Главная
16+
Научные результаты биомедицинских исследований → 2019 → Том 5, Выпуск №4, 2019
DOI: 10.18413/2658-6533-2019-5-4-0-11

Молекулярно-генетические детерминанты преэклампсии

Олег Васильевич Головченко

Aннотация

Актуальность: Преэклампсия (ПЭ) продолжает оставаться одним из наиболее тяжелых осложнений беременности. В формирование ПЭ вовлечены молекулярно-генетические факторы. Цель исследования:Изучить вовлеченность полиморфизма rs3798577, rs2234693 и rs9340799 гена ESR1 в формирование преэклампсии. Материалы и методы:Группу для исследования составили 190 беременных с ПЭ и 324 женщины с физиологическим течением беременности (контрольная группа). Клиническое и клинико-лабораторное обследование беременных проводилось на сроке родоразрешения в Перинатальном центре областной клинической больницы Святителя Иоасафа г.Белгорода. Генотипирование полиморфных локусов rs3798577, rs2234693 и rs9340799 гена ESR1 проводилось методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК с использованием соответствующих праймеров и зондов, меченных флюорохромами. Изучение ассоциаций исследуемых генетических маркеров и их эпистатических взаимодействий с развитием ПЭ осуществлялось методом логистической регрессии в программе PLINK v. 2.050. Результаты:Взаимодействие полиморфных вариантов rs9340799 x rs3798577 гена ESR1 имеет протективное значение для развития преэклампсии (OR=0,56, p=0,004, pbonf=0,012). Данные полиморфные локусы и сильно сцепленные (r2≥0,8) с rs9340799 шесть SNPs имеют значимые регуляторные эффекты: находятся в области более 20 регуляторных мотивов ДНК к факторам транскрипции Foxa, Foxd1, Foxf2, Foxj1, Foxk, Foxo, HDAC2, Sox, TCF12, p300 и др., локализованы в локусах ДНК, взаимодействующих с регуляторными белками (NRSF, SIN3AK20, TCF12), расположены в регионе модифицированных гистонов, маркирующих энхансеры и промоторы, регионе гиперчувствительности к ДНКазе 1 в более 30 различных культурах клеток, тканях и органах, патогенетически значимых для развития ПЭ. Заключение:Эпистатическое взаимодействие полиморфных локусов rs9340799 x rs3798577 гена ESR1 ассоциировано с развитием ПЭ



Ключевые слова: полиморфизм, ассоциации, SNP×SNP взаимодействия, преэклампсия

Введение. Одним из наиболее тяжелых осложнений беременности до настоящего времени остается преэклампсия (ПЭ) [1, 2]. Ежегодно около 40000 рожениц могут умереть из-за преэклампсии и эклампсии [3]. У новорожденных, родившихся у матерей с преэклампсией чаще выявляются врожденные аномалии развития и генетическая патология, отмечаются метаболические нарушения, выше риск инфекционных состояний и гематологических нарушений [4]. Причем тяжесть состояния новорожденных, риск неонатальных осложнений, тяжесть течения инфекционных процессов, гипоксически-ишемических состояний имеют прямую корреляционную зависимость от сроков возникновения и тяжести преэклампсии [4].

