4 курс / Акушерство и гинекология / Морозова_К_В_Полиморфизм_генов_ферментов_детоксикации,_антиоксидантной

1.5.6 Глутаматцистеин лигаза, как один из основных факторов антиоксидантной защиты.

Глутатион (GSH)- важнейший фактор поддержания редокс-статуса внутриклеточной среды. Являясь трипептидом с амино-группой цистеина и карбокси –группой глутамата, глутатион обеспечивает поддержание антиоксидантных процессов в организме (140). В процессе синтеза глутатиона принимают участие 2 субъединицы фермента глутаматцистеин лигазы (GCL): каталитической (GCLC) и регуляторной (GCLM) (100).

Наиболее изученным и клинически значимым вариантом является полиморфизм rs17883901 (С129Т) гена GCLC, при котором происходит замена азотистого основания цитозина на тимин в 129 регионе. У носителей минорного генотипа Т/Т повышен риск развития сахарного диабета I типа (152). Аллель Т в гомозиготном состоянии по данным Zuo HP, 2007 (165), является маркером повышенного риска ишемической болезни сердца среди китайского населения. Однонуклеотидный полиморфизм rs761142 (G 151T) с заменой гуанина на тимин приводит к экспрессии фермента с пониженной активностью и по данным литературы генотип Т/Т ассоциирован с риском возникновения аллергии на сульфаметахосозол у больных СПИД (154).

Объектом нашего исследования является полиморфный вариант rs17883901 (С129Т ), который исходя из вышеизложенного играет роль в формировании предрасположенности к некоторым системным заболеваниям, влияя в том числе и на течение беременности.

1.6. Влияние системы детоксикации ксенобиотиков на

существуют факторы внешней среды, проникающие в организм и провоцирующие усиление окислительного стресса, приводя тем самым к

31

нежелательным последствиям для здоровья женщины и течения беременности. К таким факторам относятся чужеродные для организма соединения – ксенобиотики (29).

Все факторы внешней среды способны влиять на течение беременности на всех стадиях эмбриогенеза: начиная с гаметогенеза, при оплодотворении,

впроцессах имплантации и плацентации. В процессе метаболизма, как правило, активность ксенобиотиков снижается, происходит их дезактивация, либо в случае с токсическими веществамидетоксикация. Однако, зачастую

ворганизме метаболиты ксенобиотиков, наоборот, приобретают большую активность и оказывают выраженный токсический эффект на организм,

30 различных ферментов. Процесс детоксикации объединяет 3 фазы: 1) в ходе I фазы происходят реакции гидролиза, восстановления и окисления субстрата, с образованием промежуточных активных метаболитов (67). 2) II фаза – фаза конъюгации – связывание токсических элементов, обезвреживание их при участии ферментов (гидролаз, трансферраз). В ходе 3 фазы происходит связывание ксенобиотиков и их метаболитов и элиминация их из организма (29, 67). Уровень активности ферментов детоксикации ксенобиотиков генетически детерминирован и индивидуален для каждого организма (80).

Поскольку предметом нашего исследования являются варианты полиморфизма гена, кодирующего фермент семейства цитохром P 450 (СYP1А1), важно более подробно рассмотреть вторую фазу детоксикации ксенобиотиков, и непосредственной функции данного фермента.

32

1.6.1 Роль цитохром Р450 в процессах детоксикации ксенобиотиков.

Ген СYP1А1 отвечает за экспрессию фермента цитохром Р 450 1А1 из семейства гемопротеинов, участвующего в процессах обмена стероидов (особенно эстрогенов), насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, детоксикации ксенобиотиков, метаболизме лекарственных средств (67, 101).

