Влияние генотипов и активности параоксоназы 1 (PON1) на возраст начала LRRK2-ассоциированной болезни Паркинсона Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

© Коллектив авторов, 2011 г. УДК 616.858:575

С. Н. Пчелина, А. С. Дроздова, В. И. Мирошникова, Т. И. Родыгина, А. К. Емельянов, А. Ф. Якимовский, А. Л. Шварцман

ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПОВ И АКТИВНОСТИ ПАРАОКСОНАЗЫ 1 ^N1) НА ВОЗРАСТ НАЧАЛА LRRK2-АССОЦИИРОВАН-НОЙ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

Лаборатория молекулярной генетики человека Санкт-Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова; отдел молекуляр-но-генетических технологий, кафедра нормальной физиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова

Болезнь Паркинсона (БП) представляет собой распространенное нейродегенеративное заболевание, частота встречаемости которого в возрасте 60 лет достигает 2 %. Появление симптомов БП коррелирует с потерей дофаминергических нейронов черной субстанции мозга. Подавляющее большинство случаев БП носит спорадический характер, и лишь 10-15 % случаев составляют семейные формы [16]. В настоящее время идентифицирован ряд генов, мутации в которых приводят к развитию наследственных форм БП [12]. Мутации в гене обогащенной лейциновыми повторами киназы 2 (ЬЯЯК2) обнаруживаются при ауто-сомно-доминантной форме БП, а также при спорадической форме заболевания и являются наиболее частой генетической причиной развития БП, известной в настоящее время [9]. Наиболее распространенной яв-

ляется мутация 02019Б, локализованной в киназном домене ЬЯЯК2. В зависимости от популяции частота 02019Б-ассоциированной БП варьирует в диапазоне 2-40 % [9]. В настоящее время шесть мутаций ЬЯЯК2 (02019Б, Я1441С, Я14410, Я1441И, У1699С и 12020Т) признаны патогенными. Ранее нами впервые определен спектр мутаций в гене ЬЯЯК2 среди семейных форм БП в России [2, 17, 18]. Были выявлены как ранее идентифицированные мутации (02019Б, Я1441С) [2], так и новая мутация У1613Л, приводящая к развитию БП с преобладающим тремором [18].

Проведенные исследования показывают, что возраст начала заболевания может варьировать у носителей одной и той же мутации и диапазон возраста начала заболевания даже в пределах одной семьи может превышать 30 лет [15, 17]. Показано, что пенетрантность мутации 02019Б не зависит от пола и составляет, по оценкам различных авторов, в возрасте до 59 лет -13-45 %, в возрасте до 69 лет - 21-85 % и в возрасте 79 лет - 74-100 % [8]. Выявление генетических факторов, модифицирующих возраст начала ЬЯЯК2-ассо-циированной БП, позволит прогнозировать развитие заболевания у бессимптомных носителей мутаций в гене ЬЯЯК2 и имеет важное значение при проведении медико-генетического консультирования у таких пациентов.

С целью выявления факторов, влияющих на возраст начала заболевания, мы исследовали влияние генотипов и активности параоксоназы 1 (РО№) - фермента плазмы крови человека, участвующего в метаболизме ксенобиотиков, рассматривающихся в качестве потенциальных нейротоксинов [19]. Ранее была показана ассоциация активности фермента и его концентрации в плазме крови с полиморфными вариантами Р191Я и М54Ь [13]. Нами впервые выявлена ассоциация аллельного варианта М54 с повышенным риском развития БП [5], подтвержденная в целом ряде иссле-

Таблица 1

Характеристики пациентов с болезнью Паркинсона, у которых выявлена мутация в гене ЬЯЯК2

Пациент Мутации Семья Пол Возраст, лет Возраст начала заболевания, лет Симптомы БП на момент начала заболевания Симптомы заболевания на момент осмотра Эффективность терапии Л-ДОФА Побочные эффекты терапии Л-ДОФА

