Полный текст
УДК 575.17:616.831-005
Н.Н. Страмбовская
Частота генетического полиморфизма некоторых ростковых факторов у больных хронической ишемией мозга
Контактная информация: Н.Н. Страмбовская, e-mail: strambovskaya@yandex.ru
Резюме:
Исследованы частоты аллелей и генотипов для 3 SNP-маркеров: BDNF (G>A), CNTF (G>A), VEGF-A (A2578C) у больных хронической ишемией мозга различной степени тяжести и здоровых наблюдаемых, соответствующих по полу и возрасту группе пациентов. Анализ частот аллелей BDNF (G>A) и VEGF-A (A2578C) у больных в сравнении со здоровыми не выявил достоверных различий. Сравнительный анализ аллелей и генотипов CNTF (G>A) показал более частое наблюдение у больных CNTFA-аллеля (χ2=5,17; р=0,02) и генотипа CNTF-GA (χ2=14,2; р=0,007) c увеличением риска развития патологии при носительстве в 2,3 [CI 95 %: 1,46-3,73] раза, что может рассматриваться как один из факторов предрасположенности к болезни.
Ключевые слова:
хроническая ишемия мозга, генетическая предрасположенность, генетический полиморфизм, цитокины
N.N. Strambovskaya
Genetic polymorphism of the growth factors in patients with chronic brain ischemia
Summary:
Allele and genotype frequencies of 3 single nucleotide polymorphisms: BDNF (G>A), CNTF (G>A), VEGF-A (A2578C) were studied in the patients with chronic brain ischemia with different severity and healthy subjects matched for sex and age. The analysis of allele frequencies for BDNF (G>A) and VEGF-A (A2578C) polymorphisms in patients and controls did not reveal any significant differences. Frequency analysis showed that allele CNTF-A (χ2=5,17; р=0,02) and genotype CNTF-GA (χ2=14,2; р=0,007) was higher in the group with chronic brain ischemia compared to the controls, an increased risk of the disease in carriers 2,3 times higher [CI 95Т %: 1,46-3,73] and can be considered as the predilection to the disease.
Key words:
chronic brain ischemia, genetic susceptibility, genetic polymorphism, сcytokines
Введение
Хроническая ишемия мозга являющаяся следствием атеротромбогенеза и других сосудистых патологических процессов, нарушающих кровоток, сегодня все чаще формируется у лиц работоспособного возраста, а в старших возрастных группах получает тотальное распространение [2]. Адекватное кровоснабжение различных областей мозга контролируется различными ауторегуляторными механизмами, среди которых - помимо миогенных и нейрогенных компонентов системе химической регуляции принадлежит основное место. С этой точки зрения рассмотрение роли отдельных групп химических регуляторов мозга, в том числе и в условиях ишемических нейропатологий представляет попытку выяснения причинно-следственных отношений этих расстройств [1, 6].
В последние десятилетия активно предпринимаются усилия для выявления генетических предикторов цереброваскулярных заболеваний. Большое количество работ посвящено генетическим маркерам предрасположенности к артериальной гипертензии, дислипемии и атерогенезу, обозначены этнические аспекты носительства. Однако роль полиморфизма ростковых факторов - факторов химической регуляции в развитии и патогенезе хронических нейроциркуляторных нарушений изучена не достаточно полно.
Цель работы - изучение частот генотипов и аллелей полиморфизма генов ростковых факторов: BDNF(G>A), CNTF(G>A), VEGF-A(A2578C) у больных хронической ишемией мозга, осложненной когнитивной дисфункцией и без нее, а также у резидентов популяции Забайкальского края, не имеющих признаков цереброваскулярной патологии.
