Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ КОСТНОГО МЕТАБОЛИЗМА И ОСТЕОГЕНЕЗА У ДЕТЕЙ С ДЕФОРМАЦИЯМИ ПОЗВОНОЧНИКА

Виссарионов С.В. 1 Кокушин Д.Н. 1 Филиппова А.Н. 1 Костик М.М. 2 Ларионова В.И. 1
1 ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера»
2 ФГБУ ВО «Санкт-Петербургский педиатрический медицинский университет» Минздрава России
Проведен сравнительный анализ распределения частоты аллелей и генотипов по полиморфизмам -3731А/G (Cdx2) и +61968T/С (TaqI) гена VDR и -1997G/T и +1245G/T (Sp1) гена COL1A1 у пациентов со сколиотической деформацией позвоночника различной этиологии и у детей без ортопедической патологии. Генотип tt/GG гена VDR встречается в группе детей с врожденным сколиозом более чем в 2 раза чаще, чем в группе детей, не имеющих сколиотической деформации позвоночника, соответственно в 11 % и 5,2 % случаев (χ″=4,17;d.f.=1; p=0,04). В группе детей с идиопатическим сколиозом этот генотип выявлен в 8,7 % случаев. Не выявлено статистических различий в носительстве этого генотипа в группах пациентов с идиопатическим сколиозом и у детей без искривления позвоночного столба. Установлено, что дети-носители аллеля «t(C)» и генотипа «tt (CC)» среди пациентов с врожденным сколиозом встречались достоверно чаще по сравнению с детьми, не имеющих искривления позвоночного столба (χ²=6,79; d.f.=2; p=0,03). Выявлено, что носительство аллеля t гена VDR можно рассматривать как маркер повышенного риска развития врождённого сколиоза.
гены
остеогенез
врождённый сколиоз
идиопатический сколиоз
1. Александрова А.А., Балахонов А.В., Беляева И.В. и соавт. Системная патология соединительной ткани // Руководство для врачей. – СПб., 2014. – 368 стр.
2. Artaza J.N., Norris K.C. Vitamin D reduces the expression of collagen and key profibrotic factors by inducing an antifibrotic phenotype in mesenchymal multipotent cells // Journal of Endocrinology. – 2009. – Vol. 200. – P.207–221.
3. Baldock P.A., Thomas G.P., Hodge J.M., Baker S.K., Dressel U. et al. Vitamin D action and regulation of bone remodeling: suppression of osteoclastogenesis by the mature osteoblast // J. Bone Min. Res. – 2006. – Vol. 21. – P. 1618– 1626.
4. Brown M.A., Haughton M.A., Grant S.F.A., Gunnell A.S., Henderson N.K. Genetic control of bone density and turnover: role of the collagen 1α 1, estrogen receptor and vitamin D receptor genes // J. Bone Min. Res. – 2001. – Vol. 16, №4. – P. 758–764.
5. Giampietro P.F., Blank R.D., Cathleen L.R., Merchant S., Jacobsen F.S. et al. Congenital and idiopathic scoliosis: clinical and genetic aspects // Clin. Med. Res. – 2003. – Vol. 1, № 2. – P. 125–136.
6. Miamoto K., Kesterson R.A., Yamamoto H., Taketani Y., Nishiwaki E. Structural organization of the human vitamin D receptor chromosomal gene and its promotor // Mol. Endocrinol. – 1997. – Vol. 11. – P. 1165–1179.
7. Pike J.W., Zella L.A., Meyer M.B., Fretz J.A., Kim S. Molecular actions of 1,25–Dihydroxy vitamin D3 on genes involved in calcium homeostasis // J. Bone Min. Res. – 2007. – Vol. 22, suppl. 2 – P. 16–19.
8. White C., Gardiner E., Eisman J. Tissue specific and vitamin D responsive gene expression in bone // Mol. Biol. Rep. – 1998. – Vol. 25, №1. – P. 45–61.