Т Р Б П. Н

1 02019$ РБ1 м 75 67 Б - + + + Не принимал

2 02019$ РБ1 м 53 35 Б,Р + + + + Хорошая Психические изменения

3* 02019$ РБ2 м 70 50 Т + + + + Хорошая Нет

4* 02019$ РБ3 ж 54 39 Б + + + + Хорошая Гиперкинез

5* 02019$ РБ4 м 78 59 Т + + + + Хорошая Нет

6* 02019$ РБ5 ж 78 68 Т + + Не принимал

7* 02019$ РБ6 м 72 65 Т + + + + хорошая Галлюцинации

8 02019$ РБ7 ж 76 74 Т + + + + Не принимал

9 02019$ РБ7 ж 74 69 Т + + + + Хорошая Нет

10* У1613Л РБ8 м 79 60 Т + + Плохая Нет

11* У1613Л РБ8 ж 79 70 Т + + Не принимал

12 02019$ сБП ж 60 47 Р + + + + Хорошая Дискинезии

13 Ю441С сБП м 75 61 Т + + + Не принимал

Примечание: Т тремор; Р ригидность; Б брадикинезия; П. Н. постуральная нестабильность; сБП спорадическая форма БП; * пациенты, у которых измерена активность РОШ.

дований [20]. Наряду с генотипами, на риск развития БП оказывала влияние также активность фермента в плазме крови [7, 14]. В настоящей работе нами исследована ассоциация аллельных вариантов Р191М и Ь55М РО№ и активность фермента на возраст начала заболевания ЬЯЯК2-ассоциированной БП.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование включало 13 пациентов с ЬЯЯК2-ассоциированной БП (7 муж., 6 жен.; 67,6±10,3 года (средний возраст ± ББ)), 15 пациентов со спорадической формой БП (70,6±5,3 года) и 15 лиц контрольной группы, включающей лиц с отсутствием в анамнезе неврологических заболеваний (67,1 ±8,2 года). Клинические характеристики пациентов с ЬЯЯК2-ассоции-рованной БП приведены в табл. 1. Группы пациентов со спорадической БП и контроля были сопоставимы с группой пациентов с ЬЯЯК2-ассоциированной БП по полу и возрасту. Все индивидуумы, вошедшие в исследование, являлись жителями Санкт-Петербурга. Все пациенты находились на длительном амбулаторном наблюдении в МКДЦ СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова. В исследование вошли пациенты с выраженной симптоматикой БП, не имеющие в анамнезе других дегенеративных заболеваний. Диагноз выставлялся при наличии, как минимум, двух из четырех при-

QQ191 (n=24) QR191 (n=16) RR191 (n=3)

MM54 (n=4) LM54 ( 8) LL54 (n=11)

Активность РО№ в зависимости от аллельных вариантов: а - Q191R; б - Ь54М. По оси 0Х указаны генотипы РО№; по оси 0У - активность РО№ в ед. активности

знаков паркинсонических нарушении: тремора покоя, ригидности скелетноИ мускулатуры пластического типа, брадикинези и постуральных нарушении [3]. Исследование одобрено этическим комитетом СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова.

Забор крови производился из локтевоИ вены в ва-куумтеИнеры с ЭДТА. Плазма отбиралась после центрифугирования образцов в течение 15 мин, при 4000 об./мин. Образцы крови и плазмы хранилась при -80оС до использования. ДНК выделяли из лимфоцитов периферической крови фенолхлороформным методом. Генотипирование аллельных вариантов Q191R и L54M PON1 проводилось предложенным ранее нами методом ПЦР с последующим рестрикционным анализом [4, 5]. Активность PON1 измерялась в плазме крови относительно с субстрата параоксон (Sigma) на спектрофотометре SmartSpecTMPlus (BioRad, США) согласно методу, описанному ранее [6]. Активность PON1 оценивалась по скорости образования нитрофенола при добавлении параоксона, разведенного в ацетоне к плазме крови. Конечная концентрация параок-сона в реакционной смеси (100 mmol/L TrisHCl pH=8,0, 2 mmol/L CaCl2) составляла 12 mM. За единицу активности 1 принимали 1 nmol нитрофенола, образующиИся в 1 мин на 1 мл плазмы.

Сравнение частот аллелеИ между группами проводили с использованием метода %2. Сравнение вариационных рядов между исследуемыми группами было проведено методом Манна-Уитни с использованием программы SPSS, версия 12.0. Значения Р<0,05 считались статистически значимыми. Средние значения приведены со стандартным отклонением.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Среди описанных нами случаев LRRK2-ассоции-рованноИ БП возраст начала заболевания варьировал в диапазоне от 35 до 74 лет (табл. 1). Пациенты с LRRK2-ассоциированноИ БП были разделены на группы в зависимости от возраста начала заболевания (дебют до 60 лет и после 60 лет). В этих группах, а также в группе пациентов со спорадическоИ БП (n= 15) и в контроле (n= 15) проводилось генотипирование аллельных вариантов Q191R и L55M PON1. Измерение активности PON1 было проведено у 7 пациентов с LRRK2-ассоциированноИ БП (табл. 1), в группе со спорадическоИ БП и в контроле.

