Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Литературный обзор
1.1. Современные представления об этиологии и патогенезе сколиотической болезни 12-17
1.2. Генетические аспекты идиопатического сколиоза 17-22
1.3. Тканевые факторы роста и их биологическая роль 22-29
1.4. Полиморфизм генов тканевых факторов роста и его роль в патологии 30-41
Глава II. Материал и методы исследования
II.1 Характеристика материала исследования и диагностика идиопатического сколиоза 42-43
II.2. Характеристика методов исследования 44-46
II.3. Генетико-статистические методы 46-49
Глава III. Результаты собственных исследований
III. 1. Общая и клиническая характеристика обследованных пациентов 50-53
III.2. Характеристика частот аллелей и генотипов генов тканевых факторов роста в исследуемых группах 53-56
III.З. Стратифицированный анализ ассоциации полиморфных генов тканевых факторов роста и идиопатического сколиоза у детей в зависимости от пола. 56-61
III.4. Исследование связи полиморфизмов генов тканевых факторов роста с возрастом манифестации идиопатического сколиоза. 61-70
III.5. Оценка влияния генов тканевых факторов роста на клинические, рентгенологические, оптико топографические параметры и течение идиопатического сколиоза 71-75
III.6. Анализ межгенных взаимодействий при идиопатическом сколиозе 75-88
III..7. Лог-регрессионный анализ и прогнозирование возникновения идиопатического сколиоза 88-94
Обсуждение результатов 95-108
Выводы 109-110
Практические рекомендации 111
Список литературы
- Генетические аспекты идиопатического сколиоза
- Характеристика методов исследования
- Характеристика частот аллелей и генотипов генов тканевых факторов роста в исследуемых группах
- Оценка влияния генов тканевых факторов роста на клинические, рентгенологические, оптико топографические параметры и течение идиопатического сколиоза
Введение к работе
Актуальность проблемы
Деформации позвоночного столба во фронтальной плоскости занимают первое место среди заболеваний позвоночника у детей и подростков, а их частота в популяции составляет от 8 до 15%, из которых 1,5–2% занимают грубые сколиозы с выраженными косметическими и функциональными нарушениями [Балашов С.П., 2010; Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю., 2002]. Для 80% сколиозов причины заболевания неизвестны, что послужило основанием для выделения отдельной формы болезни - идиопатического сколиоза (ИС). ИС - наиболее распространенный тип латерального искривления позвоночника, который определяется как сложная трехплоскостная деформация позвоночного столба, прогрессирующая с ростом и развитием организма и сопровождающаяся структурными изменениями тел позвонков. В зависимости от возраста манифестации заболевания идиопатический сколиоз подразделяется на младенческий (infantile, дебют до 3-х лет), детский (juvenile, дебют в возрасте 4-9 лет), подростковый (adolescent, дебют в возрасте 10-14 лет) и сколиоз взрослых (adult).
Представление о генетической природе идиопатического сколиоза сформировалось в 70-х годах двадцатого столетия. С тех пор предметом научного поиска является как определение типа наследования, так и заинтересованности отдельных генов в развитии патологии [Михайловский М.В., Зайдман А.М., 2004]. Описаны случаи аутосомно-доминантного [Salehi L.B. et al., 2002] и Х-сцепленного [Justice C.M. et al., 2003] наследования ИС. Кроме того, предложена модель наследования, основанная на эффекте главного гена с неполной пенетрантностью [Зайдман А.М. с соавт., 2005; Lowe T. et al., 2000], а также полигенная модель [Bonaitic W. et al., 1976]. Большинство исследователей придерживается мультифакториальной модели наследования идиопатического сколиоза [Cheng J.C. et al., 2007; . et al., 2007].
Попытки идентифицировать предполагаемые гены, детерминирующие развитие идиопатического сколиоза, проводились в двух направлениях: в идентификации предполагаемых генов методом сканирования генома и поиске генов-кандидатов, выбор которых основывается на потенциально значимых для заболевания физиологических, биохимических и структурно-морфологических компонентах позвоночника. Описаны регионы хромосом, несущие вероятные гены, связанные с развитием идиопатического сколиоза: 6p, 10q и 18q [Wise C.A. et al, 2000]; 17p11.2-12 [Salehi L.B. et al., 2002]; 19p13.3 и 2q [Chan V. et al., 2002; Alden K.J. et al., 2006]; Xq23-26.1 [Justice C.M. et al., 2003]; 8q11 [Bashiardes S. et al., 2004]; 1, 3, 5, 6q, 7, 11, 12 [Miller N.H. et al., 2005]; 9q31.2-q34.2 и 17q25.3-qtel [Ocaka L. et al., 2008].