В литературе описано несколько функциональных вариантов полиморфизма гена СYP1А1, в той или иной степени приводящих к изменению активности фермента (77). По данным литературы полиморфный вариант rs1048943 (Ile462Val) гена CYP1А1, в основе которого лежит замена аденина на гуанин в 2455 позиции, сопровождается заменой аминокислоты изолейцина на валин (62, 77). При этом экспрессируется фермент цитохром Р450 1А1 с повышенной активностью, в результате чего происходит накопление промежуточных продуктов метаболизма ксенобиотиков и активно нарастает мутагенное воздействие на организм с развитием соматических заболеваний (109).

По данным Salnikova L,2012, минорный аллель G rs1048943

ассоциирован с повышением генных соматических мутаций в условиях радиационного облучения (134). Носительство генотипа G/G в 1,5 раза увеличивает риск заболеваемости раком легких, плоскоклеточной карциномы кожи среди курильщиков (158). Согласно проведенным ранее исследованиям аллель G в гомозиготном состоянии достоверно чаще обнаруживается у пациентов с онкологическими заболеваниями желудка и толстого кишечника

(123).

Полиморфизм в rs4646903 (Т3801С) гена CYP1A1 не приводит к изменению аминокислотной последовательности, однако у носителей гомозиготы С/С и гетерозиготы Т/С индуцибельность фермента несколько выше. Согласно последним исследованиям, носительство аллеля С ассоциировано с повышенным риском развития синдрома поликистозных яичников (136).

33

Полиморфный вариант rs2606345 (-27+606G>T) гена CYP1A1 не влияет на активность фермента, однако носительство минорного аллеля G ассоциировано с риском рака легких и гормонозависимых опухолевых процессов (135).

Повышенный риск развития опухолей головного мозга у детей женского пола был выявлен у носителей минорного аллеля G полиморфного варианта rs2606345, также выявлена роль гаплотипа rs2606345-rs1048943- rs4646903 в генезе данной патологии (135). Существует корреляция между носительством гаплотипа 4889 G/-27+606G>T и повышенным уровнем TCR мутантных лимфоцитов в условиях радиационного облучения (135).

Поскольку именно в первой половине гестации эмбрион подвержен наибольшему влиянию со стороны негативных агентов окружающей среды, уровень активности ферментов системы детоксикации ксенобиотиков может вносить вклад в формирование ранних генных мутаций. По результатам проведенного исследования Носковой И.Н., 2008 (54), носительство генотипов Т/Т и С/Т полиморфного варианта С 264Т повышает риск репродуктивных потерь I триместра беременности.

Объектом нашего исследования являются полиморфные варианты rs4646903 (Т3801С) и rs1048943 (A4889G) гена CYP1А1, и их роль в предрасположенности к репродуктивным потерям первой половины беременности среди женщин, проживающих на территории Москвы и Московской области.

1.7 Роль катехоламинов в организме человека.

В ЦНС человека существуют вещества, молекулы которых являются химическими посредниками в регуляции межклеточных взаимодействий. К этой группе веществ относятся производные пирокатехина - катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин). Катехоламины выполняют

34

двойственную функцию нейромедиаторов и нейрогормонов, синтезируясь в мозговом веществе надпочечников, являются основными трансмиттерами симпатоадреналовой нервной системы (49).

Основным звеном в процессах метаболизма катехоламинов является фермент катехол-О-метилтрансфераза, нарушение активности которого сопровождается нарушением процессов распада и элиминации катехоламинов (49).

1.7.1 Роль катехол-О-метилтрансферазы (СОМТ) в метаболизме катехоламинов.

Ген СОМТ, кодирующий экспрессию фермента катехол-О- метилтрансферазы располагается на 22 хромосоме (46, 50, 159). При нормальной структуре гена СОМТ происходит выработка полноценно активного фермента, осуществляющего процесс распада катехоламинов, что поддерживает их концентрацию на физиологическом уровне. В случае возникновения изменений в структуре гена СОМТ с формированием вариантных аллелей в различных сайтах, может изменяться стабильность экспрессируемого фермента, вплоть до полной утраты ферментативной активности (49).