При сопоставлении уровня активности PON1 между носителями различных генотипов у всех обследованных лиц (n=43), показано, что для аллельных вариантов Q191R наименьшую активность имеют лица с генотипом QQ191 и для аллельного варианта M54L -лица с генотипом ММ54 (рисунок). Активность пара-оксоназы 1 была максимальноИ у носителеИ RR191-генотипа и минимальноИ у носителеИ QQ191 -генотипа и достоверно различалась во всех трех группах: сравнение носителеИ QQ191 с QR191 р=0,001; QQ191

ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Показатель

Частота аллеля Q191

Частота аллеля М54

Активность PON1* (ед. акт)

с ЯЯ191 р=0,022; РЯ191 с ЯЯ191 р=0,025. Для генотипов, определяемых аллельными вариантами Ь54М, достоверные различия были получены для носителей генотипа МЬ54 и ЬЬ54: ММ54 с МЬ54 р=0,5 ; ММ54 с ЬЬ54 р=0,133; МЬ54 с ЬЬ54 р=0,008. Аналогично данным, полученным ранее, нами выявлено влияние полиморфных вариантов Р191Я и Ь55М РО№ на активность фермента [10, 13]. При этом влияние аллельных вариантов Р191Я было более выраженным.

При сопоставлении активности РО№ между исследуемыми группами достоверных различий не выявлено (табл. 2). Также не было выявлено различий в частотах встречаемости исследуемых аллельных вариантов между группами.

В настоящем исследовании впервые проведена оценка влияния аллельных вариантов Р191Я, Ь54М и активности РО№ на возраст начала ЬЯЯК2-ассо-циированной БП. В настоящее исследование вошли 8 пациентов с мутацией 02019Б, 1 с мутацией Я1441С, а также 2 пациента с мутацией У1613Л. В настоящее время можно считать доказанным, что возраст начала заболевания при ЬЯЯК2-ассоцииро-ванной БП может варьироваться в широком диапазоне [1, 15]. Отмечено, что даже в пределах одной семьи различие в возрасте начала заболевания может составлять более 30 лет. В частности, в одной из обследованных нами семье с БП, обусловленной мутацией 02019Б (РВ1), различия в возрасте начала заболевания составили 32 года [1].

Ранее предпринимались попытки по выявлению генетических факторов, модифицирующих течение ЬЯЯК2-ассоциированной БП. Так, в исследовании 0о1иЬ (2008) показана ассоциация возраста начала ЬЯЯК2-ассоциированной БП с наличием аллельных вариантов в гене, кодирующем тау-белок (МАРТ) [11], в то время как ассоциация с аллельными вариантами гена, кодирующего альфа-синуклеин (БКСЛ), не выявлена. Также ранее не выявлено влияния аллельных вариантов гена аполипопротеина Е (АРОЕ) на течение ЬЯЯК2-ассоциированной БП [15].

Нами не выявлено ассоциации генотипов РО№ и активности фермента с возрастом начала ЬЯЯК2-ассоциированной БП.

Отсутствие ассоциации генотипов или активности РО№ с возрастом начала ЬЯЯК2-ассоциированной БП предполагает участие множественных факторов, модифицирующих течение заболевания, не обязательно связанных с РО№. Одновременно наши результаты предполагают необходимость продолжения исследования с расширенной выборкой пациентов для выработки конкретных методических рекомендаций.

Исследование поддержано грантом РФФИ № 09-04-00934-а.

Таблица 2

Сопоставление активности PON1 и частот аллельных вариантов Q191R и M54L PON1 в исследуемых группах_

LRRK2-En, дебют до 60 лет (n=5)

0,80

0,50

27,89±15,91 (n=3)

LRRK2-En, дебют после 60 лет (n=8)

0,81

0,50

25,67±11,86 (n=4)

Спорадическая БП (n=15)

0,70 0,33 29,19±9,09

Контроль

(n=15)

0,70 0,40 29,32±9,85

Приведено среднее значение ± SD (стандартное отклонение).

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванова, О. Н. Клиническое течение болезни Паркинсо-на у лиц с мутациями в гене LRRK2 / О. Н. Иванова, А. К. Емельянов // Ученые записки СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова. -2008. - T. 15 (4). - C. 74-75.

