CC BY
14
УДК 616.72-018.3-002-07+612.018 Оригинальная статья
роль ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ COL1A1, MMP12, EPHX1 ПРИ ОСТЕОАРТРИТЕ И КАРДИОВАСКУЛЯРНОй КОМОРБИДНОСТИ
М.А. Кабалык — ФГБОУ ВО «Тихоокеанский ГМУ» Минздрава России, ассистент института терапии и инструментальной диагностики, кандидат медицинских наук; В. А. Невзорова — ФГБОУ ВО «Тихоокеанский гМу» Минздрава России, директор института терапии и инструментальной диагностики, профессор, доктор медицинских наук; А. Б. Суняй-кин — ФГБОУ ВО «Тихоокеанский ГМУ» Минздрава России, лаборант научно-исследовательской лаборатории.
THE ROLE OF POLYMORPHISM OF THE GENES COL1A1, MMP12, EPHX1 IN OSTEOARTHRITIS
AND CARDIOVASCULAR COMORBIDITY
M.A. Kabalyk — Pacific State Medical University, Institute of Therapy and Instrumental Diagnostics, Assistant, Candidate of Medical Sciences; V. A. Nevzorova — Pacific State Medical University, Director of Institute of Therapy and Instrumental Diagnostics, Professor, Doctor of Medical Sciences; A. B. Sunyaykin — Pacific State Medical University, Central Research Laboratory, Laboratory Assistant.
Дата поступления — 29.05.2018 г. Дата принятия в печать — 16.08.2018 г.
Кабалык М.А., Невзорова В.А., Суняйкин А.Б. Роль полиморфизма генов COL1A1, MMP12, EPHX1 при остеоар-трите и кардиоваскулярной коморбидности. Саратовский научно-медицинский журнал 2018; 14 (3): 373-379.
Цель: анализ полиморфных вариантов генов соединительнотканного ремоделирования, биотрансформации и их роли в развитии сердечно-сосудистой коморбидности и остеоартрита (ОА). Материал и методы. В исследование включены 70 пациентов с Оа. В качестве группы сравнения в исследовании участвовали 30 больных без ОА, сопоставимых по полу и возрасту. У всех больных оценивали суммарный (абсолютный) кардиоваску-лярный риск по шкале SCORE. Боль оценивали по визуальной аналоговой шкале, физическую дисфункцию — по шкале WOMAC. Генетический материал получали из лейкоцитов периферической крови. Исследовали одно-нуклеотидные полиморфизмы генов COL1A1 (rs1107946), EPHX1 (rs1051740), MMP12 (rs652438) с помощью ПЦР-РВ. Результаты. У больных ОА наблюдается двукратное увеличение частоты гетерозиготного генотипа GT гена COL1A1. У больных ОА отмечается четырехкратное увеличение частоты генотипа AG гена MMP12. Группа пациентов с сильной болью значимо отличается по распределению частот аллелей полиморфного ло-куса G1997T гена COL1A1 от группы сравнения. Больные ОА с выраженной болью значимо отличаются по распределению частот генотипов полиморфного локуса Tyr113His гена EPHX1. Частоты гетерозиготных генотипов COL1A1 и MMP12 значимо различались у пациентов с разным кардиоваскулярным риском. Заключение. Полученные результаты отчасти подтверждают интеграционную теорию патогенеза ОА, свидетельствуют о наличии общих механизмов соединительнотканного ремоделирования.
Ключевые слова: остеоартрит, остеоартроз, коморбидность, COL1A1, MMP12, EPHX1.
Kabalyk MA, Nevzorova VA, Sunyaykin AB. The role of polymorphism of the genes COL1A1, MMP12, EPHX1 in osteoarthritis and cardiovascular comorbidity. Saratov Journal of Medical Scientific Research 2018; l4 (3): 373-379.
Aim: to analyze polymorphic variants of genes of connective tissue remodeling, biotransformation and their role in the development of cardiovascular comorbidity and osteoarthritis (OA). Material and Methods. The study included 70 patients with OA. As a control group, 30 patients without OA of comparable sex and age were included in the study. All patients were assessed total (absolute) cardiovascular risk according to the SCORE scale. The pain was assessed by visual analog pain scale. The physical dysfunction was assessed on a WOMAC scale. Single-nucleotide polymorphisms of the genes COL1A1 (rs1107946), EPHX1 (rs1051740), MMP12 (rs652438) were studied by PCR-RT. Results. In patients with OA, there is a twofold increase in the frequency of the heterozygous genotype of the GT gene COL1A1. The presence of the T allele of the COL1A1 gene is a risk factor for the development of OA. Patients with OA have a fourfold increase in the frequency of genotype AG of the MMP12 gene. The patients with severe pain significantly present the difference in the distribution of allele frequencies of the polymorphic locus G1997T of the COL1A1 gene from the control sample. The frequencies of heterozygous genotypes COL1A1 and MMP12 differed significantly in patients with different cardiovascular risk. Conclusion. The results partially confirm the integration theory of the pathogenesis of OA, suggest the existence of general mechanisms of connective tissue remodeling.