Несмотря на многочисленные проведенные исследования ПЭ различными как отечественными, так и зарубежными научными коллективами данное осложнение беременности остается одной из актуальных нерешенных научно-практических проблем в мировом акушерстве. Сложные многофакторные механизмы развития ПЭ, известные к настоящему времени (эндотелиальная дисфункция, глубокие расстройства со стороны сосудистой системы, гемодинамики и микроциркуляции, иммунитета, гемостаза, плацентарная недостаточность, аномальная активация белков системы комплемента с развитием тромботической микроангиопатии, различные нарушения функции печени, почек, легких и др.) [5-8], предполагающие вовлеченность в ее формирование различных факторов риска (генетических, экологических, медицинских, социальных и др.) [1, 8-10] не позволяют дать однозначного ответа о причинах развития ПЭ и соответственно предложить эффективные меры ее профилактики. Одним из перспективных маркеров которые могут быть использованы для формирования среди женщин группы риска по развитию ПЭ являются молекулярно-генетические маркеры [9-14]. Использование генетических детерминант в качестве эффективных маркеров для выделения группы риска по развитию ПЭ определяется их вовлеченностью в этиопатогенез этого осложнения беременности. При этом следует учитывать что наиболее эффективное значение в выделении группы риска эти маркеры будут иметь в тех этно-территориальных группах женщин, для которых установлена их значимая роль в развитии ПЭ. Поэтому одной из актульных задач современных исследований в области акушерства является поиск молекулярно-генетических маркеров генов-кандидатов, ассоциированных с развитием ПЭ в различных этнических и территориальных группах, которые в последующем можно было бы использовать в практическом здравоохранении для формирования среди женщин группы риска по развитию ПЭ в прегравидарный период или в ранние сроки беременности и реализации мероприятий по профилактике этого осложнения беременности в этих группах риска.

Цель исследования. Изучить вовлеченность полиморфизма rs3798577, rs2234693 и rs9340799 гена ESR1 в формирование преэклампсии.

Материалы и методы исследования. Группу для исследования составили 190 беременных с ПЭ и 324 женщины с физиологическим течением беременности (контрольная группа). Общий объем исследуемой выборки составил 514 женщин. В работу включались (критерии включения) индивидуумы русской национальности, проживающие в Белгородской области, родившиеся в Центральном Черноземье России, не являющиеся родственниками. Критерии исключения из исследуемых выборок: наличие заболеваний матки (фибромиома матки, аномалии развития внутренних половых органов), патологии беременности (аномалии прикрепления и расположения  плаценты, резус-конфликт, плацентарная недостаточность с синдромом задержки развития плода), патологии плода (врожденные аномалии развития), многоплодной беременности.

Диагноз ПЭ ставился на основании наличия генерализованных отеков, артериальной гипертензии и протеинурии. В контрольную группу включались беременные без диагноза ПЭ. Клиническое и клинико-лабораторное обследование беременных проводилось на сроке родоразрешения в Перинатальном  центре областной клинической больницы Святителя Иоасафа г.Белгорода. Выборки формировались за период с 2008 по 2015гг. Средний возраст беременных с ПЭ составил 26,88±5,37 лет, контрольной группы - 26,27±4,88 (р>0,05). Исследование проводилось под контролем этического комитета медицинского института Белгородского государственного национального исследовательского университета. От каждой женщины, включенной в исследование, предварительно было получено информированное согласие на его проведение.

В исследуемых группах женщин (с ПЭ и контрольная группа) проведено молекулярно-генетическое исследование трех полиморфных локусов гена рецептора эстрогена 1 типа – rs3798577, rs2234693 и rs9340799 ESR1. Полиморфные локусы включались в исследование в соответствии с их значимым регуляторным потенциалом. Генотипирование проводилось методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК с использованием соответствующих праймеров и зондов, меченных флюорохромами.

Сравнение частот генетических маркеров между беременными с ПЭ и контрольной группой производилось в таблицах сопряженности 2х2 в программном обеспечении «STATISTICA for Windows 6.0». Изучение ассоциаций исследуемых генетических маркеров и их эпистатических взаимодействий с развитием ПЭ осуществлялось методом логистической регрессии в программе PLINK v. 2.050 (http://zzz.bwh.harvard.edu/plink/).

Функциональное значение рассматриваемых полиморфных локусов и сильно сцепленных с ними SNPs (r2≥0,8) изучалось с помощью программы HaploReg (v4.1) (http://archive.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php).

