CC BY
111
УДК 615.345:616.345:537.63]-092.9
ВЛИЯНИЕ ИММУНОМОДУЛЯТОРА ПОЛИОКСИДОНИЙ НА СОСТАВ ПРИСТЕНОЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ ТОЛСТОГО КИШЕЧНИКА И ФУНКЦИОНАЛЬНО-МЕТАБОЛИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ НЕЙТРОФИЛОВ КРОВИ МЫШЕЙ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ЛЕКАРСТВЕННОМ ДИСБИОЗЕ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
ПОВЫШЕННОЙ НАПРЯЖЁННОСТИ
© Медведева О.А., Калуцкий П.В., Беседин А.В., Жиляева Л.В., Медведева С.К., Калуцкий А.П.
Кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
Изучено влияние иммуномодулятора полиоксидоний на пристеночную микрофлору толстого кишечника и функционально-метаболическую активность нейтрофилов крови мышей при дисбиозе, индуцированном гентамицином, в условиях воздействия магнитных полей различной напряжённости. Установлено выраженное влияние полиоксидония не только на функционально-метаболическую активность нейтрофилов, но и на состав пристеночной микрофлоры толстого кишечника. Причём направленность изменений исследованных показателей фагоцитарного процесса в определённой степени коррелирует с характером изменений представителей нормальной микрофлоры.
Ключевые слова: дисбиоз, магнитные поля, микрофлора кишечника, нейтрофилы, полиоксидоний.
EFFECT OF IMMUNOMODULATOR POLYOXIDONIUM ON MUSIN LARGE INTESTINE MICROFLORA AND BLOOD NEUTROPHILS FUNCTIONAL-METABOLIC ACTIVITY OF MICE WITH EXPERIMENTAL DRUG DYSBIOSIS IN THE CONDITIONS OF TENSION MAGNETIC FIELD INFLUENCE Medvedeva O.A., Kalutsky P. V., Besedin A. V., Zhilyaeva L. V., Medvedeva S.K., Kalutsky A.P.
Microbiology, Virology, Immunology Department of the Kursk State Medical University, Kursk
The effect of immunomodulator polyoxidonium on musin large intestine microflora and blood neutrophils functional-metabolic activity indicators of mice with gentamicin inducing dysbiosis under the influence of varying intensity magnetic fields was studied. It has been established that application of polyoxidonium promotes a marked influence not only on the neutrophils functional-metabolic activity, but also on the composition of the musin large intestine microflora. Moreover, the direction of the phagocytosis process test indicators changes to a certain extent correlates with the character of normal microflora changes.
Keywords: dysbiosis, magnetic fields, intestine microflora, neutrophils, polyoxidonium.
В последние годы произошли существенные изменения в понимании и значении микроорганизмов, населяющих кишечник человека. В процессе филогенетического развития человека сформировалась микроэкологическая система с присущем ей сложным динамическим равновесием между физиологическим статусом макроорганизма и микробными популяциями, его заселяющими. Состояние динамического равновесия между всеми компонентами в данной экологической системе обозначают как эубиотическое. Эубиоз системы связывают с состоянием здоровья макроорганизма [1].
В результате разнообразных неблагоприятных воздействий на человека, формирования различных патологических состояний и нарушений происходят количественные и качественные изменения нормальной микрофлоры человека. Кратковременные изменения, самопроизвольно исчезающие после устранения неблагоприятного внешнего фактора, относят к категории «дисбактери-альных реакций». Дисбактериоз рассматривают как проявление дисгармонии в экологической си-
стеме. Это состояние, характеризующееся нарушением подвижного равновесия микрофлоры кишечника и возникновением качественных и количественных изменений в ее составе [1, 3].
Исследования отечественных авторов показали, что в нашей стране более чем у половины населения выявляются микробиологические нарушения в кишечнике. Многие заболевания желудочно-кишечного тракта сопровождаются синдромом дисбактериоза кишечника. Это обусловлено тем, что нормальная микрофлора является обязательным и полноправным участником многих физиологических процессов, протекающих в органах и тканях хозяина: пищеварения, выделения, дифференцировки клеток, регуляции газового состава полостей, водно-солевого обмена, физико-химического гомеостаза, метаболизма углеводов, белков, липидов, стероидов, желчных кислот, детоксикации экзо- и эндогенных субстратов и метаболитов, продукции биологически активных соединений [5].
