Молекулярно-генетические и клинико-генотипические особенности муковисцидоза в российских популяциях
Изучение спектра и относительных частот диагностически значимых мутаций в гене в обширной выборке российских больных муковисцидозом. Оценка и характеристика распространенности некоторых мутаций гена в разных этнических группах коренного населения России.
Рубрика | Медицина |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.08.2018 |
Размер файла | 143,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Анализ частоты некоторых мутаций в гене CFTR в ряде популяций России.
Для определения популяционных частот CFTR мутаций проанализированы выборки здоровых индивидов, проживающих в европейских регионах России и относящихся к пяти этносам: русские, марийцы, удмурты, чуваши, башкиры. Для каждого этноса проскринировано не менее 1000 хромосом. Методом мультиплексной ПЦР проанализированы семь CFTR мутаций: F508del, CFTRdele2,3(21kb), 1677delTA, 2143delT, 2184insA, 394delTT, 3821delT, суммарная доля которых у российских больных МВ составляет 67,3%. Регионы происхождения индивидов, размеры выборок и результаты исследования представлены в табл. 1.
Таблица 1. CFTR мутации, обнаруженные в популяционных выборках.
Этнос |
Регион |
Объем выборки (чел.) |
Мутации |
|
Русские |
Кировская область |
354 |
4 - F508del |
|
Тверская область |
182 |
1 - F508del 1 - CFTRdele2,3(21kb) |
||
Псковская область |
140 |
1 - F508del |
||
Ростовская область |
648 |
9 - F508del 1 - 1677delTA |
||
Чуваши |
Чувашия |
780 |
3 - F508del 1 - CFTRdele2,3(21kb) |
|
Удмурты |
Удмуртия |
613 |
2 - F508del |
|
Марийцы |
Марий Эл |
505 |
не обнаружены |
|
Башкиры |
Башкирия |
517 |
1 - CFTRdele2,3(21kb) |
В выборках русских из четырех регионов были обнаружены три разные мутации в гене CFTR: F508del, CFTRdele2,3(21kb) и 1677delTA, но только мутация F508del встретилась во всех регионах, поэтому у русских европейской части России возможно было оценить популяционную частоту только мутации F508del.
Частоты мутации F508del в выборках русских представлены в табл. 2. При попарном сравнении частот мутации F508del во всех выборках, а также в выборках из г. Санкт-Петербурга (8/1000 хромосом) (Потапова, 1994) и г. Москвы (22/5046 хромосом) (Петрова Н.В., Гинтер Е.К., 1997) достоверные различия не выявлены. Отсутствие различий в частотах мутации F508del позволило объединить все выборки для получения более точного значения частоты мутации F508del у русских европейской части России, составившего 0,00518 (0,00398ч0,00663, при 95%-ом доверительном интервале) (табл. 2), что достоверно ниже, чем в ряде европейских популяций. Так, наибольшие значения частоты мутации F508del наблюдаются на северо-западе Западной Европы, достигая в Шотландии (Brock D.J. et al., 1998) и Дании (Brandt N.J. et al., 1994) 0,015 и 0,013, соответственно; в странах средиземноморского бассейна частота мутации F508del снижается, составляя, например, в Италии - 0,010 (Gasparini P. et al., 1999), а в Израиле (среди евреев-ашкенази) - 0,0089 (Kalman Y.M. et al., 1994). В Эстонии частота мутации F508del составила 0,0059 (Teder M. et al., 2001), это значение достоверно не отличается от полученного нами для русских европейской части России. Согласно данным Международного консорциума по муковисцидозу в Европе относительная частота мутации F508del снижается в направлении с севера-запада на юго-восток (WHO, 2004). По-видимому, так же изменяется и популяционная частота мутации F508del. Этому соответствует и значение частоты мутации F508del, полученное для коренного населения Индии (0,00209), что достоверно ниже, чем для обследованных русских популяций.
Таблица 2. Частота мутации F508del в выборках русских.
Регион |
Частота мутации F508del |
Границы значения частоты F508del (min max) при 95%-ом доверительном интервале |
|
Ростовская область |
0,00694 |
0,00363<…<0,01209 |
|
Кировская область |
0,00565 |
0,00193<…<0,01288 |
|
Тверская область |
0,00275 |
0,00014<…<0,01296 |
|
Псковская область |
0,00357 |
0,00012<…<0,01683 |
|
С.-Петербург |
0,00800 |
0,00398<…<0,01439 |
|
Москва |
0,00436 |
0,00295<…<0,00622 |
|
Всего (русские) |
0,00518 |
0,00398<…<0,00663 |
В табл. 3 представлены значения частоты мутации F508del у четырех народов Волго-Уральского региона (марийцы, чуваши, удмурты, башкиры) в сравнении с русскими европейской части России.
Таблица 3. Различие в частоте мутации F508del между пятью этническими группами.
Этническая группа |
Частота мутации F508del (minmax при 95%-ом д.и.) |
Р (уровень значимости - %) |
|
марийцы |
…<0,00296 |
Рр-м=96,15 (5%) |
|
чуваши |
0,00192 (0,000520,00496) |
Рр-ч=94,98 (5%) |
|
удмурты |
0,00112 (0,000060,00530) |
Рр-у=94,37 (10%) |
|
башкиры |
<0,00458 |
Рр-б=96,49 (5%) |
|
русские |
0,00518 (0,003980,00663) |
Примечания: р - русские; м - марийцы; ч - чуваши; у - удмурты; б - башкиры
Частота мутации F508del в выборках удмуртов, чувашей, башкир и марийцев не должна превышать 0,00530, 0,00496, 0,00458 и 0,00296, соответственно (при 95% доверительном интервале). Различия в частоте этой мутации между выборками русских и марийцев, русских и чувашей, русских и башкир достоверны (p=0,05), а русских и удмуртов достоверны только на 10%-ом уровне значимости. Таким образом, популяционная частота мутации F508del у народов Волго-Уральского региона ниже, чем у русских европейской части России и в ряде западноевропейских популяций (Brandt N.J. et al., 1994; Brock D.J. et al., 1998; Gasparini P. et al., 1999; Kalman Y.M. et al., 1994). Это может быть связано как с более низкой частотой муковисцидоза, так и различием в спектрах приводящих к муковисцидозу мутаций у автохтонного населения Волго-Уральского региона и русских европейской части России. Косвенным свидетельством в пользу этого может служить тот факт, что в работе Г.Ф. Корытиной с соавторами при обследовании больных МВ у 4 башкир, 1 чуваша и 1 удмурта мутация F508del не была обнаружена (Корытина Г.Ф. и др., 2002).