 Результаты и их обсуждение. Проведенный анализ наблюдаемого распределения генотипов по полиморфным локусам rs3798577, rs2234693 и rs9340799 гена ESR1 среди беременных с ПЭ и в контрольной группе показал его соответствие ожидаемому распределению согласно равновесия Харди-Вайнберга (pHWE>0,05) (таблица 1). Достоверных различий в частотах аллелей и генотипов по изучаемым полиморфизмам у беременных с ПЭ и в контрольной группе не выявлено (p>0,05) (таблица 1).

Примечание: Ho – наблюдаемая гетерозиготность, He – ожидаемая гетерозиготность, РHWE – показатель, характеризующий соответствие наблюдаемого распределения генотипов ожидаемому при равновесии Харди-Вайнберга, OR – показатель отношения шансов, 95%CI –его 95% доверительный интервал, р – уровень значимости.

Note: Ho – the observed heterozygosity, He – expected heterozygosity, РHWE – an indicator characterizing the correspondence of the observed distribution of genotypes to the expected one at Hardy-Weinberg equilibrium, OR – the odds ratio indicator, 95%CI – its 95% confidence interval, р – the significance level

На следующем этапе исследования нами были изучены SNPxSNP взаимодействия, ассоциированные с развитием ПЭ. В результате этого анализа установлено статистически значимое эпистатическое взаимодействие полиморфных локусов rs9340799 x rs3798577 (OR=0,56, p=0,004, с учетом поправки Бонферрони на количество возможных двух-локусных моделей с участием 3SNPs pbonf=0,012), ассоциированное с развитием ПЭ. Таким образом, эпистатическое взаимодействие полиморфных вариантов rs9340799 и rs3798577 гена ESR1 имеет протективное значение для развития ПЭ.

Далее с помощью биоинформатического программного обеспечения программы HaploReg (v4.1) проведено изучение функционального значения  ПЭ-значимых полиморфных локусов и сильно сцепленных с ними SNPs. Установлено, что полиморфизм rs3798577, находящийся в регионе 3'-UTR гена ESR1 имеет значимый регуляторный потенциал – он расположен в регионе модифицированных гистоновых белков (H3K4me3 и H3K9ac), маркирующих промоторы в адипоцитах, скелетной мышечной ткани женщин, культуре клеток мышечных сателлитов, культуре мезенхимальных стволовых клеток, предшественников жировой ткани и др. Так же этот полиморфный локус находится в регионе модифицированных гистоновых белков (H3K4me1 и H3K27ac), маркирующих энхансеры в более 30 различных культурах клеток, тканях и органах (культуре клеток экто-, энто - и мезодермы, H1 и H9 культурах клеток, предшественников нейронов, мезенхимальных стволовых клетках, мышечной ткани женщин, в различных органах плода (мышечная ткань, сердце, надпочечники, желудок и др.), адипоцитах, головном мозге, яичниках и др.). Следует отметить, что данный полиморфный локус находится в регионе гистоновых белков, маркирующих энхансеры в таких патогенетически значимых для развития ПЭ провизорных органах как амнион и плацента. Сильно сцепленных SNPs (r2≥0,8) с полиморфным локусом rs3798577 нами не установлено.