В качестве генов-кандидатов идиопатического сколиоза рассматривались гены коллагенов и других компонентов внеклеточного матрикса хряща межпозвонковых дисков [Carr A.J. et al., 1992], эластина и фибриллина [Miller N.H. et al., 1996], гликозаминогликанов хрящевой ткани [Zaidman A.M. et al., 2006], рецепторов эстрогенов [Masatoshi I. et al., 2002], рецептора мелатонина [Sobaima S. et al., 2003] и другие, но однозначно определить роль данных генетических маркеров в патогенезе сколиоза на сегодняшний день не удалось.
Тканевые факторы роста представляют собой мощнейшие модуляторы роста и развития тканей организма, в том числе и позвоночника. Участие факторов роста в формировании патологии опорно-двигательного аппарата подтверждается рядом исследований. Показано статистически достоверное повышение уровня трансформирующего фактора роста в замыкательной пластинке позвонка на вогнутой стороне сколиотической дуги. [Xu H. et al., 2005]. Экспрессия фактора роста соединительной ткани в межпозвонковых дисках может служить маркером дегенеративно-дистрофического поражения [Peng B. et al., 2009]. Генетический полиморфизм инсулиноподобного фактора роста 1 типа может определять выраженность угла сколиотической деформации [. et al., 2006]. Однако отсутствие системного подхода приводит к опровержению полученных ранее положительных результатов об ассоциации генетического полиморфизма и сколиотической болезни [ et al., 2011].
Все вышеизложенное послужило поводом для проведения комплексного исследования генетического полиморфизма тканевых факторов роста при идиопатическом сколиозе у детей и подростков.
Цель исследования
Исследовать вовлеченность полиморфных вариантов генов тканевых факторов роста в формирование предрасположенности к идиопатическому сколиозу и изучить их влияния на особенности клинических проявлений и течения болезни.
Задачи исследования:
1. Исследовать ассоциации полиморфизма генов тканевых факторов роста (ТФР) с предрасположенностью к идиопатическому сколиозу.
2. Установить особенности взаимосвязей полиморфных вариантов генов ТФР с предрасположенностью к идиопатическому сколиозу с учетом полового диморфизма в их проявлении.
3. Выявить особенности взаимосвязей полиморфных вариантов генов ТФР с предрасположенностью к идиопатическому сколиозу в зависимости от возраста манифестации заболевания.
4. Изучить вклад полиморфизма генов ТФР в детерминацию клинических симптомов и количественных метрических показателей позвоночника при идиопатическом сколиозе по данным рентгенологического и оптико-топографического исследований.
5. Изучить взаимодействия между генами ТФР и их роли в формировании предрасположенности к идиопатическому сколиозу.
6. Разработать уравнения регрессии с целью вероятностного прогнозирования риска развития идиопатического сколиоза.
Научная новизна
В рамках настоящего исследования впервые проведен комплексный анализ ассоциации полиморфизма генов тканевых факторов роста с предрасположенностью к идиопатическому сколиозу. Впервые исследованы и установлены особенности ассоциаций генов ТФР с риском развития ИС в зависимости от пола и возраста манифеста болезни. Впервые изучены взаимодействия между полиморфными вариантами генов ТФР при ИС и установлена их роль в формировании генетической компоненты подверженности заболеванию. Выявлены взаимосвязи полиморфных генов ТФР с клиническими особенностями течения болезни и количественными метрическими показателями строения позвоночника. Впервые с использованием данных генотипирования полиморфизма генов ТФР разработаны уравнения регрессии индивидуального прогнозирования риска развития ИС.