На протяжении последних десятилетий появилось достаточное количество исследований, посвященных поиску этиологических факторов формирования и развития искривлений позвоночного столба у детей. Возникающие деформации позвоночника могут быть обусловлены, как аномалией развития тел позвонков, так и появляться в процессе роста и развития ребёнка при анатомически правильной их форме. При этом в первом случае выявляемые после рождения ребенка искривления позвоночника являются врождёнными, во втором – идиопатические.

Общеизвестно, что сколиоз является мультифакторным заболеванием, развитие которого обусловлено как генетической предрасположенностью, так и воздействием различных факторов внешней среды [5]. В качестве «кандидатных» генов, оказывающих определенное воздействие на формирование деформаций позвоночника, рассматриваются гены, которые вовлечены в процессы костного метаболизма и остеогенеза. Среди многочисленного числа генов, относящихся к этой группе, наиболее значимыми являются ген рецептора витамина Д(VDR) и ген коллагена 1 типа (COL1A1) [1, 4].

Витамин Д и его метаболиты играют ключевую роль в костном обмене и фосфорно-кальциевом гомеостазе, влияют на рост и дифференцировку клеток в различных органах-мишенях [3, 7]. Кроме того известно, что витамин Д является лигандом для ядерного рецептора, кодируемого геном VDR, являющегося регулятором активности многих генов-мишеней путём его взаимодействия со специфическими последовательностями ДНК в промоторных областях этих генов [6]. Установлено, что под воздействием кальцитриола, или витамина Д3, снижается экспрессия гена коллагена I типа [2, 8].

Анализ результатов ряда научных работ позволил сделать вывод, что структурные изменения генов рецептора витамина Д и коллагена 1 типа могут быть связаны с формированием и прогрессированием деформаций позвоночника различного генеза. В связи с этим данное исследование является актуальным с точки зрения проведения молекулярно-генетического тестирования – 3731А/G (Cdx2) и +61968T/С (TaqI) гена VDR и –1997G/T (PCOL2) и +1245G/T (Sp1) гена COL1A1 у пациентов со сколиотической деформацией позвоночника различной этиологии и здоровых детей с изучением распределения частот аллелей и генотипов по полиморфизмам и анализу взаимосвязи молекулярно-генетических маркеров с развитием сколиоза.

Материалы и методы исследования

Проведено обследование 195 детей с врождённым сколиозом в возрасте от 6 месяцев до 17 лет. В первую группу сравнения вошли 145 пациентов с идиопатическим сколиозом II – IV степеней тяжести в возрасте от 12 до 18 лет, во вторую группу – 278 детей в возрасте от 1 года до 18 лет, у которых на момент осмотра отсутствовали признаки искривления позвоночного столба. В табл. 1 представлены результаты распределения исследуемых групп детей по полу и возрасту.

Таблица 1

Распределение детей в исследуемых группах по полу и возрасту

Гр.

Пол

Врождённый сколиоз

n, %

Средний возраст

(годы)

Идиопатический сколиоз

n, %

Средний возраст (годы)

Контроль

n, %

Средний возраст

(годы)

Мальчики

63 (40,9)

7,2 (+0,4)

15 (10,3)

15,4 (+0,1)

124 (44,7)

11,2 (+0,2)

Девочки

91 (59,1)

 

130 (89,7)

 

154 (55,3)

 

Всего

154 (100)

 

145 (100)

 

278 (100)

 

Материалом исследования служила ДНК, выделенная из лейкоцитов периферической крови стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции. Определение TaqI,, Cdx2 полиморфизмов гена рецептора витамина D (VDR) осуществлялось методом ПДРФ с использованием рестриктаз TaqI,, Cdx2. Определение Sp1 полиморфизмов гена αI цепи коллагена I типа (COL1A1) проводили методом ПДРФ с использованием рестриктазы Bse1I. Определение 1997G/T (rs1107946) полиморфизма гена гена αI цепи коллагена I типа (COL1A1) проводили методом ПДРФ с использованием рестриктазы BstMAI. Статистическая обработка данных осуществлена в программе Statistica 5.5. Для оценки соответствия распределения генотипов по изученным полиморфным маркерам равновесию Харди-Вайнберга и для сравнительного анализа распределения частот аллелей и генотипов по изученным полиморфизмам в группах пациентов с врожденным и идиопатическим сколиозом, а также в группе детей, не имеющих сколиотической деформации, использовали критерий χ² Пирсона.