Результаты изучения функционального значения полиморфизма rs9340799 гена ESR1 и сильно сцепленных с ним 6 SNPs (r2≥0,8) представлены в таблице 2. Полученные данные свидетельствуют о том, что ПЭ-ассоциированный rs9340799 (локализуется в интронном участке гена ESR1) находится в консервативном регионе ДНК и входит в состав двух регуляторных мотивов ДНК (Ets, Hand1). Причем полиморфный вариант G rs9340799 повышает афинность обоих этих регуляторных мотивов ДНК. Среди сильно сцепленных с ним полиморфных локусов (r2≥0,8) наиболее важное регуляторное значение имеет rs62442056 (находится на расстоянии 5kb от полиморфизма rs9340799, r2=0,94, D'=1) – он находится в регионе гиперчувствительности к ДНКазе 1 в 29 различных культурах клеток, тканях и органах (культуре клеток экто-, энто- и мезодермы, мезенхимальных стволовых клетках, мышечной ткани женщин, адипоцитах, головном мозге, яичниках, в различных органах плода (головной мозг плода женского пола, мышечная ткань, сердце, надпочечники и др.), амнионе и плаценте и др.), области ДНК, взаимодействующей с тремя регуляторными белками (NRSF, SIN3AK20, TCF12), регионе 5 регуляторных мотивов ДНК, влияющего на афинность к транскрипционным факторам (CEBPB, Foxa, Foxi1, HDAC2, TCF12). Так же выраженный регуляторный потенциал имеет находящийся в неравновесии по сцеплению с rs9340799 полиморфный локус rs3853251 (находится на расстоянии 2,6 kb от полиморфизма rs9340799, r2=0,94, D'=1). Данный полиморфизм находится в регионе 10 регуляторных мотивов, влияющих на связывание ДНК с транскрипционными факторами Foxa, Foxd1, Foxf2, Foxj1, Foxk, Foxo, HDAC2, Sox, TCF12, p300).

Согласно данных базы GeneCards: The Human Gene Database (http://www.genecards.org/) ген ESR1 кодирует alpha-рецепторы эстрогенов. Данные рецепторы являются трансмембранным белком, в котором С-конец является центром связывания с лигандом, N-конец включает ряд доменов, регулирующих транскрипционную активность ряда генов. Рецепторы эстрогенов (ESR1) потенцируют как различные биологические эффекты эстрогенов в клетках мишенях так и могут активироваться различными факторами роста, инициируя ядерно-ER-опосредованные сигнальные пути, основными из которых являются сигнальные каскады рецептора к тирозинкиназе (RTKs), сигнал-регулируемых внеклеточных киназ (ERK), митоген-активированных протеинкиназ (MAPK) и др. [15], что может иметь важное патогенетическое значение при формировании ПЭ [1-2, 9]. Полученные нами данные согласуются с литературными материалами по этому вопросу. В 2019 г опубликована работа Zhao G. et al. [3], посвященная мета-анализу результатов научных исследований ассоциаций полиморфных локусов rs2234693 (PvuII-397T/C) и rs9340799 (XbaI-351A/G) с формированием преэклампсии легкой и тяжелой степени. Мета-анализ был проведен по материалам 6 работ, представленных в базах данных PubMed, Medline, Embase, China National Knowledge Infrastructure (CNKI) и WanFang до мая 2018 года. Авторы установили, что повышенный риск развития тяжелой преэклампсии связан с полиморфизмом XbaI-351A/G (OR = 1,67, 95% CI = 1,10-2,25, P=0,017 для GG по сравнению с AA+GA; OR = 1,81, 95% CI = 1,17-2,82, P=0,008 для GG по сравнению с GA). На основании полученных данных авторы делают вывод о том, что генотип GG полиморфизма XbaI (rs9340799) гена ESR1 может быть генетическим фактором риска развития тяжелой преэклампсии. Наряду с этим полиморфизм PvuII-397T/C (rs2234693) гена ESR1 не был достоверно связан с риском развития тяжелой преэклампсии. Также не установлено значимых ассоциаций между преэклампсией легкой степени и полиморфизмами PvuII-397T/C и XbaI-351A/G гена ESR1. В ряде работ показана вовлеченность полиморфных локусов гена ESR1 в формирование такого важного показателя, характеризующего функционирование гипоталамо-гипофизарно-яичниковой системы женщины, как возраст менархе [16, 17] и развитие различных нарушений репродуктивной системы женщин (повторные самопроизвольные аборты, бесплодие, рак молочной железы, синдром поликистозных яичников и др.) [18-21]. Следует отметить, что наши результаты дополняют полученные ранее данные о значимой роли молекулярно-генетических факторов в формировании нарушений репродуктивного здоровья женщин Центрального Черноземья России [22-28].