Научно-практическая значимость исследования
В результате исследования на основе тестирования полиморфных генов тканевых факторов роста были разработаны статистические регрессионные модели вероятностного прогнозирования риска развития идиопатического сколиоза. Практическое использование моделей дает возможность врачам-генетикам, ортопедам и детским хирургам своевременно формировать группу повышенного риска идиопатического сколиоза, оптимизировать и индивидуализировать мероприятия по превентивной коррекции нарушений статики позвоночника. Разработка способов вероятностного прогнозирования риска развития сколиотической болезни, характера ее течения и клинических проявлений на основе анализа полиморфных генов тканевых факторов роста позволит устанавливать диагноз идиопатического сколиоза на начальных этапах развития патологии, а также проводить отбор пациентов, нуждающихся в оперативной коррекции деформации на ранних сроках. Результаты, полученные в ходе исследования, не только формируют новые представления о роли полиморфизма генов в формировании предрасположенности к идиопатическому сколиозу, но и создают теоретическую и концептуальную основу для их внедрения в образовательный процесс. В частности, результаты исследования могут быть использованы при чтении специальных курсов по медицинской и клинической генетике, травматологии и ортопедии, детской хирургии, патофизиологии в вузах медицинского профиля и на курсах повышения квалификации медицинских работников.
Положения, выносимые на защиту:
1. Полиморфные варианты генов тканевых факторов роста вносят значительный вклад в формирование предрасположенности к идиопатическому сколиозу и на молекулярно-генетическом уровне объясняют природу полового диморфизма подверженности болезни в популяции.
2. Генетическую основу предрасположенности к идиопатическому сколиозу составляют сложные аддитивные и эпистатические взаимодействия между генами тканевых факторов роста, фенотипические эффекты которых в процессе роста и развития позвоночника могут реализоваться по-разному у представителей противоположного пола.
3. Полиморфные гены тканевых факторов роста являются важными предикторами возраста манифестации и степени тяжести сколиотической болезни, связаны с формированием патоморфологических изменений позвоночного столба и выступают в качестве модификаторов клинических проявлений и течения заболевания.
4. Гены тканевых факторов роста являются прогностически ценными маркерами в оценке вероятности развития идиопатического сколиоза, что обосновывает необходимость использования разработанных статистических регрессионных моделей в клинической практике ортопедов и генетиков при формировании групп риска развития заболевания.
Апробация результатов работы и публикации:
Материалы диссертации доложены на VIII Научной конференции с международным участием «Генетика человека и патология» (Томск, 28-30 ноября 2007 г.), VI Съезде Российского общества медицинских генетиков (Ростов-на-Дону, 14-18 мая 2010 г.), итоговой научной конференции сотрудников КГМУ, ЦЧНЦ РАМН и отделения РАЕН, посвященной 76-летию Курского ГМУ (2-3 февраля 2011 г.), IV Архангельской международной медицинской научной конференции молодых ученых и студентов (к 300-летию со дня рождения М.В.Ломоносова) (26-27 апреля 2011 г.), 2-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии» (17-19 мая 2011 г.), 73-й, 74-й и 75-й межвузовских итоговых научных конференциях студентов и молодых ученых (Курск, 2008, 2009 и 2010 гг.). По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в т. ч. 4 публикации в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикаций результатов диссертационных исследований по медицинским наукам.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, собственных результатов, общего обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, иллюстрирована 27 таблицами и 9 рисунками, содержит 2 приложения. Список литературы включает 216 источников: 38 отечественных и 178 зарубежных.
Генетические аспекты идиопатического сколиоза
Каждая нозологическая форма деформации имеет свои особенности клинических проявлений, динамики, течения — злокачественного или доброкачественного. При этом во всех этиологических группах сколиоза при тяжелой степени деформации возникают серьезные анатомические и функциональные изменения жизненно важных органов и систем [Алексеева Н.В. с соавт., 1996; Фищенко В.Я., 2005; Колесов СВ. с соавт., 2007].
Установлена закономерность сочетания врожденных аномалий позвоночника и других органов, заключающаяся в том, что сопутствующие пороки обычно локализуются в тех органах, которые развиваются из сомитов, одновременно дающих начало аномально развитым позвонкам. Если же пораженный пороком орган развивается не из сомита, то между этим органом и вертебральным пороком можно установить сегментарную иннервационную связь. Сомитная или сегментарная связь выявлена в 83,0% всех ассоциаций пороков позвоночника с аномалиями развития других органов и тканей [Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю., 2007].