В возникновении дисбактериоза толстой кишки существенную роль играют антагонисти-
ческие взаимоотношения представителей естественных ассоциаций. Среди наиболее частых причин дисбактериоза толстой можно выделить неблагоприятные внешние воздействия, ослабляющие защитные механизмы организма: терапия химиопрепаратами, антибиотиками, иммунодепрессантами, стероидными гормонами, ионизирующая радиация, рентгенотерапия, рентгеновские обследования, загрязнение биосферы, экстремальные климатические условия [7, 13].
На поверхности Земли существуют значительные по протяжённости территории со значениями напряжённости геомагнитного поля, отличными от фоновых. Это обусловлено аномальным намагничиванием дипольного поля. Среди региональных аномалий существует единственное место на Земле, площадью 120 тыс. квадратных километров, где возвышаются десятки магнитных «Эверестов» - Курская магнитная аномалия (КМА). Его уникальность состоит в поверхностном залегании мощных пластов железосодержащих руд - на глубине 27-250 метров от земной поверхности. Величина напряжённости ГМП здесь составляет около 2-3 эрстедов (2,5-3х 10-4 Тл), что в 4-5 раз превышает фоновые значения для других регионов. По интенсивности и площади в мире нет мест.
В опубликованных нами работах показано, что магнитное поле аномальных характеристик само по себе является фактором, приводящим к изменениям в составе нормофлоры, состоянии слизистой оболочки кишечника и функции иммунной системы организма животных. Кроме того, нами было установлено, что сочетанное воздействие антибактериальных препаратов и магнитного поля аномальных характеристик вызывает более глубокие изменения, нежели каждый из перечисленных факторов в отдельности [8].
В комплексной терапии дисбактериозов кишечника, особенно у детей, выделяют следующие направления: микробиологическая коррекция,
иммунокоррекция и коррекция нарушений функций желудочно-кишечного тракта, лечение сопутствующих заболеваний. Использование схем лечения, включающих препараты хотя бы нескольких из этих направлений, дает более выраженный и стойкий клинический эффект, нежели лечение, охватывающее лишь одно из этих направлений [11, 12].
Цель настоящего исследования состояла в изучении влияния иммуномодулятора полиокси-доний на пристеночную микробиоту толстого кишечника и функциональные характеристики фагоцитов в условиях дисбиоза, вызванного введением антибиотика и влиянием магнитного поля аномальных характеристик.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперимент проводили на мышах линии СВА весом 18-20 г. Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с требованиями «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу МЗ СССР от 12.08.1977 № 755). Все животные содержались при сходных условиях в отношении температуры, влажности, освещения, а также рациона питания. Животные были разделены на 5 групп: мыши 1-й группы находились при фоновых значениях геомагнитного поля на территории г. Курска (ГМП-контроль); у животных 2-й, 3-й, 4-й и 5-й опытных групп моделировали дисбиоз. При этом мыши 2-й и 3-й групп находились в аномальном магнитном поле (АМП), сопоставимым с геомагнитным полем в регионе КМА, при предварительном «омагничивании» до моделирования экспериментального дисбиоза в течение 2 недель, а также всё остальное время эксперимента. Животные 4-й и 5-й групп находились при фоновых значениях геомагнитного поля на территории г. Курска. Экспериментальный лекарственный дисбиоз моделировался путём ежедневного внутрибрюшинного введения раствора ген-тамицина в течение 5 дней. Затем в опытных группах 3 (АМП-коррекция) и 5 (ГМП-коррекция) проводили трехнедельную коррекцию нормофлоры введением иммуномодулятора полиоксидоний в дозе, рассчитанной согласно инструкции с пересчётом на единицу массы животных (препарат вводили внутрипищеводно при помощи калиброванной канюли). Во 2-й (АМП-дисбиоз) и 4-й (ГМП-дисбиоз) опытных группах животные не получали иммуномодулятор.