Key words: osteoarthritis, comorbidity, COL1A1, MMP12, EPHX1.
Введение. Остеоартрит (ОА) — гетерогенная группа дегенеративно-воспалительных заболеваний, при которых в результате клеточного стресса и реакций неадаптивной регенерации поражаются синовиальные суставы [1]. Современная концепция патогенеза данного заболевания рассматривает ко-морбидные факторы в качестве триггеров дегенеративного процесса в суставах. Наиболее часто ОА ассоциирован с кардиоваскулярной патологией [2]. Предполагается, что кардиоваскулярные факторы, включая системное сосудистое ремоделирование, атеросклероз, артериальную гипертонию и дислипи-демию, запускают реакции неадаптивной репарации в суставном хряще и субхондральной кости [3].
Имеются данные, указывающие на общие молекулярные механизмы ОА и сердечно-сосудистых забо-
Ответственный автор — Кабалык Максим Александрович Тел.: +7 (964) 4397927 E-mail: maxi_maxim@mail.ru
леваний. Известна роль сериновых протеаз в деградации тканей суставов при ОА и ремоделировании соединительнотканного матрикса сосудов в рамках кардиоваскулярного континуума [4]. Так, матриксная металлопротеиназа 12 (ММР12) является непосредственным участником деградации суставного хряща и субхондральной кости [5]. Экспрессия гена ММР12 существенно повышается в синовиальной оболочке и суставном хряще при ОА [6]. Однако нет данных о роли полиморфизма гена ММР12 в развитии дегенеративно-воспалительного процесса в суставах. Нет убедительных данных о факторах, способствующих экспрессии матриксных металлопротеиназ в тканях суставов при ОА. Вместе с тем известна роль полиморфизма ММР12 в развитии ишемической болезни сердца [7, 8]. Эти данные косвенно свидетельствуют об интегральной роли матриксных маталлопротеи-наз в формировании сердечно-сосудистой коморбидности при ОА.
Коллаген I типа является наиболее распространенным белком межклеточного вещества соединительной ткани [9]. Наибольшая его концентрация обнаружена в костной ткани, сосудистой стенке [10]. Молекула коллагена состоит из двух альфа-1 и аль-фа-2 цепей, которые в процессе посттрансляционной модификации складываются в тройную высокоорганизованную спираль [11]. Мутации в гене коллагена I типа и его альфа-1-цепи (COL1A1) ассоциированы с остеопорозом, остеоартритом [12] и сердечно-сосудистыми заболеваниями [13], поскольку приводят к нарушению физико-химических свойств фибрилл коллагена [14]. В 2002 г Garcia-Giralt N. и соавт. идентифицировали однонуклеотидный полиморфизм промоторной области COL1A1-1997G/T (rs1107946) и установили, что Т-аллель ассоциирована со сниженной плотностью костной ткани поясничного отдела позвоночника [15]. В последующих исследованиях показано, что G-аллель и GG-полиморфизм -1997G/ T связаны с высокими показателями костной плотности [16, 17]. Особое внимание заслуживает тот факт, что при остеоартрите наблюдается увеличение массы субхондральной кости, что может быть связано с генетическими аномалиями COL1A1-1997G/T. Однако генетические аспекты костного ремоделирования при ОА остаются недостаточно изученными. Есть основания предполагать, что мутации гена COL1A1 могут быть общими в развитии сердечно-сосудистых заболеваний и ОА. Так, доказано, что мутация гена COL1A1 приводит к синтезу дефектного белка, снижающего продолжительность жизни гладких мышечных клеток сосудов, способствуя ускоренному сосудистому старению за счет стресс-индуцированной гиперактивации бета-галоктозидазы [13].
Микросомальная эпоксидгидролаза — чрезвычайно важный метаболический фермент биотрансформации, который катализирует гидролиз ароматических углеводородов и аминов [18]. Известны полиморфные участки гена EPHX1, расположенные на 1q42 хромосоме, оказывающие влияние на активность микросомальной эпоксидгидролазы [29]. Показана роль полиморфизма гена EPHX1 в развитии хронической обструктивной болезни легких, некоторых видов рака [21]. EPHX1 учувствует в ремоделирова-нии миокарда путем метаболизма эпоксиэкосатрие-новых кислот с образованием дигидроксиэкосатрие-новых кислот [21]. Кроме того, установлена высокая экспрессия эпоксидгидролазы клетками синовиальной оболочки при ревматоидном артрите и остео-артрите [22, 23]. Таким образом, данный фермент принимает участие в гидролизе эпоксидных метаболитов эндо- и ксенобиотиков. Однако значение полиморфизмов гена EPHX1 остается неизученным при ОА и сердечно-сосудистых заболеваниях.
Цель: анализ полиморфных вариантов генов соединительнотканного ремоделирования, биотрансформации и их роли в развитии сердечно-сосудистой коморбидности и остеоартрита.