Двигательное развитие здорового ребенка в онтогенезе характеризуется последовательным вытеснением шейных и вестибулярных тонических рефлексов ствола, обеспечивающих внутриутробную позу, среднемозговыми условными рефлексами, определяющими нормальное положение тела или его частей в пространстве и относительно друг друга [Ратнер А.Ю., 1990]. При нарушении по каким-либо причинам перехода к вышележащему уровню построения движений, при котором подавляется определенная часть моторики предыдущего уровня, возникает конфликт между рефлексами различной филогенетической давности. В данном случае вследствие незрелости церебральных механизмов, регулирующих ортостатическое положение позвоночника, порождаются аномальные, асимметричные мышечно-тонические установки, формирующие деформации скелета растущего ребенка [Афанасьева Е.А., 2004].
У 95% больных идиопатическим сколиозом, у 100% больных врожденным сколиозом и только у 5% здоровых людей отмечалось присутствие дизрафического статуса: разный цвет глаз, разница в размере и форме глазных щелей, микрогения, разная степень развития грудных желез у девушек, асимметрия рефлексов, энурез у мальчиков [Кон И.И.И соавт.,1994].
К искривлению позвоночника может приводить первичная патология центральной нервной системы, когда в результате поражения различных отделов нервной системы возникает дисфункция эндохондрального костеобразования в позвонках. Это подтверждается тем, что 70% больных сирингомиелией страдают сколиозом [Проценко В.Н., 2002].
Известна Ноттингемская концепция патогенеза идиопатического сколиоза, в которой ведущим фактором представлен механизм меняющихся взаимоотношений между увеличением скелетной массы в процессе роста и развивающейся нервной системой ребенка в процессе формирования ходьбы и изменения ее характера. Любое одностороннее повреждение проприоцептивной спиноцеребеллярной петли, включающей чувствительные нервы, спинной мозг и кору головного мозга, приводит к мышечному дисбалансу. Мышечный дисбаланс приводит к нарушению роста позвоночника с формированием торсии и в дальнейшем к развитию сколиоза [Burvell R., Dangerfield P., 1997; Kapetanos G. et al., 2003].
К одним из неблагоприятных факторов, действующих на плод и его нервную систему во время родов, относятся механические повреждения, которые являются одними из определяющих в возникновении и течение вертебрального синдрома у детей [Плеханов Л.А. и соавт., 2000]. Нарушения иннервации длинных и коротких паравертебральных мышц, связанные с родовыми повреждениями спинного мозга, по мере роста ребенка, особенно в периоды интенсивного роста, могут провоцировагь формирование сколиотической деформации позвоночника [Ратнер А.Ю., 1990].
Обсуждается этиологическая роль легких и выраженных диснейроэмбриологических расстройств, служащих преморбидным фоном в развитии нарушения осанки [Петров К.Б., 2002].
Предполагается взаимосвязь идиопатического сколиоза с патологией ствола мозга и моторной функцией коры мозга [Kapetanos G. et al., 2003].
У детей со сколиотической болезнью отмечается нарушение баланса между центральными и периферическими механизмами регуляции висцеральных систем [Соболев СТ., Бутуханов В.В., 1984]. Среди данной группы больных в 80% случаев выявляется клиника синдрома вегето-сосудистой дистонии с преобладанием нейроциркуляторного сосудистого компонента [Дудин М.Г., Пинчук Д.Ю., 2005]. На втором месте по частоте (35% случаев) встречается гастроинтестинальный синдром: гастрит, дуоденит, дискинезия толстого кишечника, желчевыводящих путей. В 9% случаях авторами по данным УЗИ диагностировалась аномалия развития почек и мочевыводящих путей. Результаты комплексного обследования детей 7-15 лет со сколиозом различной степени установили наличие не только функциональных, но и органических изменений со стороны сердечнососудистой, пищеварительной и легочной систем и обосновали правомочность использования термина "сколиотическая болезнь" уже при начальных степенях сколиоза. Данные исследования позволяют судить о том, что деформация позвоночника является одной из составляющих частей генерализованного диспластического статуса и с позиций эмбриогенеза могут подтверждать факт одновременного появления нарушений, затрагивающих не только позвоночник, но и другие соматические системы организма [Черноземцев В.Г., Дудин М.Г., 2006].