Материалы и методы
Первую клиническую группу составили 101 (62 женщин и 39 мужчин) больной в возрасте 58,3±9,2 лет, имеющих жалобы и объективные признаки хронической ишемии мозга II стадии без признаков декомпенсации. Вторую клиническую группу составили 209 (137 женщин и 72 мужчин) больных в возрасте 65,8±9,7 лет (р>0,05), имеющих жалобы и объективные признаки хронической ишемии мозга III стадии и когнитивными нарушениями степени деменции. В качестве критериев включения в первую и вторую клинические группы, а также для установления степени когнитивных нарушений использовались оценочные шкалы: Hachinski (>4 баллов), ММSE (10-24 баллов включительно), тест рисования часов (менее 10 баллов)); отрицательный результат при оценке депрессии по шкале М. Гамильтон (<15 баллов). Сосудистый характер поражения подтверждался нейровизулизационно, а также шкалой ишемии NINDS-AIREN. В качестве фоновой патологии пациенты обеих групп в равной степени имели артериальную гипертензию (92,3 %), изменения со стороны стратегических для мозгового кровотока сосудов (атеросклероз, патологическая извитость и т.д. - 81,2 %), дислипидемию (79,4 %), сахарный диабет II типа (23,3 %). Следует отметить, что наблюдаемые имели равный стаж заболевания (по объективным и субъективным признакам), однако степень нарастания очаговой и когнитивной симптоматики была более значительна во второй группе исследования.
Контрольную группу составили 202 неродственных резидента открытой популяции Забайкальского края (129 женщин, 73 мужчин) в возрасте 51,6±11,7 лет (р>0,05), проживающих в городе Чита, не имеющих на момент исследования объективных признаков сосудистой, в том числе и цереброваскулярной патологии.
Методом исследования послужила полимеразная цепная реакция с детекцией продукта амплификации в режиме реального времени (PCR-rt) на геномной ДНК лейкоцитов периферической крови.
Для оценки соответствия распределений генотипов ожидаемым значениям при равновесии Харди-Вайнберга и для сравнения распределений частот генотипов и аллелей в двух субпопуляциях использовали критерий χ2 с поправкой Йетеса. Об ассоциации аллелей или генотипов с предрасположенностью к изучаемой патологии судили по величине относительного риска заболевания (ОР). Границы 95 % доверительного интервала (CI) вычисляли методом B. Woolf. Значения уровня p<0,05 рассматривались как статистически значимые. Статистическая обработка данных проводилась с использованием программного пакета Statistica 6.1 (StatSoft, USA).
Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ГБОУ ВПО ЧГМА, протокол № 2 от 06.11.2009 г.
Результаты и обсуждение
В ходе работы обнаружены все искомые мутации в гомо- и гетерозиготном состоянии с подчинением равновесию Харби-Вайнберга при сравнении наблюдаемых и ожидаемых частот. В таблице 1 и 2 представлены результаты анализа распределения аллелей (доли) и генотипов (%) изучаемых SNP-полиморфизмов в наблюдаемых группах. Ростовые и нейротрофические факторы являются полипептидами, которые, воздействуя на различные типы клеток, участвуют в реализации их функций. В нашем исследовании с учетов биологической роли и потенциального влияния на развитие и течение цереброваскулярной патологии мы остановились на изучении полиморфизма генов трех ростковых факторов: BDNF(G>A), CNTF(G>A), VEGF-A(A2578C).
Таблица 1.Частота аллелей изучаемого полиморфизма у больных хронической ишемией мозга (2 группы) - резидентов Забайкальского края Полиморфизм Аллели Частота аллели, р χ2; p (df=1) OR (CI: 95 %)
контрольная группа, (n=201) 1-я клинич. группа, (n=101) 2-я клинич. группа, (n=209) для 1-й клинич. группы для 2-й клинич. группы для 1-й клинич. группы для 2-й клинич. группы
CNTF G>A G 0,88 0,83 0,82 2,76;
0,1 5,17;
0,02 0,67
(0,42-1,08) 0,63
(0,43-0,94)
A 0,12 0,17 0,18 1,49
(0,94-2,4) 1,58
(1,06-2,35)
BDNF G>A Val66Met G 0,84 0,84 0,86 0,02;
0,88 0,28;
0,6 1,04
(0,65-1,66) 1,1
(0,75-1,64)
A 0,16 0,16 0,14 0,97
(0,6-1,55) 0,9
(0,61-1,33)
VEGF-A A2578C A 0,44 0,43 0,48 0,28;
0,6 0,97;
0,32 0,91
(0,65-1,29) 1,15
(0,87-1,52)
C 0,56 0,57 0,52 1,1
(0,78-1,55) 0,87
(0,66-1,15)
Примечание. χ2, OR (CI: 95 %) - сравнение частоты аллелей в клинических группах и контрольной, сравнение между двумя клиническими группами не проводилось. Жирным шрифтом выделены значимые результаты.