Материал и методы. В исследование включены 70 пациентов с ОА. Среди них 58 женщин (82,9%). Диагноз ОА соответствовал критериям Американской коллегии ревматологов (ACR) 1991 г. Суммарный (абсолютный) кардиоваскулярный риск оценивали по шкале SCORE (Systematic Coronary Risk Evaluation) на основании оценки уровня общего холестерина, систолического артериального давления, возраста, пола и факта курения. Поскольку все пациенты с ОА, включенные в исследование, имели более чем 5%-ный суммарный сердечно-сосуди-
стый риск, градацию проводили следующим образом: 6-10% соответствовали высокому риску, 11% и более свидетельствовали об очень высоком риске. Больных, принесших в прошлом инфаркт миокарда, нарушение мозгового кровообращения, транзитор-ную ишемическую атаку, имеющих сахарный диабет, ишемическую болезнь сердца, относили к категории очень высокого риска сердечно-сосудистых событий. Боль оценивали по визуальной (цифровой) аналоговой шкале боли (ВАШ). По уровню боли больных условно разделяли на две группы: умеренная боль (1-5 см из 10); выраженная боль (6-1о см из 10). Физическую дисфункцию оценивали по шкале WOMAC (The Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index). По этому параметру больных разделяли на две подгруппы: умеренная дисфункция (при сумме баллов от 1 до 120); выраженная дисфункция (121 балл и выше). В качестве группы сравнения в исследование включены 30 больных без ОА, сопоставимых по полу и возрасту. Все пациенты проживают в Приморском крае и являются этнически русскими. Клинико-лабораторное описание групп пациентов представлено в табл. 1. Исследование одобрено междисциплинарным комитетом по этике ФГБОУ ВО ТГМУ Минздрава России. Все пациенты давали добровольное информированное согласие на участие в исследовании.
Генетический материал получали из лейкоцитов периферической крови с помощью выделения ДНК колоночным методом с использованием реактивов «К-Сорб» («Синтол», Россия) в соответствии с инструкцией изготовителя. Однонуклеотидный полиморфизм (SNP: single nucleotide polymorphism) генов COL1A1 (rs1107946), EPHX1 (rs1051740), MMP12 (rs652438) исследовали с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ) с использованием интеркалирующего красителя и примеров («Синтол», Россия) согласно инструкции изготовителя. Реакцию ПЦР-РВ проводили с использованием термоциклера (амплификатора) PikoReal 96 («Thermo Scientific», Финляндия).
Математическую обработку результатов исследования осуществляли с использованием статистической программы Statistica 6.0. Распределение генотипов по исследованным полиморфным локусам проверяли на соответствие равновесию Харди — Вайнберга. Достоверность различий в распределении частот аллелей, генотипов и фенотипов между группами определяли по критерию х2 с коррекцией Йетса. В случае попарного сравнения выборок по частоте одного признака использовали точный критерий Фишера. При статистическом анализе результатов определяли частоту встречаемости генотипов, отношение шансов (ОШ), 95%-ный доверительный интервал (ДИ95%). Вычисление ОШ проводили по методу Вульфа — Холдейна.
Результаты. В ходе исследования нами проанализированы полиморфизмы генов соединительнотканного ремоделирования (COL1A1, MMP12) и первой фазы биотрансформации ксенобиотиков (EPHX1) в общей выборке больных с ОА и группе сравнения (табл. 2), а также у больных с различной этиологией заболевания.
По локусам G1997T гена COL1A1, Asn356Ser гена MMP12, Tyr113His гена EPHX1 отклонения от равновесия Харди — Вайнберга в изученных группах больных и здоровых индивидов обнаружено не было.