Характеристика методов исследования
При раздельном анализе по полу частота аллеля -509С гена TGFB1 среди мальчиков составила 0,726 в группе больных сколиозом и 0,804 в группе здоровых детей (OR=l,54; 95% СІ 1,04-2,28; р=0,04), а среди девочек - 0,702 и 0,819 соответственно (OR=l,91; 95% СІ 1,32-2,77; р=0,0008). При раздельном анализе среди мальчиков (р=0,39) и девочек (р=0,75), частоты аллелей полиморфизма гена TGFB1 R25P между собой статистически значимо не различались. У мальчиков частоты аллелей полиморфизма гена IGF1 -1245G/A между собой статистически значимо также не различались. Однако у девочек со сколиозом аллель -1245G в генотипе встречался реже (0,718), чем у здоровых девочек (0,797). Данная ассоциация была статистически значимой (OR=l,54; 95% СІ 1,07-2,23; р=0,02). При анализе полового диморфизма гена IGF2 выявлено, что в группе детей мужского пола статистически значимые различия частот аллелей и генотипов отсутствуют. У девочек со сколиозом аллель +3123G в генотипе встречается чаще (0,407), чем у здоровых (0,309). Различия носили статистически значимый характер (OR=0,65; 95% СІ 0,47-0,91; р=0,01). Высокая частота аллеля +61А гена EGF сохранялась только среди мальчиков (011=1,42; 95% СІ 1,02-1,98; р=0,04), у девочек же различий частот аллелей не обнаружено (р 0,05). Частоты аллелей полиморфизма гена CTGF -945G/C между собой статистически значимо не различались, в том числе и при раздельном анализе среди мальчиков (р=0,30) и девочек (р=0,33).
В распределении частот генотипов полиморфизма гена TGFB1 С-509Т у мальчиков сохранялось статистически достоверное различие лишь между частотами гомозигот мутантного аллеля -509ТТ (OR=5,39; 95% СІ 1,67-17,42; р=0,003). Распределение среди девочек полностью соответствовало картине, наблюдаемой в общей выборке пациентов: имеются различия как среди «дикого» гомозиготного генотипа -509СС (OR=l,86; 95% СІ 1,18-2,93; р=0,01), так и среди мутантного гомозиготного генотипа -509ТТ (OR=3,78; 95% СІ 1,42-10,05; р=0,008). Частоты генотипов полиморфизма гена TGFB1 R25P при раздельном анализе по полу в группах больных и здоровых детей статистически значимо не различались. Таблица 8
Вариантные гомозиготнь соответствующих ДНК-м; 2 уровни значимости р раз ie генотипы представлены в нижних ячейкахіркеров.личий частот генотипов между группами ( р 0, 05 df=l) Частоты генотипов полиморфизма гена IGF1 -1245G/A у больных и здоровых мальчиков между собой статистически значимо не различались. При анализе генотипов среди девочек были установлены статистически значимые различия в частотах «диких» гомозигот (OR=l,96; 95% СІ 1,25-3,09; р=0,005) и гетерозигот (OR=2,10; 95% СІ 1,31-3,37; р=0,003); в то же время частоты мутантных гомозигот в группах здоровых и больных сколиозом девочек были сопоставимы.
Частоты генотипов полиморфизма гена IGF2 +3123G/A у мальчиков между собой статистически значимо не различались. Среди девочек выяснено, что статистически значимы различия между частотами мутантных гомозигот (OR=0,47; 95% СІ 0,30-0,75; р=0,001) и между частотами гетерозигот (OR=l,94; 95% СІ 1,24-3,04; р=0,004); частоты гомозигот «дикого» типа в группах здоровых и больных сколиозом девочек находились на одном уровне.
Во всей выборке, независимо от пола, гомозиготный мутантный генотип +61АА гена EGF ассоциировался с повышенным риском развития идиопатического сколиоза. В то же время среди лиц мужского пола статистически значимого различия генотипов не было выявлено. Среди девочек наблюдалось преобладание гомозиготных мутантных генотипов в группе больных идиопатическим сколиозом (OR=l,86; 95% СІ 1,15-3,01; р=0,01) и гетерозигот среди здоровых (OR=0,46; 95% СІ 0,29-0,74; р=0,001).
Частоты генотипов полиморфизма гена CTGF -945G/C между собой статистически значимо не различались, в том числе и при раздельном анализе среди мальчиков (р=0,30) и девочек (р=0,33).