Одним из наиболее изученных полиморфных вариантов является rs4680 (G472А) с заменой в локусе 472 азотистого основания гуанина на аденин, что приводит к замене валина на метионин в аминокислотной последовательности белка. Такое изменение в структуре белка сопровождается выработкой фермента катехол-О-метилтансферазы со сниженной активностью. При этом доказано, что у носителей генотипа G/G наблюдается экспрессия полноценного фермента, гетерозиготы G/A отличает некоторое снижение активности СОМТ, у гомозигот по минорному аллелю А (генотип A/A) наблюдается 3-4 кратное снижение активности фермента, по сравнению с генотипом дикого типа (150).

35

По данным ряда авторов (98, 102, 110, 155, 157) , носители генотипа А/А rs4680 значительно чаще страдают психическими заболеваниями, такими как шизофрения, биполярное и паническое расстройство, депрессия. Выявлен повышенный риск развития болезни Альцгеймера среди азиатского населения при наличии генотипа А/А (98, 115).

Также известно, что аллель А rs4680 ассоциирован с относительно низким уровнем инактивации допамина, что сопровождается предрасположенностью к алкогольной зависимости. (150) Существуют данные о повышении риска развития миомы матки также у гомозигот по мутантному аллелю А (104). Согласно данным китайских ученых, носительство аллеля А повышает риск развития преэклампсии (117).

Согласно исследованиям китайских ученых (149), у носителей генотипа А/А rs4680 существует повышенный риск онкологических заболеваний. По результатам проведенного в 2013 году метанализа, выявлен повышенный риск развития рака эндометрия в постменопаузе у носителей генотипа G/G (118).

По данным Gothelf D, 2013 (107), описаны также аллели rs165599 и аллель Т полиморфизма rs74745580-G и rs74745580-T, приводящие к экспрессии фермента со сниженной активностью; показано влияние данного гаплотипа на риск развития психоза и депрессивных состояний (107).

Согласно приведенным выше данным ясно, что наибольшую научную значимость получило изучение полиморфизма гена СОМТ в структуре психиатрических заболеваний. Однако, принимая во внимание связь выработки малоактивного фермента с недостаточным распадом катехоламинов, можно предположить негативное их воздействие не только на нервную систему, но и на органымишени, содержащие специфические рецепторы. Нам представляется интересным рассмотреть носительство наиболее изученного полиморфизма гена СОМТ rs4680 (G472А) с анализом вклада различных генотипов данного полиморфизма в риск развития патологии первой половины гестации.

36

1.8Механизмы репарации ДНК.

Воснове всех живых организмов лежит молекула ДНК, регулирующая их жизнедеятельность посредством реализации генетической программы. ДНК обеспечивает хранение и передачу генетической информации от одного поколения к другому, поддерживая тем самым индивидуальные характеристики каждого вида (76, 80). По структуре молекула ДНК представляет собой полимерную молекулу, состоящую из повторяющейся последовательности нуклеотидов (белков), нуклеотиды в свою очередь образованы комплексом из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы, последние два вещества формируют связи между азотистыми основаниями в нуклеотиде (80). В метаболизме молекулы ДНК выделяют три ведущих процесса: репликация, рекомбинация и репарация

(76, 80, 84).

За период жизненного цикла в каждой клетке под действием

эндогенных и экзогенных факторов происходит от 105 до 1010 мутаций в молекуле ДНК, которые несут как положительное значение, являясь основой эволюции, так и, при недостаточности репаративной системы, могут приводить к развитию целого ряда заболеваний (76, 123). Одним из наиболее сложных механизмов репарации ДНК является эксцизионная репарация, осуществляющая удаление дефектного основания из молекулы ДНК. В результате генетически детерминированной недостаточной работы ферментов эксцизионной репарации ДНК, происходит накопление мутаций в генах с фенотипическим проявлением в виде развития заболеваний разных органов и систем (8, 76).

1.8.1 Роль 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы в процессах эксцизионной репарации ДНК.