Для исследования пристеночной микрофлоры у мышей после умерщвления путём дислокации шейных позвонков забирали биоптаты толстого кишечника (слепой и прямой кишки), свободные от химуса. Материал помещали в стерильный фосфатный буфер (рН 6.0) в соотношении 1 мг ткани в 100 мкл раствора на срок 2 часа для разжижения муцина. Микробиологические исследования пристеночного муцина проводили согласно методике, предложенной Л.И. Кафарской и
В.М. Коршуновым [6].
Из материала готовились мазки, которые окрашивали по Граму. Разведение исследуемого материала готовили до концентраций 10-1; 10-2; 10-3;10-4 и по 0,1 мл суспензии соответствующего разведения засевали на питательные среды [10] (табл. 1).
Таблица 1
Схема посева суспензий биоптатов кишечника мышей для бактериологического исследования пристеночной микрофлоры.
Питательные среды Выделяемые микроорганизмы Разведения суспензии пристеночного муцина
МРС агар Лактобактерии - О - О
Эндо Энтеробактер; E. coli - О - О
Среда № 10 Стафилококки 10-2;10-4
Сабуро Дрожжеподобные грибы 10-2;10-4
Висмут-сульфит агар Сальмонеллы; цитробактер 10-2;10-4
Бифидо-агар Бифидобактерии 10-2;10-4
Кровяной агар Стафилококки, стрептококки, энтерококки 1 0 2; 1 О
Идентификация выделенных культур проводилась на микробиологическом анализаторе «Multiscan-Ascent» с использованием коммерческих тест-систем «Лахема-Чехия» ЭНТЕРОтест-16, СТАФИтест-16, СтрептоТест-16, ЭН-КОККУСтест-16, API 20C Aux (BioMerieux 20 210).
Количество бактерий в 1 г биологического материала вычисляли по числу выросших колоний микроорганизмов - колониеобразующих единиц (КОЕ) при посеве из максимального разведения, где наблюдался рост не менее 10 колоний. При этом учитывали объём посевного материала. Для расчёта использовали следующую формулу:
КОЕ=Е/ ^*v*n), где
КОЕ - колониеобразующая единица,
Е - общее количество бактерий,
К - количество внесённого материала, v - количество чашек Петри, n - разведение материала.
Количество выделенных микроорганизмов выражали в Ig КОЕ/г массы биологического материала.
Для оценки функционально-метаболической активности нейтрофильного звена иммунитета производили забор периферической крови животных. Функционально-метаболическая активность нейтрофилов крови оценивалась по активности фагоцитоза (процент нейтрофилов, принимающих участие в фагоцитозе, из общего числа сосчитанных нейтрофилов); фагоцитарному числу (среднее число частиц латекса, поглощённых одним фагоцитом из числа сосчитанных полиморфноядерных лейкоцитов). Кислородзависи-мую активность бактерицидных систем нейтрофилов оценивали в тесте восстановления нитро-синего тетразолия [2, 4]. Индекс стимуляции нейтрофилов (ИСН) рассчитывали как отношение диформазан-позитивных клеток в стимулированной реакции к диформазан-позитивным клеткам в спонтанной реакции НСТ-теста. Функциональный резерв нейтрофилов (ФРН) определялся как раз-
ница между диформазан-позитивными клетками в стимулированной зимозаном реакции и диформазан-позитивными клетками в спонтанной реакции НСТ-теста.
Уровень миелопероксидазы определялся цитохимически по методу Грехема-Кнолля [9]. Состояние кислороднезависимых бактерицидных систем оценивалось по среднему гистохимическому коэффициенту при постановке лизосо-мально-катионного теста [14].
Статистическую обработку результатов исследования проводили путём вычисления средней арифметической (М) и средней ошибки средней (m); используя непараметрические методы: критерии Вилкоксона-Манна-Уитни, Крускала-Уоллиса, Фридмана и непараметрический вариант критерия Ньюмена-Кейлса. При оценке достоверности различий сравниваемых данных за уровень значимости принимали р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
После курса терапии полиоксидонием количество бактерий рода Lactobacillus в опытных группах АМП-корекция и ГМП-коррекция не претерпело существенных изменений по сравнению с группами АМП-дисбиоз и ГМП-дисбиоз и продолжало оставаться достоверно ниже показателей значений контрольной группы (lg 6,39±0,34) (табл. 2).