Таким образом, существующий при идиопатическом сколиозе половой диморфизм клинических проявлений и особенностей течения заболевания был подтвержден на молекулярно-генетическом уровне. Если у мальчиков обнаружены различия в частотах аллелей полиморфных локусов TGFB1 С-509Т и EGF +61G/A, то у девочек, наряду с различиями частот аллелей TGFB1 C-509T, имеются статистически достоверная разница частот аллелей полиморфных генов IGF1 -1245G/A и IGF2 +3123G/A. В распределении частот генотипов у девочек, в отличие от мальчиков, обнаружены статистически достоверные различия по полиморфным локусам IGF1 -1245G/A и IGF2 +3123G/A и EGF +61G/A. Гомозиготный «дикий» генотип гена TGFB1 -509СС у представителей женского пола ассоциирован с нормой; наличие же в геноме гомозиготного мутантного генотипа -509ТТ повышало риск развития заболевания среди обоих полов. Также у девочек можно было отметить протективность гомозиготного вариантного генотипа IGF2 +3123АА, а также ассоциации генотипов IGF1 -1245GG («дикий») и EGF +61GA с отсутствием деформации позвоночника.
Характеристика частот аллелей и генотипов генов тканевых факторов роста в исследуемых группах
В рамках настоящего исследования изучены популяционные частоты 6 полиморфных вариантов 5 генов тканевых факторов роста: TGFB1, IGF1, IGF2, EGF и CTGF и проведен комплексный анализ их вовлеченности в формирование предрасположенности к идиопатическому сколиозу у детей русской национальности. В доступной литературе нами обнаружены лишь единичные исследования по вовлеченности генов тканевых факторов роста в развитие идиопатического сколиоза [Yeung H.Y. et al., 2006; Yang B.Y. et al., 2009]. Фактически настоящая работа является первым исследованием, в котором дана подробная характеристика проявлений генетического полиморфизма тканевых факторов роста при ИС.
Изначально группы больных и контрольная были сопоставимы друг с другом по возрастно-половому составу. Соотношение полов соответствовало наблюдаемому при профилактических осмотрах [Сампиев М.Т., 2007], что характеризовало выборку как репрезентативную по отношению к популяции. Клинико-рентгенологические и оптико-топографические характеристики группы больных идиопатическим сколиозом, в целом, соответствовали общепопуляционным.
При анализе распределения аллелей полиморфных генов тканевых факторов роста при идиопатическом сколиозе выявлены статистически достоверные различия для TGFB1 С-509Т и EGF+61G/A.
Частота мутантного аллеля -509Т гена TGFB1 статистически значимо выше у больных ИС, чем у здоровых детей. Полиморфизм TGFB1 С-509Т ассоциирован с уровнем TGF pi в крови, наличие в генотипе аллеля Т пропорционально повышало этот уровень [Grainger D.J. et al., 1998; Yao W. et al., 2005]. Таким образом, у детей с идиопатическим сколиозом следует ожидать повышения в крови уровня TGF pi, который при наличии производящего фактора стимулирует рост костной ткани и обусловливает развитие деформации позвоночника. Косвенным подтверждением этой гипотезы служит ассоциация аллеля Т в локусе TGFB1 С-509Т с прогрессированием деформаций суставов при ревматоидном артрите [Kim S.Y. et al., 2004].
Также у больных идиопатическим сколиозом отмечено повышение частоты мутантного аллеля +61А гена EGF. Различные аллели этого полиморфизма связывают с уровнем транскрипции и содержанием в сыворотке крови самого эпидермального фактора роста: гомозиготы АА синтезируют меньше EGF [Vauleon Е. et al., 2007], поэтому логично предположить снижение уровня и активности EGF у больных сколиозом. Эпидермальный фактор роста структурно схож с трансформирующим; они связываются с одним и тем же рецептором - таким образом, относительный дефицит эпидермального роста может приводить к преобладанию в патогенезе активности трансформирующего фактора роста - стимуляции пролиферации костной ткани.
Анализ генотипов подтвердил данные, полученные при анализе распределения аллелей, в отношении генотипов -509СС и -509ТТ гена TGFB1, +61GA и +61 АА гена EGF, а также выявил различия в распределении генотипов +3123GG и +3123GA гена IGF2.