Основным ферментом, обеспечивающим протекание процессов эксцизионной репарации ДНК, является 8-оксогуанин-ДНК-гликозилаза.

37

Осуществляя свою функцию посредством вырезания из молекулы ДНК мутантного основания 8-oxoG, фермент ОGG1 поддерживает нормальную структуру ДНК, снижая риск мутагенеза (76, 120). Функциональная активность фермента 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы напрямую зависит от структурной основы кодирующего гена (76, 80, 125). При сохранении исходной конфигурации гена ОGG1 в организме вырабатывается максимально активный фермент эксцизионной репарации. Пи наличии ряда полиморфных вариантов в гене ОGG1 происходит изменение функциональных характеристик экспрессируемого фермента (8). По данным разных авторов некоторые полиморфные варианты приводят к выработке менее активного фермента 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы, а в некоторых случаях возможна полная утрата его активности (146). Такие патологические перестройки ведут к нарушению процессов восстановления ДНК на всех уровнях и провоцируют накопление канцерогеных и мутагенных повреждений ДНК, что, в свою очередь, негативно отражается на гомеостазе макроорганизма (8, 76).

Наиболее изученным полиморфным вариантом является rs1052155 (С977G) гена ОGG1, при котором происходит замена цитозина на гуанин в 977 локусе, с заменой аминокислоты серина на цистеин. По данным литературы, минорный аллель G является маркером опухолей радиационного происхождения (134). Генотип G/G также ассоциирован с риском рака ободочной и прямой кишки, плоскоклеточного рака пищевода

(141, 164).

По данным авторов (95, 96, 142) установлено, что носительство аллеля G в гомозиготном состоянии повышает риск развития хронических заболеваний почек, сахарного диабета 2 типа, эпителиального рака яичников и рака молочной железы у пациенток в постменопаузе среди китайского населения.

Также существуют указания на связь минорного аллеля G rs1052155 с ухудшением прогноза выживаемости при печеночно-клеточном раке на фоне

38

вирусного гепатита В (111). Установлена связь генотипа G/G с повышенным риском онкологических заболеваний головы и шеи среди польского населения и рака желчного пузыря у северо-индийской популяции (138, 139).

Помимо негативного влияния, аллель rs1052155-G гена ОGG1 может оказывать и протективный эффект: например, китайскими учеными установлено снижение риска рака предстательной железы при носительстве данного аллеля (163).

Относительно роли других полиморфных вариантов гена ОGG1 в генезе развития заболеваний информация в литературе крайне скудная и противоречивая.

Таким образом, наибольший интерес представляет дальнейшее изучение полиморфизма rs1052155 (С977G) гена ОGG1. Столь часто демонстрируемая роль минорного аллеля G в связи с повышенным риском к развитию онкологических заболеваний подтверждает вероятность его вклада в канцеро- и мутагенез. Исходя из вышеперечисленного, можно предположить, что носительство различных генотипов ОGG1 неодинаково влияет и на течение беременности, с возможным повышением числа патогенных мутаций у женщин с аллелем rs1052155-G, поэтому объектом нашего исследования мы выбрали именно полиморфизм С977G.

Основываясь на приведенных выше данных связи изменчивости в структуре генов ферментов антиоксидантной системы, системы детоксикации ксенобиотиков и генов эксцизионной репарации ДНК с повышенной уязвимостью организма в условиях неблагоприятного воздействия повреждающих факторов и, как следствие, предрасположенностью к развитию многих мультифакториальных заболеваний, можно с уверенностью утверждать, что дальнейшее изучение данных групп генов в контексте выявления риска НБ крайне актуально для современной медицины.

39

На основании приведенных выше данных мы провели анализ роли изучаемых полиморфных вариантов в возникновении различной соматической патологии, результаты приведены в Таблице №1.

Таблица 1. Ассоциация полиморфных вариантов генов NRF2, CAT, SOD2, GPX4, GCLC, CYP1A1, COMT, OGG1 с соматическими заболеваниями.