2. Пчелина, С. Н. Мутации в гене LRRK2 у больных с болезнью Паркинсона в России/ С. Н. Пчелина [и др.] // Мед. генетика. - 2006. - Т. 5. - С. 48-51.

3. Скоромец, А. А. Нервные болезни/А. А. Скоромец, А. П. Ско-ромец, Т. А. Скоромец. - М.: МЕДпресс-информ, 2005. - 544 с.

4. Akhmedova, S. N. Gln-Arg191 polymorphism of paraoxonase and Parkinson's disease/ S. N. Akhmedova [et al] // Human Heredity. -1999. - Vol. 49. - P. 178-180.

5. Akhmedova, S. Paraoxonase 1 Polymorphism Met-Leu 54 Is Associated with Parkinson's Disease/ S. Akhmedova, A. Yakimov-sky, E. Schwartz // Journal of Neurological Sciences. - 2001. -Vol. 184. - P. 179-182.

6. Ayub, A. Serum paraoxonase after myocardial infarction / A. Ayub [et al] // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. - 1999. - Vol. 19. -P. 330-335.

7. Benmoyal-Segal, L. Acetylcholinesterase/paraoxonase interactions increase the risk of insecticide-induced Parkinson's disease / L. Benmoyal-Segal // FASEB J. - 2005. - Vol. 19. - P. 452-454.

8. Elbaz, A. LRRK2: bridging the gap between sporadic and hereditary Parkinson's disease / A. Elbaz // Lancet Neurol. - 2008. -Vol. 7. - P. 562-564.

9. Giasson, B. I. Mutations in LRRK2 as a cause of Parkinson's disease / B. I. Giasson,V. M. Van Deerlin // Neurosignals. - 2008. -Vol. 16. - P. 99-105.

10. Ginsberg, G. Genetic polymorphism in paraoxonase 1 (PON1): Population distribution of PON1 activity / G. Ginsberg [et al] // J. Toxicol Environ. Health B. Crit. Rev. - 2009. - Vol. 12. -P. 473-507.

11. Golub, Y. Genetic factors influencing age at onset in LRRK2-linked Parkinson disease / Y. Golub // Parkinsonism Relat. Disord. - 2009. - Vol. 15. - P. 539-541.

12. Lasage, S. Parkinson's disease: from monogenic forms to genetic susceptibility factors / S. Lasage, A. Brice // Human Molecular Genetics. - 2009. - Vol. 18. - P. R48-R59.

13. Mackness, M. I. Paraoxonase: biochemistry, genetics and relationship to plasma lipoproteins / M. I. Mackness [et al] // Curr. Opin. Lipidol. - 1996. - Vol. 7. - P. 69-76.

14. Manthripragada, A. D. Paraoxonase 1, agricultural organo-phosphate exposure, and Parkinson disease / A. D. Manthripragada [et al] // Epidemiology. - 2010. - Vol. 21. - P. 87-94.

15. Paisan-Ruiz, C. LRRK2 gene in Parkinson's disease: mutation analysis and case control association study / C. Paisan-Ruiz [et al] // Neurology. - 2005. - Vol. 65. - P. 696-700.

16. Payami, H. Increased risk of Parkinson's disease in parents and siblings of patients / H. Patami [et al] // Ann. of Neurol. -1994. - Vol. 36. - P. 659-661.

17. Pchelina, S. N. G2019S LRRK2 Mutation in Familial and Sporadic Parkinson's Disease in Russia / S. N. Pchelina [et al] // Mov. Disord. - 2006. - Vol. 21. - P. 2234-2236.

18. Pchelina, S. N. Screening for LRRK2 mutations in patients with Parkinson's disease in Russia: identification of a novel LRRK2 variant / S. N. Pchelina [et al] // Eur. J. Neurol. - 2008. - Vol. 15. -P. 692-696.

19. Sogorb, M. A. Enzymes involved in the detoxification of organophosphorus, carbamate and pyrethroid insecticides through hydrolysis / M. A. Sogorb, E. Vilanova // Toxicol Lett. - 2002. -Vol. 128. - P. 215-228.

20. Zintzaras, E. Association of paraoxonase 1 gene polymorphisms with risk of Parkinson's disease: a meta-analysis / E. Zintzaras, G. M. J. Hadjigeorgiou // J. Hum. Genet. - 2004. -Vol. 49. - P. 474-481.