Трансформирующие факторы роста в наибольшей степени экспрессируются в костной и хрящевой тканях. При энхондральном окостенении тел позвонков на девятой неделе беременности TGF pi стимулирует выработку костно-модифицирующих белков, которые, в свою очередь, высвобождают группу остеоиндуктивных цитокинов из костной матрицы [Jena N. et al., 1997; Hogan B.L., 1996; Frenkel S.R. et al., 2000]. Дискоординация включения в онтогенез трансформирующего фактора роста может служить одним из предрасполагающих факторов развития идиопатического сколиоза. В нашем исследовании это подтверждается более высокой частотой сопутствующей патологии опорно-двигательного аппарата у носителей вариантного аллеля 25Р другого полиморфизма этого гена. Известна точка зрения о преимущественно дегенеративном воздействии TGF pi на ткани межпозвонкового диска [Nerlich A.G. et al., 2005]. Можно предположить, что идиопатический сколиоз развивается в результате индуцированного TGF pi эпифизеолиза межпозвонковых дисков. Подтверждением является статистически достоверное повышение уровня TGF рі в замыкательной пластинке позвонка на вогнутой стороне сколиотической дуги [Хи Н. et al., 2005].
Частота гомозиготного генотипа +3123GG гена IGF2 была выше у здоровых детей, нежели чем у больных ИС, в отношении же гетерозиготного генотипа +3123GA этого гена наблюдалось обратное соотношение. Инсулиноподобные факторы роста экспрессируются, в основном, в тканях опорно-двигательной системы. При этом уровень экспрессии обоих факторов в скелетных мышцах приблизительно одинаков. Наиболее частое приложение исследований данного полиморфизма - оценка типа телосложения, мышечной массы, работы мышц. У гомозигот АА отмечалась более выраженная потеря силы мышц и деградация мышечных волокон [Devaney J.M. et al., 2007]. Таким образом, у гомозигот GG следует ожидать более развитый общий мышечный статус, в том числе мышечный корсет туловища, что и определяет более редкую заболеваемость сколиозом.
Нельзя сбрасывать со счетов эффекты IGF 2 во время эмбрионального развития: первых две недели рецептор IGF взаимодействует исключительно с IGF 2; нарушения закладки мышц туловища в этот период могут в последующем реализовать себя в виде характерного фенотипа — нарушения осанки по типу плоской спины и сколиоза.
Гетерозиготный генотип +61GA гена EGF встречался чаще у здоровых индивидуумов, а частота гомозигот мутантного аллеля +61АА этого гена выше у больных ИС. Эпидермальный фактор роста экспрессируется преимущественно в эпителиальных тканях, в меньшем количестве этот фактор роста выявляется в костной, хрящевой и мышечной тканях. Действие EGF проявляется активацией синтеза ДНК, клеточной пролиферации и стимуляцией митоза. EGF ингибирует апоптоз. Как уже было сказано выше, механизм действия EGF при сколиозе, наиболее вероятно связан с конкурентным механизмом действия на рецептор TGF. Схематически роль полиморфизмов генов тканевых факторов роста при идиопатическом сколиозе представлен на рисунке 8.
Оценка влияния генов тканевых факторов роста на клинические, рентгенологические, оптико топографические параметры и течение идиопатического сколиоза
Полиморфизм гена EGF +61G/A был ассоциирован с величиной угла первичной дуги сколиотической деформации, гетерозиготный генотип +61GA характеризовался протективностью. Также имеются статистически достоверные ассоциации между полиморфизмами генов IGF1 и IGF2 с одной стороны и оптико-топографическими показателями.
В целом, не только манифестация сколиотической болезни, но и ее клинико-рентгенологические и оптико-топографические параметры ассоциировались с полиморфными вариантами генов тканевых факторов роста. При этом выявленные тенденции протективности аллелей «дикого» типа генов TGFB1 и IGF2 у девочек прослеживаются и при описании тяжести заболевания и сопутствующей патологии.
Одним из наиболее важных этапов исследования был анализ роли межгенных взаимодействий в детерминации наследственной предрасположенности к идиопатическому сколиозу. Посредством сравнительного анализа парных комбинаций генотипов было установлено, что отклонения частот аллелей и генотипов при ИС, несмотря на свою специфичность, строго векторизованы и характеризуются преимущественным накоплением среди больных вариантных генотипов (исключая полиморфизм гена IGF2 +3123 G/A). Несмотря на существенные половые отличия, такая отчетливая тенденция в накоплении сочетаний генотипов сохранялась, как у мальчиков, так и у девочек с ИС. Так, наиболее патогенетически значимыми для развития ИС у мальчиков были взаимодействия, формирующиеся полиморфизмами генов С-509Т гена TGFB1 с одной стороны и R25P гена TGFB1, -1245G/A гена IGF1, +3123G/A гена IGF2 с другой. У девочек наиболее патогенетически значимыми для развития ИС были взаимодействия, формирующиеся полиморфизмами генов С-509Т гена TGFB1, +3123 G/A гена IGF2 и +61G/A гена EGF. В целом обнаруженные статистически значимые ассоциации парных сочетаний генотипов с идиопатическим сколиозом, как у мальчиков, так и у девочек, отражали общие тенденции во взаимосвязях генов ТФР, установленных на предыдущих этапах анализа данных.