Результаты исследования и их обсуждение

Распределение частот аллелей и генотипов генов VDR и COL1A1 по всем изученным полиморфизмам в анализируемых выборках обследованных пациентов соответствовало равновесию Харди-Вайнберга. Результаты распределения аллелей и генотипов по полиморфизмам гена VDR – +61968T>C, –3731А>G и гена COL1A1– +1245 G>T, –1997 G>T у пациентов, страдающих врожденным и приобретенным сколиозом, и детей, не имеющих деформаций позвоночника, представлены в табл. 2.

Сравнительный анализ частот аллелей и генотипов по полиморфизму +61968T>C гена VDR в группах пациентов со сколиотической деформацией позвоночника и детей, не имеющих деформаций позвоночника, выявил различия в их распределении. Среди пациентов с врожденным сколиозом чаще встречались дети- носители аллеля «t(C)» (0,377 vs 0,292; χ²=6,51; d.f.=1; p=0,01) и генотипа «tt (CC)» (0,149 против 0,081; χ²=6,79; d.f.=2; p=0,03) по сравнению с детьми, не имеющих сколиотической деформации позвоночника. Отношения шансов для носителей генотипа «ТТ» составило 0,66 (95 %СI 0,44–0,99), а для генотипа «tt(CC)» – 1,99 (95 %СI 1,07–3,70). Выявлено, что носительство аллеля t гена VDR можно рассматривать как маркер повышенного риска развития врождённого сколиоза. Сравнительный анализ распределения аллелей и генотипов по полиморфизму –3731А>G гена VDR и полиморфизмам (+1245 G>T, –1997 G>T) гена COLA1 не выявил достоверных различий в группах детей, имеющих врожденный и идиопатический сколиоз. Необходимо отметить, что не было выявлено достоверных различий в распределении аллей и генотипам по изученным полиморфным маркерам при сравнении их частот среди пациентов с различными типами сколиоза и контрольной группой. Проведён анализ распределения сочетания аллей и генотипов гена VDR (+61968T>C, –3731А>G) в группах пациентов с врожденным и идиопатическим сколиозом и в группе детей без деформации позвоночника.

Таблица 2

Распределение частот аллелей и генотипов генов VDR (+61968T>C, –3731А>G) и COLA1 (+1245 G>T, – 1997 G>T) в группах пациентов с врожденным, идиопатическим сколиозом и без деформации позвоночника

Гены, аллели, генотипы

Частоты аллелей и генотипов

ВС

Контроль

ИС

VDR

     

TaqI (+61968T/C)

N=154

N=271

N=145

T/T

0,396

0,498

0,448

T/t (T/C)

0,455

0,421

0,428

t/t (C/C)

0,149

0,081

0,124

Статистика

χ²=6,79; d.f.=2; p=0,03

χ²=2,31; d.f.=2; p=0,31

T*

0,623

0,708

0,662

t**

0,377

0,292

0,338

Статистика

χ²=6,51; d.f.=1; p=0,01

χ²=1,91; d.f.=1; р=0,17

Cdx2(-3731А/G)

N=154

N=269

N=145

A/A

0,052

0,026

0,028

A/G

0,266

0,279

0,310

G/G

0,682

0,695

0,662

Статистика

χ²=1,94; d.f.=2; p=0,38

χ²=0,48; d.f.=2; p=0,79

A

0,185

0,165

0,183

G

0,815

0,835

0,817

Статистика

χ²=0,53; d.f.=1; р=0,47

χ²=0,40; d.f.=1; р=0,53

COL1A1

     