РЕЗЮМЕ

С. Н. Пчелина, А. С. Дроздова, В. И. Мирошни-кова, Т. И. Родыгина, А. К. Емельянов, А. Ф. Яки-мовский, А. Л. Шварцман

Влияние генотипов и активности параоксоназы 1 (PON1) на возраст начала LRRKl-ассоциированной болезни Паркинсона

Мутации в гене обогащенноИ леИциновыми повторами ки-назы 2 (LRRK2) являются наиболее распространенноИ при-чиноИ развития наследственных форм болезни Паркинсона (БП). ШирокиИ диапазон возраста начала LRRK2-ассоции-рованноИ БП предполагает модифицирующее влияние внешних и/или генетических факторов на проявления данноИ формы заболевания. Вполне вероятно, что факторы риска развития спорадических форм БП, связанные с повышенноИ чувствительностью организма к деИствию экзогенных неИ-ротоксинов, могут оказывать влияние на возраст начала LRRK2-ассоциированноИ БП. В настоящем исследовании мы оценили влияние генотипов и активности параоксоназы 1 (PON1) на возраст начала заболевания у 13 пациентов с БП,

обусловленноИ мутациями в гене LRRK2 (8 с мутациеИ G2019S, 2 - V1613A и 1- R1441C). Отсутствие ассоциации генотипов или активности PON 1 с возрастом начала LRRK2-ассоциированноИ БП предполагает участие множественных факторов, модифицирующих течение заболевания, не обязательно связанных с PON1, и указывает на необходимость продолжения исследованиИ на расширенноИ выборке пациентов с LRRK2-ассоциированноИ БП.

Ключевые слова: болезнь Паркинсона, LRRK2, PON1.

SUMMARY

S. N. Pchelina, A. S. Drosdova, V. I. Miroshnikova, T. I. Rodigina, A. K. Emelyanov, A. F. Yakimovskii, A. L. Schvartsman

Influence of genotypes and of paraoxonase 1 (PON1) activity on the age at onset of LRRK2-associated Parkinson's disease

Mutations in the Leucine Reach Repeat Kinase 2 (LRRK2) gene are the most frequent cause of familial Parkinson's disease (PD). High variability in age at the disease onset suggests that environmental and/or genetic factors may influence the course of LRRK2-associated PD. The risk factors for sporadic PD, associated with high sensitivity to neurotoxin poisoning, may be viewed as potential disease onset modifiers. We investigated the disease onset modulation by genotypes and activity of paraoxonase 1 (PON1) in 13 patients with LRRK2-associated PD (8 with G2019S, 2 -V1613A and 1- R1441C). Lack of association suggests that a lot of factors not always related to PON1 may contribute to phenotypic heterogeneity observed in LRRK2-associated PD and indicates the need for further studies with a larger number of LRRK2 mutation carriers.

Key words: Parkinson's disease, LRRK2, PON1.

© Коллектив авторов, 2011 г. УДК 616.248:616.214]:612.285.1

А. А. Бибкова, А. М. Халиль, К. А. Сысоев, В. И. Трофимов, Арег А. Тотолян

ЭКСПРЕССИЯ МРНК ХЕМО-КИНОВ И ХЕМОКИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ В СЛИЗИСТОЙ НОСОГЛОТКИ БОЛЬНЫХ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ ИНФЕКЦИИ

Кафедра госпитальной терапии, Научно-методический центр по молекулярной медицине Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы особое внимание в генезе хронического воспалительного процесса у больных бронхи-

альной астмой (БА) уделяется персистирующей респираторной вирусной и внутриклеточной бактериальной инфекции, с которой связывают формирование стойкой гиперреактивности бронхов на фоне прогрессирующей иммунологической недостаточности. Известно, что около 50 % обострений БА у детей и взрослых связаны с риновирусной инфекцией. Обострению заболевания также способствуют вирусы гриппа А и В или их сочетание с парагриппозной и аденовирусной инфекцией. В последние годы в зарубежной литературе описывается участие респираторно-синцитиального (РС) вируса как в обострениях, так и в этиопатогенезе БА. По данным группы зарубежных авторов [10], в 2003 г. в структуре РС-вируса обнаружен О-пептид, который определяет развитие как инфекционного воспаления с участием ТЫ-клеток, так и аллергического, где ведущую роль играют ТИ2-клетки.

Увеличению частоты обострений БА на фоне ослабленного иммунитета способствует присоединение бактериальной флоры, в частности, микоплазменной и хламидийной инфекции, с развитием хронического воспалительного процесса дыхательных путей [6].

Общепринято считать, что в развитии воспаления при БА ведущую роль играют эозинофилы, концент-