Что касается других облигатных анаэробных представителей нормофлоры - бифидобактерий, то использование иммуномодулятора на фоне воздействия магнитного поля повышенной
напряжённости привело к увеличению их содержания, которое, правда, продолжало оставаться ниже данных группы контроля. В условиях же геомагнитного поля, стимуляция восстановления численности этих микроорганизмов была менее выражена.
Таблица 2
Десятичный логарифм численности представителей мукозной микрофлоры кишечника экспериментальных и контрольных групп животных в пересчёте на 1 грамм биоптата
Наименование Группы / Микроорганизмы ГМП- контроль, M±m АМП- дисбиоз, M±m АМП- коррекция, M±m ГМП- дисбиоз, M±m ГМП- коррекция, M±m
Lactobacillus spp. 6,39±0,34 5,01±0,4* 5,37±0,39* 4,6±0,22* 4,65±0,2*
Bifidobacterium spp. 5,37±0,25 3,84±0,2* 4,7±0,3* 3,25±0,2* 3,8±0,2*
E. coli 4,83±0,28 3,45±0,36* 4,5±0,4 4,5±0,41 2,76±0,15*
E. coli гем+ 0 0 0 0 0
Enterobacter spp. 5,41±0,26 3,9±0,25* 0* 3,98±0,33* 3,64±0,17*
Salmonella spp. 5,14±0,25 4,8±0,54* 4,18±0,22* 6,1±0,65* 0*
Citrobacter spp. 6,07±0,34 3,27±0,13* 0* 0* 0*
Streptococcus spp. 4,8±0,2 0* 0* 0* 0*
Enterococcus spp. 3,83±0,18 5,41±0,25* 4,23±0,2* 4,85±0,1* 3,94±0,2
Enterococcus spp. гем+ 0 0 0 0 0
Staphylococcus spp. 0 5,12±0,25* 0 5,01±0,1* 3,67±0,19*
Staphylococcus spp. гем.+ 0 4,73±0,5* 3,68±0,35* 0 0
Candida spp. 0 5,0±0,21* 0 5,63±0,28* 2,76±0,14*
Примечание: * - p<0,05 по отношению к данным в группе ГМП-контроль.
Количество негемолитической кишечной палочки в группе мышей с дисбиозом, находившихся при фоновых значениях геомагнитного поля (ГМП-дисбиоз), достоверно не отличалось от контроля, тогда как применение гентамицина в аномальном магнитном поле привело к его достоверному уменьшению. Однако использование по-лиоксидония в группе АМП-коррекция привело к восстановлению числа негемолитических кишечных палочек. В группе ГМП-коррекция, напротив, отмечалось снижение показателя.
В то же время гемолитические варианты кишечной палочки, как и гемолитические варианты энтерококков, не высевались ни в одной из исследованных групп мышей.
Применение у мышей с моделью дисбиоза в аномальном магнитном поле полиоксидония привело к полному исчезновению из состава микрофлоры пристеночного муцина толстого кишечника бактерий рода энтеробактер. При более низких (фоновых) уровнях напряжённости магнитного поля терпия иммуномодулятором не привела к существенным изменения количественной характеристики данного микроорганизма.
Представители рода сальмонелла, содержание которых достоверно не отличалось от контроля в
группе АМП-дисбиоз, продолжали высеваться в тех же количествах и у мышей группы АМП-коррекция. В то же время после применения по-лиоксидония у мышей с дисбиозом, смоделированном при воздействии фоновых значений геомагнитного поля, исходно повышенное, по сравнению с контрольной группой, содержание сальмонелл снижалось до нуля.
Микроорганизмы, идентифицированные как представители рода цитробактер, обнаружены только в муциновом слое кишечника животных контрольной группы и группы АМП-дисбиоз, тогда как стрептококки выделялись только от мышей контрольной группы.
Что касается негемолитических представителей рода энтерококк, то на фоне применения по-лиоксидония как при фоновых, так и при повышенных значениях магнитного поля наблюдалось снижение ^ КОЕ/г этих бактерий. Однако нормализации показателя удалось добиться только в группе ГМП-коррекция.