Показано, что группа больных ОА статистически значимо отличается по распределению частот алле-
Таблица 1
Характеристика групп обследуемых
Параметр Остеоартрит (n=70) Группа сравнения (п=30)
Возраст, годы, Ме [25%; 75%] 63,1 [55,4; 76,8] 59,4 [51,1; 72,8]
Женщины, п (%) 56 (80%) 20 (70%)
Длительность остеоартрита, годы, Ме [25%; 75%] 8 [5; 10] -
Длительность анамнеза сердечно-сосудистых заболеваний, годы, Ме [25%; 75%] 10 [6; 20] 8 [4; 15]
Артериальная гипертония, п (%) 62 (88,6%) 14 (46,7%)
Максимальное систолическое артериальное давление, мм рт.ст., Ме [25%; 75%] 175 [165; 210] 155 [145; 165]
Инфаркт миокарда / нарушение мозгового кровообращения, п (%) 13 (18,9%) 2 (6,7%)
Низкий риск, п (%) 0 2 (6,7%)
Средний риск, п (%) 0 9 (30,0%)
Высокий риск, п (%) 37 (52,9%) 7 (60,0%)
Очень высокий риск, п (%) 33 (47,1 %) 7 (23,3%)
Уровень боли по ВАШ, мм, Ме [25%; 75%] 5 [4; 6] -
Физическая функция по WOMAC, баллы, Ме [25%; 75%] 97 [73; 152] -
Таблица 2
Частоты генотипов и аллелей полиморфизмов COL1A1, ММР12, ЕРНХ1 у больных остеоартритом и в группе сравнения
Генотипы и аллели Частота генотипов и аллелей изучаемых полиморфизмов, п (%) ОШ (95%ДИ) p (х2)
Остеоартрит (n=70) Группа сравнения (п=30)
COL1A1 G1997T
GG 33 (47,1) 21 (70,1) * 0,38 (0,15-0,95) 0,03 (4,52)
GT 23 (32,9) 5 (16,6) * 2,45 (0,83-7,22) 0,02 (4,69)
TT 14 (20,0) 4 (13,3) 1,62 (0,49-5,42) 0,4 (0,66)
G 89 (56,4) 47 (78,3) * 0,48 (0,24-0,98) 0,03 (4,39)
T 51 (43,6) 13 (21,7) 2,07 (1,02-4,19) 0,03 (4,39)
MMP12 Asn356Ser
AA 23 (32,9) 18 (60,0) * 0,33 (0,13-0,79) 0,01 (6,35)
AG 42 (60,0) 8 (26,7) * 4,12 (1,61-10,56) 0,002 (9,61)
GG 5 (7,1) 4 (13,3) 0,50 (0,12-2,01) 0,3 (0,92)
A 88 (61,1) 44 (13,3) 0,61 (0,31-1,19) 0,15 (2,11)
G 52 (38,9) 16 (26,7) 1,62 (0,83-3,17) 0,15 (2,11)
EPHX1 Tyr113His
TT 60 (85,7) 28 (93,3) 0,43 (0,09-2,09) 0,3 (1,31)
TC 6 (8,6) 2 (6,7) 1,31 (0,25-6,91) 0,7 (0,11)
CC 4 (5,7) 0 (0) - — 1,0 (0,01)
T 124 (88,6) 58 (96,7) 0,55 (0,12-2,55) 0,05 (3,97)
C 16 (11,4) 2 (3,3) 1,81 (0,39-8,31) 0,04 (3,97)
лей полиморфного локуса G1997T гена ООИЛ1 от группы сравнения (х2=4,39, р=0,03). Это обусловлено высокой частотой гомозиготного генотипа GG в группе сравнения (47,1% против 70,1%, х2=4,52, р=0,03). У больных ОА наблюдается двукратное увеличение частоты гетерозиготного генотипа GT (39,2% против 16,6%, х2=4,69, р=0,02). Таким образом, установлено, что присутствие аллеля Т гена COL1A1 является фактором риска развития остеоартрита (ОШ=2,1, 95%ДИ 1,02-4,19).
Установлено, что у больных ОА достоверно чаще встречается гетерозиготный генотип AG гена ММР12 (Х2=9,61, р=0,002). У пациентов без ОА высока частота гомозиготного генотипа АА (х2=6,35, р=0,01). Таким образом, у больных ОА отмечается четырехкратное увеличение частоты генотипа AG (ОШ=4,12, 95%ДИ 1,61-10,56), что может являться фактором развития ОА.
Распределение частот генотипов полиморфного локуса Tyr113His гена ЕРНХ1 в группах больных и
здоровых индивидов не имело статистически значимых различий.
Анализ частот генотипов и полиморфизмов изучаемых генов у больных остеоартритом в зависимости от уровня боли (табл. 3) показал, что группа пациентов с сильной болью по ВАШ статистически значимо отличается по распределению частот аллелей полиморфного локуса G1997T гена COL1A1 от группы сравнения (х2=4,62, р=0,03). Это обусловлено высокой частотой гомозиготного генотипа GG в группе больных с сильной болью (62,3% против 35,9% в группе с умеренной болью, х2=4,51, р=0,03). Установлено, что присутствие аллеля G гена COL1A1 является фактором риска развития сильной боли при ОА (ОШ=0,47, 95%ДИ 0,24-0,94).
Распределение частот генотипов полиморфного локуса Asn356Ser гена MMP12 в группах больных в зависимости от уровня боли по ВАШ не имело статистически значимых различий.
Показано, что группа больных ОА с выраженной болью значимо отличается по распределению частот генотипов полиморфного локуса Tyr113His гена EPHX1 от группы с умеренной болью. Это обусловлено высокой частотой гетерозиготного генотипа TC в группе больных с сильной болью (16,1% против 2,6%, х2=4,26, р=0,04). Таким образом, присутствие аллеля С гена EPHX1 является фактором риска развития сильной боли при ОА (ОШ=0,14, 95%ДИ 0,011,24).
