Изучение молекулярно-генетических основ предрасположенности к рассеянному склерозу: анализ ассоциаций с полиморфными маркерами генов-кандидатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Бикмеева, Анна Михайловна

• Бикмеева, Анна Михайловна
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Бикмеева, Анна Михайловна

'J*

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Основные положения современной концепции этиологии и патогенеза рассеянного склероза

1.2. Генетические факторы риска рассеянного склероза

1.3. Полиморфизм генов-кандидатов рассеянного склероза

1.3.1 Полиморфизм генов главного комплекса гистосовместимости

1.3.2. Полиморфизм генов фактора некроза опухолей ig 1.3.3. Полиморфизм генов цитокинового комплекса IL-

1.3.4. Полиморфизм гена ангиотензин-превращающего фермента

1.3.5. Полиморфизм гена аполипопротеина Е

Глава 2. МАТЕРР1АЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАЬ1ИЯ

2.1. Материалы исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Выделение ДНК из венозной крови человека

2.2.2. Амплификация полиморфных участков Д1Ж

2.2.3. Электрофорез амплифицированных фрагментов ДНК. j^^ 2.3. Статистический анализ результатов исследования

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНРШ

3.1. Анализ ассоциаций полиморфизма гена DRB1 HLA класса II с ^ рассеянным склерозом

3.2. Анализ ассоциаций микросателлита гена фактора некроза опухолей-а с рассеянным склерозом

3.3. Анализ ассоциаций полиморфного маркера (— С/Т) гена интерлейкина —1 [3 с рассеянным склерозом

3.4. Анализ ассоциаций полиморфного маркера/+ЗР5^ С/Т? гена интерлейкина — (3 с рассеянным склерозом

3.5. Анализ ассоциаций минисателлита гена антагониста рецептора инI* терлейкина— с рассеянным склерозом '4* 3.6. Анализ ассоциаций полиморфного маркера I/D гена ангиотензинпревращающего фермента с рассеянным склерозом

3.7. Анализ ассоциаций полиморфных маркеров в кодонах и гена алипопротеина Е с рассеянным склерозом

Глава 4. ОБСУЖДЕНР1Е РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение молекулярно-генетических основ предрасположенности к рассеянному склерозу: анализ ассоциаций с полиморфными маркерами генов-кандидатов»