Таблица 2. Частота генотипов изучаемого полиморфизма у больных хронической ишемией мозга (2 группы) -резидентов Забайкальского края Полиморфизм Генотип Частота генотипа, % χ2; p (df=1) OR (CI: 95 %), df=2
Контрольная группа, (n=201) 1-я клинич. группа, (n=101) 2-я клинич. группа, (n=209) для 1-й клинич. группы для 2-й клинич. группы для 1-й клинич. группы для 2-й клинич. группы
CNTF G>A GG 78,3 68 64,3 4,18;
0,12 14,42;
0,007 0,59
(0,34-1,0) 0,5
(0,32-0,78)
GA 18,5 29 34,7 1,8
(1,02-3,17) 2,33
(1,46-3,73)
AA 3,2 3 1 0,94
(0,23-3,85) 0,31
(0,06-1,53)
BDNF G>A Val66Met GG 69,6 72 73,3 1,05;
0,59 1,34;
0,51 1,12
(0,66-1,91) 1,2
(0,77-1,85)
GA 28,8 25 24,2 0,82
(0,48-1,43) 0,79
(0,51-1,24)
AA 1,6 3 2,5 1,94
(0,38-3,78) 1,59
(0,37-6,75)
VEGF-A A2578C AA 22,4 17,8 22,3 0,87;
0,65 2,74;
0,25 0,76
(0,41-1,4) 0,99
(0,62-1,6)
AC 43,8 47,5 51 1,19
(0,73-1,93) 1,34
(0,9-1,99)
CC 33,8 33,7 26,7 1,01
(0,6-1,68) 0,71
(0,46-1,1)
Примечание. χ2, OR (CI: 95 %) - сравнение частоты генотипов в клинических группах и контрольной, сравнение между двумя клиническими группами не проводилось.
BDNF принадлежит к семейству нейротрофинов и действует через общий для всех нейротрофинов p75NTR рецептор (p75 neurotrophin receptor), а также специфичный для BDNF тирозинкиназный TrkB рецептор [1, 5, 13]. Наибольшая экспрессия BDNF выявлена в таких структурах центральной нервной системы, как гиппокамп, мозжечок, кора, гипоталамус, перегородка. К настоящему времени открыто, что BDNF участвует в выживании и регуляции функционирования нейронов в том числе и во взрослом мозге. Он вовлечен в формирование синапсов и оказывает сильное влияние на рост, реконструкцию и стабильность дендритов и аксонов в гиппокампальных и кортикальных нейронах. Обнаружено, что BDNF способен повышать выживаемость нейронов, восстанавливать уже поврежденные, в том числе, ишемией/гипоксией и травмами [1, 13]. Выявлено вовлечение BDNF в ряд патологий. Так, у людей страдающих депрессией, шизофренией, болезнью Альцгеймера уровень мРНК BDNF и белка BDNF в ряде регионов мозга, а также сыворотке и плазме крови, снижен. Кроме того, есть данные, что возрастные изменения, происходящие в мозге, сопровождаются снижением содержания BDNF [1, 3, 7, 8].