Анализ частот генотипов и аллелей полиморфных локусов G1997T гена COL1A1, Tyr113His гена EPHX1 в группах больных в зависимости от уровня физической дисфункции по WOMAC не показал статистически значимых различий (табл. 4). Однако установлено, что группа больных с выраженной дисфункцией
суставов статистически значимо отличается по распределению частот генотипов полиморфного локуса Asn356Ser гена ММР12 от группы с умеренной дисфункцией, что было связано с высокой частотой гомозиготного генотипа АА во второй группе (48,3% против 21,9% в группе больных с умеренной дисфункцией, х2=5,32, р=0,02). В группе пациентов с ОА, имевших умеренную дисфункцию суставов, отмечено двукратное увеличение частоты гетерозиготного генотипа AG (70,7% против 44,8%, Х2=4,76, р=0,03). Можно сделать вывод о том, что носительство генотипа АА локуса Asn356Ser гена ММР12 является фактором риска выраженного функционального дефицита у больных ОА (ОШ=0,73, 95%ДИ 0,28-1,89).
Изучена частота генотипов и полиморфизмов генов соединительнотканного ремоделирования и биотрансформации у больных ОА в зависимости от сердечно-сосудистого риска (табл. 5). Частоты гетерозиготных генотипов COL1A1 G1997T и ММР12 Asn356Ser значимо различались у пациентов с разным кардиоваскулярным риском (соответственно: ОШ=0,33, 95%ДИ, 0,12-0,94; ОШ=3,24, 95%ДИ 1,198,79). Это обусловлено тем, что частота гомозиготного генотипа СОИА1 G1997T в большей степени ассоциирована с высоким сердечно-сосудистым риском (Х2=4,50, р=0,03). Напротив, гетерозиготный вариант локуса Asn356Ser гена ММР12 (х2=4,41, р=0,03) и аллель А ассоциированы с низким кардиоваскулярным риском (ОШ=0,83, 95%ДИ, 0,42-1,65).
Обсуждение. Нами изучена роль полиморфных вариантов генов-кандидатов ремоделирования соединительной ткани COL1A1, ММР12 и биотранс-оформации ЕРНХ1 в развитии остеоартрита, ассоциированного с кардиваскулярной патологией. Определены генотипы, ассоциированные с риском
Таблица 3
Частоты генотипов и аллелей полиморфизмов COL1A1, MMP12, EPHX1 у больных остеоартритом
в зависимости от уровня боли
Генотипы Частота генотипов и аллелей изучаемых полиморфизмов, n (%) ОШ (95 %ДИ) p (X2)
и аллели Умеренная боль (n=39) Сильная боль (n=31)
COL1A1 G1997T
GG 14 (35,9) 19 (62,3) * 0,38 (0,15-1,00) 0,03 (4,51)
GT 15 (35,9) 8 (29,0) 1,79 (0,64-5,04) 0,5 (0,37)
ТТ 10 (28,2) 4 (8,7) 2,33 (0,65-8,31) 0,1 (2,16)
G 42 (53,8) 47 (75,8) * 0,47 (0,24-0,94) 0,03 (4,62)
Т 36 (46,2) 19 (24,2) * 2,12 (1,06-4,25) 0,03 (4,62)
MMP12 Asn356Ser
AA 13 (33,3) 10 (32,3) 1,05 (0,38-2,87) 1,0 (0,0)
AG 24 (61,5) 18 (58,1) 1,16 (0,44-3,02) 0,2 (1,40)
GG 2 (5,1) 3 (9,7) 0,50 (0,08-3,23) 0,5 (0,53)
A 50 (64,1) 38 (61,3) 1,13 (0,57-2,25) 0,6 (0,22)
G 28 (35,9) 24 (38,7) 0,89 (0,44-1,77) 0,6 (0,22)
EPHX1 Tyr113His
ТТ 36 (92,3) 24 (77,4) 3,50 (0,82-14,89) 0,1 (2,09)
TC 1 (2,6) 5 (16,1) * 0,14 (0,01-1,24) 0,04 (4,26)
CC 2 (5,1) 2 (6,5) 0,78 (0,10-5,90) 0,8 (0,08)
Т 73 (93,5) 53 (85,5) 2,07 (0,69-6,16) 0,2 (1,74)
C 6 (6,4) 9 (14,5) 0,48 (0,16-1,44) 0,2 (1,74)
Таблица 4
Частоты генотипов и аллелей полиморфизмов COL1A1, ММР12, ЕРНХ1 у больных остеоартритом в зависимости от уровня функционального дефицита
Генотипы Частота генотипов и аллелей изучаемых полиморфизмов, п (%) ОШ (95%ДИ) p (х2)
и аллели Умеренная дисфункция (п=41) Выраженная дисфункция (п=29)
COL1A1 G1997T
GG 18 (43,9) 15 (51,7) 0,73 (0,28-1,89) 0,5 (0,42)
GT 15 (36,6) 8 (27,6) 2,21 (0,74-6,65) 0,4 (0,63)
TT 8 (19,5) 6 (20,7) 0,93 (0,28-3,04) 0,6 (0,22)
G 51 (51,3) 38 (65,5) 0,87 (0,43-1,75) 0,7 (0,16)