Актуальность проблемы. Рассеянный склероз (PG) — представляет собой хроническое заболевание центральной нервной системы (ЦНС), которое характеризуется разрущением миелина и образованием бляшек в белом веществе головного и спинного мозга. Данное заболевание представляет собой серьезную медико-социальную проблему, так как поражает и приводит к ранней инвалидизации молодых трудоспособных людей. Среди населения, проживающего в разных регионах мира, заболеваемость PC неодинакова.Выделяют зоны высокого (более 50 случаев на 100 000 населения), среднего (от 10 до 50 случаев на 100 000 населения) и низкого уровней (менее 10 случаев на 100 ОООнаселения) заболеваемости PC [174]. Среди населения северной и центральной части Европы, северных районов США, юга Канады, юга Австралии и Новой Зеландии данное заболевание щироко распространено. В то же время, в популяциях некоторых народов до сих пор не встречались случаи заболевания PC, в частности, в популяциях эскимосов и других представителей малых народов Севера, у таджиков, у аборигенов Австралии [7].На территории нашего государства выделяют зоны с высоким и средним уровнями распространенности заболевания. В республике Башкортостан (РБ) на 2003 год усредненный показатель распространенности: PC составил 31,14 случаев на 100 000 населения [3].Клиническую картину и особенности течения PC впервые описал в 1856 г. французский невропатолог J.-M. Charcot; он же выделил это заболевание в отдельную нозологическую форму. Несмотря на длительную историю изучения PC, до сих пор существуют проблемы в понимании этиологиии патогенеза этого заболевания, что значительно затрудняет разработку системы: профилактических мер, поиск эффективных методов лечения и не позволяет прогнозировать течение и исход заболевания. В настоящее время признана точка зрения, согласно которой PC является многофакторным заболеванием, т.е. его развитие зависит от генетических факторов и факторов '«' <ti леванием, т.е. его развитие зависит от генетических факторов и факторов внешней среды (инфекционные возбудители, географические, токсические, социальные, травматические и диетические факторы). Значимость наследственной предрасположенности к PG подтверждают результаты семейных исследований. В семьях больных отмечается более высокая встречаемость PG, чем в популяции в.целом, и величина относительного риска заболевания.для родственников больных в 20-50 раз выше, чем в популяции в среднем [72, 98, 230]. Также о значимости генетических факторов в развитии PG свидетельствуют результаты исследований с использованием близнецового метода. Показано, что риск конкордантности по PG у монозиготных близнецов выше, чем у дизиготных (25-30% и 3%, соответственно) [85].В настоящий момент предложено около 100 генов-кандидатов PG [197].. Goглacнo одной из наиболее обоснованных теорий патогенеза PG, ведущую роль в разрушении миелина играет воспалительный процесс, связанный с аутоиммунными реакциями; В связи с этим, большинство генетических иссле. дований направлены на поиск ассоциаций между PC и полиморфными аллелями кандидатных генов; которые регулируют иммунный ответ либо продукцию миелина. Вместе с.тем, в ряде работ показано, что аутоиммунные реакции - это всего лишь один из путей приводящий к патологическим изменениям, и что разные пути могут преобладать при различных клинических формах PG [27]. Результаты полного геномного сканирования с использованием более 300 маркеров свидетельствуют о существовании, по крайней мере, нескольких генов, расположенных на 14-ти хромосомах (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,.10, 11, 14, 17, 18, 19, X) [54, 76, 86, 127, 169, 236]. К ним относятся гены главного комплекса гистовместимоти (ГКГ), или системы HLA, гены цитокинов и их рецепторов, гены иммуноглобулинов и белков системы комплемента, гены Т-клеточного рецептора и компонентов миелиновой оболочки аксона [4, 27, 103, 120, 211, 222]. Результаты ассоциативных исследований по изучению PG неоднозначны. Они выполнены на выборках из популяций разных этносов, относящихся к европеоидным, монголоидным и негроидным группам народностей. Один из выводов таких исследований состоит в том, (V что молекулярно-генетический анализ данного заболевания необходимо проводить в разных регионах мира с учетом этнической принадлежности.В-этнических группах, проживающих на территории РБ, молекулярногенетические исследования PG не проводились. Учитывая достаточно высокую частоту PC в данном регионе, проведение таких исследований является особенно актуальным.В связи со сказанным выше были определены цели и задачи исследования.Цель работы: изучить молекулярно-генетические основы предрасполо.^; женность к рассеянному склерозу по полиморфным маркерам ряда геновкандидатов в популяции татар.Задачи исследования: 1. В выборке больных рассеянного склероза и в группе сравнения провести типирование по: - десяти специфичностям гена DRB1 (HLA класса II), - полиморфным маркерам генов * фактора некроза опухолей (TNFA) (HLА класс III), * интерлейкина-1 бета (IL-IB), ,^ 1 * антагониста рецептора интерлейкина-1 {IL-1RA), * ангиотензин-превращающего фермента (^GE),. * аполипопротеина Е{АРОЕ).2. Провести анализ ассоциаций перечисленных полиморфных маркеров с риском рассеянного склероза с учетом типа течения, тяжести и симптомов дебюта заболевания.Научная новизна исследования: Впервые в республике Башкортостан (РБ) создана коллекция Д1Ж больных PC. Впервые в популяции татар РБ проведено типирование по специфичностям гена DRB1 {HLA класса 11), получены статистические оценки частот аллелей и генотипов по полиморфному маркеру (микросателлиту) гена TNFA, локализованного в локусе фактора некрозе опухолей в области HLA класса III, а так же маркеров генов кластера ' ^ IL-1. Впервые в популяции татар изучена наследственная предрасположенность к PC по семи полиморфным маркерам: генов HLA-системы, IL-1семейства, АСЕ тл АРОЕ. Установлено, что с риском PC ассоциированы полиморфные маркеры генов D^B7, r / /F^. Специфичности гена £)/?5/, аллели микросателлита гспа TNFA, аллели и генотипы полиморфных маркеров генов АРОЕ (112 и 158) и Я,-/ (-511Т/С) определяют предрасположенность к клиническим особенностям заболевания.Научно-практическая значимость работы. Результаты исследования имеют значение: для развития общетеоретических представлений о природе i<^ VC. Они могут быть использованы в системе медико-генетического консультирования с целью определения шансов развития PC, прогнозаформы и тяжести заболевания. Результаты исследования могут быть использованы в различных областях науки (в биохимии, в генетике,, в медицине) и могут быть рекомендованы для использования в учебно-методическом процессе в ВУЗах.Положения, выносимые на защиту.1. Полиморфные маркеры генов НЬА-системы {DRB1 и TNFA), АРОЕ ассоциированы с риском PC. «, 2. Полиморфный; маркер гена TNFA ассоциирован с ремитирующим и; вторично-прогрессирующим, маркер гена DRBI — с вторичнопрогрессирующим типом течения PC.3. Полиморфный маркер гена .4РО£ ассоциирован с высокой степенью инвалидизации больных PG.4. Полиморфные маркеры генов АРОЕ, TNFA и IL-I ассоциированы с различными вариантами дебюта рассеянного склероза.