Изучаемый нами генетический полиморфизм ассоциирован со снижением концентрации BDNF как в мозге, так и в плазме крови. В работе В.М. Шкловского и соавт. (2012) сделано предположение, что аллель Val полиморфизма Val66Met BDNF является фактором выживаемости больных при ишемическом и геморрагическом инсультах и тяжелой черепно-мозговой травме. В нашем исследовании частота генотипов и аллелей в группах наблюдения достоверно не отличалась и соответствовала общепопуляционным показателям, однако больные хронической ишемией мозга, осложненной когнитивной дисфункцией имели некоторое сравнительное снижение частоты BDNF-66Met. И, тем не менее, при изучении частот генотипов в клинических группах с увеличением тяжести заболевания наблюдалось снижение частоты гетерозигот и увеличение гомозигот (р>0,05).
CNTF-белок с МВ 22,8 кДа структурно подобен ингибирующему фактору лейкемии (LIF), интерлейкинам-6 и -11 и онкостатину М (OSM). CNTF идентифицирован как фактор, способствующий выживанию нейронов цилиарного ганглия эмбриона цыпленка. Большинство его эффектов связано с поддержанием клеток центральной и периферической нервной системы, включая нейроны гиппокампа и срединной перегородки, симпатические ганглии, мотонейроны, сенсорные нейроны. CNTF предотвращает дегенерацию моторных аксонов после их перерезки и способствует дифференцировке астроцитов и созреванию олигодендроцитов. Добавление CNTF к культуре глиальных клеток ведет к увеличению размера астроцитов обоего типа [1, 10].
Изучаемый нами полиморфизм CNTF(G>A) способствует изменению биологических свойств цитокина, что отражается на его функциях. Исследование настоящей мутации практически не освящено в научной литературе, однако, по данным нашего исследования отмечается явное увеличение носительства CNTF-A аллеля у пациентов дисциркуляторной энцефалопатией, причем, чем тяжелее заболевание, тем большая сравнительная частота минорного аллеля нами наблюдалась (р=0,02, таблица 1). В носительстве генотипов среди больных хронической ишемией мозга относительно контроля преобладают гетерозиготы, причем выявленный CNTF-GA-генотип повышает риск развития заболевания в 2,3 раза (р=0,007) (таблица 2). Можно предположить, что снижение трофического действия фактора у обладателей данного полиморфизма блокирует полноценную внутриклеточную регенетацию нейронов и клеточную регенерацию клеток, преимущественно астроцитарной глии, что приводит к преждевременной дегенерации нервной ткани и, соответственно, более ранним клиническим проявлениям заболевания.
VEGF-А, первый из идентифицированных представителей, обладает активностью ростового фактора клеток сосудистого эндотелия с плеотропными функциями: усиление миграции, пролиферация, образование трубчатых структур клетки. Благодаря уникальным функциям VEGF-А реализует корреляцию процессов проницаемости, воспаления, ангиогенеза [1, 4]. Экспрессия мРНК VEGF-А отмечена в сосудистых регионах, подверженных капилляризации, она VEGF-А индуцируется в макрофагах, Т-клетках, астроцитах, гладкомышечных клетках, кардиомиоцитах, эндотелии, кератиноцитах. Блокада VEGF специфическими антителами в острой фазе ишемического инсульта уменьшает проницаемость гематоэнцефалического барьера и увеличивает риск геморрагической трансформации [1, 9, 11, 12]. Изучаемый полиморфизм VEGF-A (A2578C) ассоциирован со снижением активности VEGF-А. По данным нашего исследования отмечается неожиданное увеличение частоты мутантного аллеля у резидентов контрольной группы и незначительное снижение его у представителей клинических групп, причем более выраженное у пациентов с более тяжелым нарушением мозговых функции (р>0,05), однако, у них относительно контрольной группы, отмечается увеличение количества гетерозигот. Вероятно, в данном случае имеется эффект сверхдоминирования с более агрессивным проявлением полиморфизма в фенотипе в гетерозиготном состоянии.
Безусловно, наличие и концентрация нейротрофических и ростковых факторов влияют на функционирование клеток нервной системы не только в норме, но и при различных патологических процессах, в частности ишемическом повреждении головного мозга. Генетический полиморфизм меняет функционирование цитокинов, и соответственно отражается на работе химических нейрорегуляторов. Выявленное увеличение частоты CNTF-A аллеля у больных хронической ишемией мозга, вероятно, послужит сигналом для более детального изучения настоящего фактора и использование полученных данных в практической ангионеврологии.