T 31 (48,7) 20 (34,5) 1,15 (0,57-2,33) 0,7 (0,16)
MMP12 Asn356Ser
AA 9 (21,9) 14 (48,3) * 0,30 (0,11-0,85) 0,02 (5,32)
AG 29 (70,7) 13 (44,8) * 2,97 (1,10-8,04) 0,03 (4,76)
GG 3 (7,4) 2 (6,9) 1,07 (0,17-6,82) 0,6 (0,15)
A 47 (57,3) 41 (70,7) 0,56 (0,27-1,14) 0,1 (2,64)
G 35 (42,7) 17 (29,3) 1,79 (0,88-3,67) 0,1 (2,64)
EPHX1 Tyr113His
TT 33 (80,5) 27 (93,2) 0,31 (0,06-1,56) 0,1 (2,39)
TC 5 (12,2) 1 (3,4) 3,89 (0,43-35,21) 0,2 (1,85)
CC 3 (7,3) 1 (3,4) 2,21 (0,22-22,39) 0,5 (0,50)
T 71 (86,6) 55 (94,8) 0,35 (0,09-1,32) 0,1 (2,76)
C 11 (13,4) 3 (5,2) 2,84 (0,75-10,68) 0,1 (2,76)
Таблица 5
Частоты генотипов и аллелей полиморфизмов COL1A1, ММР12, ЕРНХ1 у больных остеоартритом в зависимости от уровня сердечно-сосудистого риска
Генотипы Частота генотипов и аллелей изучаемых полиморфизмов, п (%) ОШ (95%ДИ) p (х2)
и аллели Средний риск (п=37) Высокий риск (п=33)
COL1A1 G1997T
GG 19 (51,4) 14 (42,4) 1,43 (0,56-3,68) 0,4 (0,56)
GT 8 (21,6) 15 (45,5) * 0,33 (0,12-0,94) 0,03 (4,50)
TT 10 (27,0) 4 (12,1) 2,68 (0,75-9,59) 0,1 (1,49)
G 46 (62,2) 43 (65,1) 0,88 (0,44-1,75) 0,7 (0,13)
T 28 (37,8) 23 (48,7) 1,14 (0,57-2,27) 0,7 (0,13)
MMP12 Asn356Ser
AA 9 (24,3) 14 (42,4) 0,44 (0,16-1,21) 0,2 (1,83)
AG 27 (54,8) 15 (45,4) * 3,24 (1,19-8,79) 0,03 (4,41)
GG 1 (2,7) 4 (12,2) 0,20 (0,02-1,90) 0,3 (1,13)
A 45 (60,8) 43 (65,2) * 0,83 (0,42-1,65) 0,9 (0,01)
G 29 (39,2) 23 (34,8) 1,20 (0,60-2,39) 0,9 (0,01)
EPHX1 Tyr113His
TT 33 (89,2) 27 (81,8) 1,83 (0,47-7,17) 0,6 (0,29)
TC 2 (5,4) 4 (12,1) 0,41 (0,07-2,43) 0,6 (0,33)
CC 2 (5,4) 2 (6,1) 0,89 (0,12-6,67) 0,7 (0,15)
T 68 (91,9) 58 (87,9) 1,56 (0,51-4,77) 0,6 (0,26)
C 6 (8,1) 8 (12,1) 0,64 (0,21-1,95) 0,6 (0,26)
развития выраженной боли, функционального дефицита и высокого сердечно-сосудистого риска у больных ОА.
Установлено, что присутствие гетерозиготного генотипа GT и аллеля Т гена COL1A1 является фактором риска развития ОА, что может быть связано с более агрессивной деградацией межклеточного матрикса суставного хряща вследствие нарушения физико-химических свойств альфа-1 цепи коллагена I типа [14]. Вместе с тем установлена высокая частота гомозиготного генотипа GG и аллеля G гена COL1A1 в группе больных ОА с сильной болью и высоким сердечно-сосудистым риском. Такой диссонанс не является парадоксальным, так как известно, что высокий уровень боли ассоциирован с повышенной плотностью субхондральной кости у больных ОА [24]. Кроме того, показано, что G-аллель и GG-полиморфизм локуса -1997G/T гена COL1A1 связаны с высокими показателями костной плотности [16, 17]. Таким образом, можно предположить, что гетерозиготное носительство локуса -1997G/T гена COL1A1 является фактором риска развития ОА, но при наличии гомозиготного генотипа можно прогнозировать более высокий уровень боли. Однако данное утверждение нуждается в уточнении, поскольку генетические аспекты костного ремоделирования при ОА изучены недостаточно.
Известно, что сосудистое ремоделирование сопровождается развитием эндоваскулярного соединительнотканного матрикса вследствие активации фи-бробластов [25]. Гомозиготный генотип гена СОИА1 ассоциирован с образованием полноценной альфа-1 цепи коллагена I типа, который принимает участие в развитии соединительной ткани сосудистой стенки, поддерживая тем самым ее ремоделирование [13]. Данное обстоятельство объясняет высокую частоту кардиоваскулярных заболеваний у больных ОА. Таким образом, GG-полиморфизм локуса -1997G/T COL1A1 является фактором очень высокого сердечно-сосудистого риска у больных остеоартритом.