Поскольку частоты выявленных мутаций в выборках Волго-Уральского региона малы, дальнейший расчет частоты МВ проведен только для популяций русских европейской части России.
Расчет частоты муковисцидоза в популяциях русских европейской части России.
Впервые оценка частоты муковисцидоза была получена нами в 1997 году в результате скрининга 2523 новорожденных г. Москвы на мутацию F508del и составила 1:12300 (Петрова Н.В., Гинтер Е.К., 1997). Для получения более точной оценки МВ данные по частоте мутации F508del в Ростовской, Кировской, Тверской и Псковской областях, г. Москве и г. С.-Петербурге (Потапова О.Ю., 1994) были объединены: в выборке 4347 человек (8694 хромосомы) обнаружено 45 носителей мутации F508del. Частота мутации F508del составила 0,00518 (0,00398ч0,00663, при 95%-ом доверительном интервале) (табл. 2). Относительная доля мутации F508del среди больных МВ из европейской части России равна 54,4% (0,544=708/1302). Таким образом, число всех мутантных аллелей гена CFTR в изученной выборке 8694 хромосом должно быть 83 (45/0,544), а частота всех мутантных аллелей гена CFTR (q) - 0,00955 (0,00789ч0,01145, при 95%-ом доверительном интервале; 83/8694). Тогда частота МВ (q2) в популяциях русских в Европейской части России составит 0,0000912, или 1:10965.
Полученная нами оценка согласуется с предварительными результатами скрининга новорожденных на МВ в Российской Федерации, проведенного с января 2007 года по июль 2008 года (Tolstova V.D. et al, 2008): частота МВ в европейских регионах России составляет 0,0000966 (0,0000819ч0,0001145), или 1:10352 новорожденного.
По-видимому, частота МВ в популяциях европейской части России ниже, чем во многих популяциях Западной Европы (1:2500-4500), но сравнима с частотами МВ в некоторых популяциях северо-восточной Европы (например, в Швеции и Финляндии, 1:7000 и 1:26000, соответственно) и в Турции (1 : 10000 новорожденных).
Молекулярно-генетическая диагностика в российских семьях с муковисцидозом
Следующим этапом работы явилась разработка протокола комплексной ДНК-диагностики МВ в российских семьях на основе полученных результатов по анализу частых мутаций и анализу полиморфизма внутригенных и внегенных маркеров гена CFTR. Он заключается в использовании методов прямой и косвенной идентификации мутантных аллелей у больных, родителей и других членов семей (рис. 2). При прямой диагностике частых мутаций идентифицируют 77% мутантных аллелей. При этом в 58% семей с МВ идентифицированы обе мутации, в 33% - одна мутация, в 9% - на обеих хромосомах мутация не определена. В двух последних ситуациях проводим косвенную диагностику с использованием внутригенных и внегенных полиморфизмов, позволяющую повысить число информативных семей не менее, чем до 95%.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2. Схема проведения комплексной ДНК-диагностики в семьях с МВ.
А). Анализ частот аллелей и гаплотипов внутригенных полиморфизмов в выборках нормальных и мутантных хромосом.
С целью выяснения эффективности использования внутригенных полиморфизмов для диагностики МВ в семьях, где один или оба мутантных аллеля неизвестны, проведен анализ сцепления аллелей четырех внутригенных полиморфизмов IVS1CA, IVS8CA, IVS6aGATT, IVS17bCA в семьях с МВ (344 больных и 488 их родителей). Выявлено достоверное различие частот аллелей в выборках нормальных и мутантных хромосом и неравновесие по сцеплению для определенных аллелей для всех изученных внутригенных маркеров.
Анализ гаплотипов также выявил достоверное различие частот гаплотипов в выборках нормальных и мутантных хромосом и неравновесие по сцеплению для определенных гаплотипов внутригенных маркеров. Наиболее частым в выборке нормальных хромосом является гаплотип 22-7-16-13 (22,5%), в выборке мутантных хромосом самыми частыми являются 21-6-17-13 (29,5%) и 21-6-23-13 (27,5%), среди нормальных хромосом обнаруженные менее чем в 3%; и гаплотип 22-7-16-13 (15,2%).