В отношении негемолитических вариантов стафилококков достичь показателей контрольной группы, напротив, удалось только в группе АМП-коррекция, хотя и в группе ГМП-коррекция отме-
Таблица 3
Функционально-метаболическая активность нейтрофилов крови экспериментальных
и контрольных групп животных
Наименование Группы / Показатели функциональнометаболической активности тП- контроль, M±m AM^ дисбиоз, M±m AM^ коррекция, M±m тП- дисбиоз, M±m TM^ коррекция, M±m
Фагоцитарная активность, % 52,2±2,9 62,64±5,01* 50,7±2,6 52,2±1,04 64,7±3,2*
Фагоцитарное число 1,67±0,1 2,42±0,2* 1,6±0,1 1,67±0,03 2,1±0,2*
Завершённость фагоцитоза, % 78,8±0,4 97,0±8,2* 76,6±4,2 78,8±1,57 97,7±5,1*
Индекс активности фагоцитов 0,87±0,1 1,5±0,1* 0,8±0,1 0,875±0,01 1,1±0,1
НСТ-спонтанный 21,8±0,1 20,88±1,67 16,9±0,8* 17,4±1,34* 21,5±1,1
НСТ -стимулированный 32,4±1,86 26,6±2,1* 31,5±1,5 32,4±0,64 40,1±2,1*
Индекс стимуляции нейтрофилов 2,9±0,14 2,5±0,2* 2,8±0,13 2,89±0,05 3,5±0,5*
Функциональный резерв нейтрофилов 18,5±0,98 12,15±0,9* 17,9±0,9 18,45±0,36 22,8±1,5*
ЛКБ 55,0±2,9 66,9±2,9* 53,5±2,5 55,2±3,1 68,2±3,5*
МП 12,5±0,68 16,2±0,9* 12,1±0,6 13,8±0,7* 15,5±0,8*
Примечание. * - p<0,05 по отношению к данным группы ГMП-контроль.
чалось достоверное снижение их численности по сравнению с группой ГМП-дисбиоз.
Стафилококки, обладающие гемолитическими свойствами, не определялись ни в контрольной группе, ни в опытных группах при фоновых значениях геомагнитного поля - ГМП-дисбиоз и ГМП-коррекция. В условиях же воздействия магнитных полей аномальных характеристик на фоне применения полиоксидония зарегистрировано достоверное снижение показателя.
Что касается представителей микроскопических грибов, относящихся к роду Candida, то использование иммуномодулятора привело к снижению до уровня контроля их значений в условиях воздействия аномального магнитного поля и к практически к двукратному уменьшению численности в группе ГМП-коррекция по сравнению с группой ГМП-дисбиоз.
Оценка состояния функциональнометаболической активности нейтрофилов периферической крови мышей опытных и контрольной группы выявила различную реакцию фагоцитарной системы в условиях аномальных и фоновых значений магнитного поля (табл. 3). Так, при использовании полиоксидония у мышей с лекарственным дисбиозом, сформировавшемся
при фоновых значениях геомагнитного поля, наблюдалась стимуляция фагоцитарной активности, фагоцитарного числа, завершённости фагоцитоза, а также показателей стимулированного НСТ-теста, функционального резерва, индекса стимуляции нейтрофилов, уровня миелопероксидазы и лизосомальных катионных белков. При этом показатели группы ГMП-коррекция превышали не только показатели группы ГMП-дисбиоз, но и значения контроля. В группах же мышей, находившихся в условиях воздействия аномального магнитного поля все изученные исходно повышенные по сравнению с показателями группы ГMП-контроль параметры функционально-метаболической активности
нейтрофилов после применения полиоксидония возвращались к значениям контроля (за исключением одного - значений спонтанного НСТ-теста).
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о выраженном влиянии полиоксидония не только на функциональнометаболическую активность нейтрофилов, но и на состав пристеночной микрофлоры толстого кишечника. Причём направленность изменений исследованых показателей фагоцитарного
процесса в определённой степени коррелирует с характером изменений представителей
нормальной микрофлоры. Выраженная коррекция фагоцитарного звена в условиях воздействия аномального магнитного поля может быть тем механизмом, который способствует более полному восстановлению нарушенного баланса таких доминирующих представителей
микрофлоры толстого кишечника, как бифидобактерии и лактобактерии.