Показано, что у больных ОА достоверно чаще встречается гетерозиготный генотип AG гена ММР12, что может быть связано с более агрессивной деградацией межклеточного матрикса тканей суставов под действием матриксной металлопротеиназы 12. Su L. и соавт. (2006) установили, что полиморфизм Asn356Ser (ге652438) гена ММР12 приводит к замене аспарагина на серин в кодирующей области ММР12 домена гемопексина [7]. Гемопексин в домене металлопротеиназы ответствен за ее взаимодействие с различными белками, включая ингибиторы [26]. Поскольку полиморфизм Asn356Ser гена ММР12 ассоциирован с дефектом гемопексина, это может приводить к нарушению процесса физиологического ингибирования матриксной металлопротеиназы-12 тканевым ингибитором Т1МР1. Нарушение равновесия в сторону протеаз, как известно, сопровождается активным ремоделированием и деградацией межклеточного матрикса, что объясняет высокую частоту данного гетерозиготного генотипа у больных ОА.
Вместе с тем установлено, что у больных с выраженной дисфункцией суставов наблюдается высокая частота гомозиготного генотипа АА гена ММР12. Напротив, гетерозиготный вариант локуса гена ММР12 и аллель А ассоциированы с очень высоким кардиоваскулярным риском. Это согласуется с результатами других исследований, показавших, что ОА ассоциирован с экспрессией гена ММР12 в тканях суставов при остеоартрите [6]. Известно также, что
носители G-аллеля локуса Asn356Ser гена MMP12 имеют более низкий риск развития ишемической болезни сердца [8]. Таким образом, гомозиготное носительство гена MMP12 является фактором риска развития остеоартрита и очень высокого сердечнососудистого риска.
Результаты исследования показали, что генотип TC и аллеля С гена EPHX1 является фактором риска развития сильной боли при ОА. Вместе с тем полиморфизм локуса Tyr113His не ассоциирован с риском развития остеоартрита и сердечно-сосудистых заболеваний. Однако известно, что замена тирозина на гистидин в 3-м экзоне двукратно снижает активность микросомальной эпоксидгидролазы [18], что может способствовать активации синтеза лейкотриенов и циклоокисгеназы-2 хондроцитами [23]. Такой путь активации воспаления объясняет ассоциацию генотипа TC и аллеля С гена EPHX1 с выраженной болью у больных ОА.
Заключение. Таким образом, установлены роли полиморфизмов генов соединительнотканного ремоделирования в развитии остеоартрита и формировании сердечно-сосудистой коморбидности. Обнаружены общие полиморфные варианты генов COL1A1 и MMP12, принимающие участие в развитии остеоартрита и сердечно-сосудистых заболеваний. Полученные результаты отчасти подтверждают интеграционную теорию патогенеза ОА, свидетельствуют о наличии общих механизмов соединительнотканного ремоделирования. Дальнейшее изучение общих механизмов сосудистого ремоделирования при дегенеративно-воспалительных заболеваниях суставов будет способствовать более глубокому пониманию роли кардиоваскулярных паттернов при ОА.
Конфликт интересов. Работа выполнена в рамках диссертационного исследования и не имеет коммерческой заинтересованности, а также заинтересованности иных юридических или физических лиц.
Авторский вклад: концепция и дизайн исследования — М. А. Кабалык, В. А. Невзорова; получение и обработка данных — М. А. Кабалык, А. Б. Суняйкин; анализ и интерпретация результатов, написание статьи — М. А. Кабалык, В. А. Невзорова, А. Б. Суняйкин; утверждение рукописи для публикации — М. А. Кабалык.
References (Литература)
1. Kraus VB, Blanco FJ, Englund M, et al. Call for standardized definitions of osteoarthritis and risk stratification for clinical trials and clinical use. Osteoarthritis Cartilage 2015; 238: 1233-41.
2. Findlay DM. Vascular pathology and osteoarthritis. Rheumatology (Oxford) 2007; 46 (12): 1763-8.
3. Kabalyk Ma. Molecular relationships of vascular remodeling in patients with osteoarthritis with arterial hypertension. Bulletin of modern clinical medicine 2017; 10 (5): 29-35. Russian (Кабалык МА. Молекулярные взаимосвязи сосудистого ремоделирования у больных остеоартритом с артериальной гипертонией. Вестник современной клинической медицины 2017;10 (5): 29-35).
4. Tanner RM, Lynch AI, et al. Pharmacogenetic associations of MMP9 and MMP12 variants with cardiovascular disease in patients with hypertension. PLoS One 2011; 6 (8): e23609.
5. Lv FJ, Peng Y, Lim FL, et al. Matrix metalloproteinase 12 is an indicator of intervertebral disc degeneration co-expressed with fibrotic markers. Osteoarthritis Cartilage 2016; 24 (10): 1826-36.