Заключение. Эпистатическое взаимодействие rs9340799 x rs3798577 гена ESR1 ассоциировано с развитием преэклампсии (OR=0,56, pbonf=0,012). Данные полиморфные локусы и сильно сцепленные (r2≥0,8) с rs9340799 шесть SNPs имеют значимые регуляторные эффекты: находятся в области более 20 регуляторных мотивов ДНК, расположены в регионе модифицированных гистонов, маркирующих энхансеры и промоторы, регионе гиперчувствительности к ДНКазе 1 в более 30 различных культурах клеток, тканях и органах, патогенетически значимых для развития ПЭ. 

В отношении данной статьи не было зарегистрировано конфликта интересов

Список литературы

  1. Сидорова И.С. Решенные вопросы и нерешенные проблемы преэклампсии в России // Российский вестник акушера-гинеколога. 2015. Т. 5, N 2. С. 4-9. DOI: 10.17116/rosakush20151524-9
  2. Акушерские и перинатальные осложнения у юных первородящих / В.Е. Радзинский [и др.] // Доктор.Ру. 2019. N 7(162). С. 6-11. DOI: 10.31550/1727-2378-2019-162-7-6-11
  3. Association between the estrogen receptor α gene polymorphisms rs2234693 and rs9340799 and severe and mild pre-eclampsia: a meta-analysis / G. Zhao [et al.] // Biosci Rep. 2019. Vol. 39(2). P. BSR20181548. DOI:10.1042/BSR20181548
  4. Роль преэклампсии в исходах беременности: взгляд неонатолога / Л.А. Тимофеева [и др.] // Акушерство и гинекология. 2019. N 4. С. 73-8. DOI: https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.4.73-78
  5. Pre-eclampsia part 1: current understanding of its pathophysiology / T. Chaiworapongsa [et al.] // Nat Rev Nephrol. 2014;10(8):466-480. DOI: 10.1038/nrneph.2014.102
  6. Association of pre-eclampsia risk with maternal levels of folate, homocysteine and vitamin B12 in Colombia: A case-control study / N.C. Serrano [et al.] // PLoS One. 2018;13(12):e0208137. DOI: 10.1371/journal.pone.0208137
  7. Сидорова И.С., Никитина Н.А. Обоснование современной концепции развития преэклампсии // Акушерство и гинекология. 2019. N 4. С. 26-33. DOI: https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.4.26-33
  8. Endothelial dysfunction in the pathogenesis of pre-eclampsia in Ghanaian women / K. Adu-Bonsaffoh [et al.] // BMC Physiol. 2017. Vol. 17(1). P. 5. DOI: 10.1186/s12899-017-0029-4
  9. Фролова Н.И., Белокриницкая Т.Е., Колмакова К.А. Молекулярные маркеры и эпигенетические факторы риска преэклампсии в эпоху предиктивной медицины // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2019. Т. 18, N 4. С. 95-103. DOI: 10.20953/1726-1678-2019-4-95-103
  10. Zhao L., Bracken M.B., DeWan A.T. Genome-wide association study of pre-eclampsia detects novel maternal single nucleotide polymorphisms and copy-number variants in subsets of the Hyperglycemia and Adverse Pregnancy Outcome (HAPO) study cohort // Ann Hum Genet. 2013. Vol. 77(4). P. 277-287. DOI: 10.1111/ahg.12021
  11. Сереброва В.Н., Трифонова Е.А., Степанов В.А. Эволюционно-генетический анализ роли регуляторных участков гена CORO2A в формировании наследственной предрасположенности к преэклампсии у русских и якутов // Научные результаты биомедицинских исследований. 2018. Т. 4, N 3. С. 38-48. DOI: 10.18413/2313-8955-2018-4-3-0-4.
  12. Роль полиморфизма регуляторных регионов гена VEGF-А в предрасположенности к развитию преэклампсии / Л.В. Акуленко [и др.] // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2018. Т. 17, N 1. С. 22-6. DOI: 10.20953/1726-1678-2018-1- 22-26