Литература
1. Гомазков О.Ф. Нейротрофические факторы мозга // Справочно-информационное издание. Электронная версия. - М., 2004. - 311 с.
2. Гусев Е.И., Скворцова В.И Ишемия головного мозга. - М. Медицина, 2001. - 327 с.
3. Колесниченко Е.В., Барыльник Ю.Б., Голимбет В.Е. Редкий вариант поздней дискинезии у больных шизофренией с генотипом MetMet для полиморфизма Val66Met гена BDNF // Медицинские науки. - 2011. - № 9.- С. 257-259.
4. Кузник Б.И. Клеточные и молекулярные механизмы регуляции системы гемостаза в норме и патологии. - Чита: Экспресс-издательство, 2010. - 827 с.
5. Морозова М.В. Влияние нейротрофического фактора мозга (BDNF) на эпигенетически и генетически детерминированные нарушения поведения: автореферат. дис. … канд. биол. наук. - Новосибирск, 2012. - 19 с.
6. Фариева Л.М. Фолдинг рекомбинантных нейротрофических факторов человека: автореферат дис. канд. хим. наук. - Москва, 2009. - 26 с.
7. Chen Z.Y., Patel P.D., Sant G., et. al. Variant brain-derived neurotrophic factor BDNFMet66 alters the intracellular traffi cking and activity-dependentsecretion of wild-type BDNF in neurosecretory cells and corticalneurons // J. Neurosci. - 2004. - Vol. 24, № 18. - P. 4401-4411.
8. Egan M., Kojima M., Callicott J., et. al. The BDNF val66met polymorphism affects activity dependent secretion of BDNF and human memory andhippocampal function // Cell. - 2003. - Vol. 112. - P. 25-26.
9. Fabel K., Fabel K., Tam B., et. al. VEGF is necessary for exercise-induced adult hippocampal neurogenesis // Eur. J. Neurosci. - 2003. - № 18 (10). - P. 2803-12.
10. Fantuzzi G., Benigni F., Sironi M., et. al. Ciliary neurotrophic factor (CNTF) induces serum amyloid A, hypoglicaemia and anorexia and potentiates IL-1 induced corticosterone and IL-6 production in mice // Cytokine. - 1995. - № 7 (2). - P. 150-156.
11. Hai J., Li S.T., Lin Q., Pan Q.G., et. al. Vascular endothelial growth factor expression and angiogenesis induced by chronic cerebralhypoperfusion in rat brain // Neurosurgery. - 2003. - № 53 (4). - P. 963-970.
12. Josko J., Knefel K. The role of vascular endothelial growth factor in cerebral oedema formation // Folia Neuropathol. - 2003. - № 41 (3). - P. 161-166.
13. Liu X. Non-invasive intranasal insulin-like growth factor-I reduces infarct volume and improves neurologic function in rats following middle cerebral artery occlusion // Neurosci. Lett. - 2001. - 308 (2). - P. 91-94.
Исследованы частоты аллелей и генотипов для 3 SNP-маркеров: BDNF (G>A), CNTF (G>A), VEGF-A (A2578C) у больных хронической ишемией мозга различной степени тяжести и здоровых наблюдаемых, соответствующих по полу и возрасту группе пациентов. Анализ частот аллелей BDNF (G>A) и VEGF-A (A2578C) у больных в сравнении со здоровыми не выявил достоверных различий. Сравнительный анализ аллелей и генотипов CNTF (G>A) показал более частое наблюдение у больных CNTFA-аллеля (?2=5,17; р=0,02) и генотипа CNTF-GA (?2=14,2; р=0,007) c увеличением риска развития патологии при носительстве в 2,3 [CI 95 %: 1,46-3,73] раза, что может рассматриваться как один из факторов предрасположенности к болезни.
Добавить в коллекцию