6. Davidson RK, Waters JG, Kevorkian L, et al. Expression profiling of metalloproteinases and their inhibitors in synovium and cartilage. Arthritis Res Ther 2006; 8 (4): R124.
7. Su L, Zhou W, Asomaning K, et al. Genotypes and haplotypes of matrix metalloproteinase 1, 3 and 12 genes and the risk of lung cancer. Carcinogenesis 2006; 27 (5): 1024-9.
8. Biatecka M, Kurzawski M, Vlaykova T, et al. Effects of common functional MMP12 gene polymorphisms on PD in a Polish population. Neurol Neurochir Pol 2017; 51 (5): 347-53.
9. Xie P, Liu B, Zhang L, et al. Association of COL1A1 polymorphisms with osteoporosis: a meta-analysis of clinical studies. Int J Clin Exp Med. 2015; 8 (9): 14764-14781.
10. Prockop DJ, Kivirikko KI. Collagens: molecular biology, diseases, and potentials for therapy. Annu Rev Biochem 1995; 64: 403-34.
11. Blackstock CD, Higashi Y, Sukhanov S, et al. Insulinlike growth factor-1 increases synthesis of collagen type I via induction of the mRNA-binding protein LARP6 expression and binding to the 5' stem-loop of COL1a1 and COL1a2 mRNA. J Biol Chem 2014; 289 (11): 7264-74.
12. Tsezou A. Osteoarthritis year in review 2014: genetics and genomics. Osteoarthritis Cartilage 2014; 22 (12): 2017-24.
13. Vafaie F, Yin H, O'Neil C, et al. Collagenase-resistant collagen promotes mouse aging and vascular cell senescence. Aging Cell 2014; 13 (1): 121-30.
14. Chang SW, Shefelbine SJ, Buehler MJ. Structural and mechanical differences between collagen homo- and heterotrimers: relevance for the molecular origin of brittle bone disease. Biophys J 2012; 102 (3): 640-8.
15. Garcia-Giralt N, Nogue's X, Enjuanes A, et al. Two new single-nucleotide polymorphisms in the COL1A1 upstream regulatory region and their relationship to bone mineral density. J Bone Miner Res 2002; 17: 384-93.
16. Jin H, Evangelou E, Ioannidis JPA, Ralston SH. Polymorphisms in the 5' flank of COL1A1 gene and osteoporosis: meta-analysis of published studies. Osteporos Int 2011; 22 (3): 911-21.
17. Yazdanpanah N, Rivadeneira F, van Meurs JB, et al. The -1997 G/T and Sp1 polymorphisms in the collagen type I alpha1 (COLIA1) gene in relation to changes in femoral neck bone mineral density and the risk of fracture in the elderly: the Rotterdam study. Calcif Tissue Int 2007; 81 (1): 18-25.
18. Saini P, Wani SI, Kumar R, et al. Trigger factor assisted folding of the recombinant epoxide hydrolases identified from C. pelagibacter and S. nassauensis. Protein Expr Purif 2014; 104: 71-84.
19. Yang X, Wang Y, Wang G. Quantitative assessment of the influence of EPHX1 gene polymorphisms and cancer risk: a meta-analysis with 94,213 subjects. J Exp Clin Cancer Res 2014; 33:82.
20. Akparova A, Abdrakhmanova B, Banerjee N, Bersimbaev R. EPHX1 Y113H polymorphism is associated with increased risk of chronic obstructive pulmonary disease in Kazakhstan population. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen 2017; 816-817: 1-6.
21. Sirish P, Li N, Liu JY, et al. Unique mechanistic insights into the beneficial effects of soluble epoxide hydrolase inhibitors in the prevention of cardiac fibrosis. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110 (14): 5618-23.
22.BackmanJT,SiegleI,ZangerUM.,FritzP.Immunohistochemical detection of microsomal epoxide hydrolase in human synovial tissue. Histochem J 1999; 31 (10): 645-49.
23. Amat M, Diaz C, Vila L. Leukotriene A4 hydrolase and leukotriene C4 synthase activities in human chondrocytes: transcellular biosynthesis of Leukotrienes during granulocyte-chondrocyte interaction. Arthritis Rheum 1998; 41 (9): 1645-51.
24. Zajceva EM, Smirnov AV, Alekseeva LI. Assessment of bone mineral density of subchondral sections of the hip and tibia in gonarthrosis. Scientific and Practical Rheumatology 2005; 1: 27-30. Russian (Зайцева ЕМ, Смирнов АВ, Алексеева ЛИ. Оценка минеральной плотности костной ткани субхондраль-ных отделов бедренной и большеберцовой костей при гонар-трозе. Научно-практическая ревматология 2005; 1: 27-30).
25. Yu FY, Yang SC, Ji ES. The role of adventitia in hypoxic vascular remodeling. Sheng Li Xue Bao 2018; 70 (2): 211-6.
26. Zhang L, Yang M, Yang D, et al. Molecular interactions of MMP-13 C-terminal domain with chondrocyte proteins. Connect Tissue Res 2010; 51 (3): 230-9.
