4 курс / Акушерство и гинекология / Морозова_К_В_Полиморфизм_генов_ферментов_детоксикации,_антиоксидантной

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

На правах рукописи

Морозова Ксения Владимировна

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ФЕРМЕНТОВ ДЕТОКСИКАЦИИ, АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ И РЕПАРАЦИИ ДНК В ГЕНЕЗЕ НЕВЫНАШИВАНИЯ БЕРЕМЕННОСТИ

14.01.01. — «Акушерство и гинекология»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: Д.м.н., проф. Макаров О.В.

Д.б.н., Сальникова Л.Е.

Москва – 2014

1

3

Список сокращений

НБ – невынашивание беременности АФКактивные формы кислорода ПОЛ – перекисное окисление липидов

ХГЧ - хорионический гонадотропин человека АФС - антифосфолипидный синдром

HLAHuman leycocyte antigens

ГП - генный полиморфизм СР - свободные радикалы СОД - супероксиддисмутаза

КОМТ – катехол-О-метилтрансфераза ГП 4- глутатион пероксидаза 4

NRF2- ген транскрипционного фактора SOD2- ген супероксиддисмутазы 2 САТ- ген каталазы

GCLC-ген глутатионцистеинлигазы

GPX4-ген глутатион пероксидазы 4 CYP1A1-ген цитохром Р 450

СОМТ-ген катехол-о-метилтрансферазы OGG1-ген 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы

SNPs-single nucleotide polymorphismоднонуклеотидный полиморфизм

4

Введение.

Невынашивание беременности является одной из наиболее актуальных проблем здравоохранения и современного акушерства. На протяжении последних десятилетий отечественными и зарубежными учеными было проведено множество разносторонних исследований, касающихся самопроизвольных репродуктивных потерь, но невынашивание беременности по-прежнему является одной из наиболее распространенных и сложных проблем репродуктологии. Частота невынашивания первой половины беременности, по мнению разных авторов, составляет от 10% до 25%, причем в I триместре она достигает, по некоторым данным, 50% (43, 71).

Этиология НБ крайне разнообразна. К основным причинам ранних репродуктивных потерь относятся генетические, иммунологические, нейроэндокринные, инфекционные факторы, а также экстрагенитальная патология, психологические, алиментарные, экологические причины, профессиональные и бытовые интоксикации, широко распространенные в условиях жизни в мегаполисе (16, 43). Несмотря на многообразие причин, этиология 26-66% случаев прервавшихся на ранних сроках беременностей остается невыясненной (71). Современные методы исследования, позволяющие изучить молекулярные механизмы многофакторных патологий, существенно расширили представление об их наследственной природе, что является актуальным и в контексте репродуктивного здоровья.

Многочисленные исследования антиоксидантной системы показали, что нарушения в данной системе могут лежать в основе практически всех мультифакториальных заболеваний (34). Ферменты антиоксидантной системы в структуре своих генов имеют функционально неравноценные полиморфные аллели (35). Наличие подобного ДНК-полиморфизма определяет индивидуальную восприимчивость к повреждающему действию прооксидантов внешней среды и, как следствие, способно влиять на развитие патологических процессов (33, 35). В последнее время, с развитием геномики, стали изучать негативные влияния некоторых полиморфных

5

аллелей генов антиоксидантной системы на развитие заболеваний сердечнососудистой, опорно-двигательной, дыхательной, мочевыделительной систем, системы гемостаза, активность канцерогенеза (5, 12, 51, 70).

В генезе ранних репродуктивных потерь система редокс-гомеостаза, главным компонентом которой является сеть ферментов антиоксидантной защиты, также играет немаловажную роль (35, 81). Активные формы кислорода, вырабатываемые в ходе ферментативных реакций в тканях организма, находясь в физиологических концентрациях, регулируют важнейшие биологические процессы в клетках, но как только концентрация активных форм кислорода начинает превышать физиологический уровень, их действие может приводить к активации разрушающих процессов, сопровождающихся структурными повреждениями молекулы ДНК и развитием генных мутаций (51, 83). Поэтому именно скоординированная работа ферментов антиоксидантной защиты, а также буферная емкость ее

ферментативного компонента редокс-гомеостаза, определяют поддержание окислительных процессов на уровне, обеспечивающем нормальное течение многочисленных физиологических процессов (25, 51). За функционирование антиоксидантной системы в организме человека отвечают определенные гены, кодирующие активность ферментов антиоксидантной защиты. Учитывая вышеперечисленное, представляет практический интерес изучение полиморфизма генов, кодирующих выработку основных звеньев антиоксидантной защиты (17, 80).

Помимо эндогенных свободных радикалов, существенный вклад в функционирование клеток организма вносит воздействие окружающей среды в виде чужеродных веществ -ксенобиотиков (44). В процессе метаболизма ксенобиотиков происходит накопление промежуточных веществ, обладающих токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами (44). В норме элиминация ксенобиотиков осуществляется благодаря системе ферментативных реакций детоксикации, являющихся также генетически детерминированными. В случае структурных вариаций генов,

6

обуславливающих синтез ферментов со сниженной активностью, организм оказывается ослабленным перед постоянной атакой чужеродных экзогенных соединений (41, 84). Изучение корреляции исходной структуры гена и его вариантных аллелей с уровнем активности вырабатываемого фермента позволяет оценить степень уязвимости организма при носительстве вариабельных генов (16, 80). Широкое распространение в науке получило изучение носительства полиморфных вариантов генов детоксикации ксенобиотиков в генезе многих соматических заболеваний, где существует доказанная и неоспоримая взаимосвязь (59). Исходя из вышеизложенного, изучение роли ферментов систем детоксикации ксенобиотиков в контексте невынашивания беременности является крайне необходимым.