В результате анализа сцепления CFTR мутаций с гаплотипами четырех внутригенных маркеров выявлены три группы мутаций, ассоциированные с определенными гаплотипами: мутации F508del, N1303K, G542X, 2143del и 394delTT - с гаплотипом 21-6-23-13; мутации CFTRdele2,3(21kb), 1677delTA, L138ins - с гаплотипом 22-7-16-13 и мутации W1282X, R334W - с гаплотипом 26-7-17-17. Мутацию F508del считают самой древней мутацией в гене CFTR: в зависимости от используемых для расчетов ДНК-маркеров ее возраст оценивают от 6000 до 35000-52000 лет назад. Большинство хромосом с мутацией F508del ассоциированы с двумя группами гаплотипов, имеющих аллели 23 и 17 маркера IVS8CA в своем составе. В исследованной нами выборке это гаплотипы 21-6-23-13 и 21-6-17-13. Предполагают, что гаплотип, ассоциированный с аллелем 23, является более древним по сравнению с гаплотипом с аллелем 17 и, возможно, исходным, на котором произошла мутация F508del. Вероятно, что появление гаплотипа, ассоциированного с аллелем 17, произошло вследствие неравного кроссинговера (Morral N. et al., 1994; Kaplan N.L. et al., 1994). Мутации N1303K и G542X также считают древними в истории человечества и произошедшими в той же исходной популяции с одинаковым генетическим составом, что и мутация F508del (Claustres M. et al., 1996; Mateu E. et al., 2002). Об этом свидетельствует и их ассоциация с древним гаплотипом 21-6-23-13. С этим гаплотипом сцеплены мутации 2143del и 394delTT, о времени происхождения которых данные в литературе отсутствуют. Но их сцепление с древним гаплотипом 21-6-23-13 может указывать на то, что источником проникновения этих мутаций на территорию Восточной Европы могла быть та же исходная популяция, с которой связано и распространение мутации F508del. Появление мутации W1282X произошло на территории Ближнего Востока относительно недавно, а проникновение и распространение ее на территорию Европы связано с миграцией популяции евреев-ашкенази (Claustres M. et al., 1996; Bobadilla J.L. et la., 2002). В большем числе случаев мутация W1282X у российских больных МВ сцеплена с гаплотипом 26-7-17-17, относительно редким как среди мутантных, так и среди нормальных хромосом. С этим же гаплотипом сцеплена и мутация R334W, что может говорить о ее проникновении на территорию России одновременно с мутацией W1282X и из одной исходной популяции. Мутация 3849+10kbC>T ассоциирована с двумя гаплотипами, различающимися по аллелям всех четырех полиморфизмов 21-6-23-13 и 26-7-17-17, что может говорить о неоднократности ее происхождения и возможном проникновении ее на территорию России из разных исходных популяций. Ассоциация мутаций CFTRdele2,3(21kb), 1677delTA, L138ins - с гаплотипом 22-7-16-13, наиболее частым среди нормальных хромосом, возможно свидетельствует об относительно недавнем происхождении данных мутаций. Мутация 2184insA сцеплена с гаплотипом 21-7-16-17, редким и на мутантных, и на нормальных хромосомах.
Определение гаплотипа, сцепленного с конкретной мутацией, позволяет прояснить источник происхождения и распространения мутации в популяции, что важно при изучении спектров мутаций в разных этнических группах больных МВ, а также является дополнительным контролем при проведении ДНК-диагностики, что особенно важно для пренатальной диагностики.
Б). Эффективность комплексной ДНК-диагностики МВ.
Гетерозиготность среди носителей мутантных МВ аллелей и число информативных семей определяют эффективность полиморфизма, используемого при косвенной ДНК-диагностики в семьях с МВ (табл. 4).
Таблица 4. Гетерозиготность облигатных носителей CFTR мутаций и информативность семей, отягощенных муковисцидозом, по внутригенным и внегенным ДНК-маркерам.
Маркеры |
IVS1CA |
IVS6aGATT |
IVS8CA |
IVS17bCA |
XV2c |
KM19 |
CS7 |
J3.11 |
W30 |
|
H |
0,79 |
0,625 |
0,68 |
0,46 |
0,62 |
0,59 |
0,73 |
0,42 |
0,42 |
|
N |
387 |
632 |
389 |
369 |
225 |
330 |
63 |
128 |
74 |
|
100% - I |
0,47 |
0,44 |
0,40 |
0,23 |
0,24 |
0,27 |
0,31 |
0,10 |
0,33 |
|
50% - I |
0,51 |
0,46 |
0,52 |
0,60 |
0,67 |
0,58 |
0,61 |
0,65 |
0,44 |
|
n |
148 |
219 |
156 |
119 |
79 |
117 |
26 |
48 |
30 |
Примечание: H - гетерозиготность; N - число обследованных родителей; I - информативность; n - число обследованных семей.
В результате анализа гетерозиготности облигатных носителей мутантных аллелей (родителей) и информативности семей по четырем внутригенным IVS1CA, IVS8CA, IVS6aGATT, IVS17bCA и пяти внегенным XV-2c, KM19, CS7, J3.11, W30 полиморфным ДНК-маркерам показано, что наиболее эффективным для косвенной диагностики МВ является полиморфизм динуклеотидных CA повторов в 1 интроне гена CFTR (IVS1CA): Для этой системы характерна максимальная гетерозиготность облигатных носителей мутантных МВ аллелей (0,79) и самое высокое число полностью информативных семей (47%) по сравнению с другими ДНК-маркерами как внутригенными, так и внегенными (табл. 4).
Использование всех изученных маркерных систем наряду с типированием частых мутаций (комплексная диагностика) позволяет достигнуть полной информативности практически во всех семьях, которым необходима пренатальная диагностика МВ (табл. 5). Так при прямой ДНК-диагностике в 237 полных семьях полностью информативными оказались 151 (64%), частично информативными - 66 (28%), а неинформативными - 20 (8%) семей. Анализ полиморфных маркеров позволил достичь полной информативности во всех семьях с двумя не идентифицированными мутациями, и лишь в одной семье с одним не идентифицированным аллелем не удалось подобрать информативную систему. Т.е. в результате использованного нами протокола комплексной ДНК-диагностики полностью информативными оказались 99,5% семей.
Таблица 5. Результат комплексной ДНК-диагностики в семьях с МВ.
прямая |
косвенная |
комплексная |
||||
I |
n |
I |
n |
I |
n |
|
100% |
151 |
100% |
107 |
100% |
151 |
|
50% |
33 |
|||||
0% |
11 |
|||||
50% |
66 |
100% |
51 |
100% |
51 |
|
50% |
15 |
100% |
14 |
|||
50% |
1 |
|||||
0% |
20 |
100% |
20 |
100% |
20 |
Примечание: I - информативность; n- число семей
Взаимосвязь CFTR генотипа и фенотипа у российских больных МВ.
