЛЕЙ И ГЕНОТИПОВ ЛОКУСА 5-HTTLPRrEHA ТРАНСПОРТЕРА СЕРОТОНИНА SLC6A4 В ТРЕХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУППАХ КАБАРДИНО-БАЛКАРИИ
В заключение следует отметить, что полученные нами данные подтверждают предположение о важности полиморфизмов изученных генов в процессах, определяющих продолжительность жизни, но также свидетельствуют и о том, что в разные периоды жизни (в зрелом возрасте или в старости) роль аллелей может быть неоднозначной. Вполне возможно, что те аллели, которые предрасполагают к развитию заболеваний в пожилом возрасте, предохраняют от болезней старческого возраста и тем самым способствуют долголетию.
Таким образом, проанализированные данные еще недостаточны для достоверного вывода по преобладанию генотипа *!/*Б в исследуемой нами старческой группе и долгожителей, но возможно, с увеличением выборки тенденция будем увеличиваться. В связи с этим, вероятно, что шансы достижения долголетия повышены у людей с носительством данного генотипа. Данные являются промежуточными и требуют дальнейших исследований на более значительных выборках.
Работа выполнена в рамках выполнения работ по государственному заданию КБГУ на 2018 года № 6.9178.2017/7.8, № 1.9337.2017/7.8 и № 6.9758.2017/7.8.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мустафина О. Е., Сомова Р. Ш. Некоторые итоги молекулярно-генетических исследований старения и долголетия//Успех геронтологии. №1. 2015. С.11-27
2. Смирнова Т. Ю., Спивак Д. Л., Якупова Г. С. и др. Распределение структурных полиморфизмов генов ангио-тензин- превращающего фермента и рецептора серотонина 5-HT2A у долгожителей Северо-Запада России // Успехи геронтологии. 2011. Т. 24. № 4. С. 620-625.
3. Хрисанфова Е. Н. Основы геронтологии (Антропологические аспекты) / Е. Н Хрисанфова. М.: ВЛАДОС, 1999. - 160 с.
4. Шабалин А. В., Воевода М. И., ЧерныхН. И. и др. Долгожительство модель изучения процесса старения / А. В. Шабалин, М. И. Воевода, Н. И. Черных и др. // Бюллетень СО РАМН. 2006. Т. 122. № 4. С. 11-21.
5. CzarnyM.J., Arthurs E., Coffie D.F., Smith C., Steele R. J., Ziegelstein R. C., Thombs B. D. Prevalence of antidepressant prescription or use in patients with acute coronary syndrome: a systematic review. PLoS One. 2011; 6(11).
6. Dalley J. W., Roiser J. P. Dopamine, serotonin and impulivity. Neuroscience. 2012; 215:42-58.https://doi. org/10.1016/j.neuroscience.2012.03.065 [PubMed]
7. Glick AR. The role of serotonin in impulsive aggression, suicide, and homicide in adolescents and adults: a literature review. Int J Adolesc Med Health. 2015; 27:143-50. https://doi.org/10.1515/ijamh-2015-5005. [PubMed]
8. Heils A., TeufelA., PetriS., Stober G. et al. Allelic variation of human serotonin transporter gene expression. J. Neurochem. 1996. V. 66: P. 2621-2624.
9. HjelmborgJ., lachineI., SkyttheA., VaupelJ.W., McGueM. et al. Genetic influence on human lifespan and longevity. Hum Genet. 2006. 119: 312-321.doi:10.1007/s00439-006-0144-y.
10. Helton S.G., LohoffF.W. Serotonin pathway polymorphisms and the treatment of major depressive disorder and anxiety disorders. Pharmacogenomics. 2015; 16:541-53. https://doi.org/10.2217/pgs.15.15.[PubMed]
11. Herskind AM, McGue M, Holm NV, Sorensen TI, Harvald B, et al. (1996) The heritability of human longevity: a population-based study of 2872 Danish twin pairs born 1870-1900. Hum Genet 97: 319-323.
12. Lesch K.-P., Bengel D., Heils A. et al. (1996) Association of anxiety-related traits with a polymorphism in the serotonin transporter gene regulatory region. Science. V. 274: P. 1527-1530.
13. Perls T.T., Wilmoth J., Levenson R., DrinkwaterM, CohenM. et al. Lifelong sustained mortality advantage of siblings of centenarians. Proc Natl AcadSci U S A. 2002. 99: 8442-8447. doi:10.1073/pnas.122587599.
14. Perls T, Kohler IV, Andersen S, Schoenhofen E, Pennington J, et al. (2007) Survival of parents and siblings of supercentenarians. J. Gerontol A Biol Sci Med Sci 62: 1028-1034.
15. Rahman MH, Ali MY. The Relationships between Thyroid Hormones and the Brain Serotonin (5-HT) System and Mood: Of Synergy and Significance in the Adult Brain-A Review. Faridpur Med Coll. 2015; 9: 98-101. https://doi. org/10.3329/fmcj.v9i2.25684
16. SebastianiP., Perls T.T. (2012) The genetics of extreme longevity: lessons from the new England centenarian study. Front Genet 3: 277. doi:10.3389/
17. SchoenmakerM., de Craen A.J.M., de MeijerPHEM, Beekman M, Blauw G.J. et.al. (2006) Evidence of genetic enrichment for exceptional survival using a family approach: the Leiden Longevity Study. Eur J Hum Genet EJHG 14: 79-84. doi:10.1038/sj.ejhg.5201508.
18. Ziegelstein R.C., Thombs B.D., CoyneJ.C., de JongeP. Routine screening for depression in patients with coronary heart disease never mind. J Am Coll Cardiol. 2009 Sep 1;54 (10): 886-90.