  13. Генетические предикторы преэклампсии / С.Г. Цахилова [и др.] // Проблемы репродукции. 2017. Т. 23, N 1. С. 110-114. DOI: 10.17116/repro2017231110-114
  14. Genome-wide association scan identifies a risk locus for preeclampsia on 2q14, near the inhibin, beta B gene / M.P. Johnson [et al.] // PLoS One. 2012. Vol. 7(3). P. e33666. DOI: 10.1371/journal.pone.0033666
  15. Plant T.M. The hypothalamo-pituitary-gonadal axis // The Journal of endocrinology. 2015. Vol. 226(2). P. T41-T54. DOI: 10.1530/JOE-15-0113
  16. Genome-wide association studies and epistasis analyses of candidate genes related to age at menarche and age at natural menopause in a Korean population / J.A. Pyun [et al.] // Menopause. 2014. Vol. 21(5). P. 522-9. DOI: 10.1097/GME.0b013e3182a433f7
  17. Полиморфизм гена ESR1 ассоциирован с возрастом менархе у женщин России / И.В. Пономаренко [и др.] // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2019. Т. 18, N 5. С. 29-34. DOI: 10.20953/1726-1678-2019-5-29-34
  18. Association of Estrogen Receptor 1 Genetic Polymorphisms with Recurrent Spontaneous Abortion Risk / X.Q. Yin [et al.] // Chin Med J (Engl). 2018. Vol. 131(15). P. 1857-1865. DOI: 10.4103/0366-6999.237412
  19. Polymorphism analysis in estrogen receptors alpha and beta genes and their association with infertile population in Pakistan / S. Liaqat [et al.] // EXCLI J. 2015. N 14. P. 1085-1094. DOI: 10.17179/excli2015-559
  20. Genetic polymorphisms of estrogen receptor genes are associated with breast cancer susceptibility in Chinese women / Z. Dai [et al.] // Cancer Cell Int. 2019. N 19. P. 11. DOI: 10.1186/s12935-019-0727-z
  21. Variant Alleles of the ESR1, PPARG, HMGA2, and MTHFR Genes Are Associated With Polycystic Ovary Syndrome Risk in a Chinese Population: A Case-Control Study / X. Jiao [et al.] // Front Endocrinol (Lausanne). 2018. N 9. P. 504. DOI: 10.3389/fendo.2018.00504
  22. Пономаренко И.В., Полоников А.В., Чурносов М.И.Полиморфные локусы гена LHCGR, ассоциированные с развитием миомы матки // Акушерство и гинекология. 2018. N 10. С. 86-91. DOI: 10.18565/aig.2018.10.86-91
  23. Genetic factors of hysteromyoma / I.V. Krivoshei [et al.] // Research Journal of Medical Sciences. 2015. Vol. 9(4). P. 182-185. DOI: 10.36478/rjmsci.2015.182.185
  24. Associations of cytokines genetic variants with myomatous knots sizes / M.I. Churnosov [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2014. Vol. 5(6). P. 1344-1347.
  25. Изучение роли индекса массы тела в характере ассоциаций генетических полиморфизмов вазоактивных гормонов с показателями артериального давления у женщин в конце беременности / Е.А. Решетников [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2011. N 4(99). С. 153-159.
  26. Bioinformatic analysis of the liability to the hyperplastic processes of the uterus / I.V. Krivoshei [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2015. Vol. 6(5). С. 1563-1566.
  27. Полиморфный локус rs314276 гена LIN28B ассоциирован с возрастом менархе у женщин Центрального Черноземья России / И.В. Пономаренко [и др.] // Акушерство и гинекология. 2019. N 2. С. 98-104. DOI: 10.18565/aig.2019.2.98-104
  28. Ассоциации генетического полиморфизма ангиотензин-конвертирующего фермента с показателями артериального давления у беременных в зависимости от индекса массы тела / Е.А. Решетникова [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2016. N 19(240). С. 89-95.