Одним из вопросов, возникающих при консультировании семей, выявленных при пресимптоматической диагностике, либо при диагностике МВ у плода является прогноз течения заболевания, в связи с этим исследование гено-фенотипических корреляций у российских больных МВ представляет значительный интерес. Большое число мутаций в гене CFTR, а, следовательно, и широкое разнообразие генотипов предопределяет трудности в выявлении гено-фенотипических корреляций. Многочисленными исследованиями показана четкая зависимость между тяжестью поражения функции поджелудочной железы и CFTR генотипом больного МВ. Мутации I, II, III классов, при которых функция хлорного канала CFTR полностью нарушена, ассоциируют с панкреатической недостаточностью, их относят к «тяжелым». Наличие в генотипе больного, хотя бы одной мутации IV, V, VI классов, при которых частично сохраняется функция белка CFTR, ассоциировано с сохранением остаточной функции поджелудочной железы, их называют «мягкими». «Мягкие» мутации доминируют над «тяжелыми» в отношении функции поджелудочной железы. Взаимосвязь же CFTR мутаций с другими клиническими симптомами МВ не столь очевидна (Zielenski J., 2000; Parad R.B. et al., 1999; Mekus F. et al., 2000).
У 280 российских пациентов с двумя идентифицированными CFTR аллелями определены 22 разные мутации (две из них: 1898+1G>A и R668C выявлены в совместном исследовании (Verlingue C. et al., 1995)): 16 из них относятся к «тяжелым»; 6 - к «мягким» в соответствии с тяжестью поражения поджелудочной железы. Группу больных МВ с «тяжелыми» генотипами составили 257 пациентов с двумя «тяжелыми» мутациями - мутациями I и/или II классов; в группе с «мягкими» генотипами - 23 пациента, имеющих, по крайней мере, одну «мягкую» мутацию - мутации IV или V классов. В этих группах проведена оценка ряда клинических параметров и симптомов, характеризующих степень вовлеченности органов системы пищеварения и органов дыхания в патологический процесс.
Заболевание начинается достоверно раньше у больных с «тяжелыми» генотипами (0,18±0,03 года против 1,87±0,98 года; p=0,000), и начало кишечного синдрома отмечается у этих пациентов также в более раннем возрасте (0,30±0,07 года против 3,20±1,66 года; p=0,029).
Моносимптоматический дебют заболевания отмечен у 79% пациентов в группе с «тяжелыми» генотипами и у 71% больных в группе с «мягкими» генотипами (p=0,52). Но у больных с тяжелыми генотипами заболевание достоверно чаще дебютирует кишечным синдромом (66% в группе «тяжелые» против 29% в группе «мягкие»; p=0,008), тогда как у больных с «мягкими» генотипами достоверно чаще дебютом являются поражения бронхолегочной системы (42% в группе «мягкие» против 13% в группе «тяжелые»; p=0,0095).
Показано, что легочные симптомы преобладают в клинической картине больных с «мягкими» генотипами: так частота больных с изолированной легочной формой заболевания достоверно выше в этой группе (24% против 1,6%; p=0,0002), тогда как такие осложнения органов пищеварения, как мекониальный илеус и синдром дистальной интестинальной обструкции (синдром непроходимости дистального отдела кишечника) наблюдаются только в группе с «тяжелыми» генотипами (6,5% и 7,4%, соответственно), а поражения печени являются более частыми у больных с «тяжелыми» генотипами по сравнению с пациентами с «мягкими» генотипами (30,8% против 9,1%; p=0,056).
Бронхолегочные нарушения, приводящие к снижению показателей функции внешнего дыхания (ФВД), начинаются раньше у больных с «тяжелыми» генотипами в связи с более ранней колонизацией органов дыхания патогенной микрофлорой (P.aeruginosa), что в свою очередь обусловливает значительно более раннее ухудшение нутритивного статуса по сравнению с больными, имеющими, по крайней мере, одну мягкую мутацию (табл. 6).
Таблица 6. Средний возраст клинических проявлений МВ у больных с «тяжелыми» и «мягкими» генотипами.
Средний возраст (в годах) |
Группа |
|||
«тяжелые» |
«мягкие» |
|||
при первом высеве Ps.aeruginosa |
5,95±0,31 (0,50-18,00) |
10,96±0,73 (6,0-14,00) |
z=-4,06; p=0,000048 |
|
183 |
13 |
|||
с тяжелым течением |
9,50±0,44 (0,16-18,00) |
14,26±1,05 (3,25-18,66) |
z=-2,95;p=0,003 |
|
150 |
13 |
|||
с отставанием физического развития (МРИ<90% от д.) |
10,29±0,50 (0,16-17,92) |
15,86±0,72 (14,10-18,66) |
z=-2,73;p=0,006 |
|
106 |
6 |
|||
со снижением ФВД (<70% от д.) |
11,78±0,49 (5,16-18,00) |
15,59±0,94 (11,50-18,83) |
z=-2,35;p=0,019 |
|
66 |
7 |
|||
со снижением ФВД (<90% от д.) |
12,33±0,36 (5,16-18,00) |
14,79±0,81 (7,16-18,83) |
z=-2,24;p=0,025 |
|
113 |
13 |
|||
наличие мукоидной P.aeruginosa |
11,34±0,49 (0,58-18,00) |
14,09±0,99 (7,16-18,00) |
z =-1,72; p=0,084 |
|
95 |
10 |
Примечание: В скобках представлен диапазон значений, целыми числами - объем выборок.
Показана корреляция между CFTR генотипом и продолжительностью жизни, рассчитанной как функция выживания методом множительных оценок Каплана-Мейера: в течение всего периода наблюдения в группе с «мягкими» генотипами оценка выживаемости выше, чем в группе с «тяжелыми» генотипами (согласно тесту Вилкоксона, обобщенному Геханом, z=-2,38, p=0,017). К концу периода наблюдения (35 лет) кумулятивная доля выживших составляет 44,4% в группе с «мягкими» генотипами и около 11% в группе с «тяжелыми» генотипами.