Известно, что в организме человека все внутриклеточные взаимодействия осуществляются благодаря нейромедиаторам, выполняющим роль переносчиков импульсов от нервной системы к органам, имеющим в клетках специфические рецепторы (49). Такими веществами являются катехоламины, регулирующие функции многих органов, особенно в условиях необходимой молниеносной мобилизации организма перед стрессовым фактором (49). Доказано, что за метаболизм катехоламинов ответственен ряд ферментов, поддерживающих их концентрации на физиологическом уровне (6, 29). Изменения структуры генов, отвечающих за выработку ферментов, неодинаково влияют на процессы метаболизма катехоламинов, что может сопровождаться различными негативными последствиями для организма, включающими, как предполагается, и нарушения нормального течения беременности (49).

Научные исследования последних десятилетий доказали, что процессы перекисного окисления липидов и воздействие на организм ксенобиотиков оказывают мутагенное влияние на структурную основу молекулы ДНК, являющейся носителем генетической информации всего организма (17). В результате структурных модификаций в генах происходит изменение функциональных характеристик кодируемых веществ. Поддержание

7

исходного строения ДНК осуществляется благодаря ферментам защитных систем организма, в том числе, эксцизионной репарации ДНК, обеспечивающим «вырезание» дефектного основания из молекулы ДНК (24). В случае неполноценности ферментов репарации нарастает концентрация дефектов, что приводит к формированию большого числа мутаций, которые получают свое фенотипическое проявление в развитии патологии различных органов и систем (17, 24).

Также описано влияние полиморфизма генов на активность процесса старения организма (34). По результатам этих исследований появляется возможность выявить группы риска по предрасположенности к тому или иному заболеванию, подобрать патогенетическую терапию, направленную на коррекцию негативного влияния оксидантного стресса с помощью препаратов, обладающих антиоксидантной активностью.

Основываясь на данных исследований, доказывающих влияние полиморфизма генов антиоксидантной системы, генов детоксикации ксенобиотиков и генов репарации ДНК на развитие заболевания различных органов и систем, можно предположить, что в организме беременной женщины наличие аллелей определенных генов способно вносить вклад в формирование подверженности к такому мультифакторному состоянию, как невынашивание беременности.

В связи с этим, важное значение может иметь комплексное молекулярногенетическое исследование генов, кодирующих комплекс ферментов описанных выше защитных систем организма для выявления функциональных полиморфных вариантов, определение активность соответствующих ферментов в зависимости от вариабельности аллелей, что позволит оценить степень влияния полиморфизма исследованных генов на формирование предрасположенности к невынашиванию первой половины беременности и обосновать патогенетическое лечение.

8

Цель исследования

Определить влияние полиморфных вариантов генов ферментов антиоксидантной системы, системы обмена катехоламинов и системы эксцизионной репарации ДНК на невынашивание беременности, с целью профилактики потерь последующих беременностей.

Задачи исследования

1.Провести комплексное обследование пациенток с невынашиванием беременности.

2.Провести генотипирование с целью определения частоты встречаемости функциональных полиморфных вариантов генов:

NRF2, CAT, SOD2, GPX4, GCLC, CYP1A1, COMT, OGG1 у

пациенток с невынашиванием беременности и у женщин с физиологически протекающей беременностью.

3.Установить степень риска возникновения НБ у женщин – носителей аллелей генов, ассоциированных с невынашиванием.

4.В случае выявления ассоциации полиморфного варианта исследуемых генов с риском невынашивания беременности определить влияние генотипа на активность соответствующего фермента.

5.В случае выявления ассоциации полиморфных вариантов исследуемых генов с риском невынашивания беременности провести анализ взаимосвязи генотипов с развитием соматической патологии, негативно влияющей на течение беременности.

9

Положения, выносимые на защиту:

1.Полиморфные варианты генов NRF2, CAT, SOD2, GPX4, GCLC, CYP1A1

не являются фактором риска НБ.

2.Неблагоприятным для нормального течения беременности является наличие аллеля А rs 4680 гена COMT и аллеля G rs1052133 гена OGG1 как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии.

3.У женщин с аллелем А rs 4680 гена COMT и аллелем G rs1052133 гена OGG1, вероятность невынашивания беременности увеличивается в 1,61 и в 1,72 раза соответственно по сравнению с женщинами, имеющими альтернативные аллели.

4.Снижение активности фермента катехол-О-метилтрансферазы ассоциировано с невынашиванием беременности.

Научная новизна: Установлено, что полиморфизм генов NRF2, CAT, SOD2, GPX4, GCLC, CYP1A1 не ассоциирован с невынашиванием беременности. Впервые выявлена ассоциация между носительством аллеля А rs 4680 гена COMT и аллеля G rs1052133 гена OGG1 и невынашиванием беременности. Установлено, что носительство вышеуказанных аллелей повышает риск НБ в 1,62 и в 1,72 раза. Показано значение снижения активности фермента катехол-О-метилтрансферазы у женщин с невынашиванием беременности.

Практическая значимость работы: На основании проведенных исследований установлено, что носительство аллеля А rs 4680 гена COMT и аллеля G rs1052133 гена OGG1 является фактором риска НБ. Генотипирование женщин с невынашиванием беременности может быть рекомендовано, при исключении других причин НБ, как способ формирования групп риска, с целью проведения специфической терапии как в качестве предгравидарной подготовки, так и в I половине беременности.

10