Важным результатом исследования были обнаруженные нами ассоциации между аллелями генных локусов, расположенными как в пределах одной хромосомы, так и в различных участках генома. Как правило, любые найденные взаимосвязи между аллельными вариантами различных локусов называют неравновесием по сцеплению, хотя они могут не иметь ничего общего с генетическим сцеплением. С другой стороны, частоты генов разных локусов могут быть взаимозависимыми независимо от того, сцеплены эти локусы или нет [Вейр Б., 1995]. Неравновесие по сцеплению между аллелями одного локуса может быть объяснено двумя причинами. Во-первых, исследуемая популяция образовалась из двух популяций, различающихся частотами аллелей, а время, прошедшее с момента смешения, было недостаточным для их полной рандомизации. Во-вторых, высокая частота определенных аллельных комбинаций в гаплотипах может поддерживаться естественным отбором и проявляться ассоциацией аллелей [Фогель Ф., Мотульски А., 1990]. Различий в частотах гаплотипов гена TGFB1 у больных ИС в сравнении с контрольной группой не наблюдалось. Рассчитанные нестандартизированные коэффициенты гаметического неравновесия по сцеплению между полиморфизмами С-509Т и Arg25Pro гена TGFB1 показывают наличие сцепления этих локусов у больных ИС в отличие от здоровых индивидуумов. Таким образом, у больных с идиопатическим сколиозом, по-видимому, существуют и другие функционально значимые полиморфизмы гена трансформирующего фактора роста, изменяющие его структуру таким образом, что снижается либо меняется кроссинговер, что приводит к появлению неравновесия по сцеплению.
Между генами ТФР установлены межлокусные взаимодействия, специфичные для здоровых индивидов и для больных ИС. Так у здоровых индивидов обнаружены парные гаметические корреляции между аллельными вариантами генов ТФР: IGF1 -1245 G/AnIGF2 +3123 G/A, IGF1 -1245 G/A и 1EGF +61 G/A, IGFl -1245 G/A и CTGF -945 G/C. У больных ИС имела место одна гаметическая корреляция между аллельными вариантами генов ТФР TGFB1 С-509Т и IGFl -1245 G/A. Принципиальными различиями гаметических корреляций больных ИС и здоровых были следующие: 1) у больных ИС гены были менее интегрированы в своих взаимодействиях (меньшее число гаметических корреляций, чем у здоровых), 2) направленность гаметических корреляций (положительная или отрицательная) отличалась в обеих группах, и, наконец, 3) различные генные локусы формировали гаметические корреляции у больных и здоровых, причем у больных ИС взаимодействовали гены, в отношении которых были установлены ассоциации с риском развития ИС на различных этапах работы. Наиболее правдоподобным объяснением причины ассоциаций аллелей между различными генными локусами может быть действие естественного отбора. Причем действие отбора было направлено на сохранение не отдельных полиморфных вариантов генов, а их совокупностей, которые в условиях изменяющейся окружающей среды могли обеспечивать наиболее оптимальную адаптацию. В настоящее время с/я- гаш-эффект рассматривают как следствие проявления двух мутаций, расположенных внутри одного и того же структурного гена и неспособных дополнять друг друга функционально. Мутации, затрагивающие родственные функции, обычно тесно сцеплены. При этом они могут дополнять друг друга функционально, но не обнаруживают сй- гага-эффекта [Liu P.Y. et al., 2005]. Редкие комбинации появляются вследствие изредка происходящего кроссинговера. Определенные варианты гаплотипов обладают, по-видимому, селективным преимуществом, и это поддерживает более высокую их частоту в популяции по сравнению с другими. Вместе с тем это селективное преимущество может быть связано с формированием патологий, для которых установлены ассоциации с гаплотипами [Фогель Ф., Мотульски А., 1990].