Больным с дисбактериозом, ослабляющим иммунные силы организма и стимулирующим тем самым активность патогенной и условнопатогенной микрофлоры, оправдано назначение препаратов или фитосборов с
иммуномодулирующими свойствами,
обладающих положительным влиянием не только на иммунную систему макроорганизма, но и на состав пристеночной микрофлоры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ардатская М.Д. Дисбактериоз кишечника: эволюция взглядов. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции // Consilium medicum / Приложение Гастроэнтерология. - 2006. - № 2. - С. 4-18.
2. Бажора Ю.И., Тимошевский В.Н., Протченко П.3., Головченко А.Н. Определение функциональной активности нейтрофилов в тесте восстановления нитросине готетразолия // Лаборатор. дело. -1981. - № 4. - С. 198-200.
3. Бондаренко В.М. Дисбактериозы и препараты с пробиотической функцией // Журнал микробиологии. - 2004. - № 1. - С. 84-92.
4. Виксман М.Е., Маянский А.Н. Способ оценки функциональной активности нейтрофилов человека по реакции восстановления нитросинего тетра-
золия: методич. рекомендации. - Казань, 1979. -14 с.
5. Дисбактериоз кишечника. Руководство по диагностике и лечению / Под ред. проф. Е.И. Ткаченко, проф. А.Н. Суворова - СПб.: Спецлит, 2007. -238 с.
6. Ефимов Б.А. Современные методы оценки качественных и количественных показателей микрофлоры кишечника и влагалища // Журнал микробиологии. - 2002. - № 4. - С. 72-78.
7. Калмыкова А.И. Клеточные и системные механизмы действия пробиотиков. - Новосибирск, 2007. -280 с.
8. Медведева О.А., Калуцкий П.В., Беседин А.В. и др. Исследование пристеночной микрофлоры кишечника мышей в условиях аномального магнитного поля в норме и при экспериментальном дисбиозе // Курский научно-практич. вестн. «Человек и его здоровье». - 2010. - № 2. - С. 15-20.
9. Нарциссов Р.П. Критерии лабораторной диагностики болезней // Лаб. дело. - 1964. - № 3. -
С. 150-151.
10. Несвижский Ю.В. Микробиоценоз пристеночного муцина желудочно-кишечного тракта крыс с индуцированным дисбиозом // Журнал микробиологии. - 2007. - № 3. - С. 57-60.
11. Середина Е.Ю. Иммунологические аспекты при лечении детей, больных острыми кишечными инфекциями, пробиотиками // Новые лекарственные препараты. - 2005. - Т. 12. - С. 28-39.
12. Трушина Э.Н. Лимфоидная система кишечника и иммуномодулирующее действие пробиотиков // Вопросы питания. - 2004. - № 6. - С. 49-53.
13. Хорошилова Н.В. Иммунотерапевтические аспекты применения пробиотиков в клинической практике // Лечащий врач. - 2003. - № 3. - С. 71-73.
14. Шубич М.Г. Выявление катионных белков в цитоплазме лейкоцитов с помощью бромфенолового синего // Цитология. - 1974. - № 10. - С. 13211322.
УДК 575:113.3:611.71:612.751.1
LINKAGE AND ASSOCIATION ANALYSIS OF ESTROGEN RECEPTOR a, COLLAGEN TYPE I, CALCITONIN RECEPTOR, AND VITAMIN D RECEPTOR GENES WITH BONE MINERAL DENSITY IN ITALIAN FAMILIES
© Sangalli AMalerba G., Xumerle L., PetrelliE., Braga V., Adami S., Pignatti P.F., Mottes M.