Наблюдаемые различия клинической картины у больных из разных групп согласуются с гипотезой о разной чувствительности разных тканей к нарушениям проводимости хлорного канала CFTR. Легочная ткань более чувствительна к степени потери функции белка CFTR по сравнению с тканями органов пищеварительной системы, по крайней мере, поджелудочной железы. Поэтому у больных, имеющих, по крайней мере, одну «мягкую» мутацию, в первую очередь наблюдаются поражения со стороны бронхолегочной системы, а поражения органов пищеварения начинаются позже и отмечаются реже и, возможно, протекают в более мягкой форме, чем у больных с «тяжелыми» генотипами.
Итак, анализ гено-фенотипических корреляций при делении генотипов на «тяжелые» и «мягкие» в соответствии со степенью дефекта хлорного канала, зависящего от молекулярных последствий CFTR мутаций, позволил выявить ряд закономерностей в исследованной выборке российских больных МВ, свидетельствующих о более мягком течении и благоприятном прогнозе заболевания у больных, имеющих, по крайней мере, одну мутацию IV и/или V класса по сравнению с больными, имеющими две мутации I и/или II классов.
Анализ ряда генов как возможных модификаторов клинических проявлений муковисцидоза.
Следующим этапом исследования явилось изучение возможных генов-модификаторов клинической картины МВ, т.к. на практике известно, что даже у больных с одинаковыми генотипами наблюдаются различия в течении заболевания. В настоящее время для не менее 20 разных генов предполагается участие в модуляции выраженности тех или иных симптомов при МВ. Для анализа были выбраны 5 генов (eNOS, TNFA, LTA, MBL2, GSTM1), продукты которых задействованы в процессах иммуномодуляции, воспалительной реакции и детоксикации ксенобиотиков, а также ген HFE1 (гемохроматоза), для которого в ряде исследований показана ассоциация с частотой мекониального илеуса (табл. 7).
Таблица 7. Изученные полиморфизмы генов возможных модификаторов клинических проявлений муковисцидоза.
Ген |
Продукт гена |
Полиморфизмы и мутации |
аллели |
||
дикий тип |
мутантный |
||||
eNOS |
Эндотелиальная синтаза окиси азота |
VNTR 27 п.н. в 4 интроне |
В (5 повторов) |
А (4 повтора) |
|
TNFA |
Фактор некроза опухоли б |
-308G>A в промоторе |
1 (-308G) |
2 (-308A) |
|
LTA |
Лимфотоксин б |
+252A>G в 1 интроне |
B2 (+252A) |
B1 (+252G) |
|
MBL2 |
Маннозо-связывающий лектин |
G54D, G57E, R52C в 1 экзоне; |
A (G54, G57, R52) |
O (D54, E57 или C52) |
|
-221G>С в промоторе |
Y (-221G) |
X (-221C) |
|||
GSTM1 |
Глутатион-S-трансфераза М1 |
Делеционный полиморфизм 10 тыс.п.н. |
N |
O |
|
HFE |
HLA1-подобный белок |
C282Y в 4 экзоне H63D во 2 экзоне |
C282 H63 |
Y282 D63 |
Исследование ассоциаций бронхолегочных проявлений и проявлений со стороны пищеварительной системы при МВ с генотипом по шести генам проводили на выборке 148 больных МВ, гомозиготных по мутации F508del, для унификации влияния CFTR генотипа на характер течения заболевания.
Анализ ассоциаций полиморфизмов шести генов с функцией легких выявил ассоциацию аллеля А VNTR в 4 экзоне гена eNOS со снижением функции внешнего дыхания (ФВД) (p=0,032) и ассоциацию мутаций G54D, G57E, R52C и полиморфизма -221G>С гена MBL2 со снижением функции внешнего дыхания у детей дошкольного возраста (p=0,038), ранней колонизацией легких P.aeruginosa (p=0,017), ассоциацию мутации G54D с более частым высевом других патогенных микроорганизмов Al.xylosoxidans (p=0,037), St.maltophilia (p=0,049).
Оксид азота (NO) является важным биологическим медиатором многих физиологических процессов в организме. Он задействован в регуляции тонуса и структуры легочных сосудов, способствует мукоцилиарному клиренсу в легких, участвует в процессах воспаления и иммунной защите и, следовательно, его недостаточная выработка должна неблагоприятно отражаться на ФВД из-за снижения уровня бронходилятации и мукоцилиарного транспорта. Согласно данным литературы уровень синтеза NO у обладателей аллеля А снижен (Пай Г.В. и др., 2006; Tsukada T. et al., 1998; Hoffmann I.S. et al., 2005; Song J. et al., 2003). Поэтому недостаточность легочной функции будет в большей мере выражена у больных МВ, гетерозиготных или гомозиготных по аллелю А, нежели у пациентов, гомозиготных по аллею дикого типа В, как это и наблюдается в обследованной нами группе больных.
Выявленная ассоциация мутаций G54D, G57E, R52C и полиморфизма -221G>С гена MBL2 со снижением функции внешнего дыхания только у детей дошкольного возраста возможно объясняется тем, что функция иммуномодулятора, которую выполняет MBL, наиболее важна в раннем детском возрасте, когда система специфического иммунитета сформирована неполно. В более взрослом возрасте высокий уровень MBL может уже не иметь протективного значения и, напротив, оказывая провоспалительный эффект, усугублять развитие заболевания. Более раннее и частое поражение бронхолегочной системы больных МВ патогенной микрофлорой (например, P.aeruginosa) может являться следствием нарушения опсонной функции MBL у носителей мутантных аллелей гена MBL2, обусловливающих снижение уровня белка в крови.
Анализ ассоциаций полимофизмов шести генов с поражением органов пищеварения выявил ассоциацию аллеля А VNTR в 4 экзоне гена eNOS со снижением частоты цирроза печени (p=0,044) и ассоциацию мутации H63D гена HFE с ранним началом кишечного синдрома (p=0,04) и более высокой частотой мекониального илеуса и СДИО (p=0,034).