Sp1 (+1245 G/T)

N=154

N=276

N=145

S/S (G/G)

0,675

0,714

0,724

S/s (G/T)

0,292

0,272

0,248

s/s (T/T)

0,032

0,014

0,028

Статистика

χ²=1,88; d.f.=2; p=0,39

χ²=1,07; d.f.=2; р=0,59

S*

0,821

0,850

0,848

s**

0,179

0,150

0,152

Статистика

χ²=1,17; d.f.=1; p=0,28

χ²=0,00; d.f.=1; p=0,96

PCOL2

(-1997 G/T)

N=154

N=268

N=145

G/G

0,701

0,690

0,697

G/T

0,253

0,280

0,262

T/T

0,045

0,030

0,041

Статистика

χ²=0,94; d.f.=2; р=0,62

χ²=0,48; d.f.=2; p=0,79

G

0,828

0,830

0,828

T

0,172

0,170

0,172

Статистика

χ²=0,01; d.f.=1; р=0,93

χ²=0,01; d.f.=1; р=0,92

Примечание. d. f. – число степеней свободы, T* и S* – аллели, не имеющие сайта для рестриктазы, t** и s** – аллели, имеющие сайт для рестриктазы.

Носительство генотипа tt/GG гена VDR (+61968T>C, –3731А>G) встречалось в группе детей с врожденным сколиозом более чем в 2 раза чаще, чем в группе детей, не имеющих деформации позвоночника – соответственно у 11 % и 5,2 % случаев (χ²=4,17; d.f.=1; p=0,04). В группе детей с идиопатическим сколиозом этот генотип выявлен у 8,7 % больных. Кроме того, необходимо отметить, что не выявлено статистических различий в носительстве этого генотипа в группах пациентов с идиопатическим сколиозом и у детей без искривления позвоночного столба.

Сравнительный анализ распределения сочетания аллей и генотипов гена COLA1(+1245 G>T, –1997 G>T) в исследуемых группах пациентов показал, что генотипы ss/TT и ss/TG не встречались у пациентов, как имеющих сколиотическую деформацию позвоночника, так и в группе детей, не имеющих искривлений позвоночника. Кроме того, необходимо отметить, что не выявлено различий в распределении комбинаций аллей и генотипов COLA1 (+1245 G>T, –1997 G>T) в группах пациентов с врожденным сколиозом и детей, не имеющих деформацию позвоночника (χ²=3,08; d.f.=6; p>0,05), а также в группах пациентов с идиопатическим сколиозом и детей без сколиоза (χ²=1,07; d.f.=6; p>0,05). Анализ в группах пациентов с врожденным и идиопатическим сколиозом также не выявил различий в распределении комбинаций аллей и генотипов COLA1 (+1245 G>T, -1997 G>T) (χ²=1,92; d.f.=6; p>0,05).

Заключение

В ходе проведенного исследования установлено, что дети-носители аллеля «t(C)» и генотипа «tt(CC)» среди пациентов с врожденным сколиозом встречались достоверно чаще по сравнению со здоровыми детьми. Аналогичная тенденция отмечалась при генотипе tt/GG гена VDR в группе пациентов с врожденным сколиозом – она встречалась более чем в 2 раза чаще, чем в группе детей, не имеющих сколиотической деформации позвоночника.


Библиографическая ссылка

Виссарионов С.В., Кокушин Д.Н., Филиппова А.Н., Костик М.М., Ларионова В.И. ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ КОСТНОГО МЕТАБОЛИЗМА И ОСТЕОГЕНЕЗА У ДЕТЕЙ С ДЕФОРМАЦИЯМИ ПОЗВОНОЧНИКА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 4-2. – С. 342-345;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=11468 (дата обращения: 23.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252