Department of Life and Reproduction Sciences, Biology and Genetics, Department of Biomedical and Surgical Sciences University of Verona, strada Le Grazie, 8, Verona, Italy;
E-mail: antonella. sangalli@univr. it
Osteoporosis is a common disorder with a strong genetic component. Twin and family studies have shown that genetic factors play an important role in regulating Bone Mineral Density (BMD), the best known predictor of osteoporosis. In the present study we performed a linkage analysis and a family-based association study investigating the involvement of ESR1, COL1A1, CALCR, and VDR genes in BMD variation at femur and lumbar spine in a sample of 118 Italian families by geno-typing for five common polymorphisms in these genes. Variance component showed a potential linkage of ESR1 Pvull/Xbal haplotype with three femoral sites (intertrochanter p=0.05, femoral neck p=0.05, Ward’s triangle p=0.03). No significant linkage results were observed for COL1A1, CALCR or VDR polymorphisms with any site. Transmission Disequilibrium Test (TDT) showed a significant association between ESR1 Pvull/Xbal haplotype with low BMD at femur and lumbar spine. A marginally significant association was also observed for COL1A1 Sp1 T (s) allele at Ward’s triangle. No other significant a s-sociation was observed between any other site and polymorphism. The results suggest that the ESR1 gene, or a closely located gene, contribute to BMD variation in the examined families.
Key words: osteoporosis, bone mineral density, ESR1, COL1A1, CALCR, and VDR genes, genetic polymorphism.
АНАЛИЗ СЦЕПЛЕНИЯ И АССОЦИАЦИИ ГЕНОВ РЕЦЕПТОРОВ ЭСТРОГЕНА а, КОЛЛАГЕНА 1 ТИПА, КАЛЬЦИТОНИНА И ВИТАМИНА D С МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ КОСТЕЙ В ИТАЛЬЯНСКИХ
СЕМЬЯХ
Сангалли А., Малерба Дж., Ксумерле Л., Петрелли Е., Брага В., Адами С., Пигнатти П. Ф., Моттес М.
Кафедра науки о жизни и репродукции, биологии и генетики, кафедра биомедицинских наук и хирургии Университета Вероны, Верона, Италия
Остеопороз - распространенное заболевание со значительным вкладом генетических факторов. Близнецовые и семейные исследования установили, что генетические факторы играют важную роль в регуляции плотности костной ткани, известного предиктора остеопороза. В настоящем исследовании нами был проведен анализ сцепления и ассоциации в 118 итальянских семьях с целью изучения вовлеченности 5 полиморфных вариантов генов ESR1, COL1A1, CALCR и VDR в вариабельность плотности костной ткани бедра и поясничной области позвоночника. Установлено потенциальное сцепление гаплотипа ESR1 PvuII/XbaI с тремя участками бедренной кости (интертрохантер p=0.05, шейка бедра p=0.05, треугольника Варда p=0.03). Не установлено сцепления локусов COL1A1, CALCR и VDR с каким либо из изучаемых параметров. Тест на неравновесие по передаче (TDT) позволил обнаружить значимую ассоциацию гаплотипа ESR1 PvuII/XbaI с пониженной плотностью костной ткани бедра и поясничной области позвоночника. Пограничная ассоциация наблюдалась в отношении аллеля COL1A1 Sp1 T (s) и треугольника Варда. Не было установлено ассоциаций между изученными полиморфизмами и параметрами плотности костной ткани. Результаты могут свидетельствовать о том, что ген ESR1, или близко расположенный к нему ген, вносят определенный вклад в вариабельность плотности костной ткани в обследованных итальянских семьях.
Ключевые слова: остеопороз, минеральная плотность костей, гены ESR1, COL1A1, CALCR, VDR, генетический полиморфизм.
Osteoporosis is the most common metabolic bone disease. The condition is a serious public health problem, especially for postmenopausal women of Caucasoid origin. It is characterized by low bone mass and micro architectural deterioration of bone tissue leading to enhanced bone fragility and increased fracture risk. Diagnostic criteria based on Bone Mineral Density (BMD) measurements have been proposed [40] because of the well-documented inverse relationship between BMD and fracture risk [29].
Osteoporosis is a complex disorder where genetic components together with environmental risk factors (including diet, life style, endocrine disorders, drugs) contribute to disease susceptibility. Both twin and family studies indicate that genetic factors play a major role in the regulation of BMD. In family studies the proportion of BMD variance accounted for genetic factors was around 50-84% at femur and total body [14, 37]. Recently a large female twin study by Hunter reported an estimate for BMD heritability of 60-70% at hip and spine [18].