Для подтверждения диагноза билиарного цирроза, развивающегося при МВ, необходимо гистологическое заключение, однако больным МВ пункция печени не показана и у этого контингента больных диагноз ставится косвенно, по совокупности клинических, лабораторных показателей и данных УЗИ. Определяющим в постановке диагноза цирроза является наличие у больного портальной гипертензии и таких ее признаков, как наличие расширенной и извитой воротной вены, расширенных портокавальных анастомозов, увеличения кровенаполнения органов брюшной полости, в частности, увеличения размеров селезенки. В развитии этих признаков принимает участие eNOS: у больных с циррозами печени регистрируется увеличение экспрессии гена eNOS эндотелиоцитами сосудов в печени, что можно рассматривать как адаптацию эндотелиальных клеток к стойкому повышению давления в системе портальной вены (Goh B.J. et al., 2006; Mohammed N.A. et al., 2003). Повышенная продукция NO этим ферментом способствует дилятации портальной вены и ее притоков и реваскуляризации сосудистых коллатералей. Кроме того, NO увеличивает проницаемость сосудистой стенки, способствуя развитию асцита у больных МВ. Таким образом, NO содействует развитию осложнений цирроза печени, способствующих его выявлению, и низкая регистрация этого диагноза среди больных, несущих аллель А, укладывается в предположение о низкой активности eNOS у больных с генотипами А/А и А/В.
Обнаружение ассоциации между желудочно-кишечными осложнениями при МВ, обусловленными нарушением внешнесекреторной функции поджелудочной железы, и мутациями в гене HFE1 не является неожиданным, поскольку, как отмечает ряд авторов, прослеживается схожесть некоторых симптомов при наследственном гемохроматозе (НГ) и МВ: для клинической картины НГ, вызываемого мутациями в гене HFE1, также характерно нарушение экзокринной функции поджелудочной железы. Действительно, отмечена связь мутаций гена гемохроматоза (HFE1) с развитием мекониального илеуса и поражением печени у больных МВ, по крайней мере, для мутации C282Y (Rohlfs E.M. et al., 1998; Devaney J. et al., 2003; Salvatore F. et al., 2002). В нашем исследовании аллель D, при котором нарушена нормальная функция белка, кодируемого геном HFE1, ассоциирован с более ранним началом кишечного синдрома и более частыми осложнениями со стороны желудочно-кишечного тракта. Связи частоты и характера поражения гепатобилиарной системы с мутациями в гене HFE1 в исследованной выборке пациентов не выявлено.
У больных МВ, гомозиготных по мутации F508del, провели оценку и сравнение функции выживаемости в группах пациентов, имеющих разные генотипы по генам eNOS, TNFA, LTA, MBL2, GSTM1 и HFE1. Для сравнения выживаемости использовали критерий Вилкоксона, модифицированный по Гехану. Достоверные различия оценки выживаемости выявлены между группами пациентов с разными генотипами по гену HFE1. В группе больных с генотипом H/D по гену HFE1 кумулятивная выживаемость выше, чем в группе пациентов, имеющих генотип H/H, и к концу наблюдений, 18,64 годам, составляет 60% у пациентов с генотипом H/D против 41% у пациентов с генотипом H/H (t=-2,39; p=0,016), что согласуется с более высокими показателями ФВД у носителей аллеля D по сравнению с пациентами, имеющими оба аллеля дикого типа, как в среднем, так и в каждой возрастной группе, хотя при делении по возрастам различия достоверны только для пациентов среднего школьного возраста.
Таким образом, изученные полиморфизмы и мутации генов eNOS, MBL2 и HFE1 ассоциированы с тяжестью патологического процесса при МВ как со стороны бронхолегочной системы, так и со стороны системы пищеварения, по крайней мере, у российских больных, гомозиготных по мутации F508del, а в гене HFE1 - и с более высокой выживаемостью. Следовательно, вариабельность клинических проявлений при МВ определяется не только степенью нарушения хлорного канала, обусловленной мутациями в гене CFTR, но и модифицирующим действием других генов.
Медико-генетическое консультирование у российских семей с МВ
Основная задача медико-генетического консультирования с медицинской точки зрения заключается в составлении медико-генетического прогноза для обратившейся за консультацией семьи. Существенным компонентом генетического консультирования и тестирования является оценка генетического риска.
Для определения априорных и условных вероятностей необходимо учитывать частоту МВ, частоту гетерозиготного носительства мутантных аллелей МВ, долю выявляемых при ДНК-диагностике мутаций и относительные частоты МВ мутаций в регионах, а, по возможности, и этнических группах, к которым принадлежат консультируемые, поскольку известно, что данные показатели широко варьируют у разных этносов и в разных популяциях, а рассчитанные на их основе вероятности могут повлиять на репродуктивное поведение консультируемых.
В табл. 8 приведены частоты МВ, частоты носительства мутантных аллелей гена CFTR, доли анализируемых мутаций и относительные доли наиболее распространенных мутаций в разных регионах России. Расчет частоты носителей МВ в европейской части России проведен в соответствии с данными, полученными в настоящей работе. Расчет частоты мутантных аллелей и частоты носителей МВ для Федеральных Округов России проведен с учетом данных по результатам неонатального скрининга, представленным в работе В.Д. Толстовой с соавторами (Tolstova V.D. et al., 2008).
А). Расчеты риска МВ при неонатальном скрининге
В связи с введением в практику здравоохранения пресимптоматической диагностики МВ на каждом из этапов такой диагностики может возникнуть необходимость консультации врача-генетика, а, следовательно, и расчета риска МВ для положительно тестированного младенца. В основе неонатального скрининга на МВ лежит определение в сыворотке крови концентрации иммунореактивного трипсиногена (ИРТ), предшественника панкреатического фермента трипсина, уровень которого у пораженных младенцев повышен. Тест на ИРТ обладает почти 100% сензитивностью (чувствительностью), т.е. практически все больные МВ будут иметь положительный тест (условная вероятность - 1); но достаточно низкой специфичностью, т.е. помимо больных МВ положительно тестированными могут быть и здоровые индивиды, как носители, так и неносители мутаций. Вероятность таких индивидов быть положительно тестированными при первом определении ИРТ необходимо учитывать при расчетах риска: эти вероятности были определены в работе S. Ogino с соавторами и равны 0,041 для носителя одного мутантного аллеля и 0,011 для индивида, не являющегося носителем CFTR мутаций (Ogino S. et al., 2005).
Таблица 8. Частота муковисцидоза и относительные частоты распространенных CFTR мутаций в разных регионах России.
Европ. часть |
ЦФО |
СЗФО |
ЮФО |
ПФО |
УФО |
СФО |
ДФО |
||
Частота МВ |
1/10965 9,1•10-5 |
1/8879 1,1•10-4 |
1/17173 5,5•10-5 |
1/10269 9,7•10-5 |
1/10724 9,3•10-5 |
1/10140 9,9•10-5 |
1/8504, 1,2•10-4 |
1/8105, 1,2•10-4 |
|
Частота мутантных аллелей |
0,0095 |
0,0105 |
0,0076 |
0,0098 |
0,0096 |
0,0099 |
0,0110 |
0,0110 |
|
Частота носителей МВ |
1 / 53, 0,019 |
1 / 48, 0,0208 |
1 / 66, 0,0151 |
1 / 52, 0,0194 |
1 / 66, 0,0190 |
1 / 51, 0,0196 |
1 / 46, 0,0217 |
1 / 46, 0,0217 |
|
Доля выявленных мутаций среди всех мутантных CFTR аллелей |
0,755 |
0,739 |
0,78 |
0,66 |
0,673 |
0,72 |
0,60 |
0,73 |
|
Относительные частоты частых CFTR мутаций: F508del CFTRdele2,3(21kb) 2143delT 2184insA W1282X 3849+10kbC>T N1303K G542X 3821delT 1677delTA 394delTT R334W L138ins |
0,544 0,066 0,023 0,021 0,019 0,019 0,016 0,015 0,002 0,008 0,005 0,007 0,004 |
0,550 0,055 0,034 0,017 0,008 0,013 0,017 0,021 - 0,004 - 0,004 0,004 |
0,59 0,08 0,01 0,04 0,01 - 0,04 0,01 - - - - - |
0,47 0,05 - 0,01 0,04 0,03 0,02 - - 0,03 - 0,01 - |
0,550 0,050 0,008 - 0,008 0,015 0,004 0,015 0,004 - 0,011 0,004 - |
0,62 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,02 0,01 - 0,01 - - |
0,43 0,09 0,01 0,01 0,02 - - 0,01 0,01 - - - 0,01 |
0,50 0,08 0,02 - 0,02 - 0,05 0,02 - 0,02 - - - |
Примечание: ЦФО, СЗФО, ЮФО, ПФО, УФО, СФО, ДФО - Центральный, Северо-Западный, Южный, Поволжский, Уральский, Сибирский, Дальневосточный Федеральные округа России, соответственно; Европ.часть - европейская часть России.
До проведения ДНК-тестирования риск МВ для положительно тестированного младенца, если оба родителя происходят из европейской части России, относительно невелик (0,0078), хотя и превышает средне популяционный (0,000091) в 85 раз (табл. 9).
Таблица 9. Расчет вероятностей для новорожденного с положительным ИРТ тестом до проведения ДНК-тестирования.
Гипотеза для новорожденного |
поражен |
носитель |
неноситель |
|
Априорная вероятность |
0,000091 |
0,019 |
0,981 |
|
Условная вероятность положи-тельного результата теста на ИРТ |
?1 |
0,041 |
0,011 |
|
Совместная вероятность (0,011661) |
0,000091 |
0,000779 |
0,010791 |
|
Апостериорная вероятность |
0,0078 |
0,0668 |
0,9254 |
В зависимости от результата ДНК-тестирования возможны три ситуации, при которых риск МВ при положительном результате первого теста на ИРТ у младенца будет следующим:
1). Обнаружение двух CFTR мутаций является подтверждением диагноза МВ, т.к. согласно CFTR mutation database (http://www.genet.sickkids.on.ca/cftr/) все анализируемые мутации относятся к числу, обусловливающих классические симптомы при МВ. Но следует рекомендовать проведение ДНК-диагностики у родителей для подтверждения того, что они носители мутаций, обнаруженных у ребенка.
2). При обнаружении одной CFTR мутации риск МВ становится высоким (0,0541): в 7 раз выше, чем до проведения ДНК-анализа (0,0078), даже в популяции с относительно низкой частотой МВ (0,000091) и невысокой долей идентифицируемых CFTR мутаций (75,5%), как, например, если оба родителя происходят из европейской части России (табл. 10).
Таблица 10. Расчет вероятностей новорожденного с положительным ИРТ тестом и одной идентифицированной CFTR мутацией.
Гипотеза для новорожденного |
поражен |
носитель |
неноситель |
|
Априорная вероятность |
0,000091 |
0,019 |
0,981 |
|
Условная вероятность обнаружения одной анализируемой мутации |
0,544•0,245+ 0,544•0,245 = 0,26656 |
0,544•1 |
0 |
|
Условная вероятность положительного результата теста на ИРТ |
?1 |
0,041 |
0,011 |
|
Совместная вероятность 0,000448033 |
0,000024257 |
0,000423776 |
0 |
|
Апостериорная вероятность |
0,0541 |
0,9459 |
0 |
Для дальнейшего уточнения можно рекомендовать проведение ДНК-диагностики у родителей. Обнаружение мутаций у обоих родителей будет подтверждением того, что ребенок является носителем одной мутации.
3). При не обнаружении анализируемых мутаций риск МВ снижается на порядок (0,0005), чем до проведения ДНК-тестирования (0,0078) (табл. 11).
Таблица 11. Анализ вероятностей для новорожденного с положительным ИРТ тестом и не идентифицированными CFTR мутациями
Гипотеза для новорожденного |
поражен |
носитель |
неноситель |
|
Априорная вероятность |
0,000091 |
0,019 |
0,981 |
|
Условная вероятность отсутствия проанализированных мутаций |
0,245•0,245 = 0,060025 |
0, 245•1 |
1 |
|
Условная вероятность положительного результата теста на ИРТ |
?1 |
0,041 |
0,011 |
|
Совместная вероятность 0,01098731 |
0,00000546 |
0,00019085 |
0,010791 |
|
Апостериорная вероятность |
0,000497 ? 0,0005 |
0,0174 |
0,9821 |
Следует отметить, что различие между вероятностями до и после проведения ДНК-диагностики тем выше, чем большую долю составляют проанализированные мутации среди всех мутантных аллелей в регионе. В Сибирском и Дальневосточном округах частоты МВ практически одинаковы (1,18•10-4 и 1,23•10-4, соответственно), но доля идентифицируемых мутаций в Сибирском округе существенно ниже, чем в Дальневосточном (0,60 и 0,73, соответственно) (табл. 8). Апостериорная вероятность поражения МВ для положительно тестированного на ИРТ новорожденного при отрицательном результате ДНК-типирования в Дальневосточном округе в 17,5 раза выше, чем до проведения молекулярно-генетического анализа (0,01019 и 0,00058, соответственно), тогда как в Сибирском округе это соотношение составляет 5,9 раза (0,01019 и 0,00172, соответственно).
Б). Расчет риска МВ при обнаружении гиперэхогенности кишечника у плода во II-III триместре внутриутробного развития
Одним из факторов риска МВ является гиперэхогенность кишечника, выявляемая при ультразвуковом обследовании плода во II-III триместре внутриутробного развития. Согласно данным литературы аномалии кишечника у плода являются фактором высокого риска МВ с тяжелым течением, и в таком случае рекомендован скрининг на CFTR мутации семьям, у плодов которых при рутинном скрининге обнаружена эхогенность кишечника (Muller F. et al., 2002; Scotet V. et al., 2002; Simon-Bouy B. et al., 2003). При расчетах риска МВ следует учитывать не только разную популяционную частоту МВ, но и разные вероятности быть пораженным, носителем или неносителем при положительном УЗИ-тесте, определенные в работе S. Ogino с соавторами и равные 0,11, 0,00089 и 0,00035, соответственно (Ogino S. et al., 2004).
Если оба родителя происходят из европейской части России, риск МВ для плода составляет 0,0270, т.е. почти в 300 раз выше, чем среднепопуляционный (0,000091). Поэтому рекомендуется проведение ДНК-тестирования у родителей. Возможны три результата ДНК-тестирования.
А). Если у обоих родителей обнаружены CFTR мутации, риск МВ у плода с гиперэхогенностью кишечника составляет 0,99, т.е. практически равен 1.
Б). Если один из родителей является носителем CFTR мутации, риск МВ у плода с гиперэхогенностью кишечника 0,1733 (табл. 12). Достаточно высокий риск, сравнимый с риском у семей, отягощенных МВ. Если в регионе, откуда происходят родители, частота МВ более высокая, а доля идентифицируемых мутаций относительно невелика, то вероятность поражения плода может быть еще выше (например, если оба родителя из Сибирского Федерального округа, она равна 0,2808).
Подобные документы
Общая характеристика генных болезней, возникающих в результате повреждения ДНК или мутаций на генном уровне. Виды мутаций: геномные, хромосомные, генные. Генетические, клинические, патогенетические разновидности генных болезней. Патогенез болезни.
реферат [28,7 K], добавлен 25.03.2012Наследование муковисцидоза по аутосомно-рецессивному типу. Мутация гена трансмембранного регулятора муковисцидоза. Основные формы муковисцидоза. Уровень иммунореактивного трипсина в сухом пятне крови. Организации диспансерного наблюдения за больными.
реферат [258,2 K], добавлен 20.12.2016Схема организации генома вируса гепатита С. Структурные и неструктурные белки. Диагностика заболевания по специфическим антителам и РНК. Полиморфные локусы core-Ag. Встречаемость естественных мутаций. Варианты терапии больных. Перелечивание генотипа 1.
презентация [1,2 M], добавлен 06.03.2016Понятие наследственных заболеваний и мутаций. Генные наследственные болезни: клинический полиморфизм. Изучение и возможное предотвращение последствий генетических дефектов человека как предмет медицинской генетики. Определение хромосомных болезней.
контрольная работа [34,5 K], добавлен 29.09.2011Клиническая характеристика генных и хромосомных мутаций. Изучение наследственных патологий и заболеваний: фенилкетонурия, муковисцидоз, серповидно-клеточная анемия. Синдромы Патау, Дауна и Эдвардса как геномные мутации. Лечение наследственных болезней.
реферат [52,6 K], добавлен 14.08.2013Структура и функции генов. История расшифровки механизма развития болезней с наследственным предрасположением. Понятие, сущность и причины мутаций. Характеристика хромосомных болезней и болезней нарушения обмена веществ (аминокислот, жиров и углеводов).
реферат [26,2 K], добавлен 11.03.2010Этапы оценки структуры стоматологической заболеваемости населения, ее распространенности в различных возрастных группах. Вероятные причины кариеса. Направления профилактики данного заболевания. Факторы, влияющие на выбор профилактических методов.
реферат [20,2 K], добавлен 09.11.2014Анализ ассоциаций генотипов и аллелей исследованных полиморфизмов с гестозом в популяциях русских и якутов. Оценка ассоциации tagSNPs генов LEP и ACVR2A с развитием клинических форм гесоза в русской и якутской популяциях. Анализ частот гаплотипов.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 11.02.2017Этиология муковисцидоза - генетического наследственного заболевания, сопровождающегося специфическим системным поражением в адрес экзокринных желез. Генетический тест для взрослых для диагностики муковисцидоза и современные принципы его лечения.
презентация [6,8 M], добавлен 16.03.2017Определение ключевых понятий общей патологии и сущность теории причинности. Изучение патогенеза, типы и виды мутаций. Классификация наследственных болезней. Формула Хольцингера как качественная оценка вклада наследственного и средового факторов.
реферат [23,4 K], добавлен 11.05.2009