Заключение диссертации по теме «Генетика», Бикмеева, Анна Михайловна

г.. Впервые в популяции татар; (республика Башкортостан) охарактеризован полиморфизм генов-кандидатов PC: DRB1 (10 специфичностей, HLA класс II), TNFA {VNTR, HLA класс III), АСЕ (I/D), АРОЕ (112 CysUrg: и 158 ArglCys), IL-IB (-511T/Q, IL-1B (+3954 С/Т), IL1RA{VNTR). Показано, что в популяции татар, предрасположенность к PC формируется в связи с поли морфизмом четырех генов (JDRBl, TNFA, АРОЕ VLIL-1B).2. Обнаружено, что с рассеянным склерозом у женщин ассоциированы спе цифичности DRB1 *6(13) wDRBl *08 гена DRB1. Специфичность DRB1'^6(13) является маркером пониженного риска PC, а специфичность DRB1*08 марке ром повышенного риска PC с вторично-прогрессирующим течением.3. Установлено, у женщин повышенный риск заболевания с ремиттирующем> типом течения соотносится с аллелями TNFA *2 и TNFA *4, а риск заболева ния с вторично прогрессирующем типом течения - с аляелем.TNFA*4; риск: заболевания понижен в связи с аллелем ГЛ7*!<4*7 независимо от типа течения.4. Выявлено, что риск заболевания с более сильной степенью инвалидизации повышен у носителей генотипа'АРОЕ*4/*4 независимо от их половой при надлежности.5. Показано,.что с вариантами дебюта рассеянного склероза ассоциированы полиморфные маркеры генов^Р(9£', TNFAwIL-lB:

5.1. Маркерами повышенного риска PC с нарушения зрения в дебюте у жен щин являются генотип /Z,-/5 *77*7' и алпеяь TNFA * ,^ а маркером пониженно го риска - аллель TNFA*7. У мужчин маркером повышенного риска PC с на рушениями зрения в дебюте является генотип IL-1B*T/*T.5.2. Установлено, что у женщин риск PC с симптомами нарушения пирамид ного тракта в дебюте заболевания понижен в связи с аллелем TNFA *6.5.3. С полисистемным началом PC ассоциированы полиморфные маркеры генов TNFA и АРОЕ: аллель TNFA *3 маркирует пониженный риск полисис темного дебюта заболевания у мужчин, генотип АРОЕ*2/*4 маркирует по вышенный риск полисистемного начала и у мужчин и у женщин.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Бикмеева, Анна Михайловна, 2004 год

1. Бойко А.Н., Фаворова О.О. Рассеянный склероз: молекулярные и клеточные механизмы. // Молекулярная биология.- 1995.—Т. 29.— т- 727-749.,

2. Борисова НА., Качемаев В.П. Экологические ситуации• и демиелини- зирующие заболевания.// Материалы Пленума правления Российского общества неврологов.- Иркутск.- 1992. С - 37-38.

3. Еращенков Н.И., Роговер А.Б., ВейнА.М: и др: Некоторые вопросы; распределения множественного склероза. // Клин. Мед.- I960.— 6—12.

4. Гусев Е.И., Дёмина Т.Л., Бойко А.Н. Рассеянный склероз. — Москва. «Нефть и газ». 1997. « 8. Гусев Е.И1, Бойко А.Н. Демиелинизирующие заболевания центральной нервной системы // Consilium-Medicum. 2000. V. 2. '•ф ^

5. Гусев Е.И,, Бойко А.Н., Судомоина М.А., Фаворова О.О. Клиническая генетика рассеянного склероза. // Журнал неврологии и психиатрии. 2001. №9. 61-67.

6. Елисеева Ю.Е. Ангиотензин-превращающий фермент, его физиологическая роль // Вопросы медицинской химии. - 2001. - № 1.

7. Животовский Л.А. Популяционная биометрия. М.: Наука. - 1984.- 184.

8. Завалишин И.А., Захарова М.Н. Рассеянный склероз: современные аспекты этиологии и патогенеза // Рассеянный склероз. — 2003. — № 2. -С. 10-17.

9. Заграрова Т.А., Фаворова О.О. Исследование роли цитокинов при экспериментальном аутоиммунном энцефаломиелите и рассеянном склерозе. // Иммунология. -1999. -Т.5. -G. 9-13.

10. Коненков В;И.' Медицинская и экологическая иммуногенетика. Новосибирск.: СО РАМН. - 1999.

11. Метелев Н.И. Семейный рассеянный склероз. // Врачебное дело, — 1987.-Т.Ю.-С. 105-106.

12. Мустафина О.Е. Анализ предрасположенности к сердечно-сосудистым; заболеваниям • у городских жителей по показателям липидного гомео-стаза крови и полиморфизму генов-кандидатов. // Дис. на соискание степени доктора биол. наук. - Уфа, 2004,

13. Недоспасов А., Удалова И.А., Смирнова Ю.Б. и др. Генетический полиморфизм локуса генома человека, содержащего гены факторов некроза опухолей: этнические различия распределения частот аллелей., // Докл. Акад.Наук. - 1993. - Т. 331. - 504-508.

14. Пашенков М.В., Пинегин Б.В., Линк X. и др. Дендритныеклетки и их роль при воспалении в центральной нервной системе // Рассеянный склероз. - 2003: - № 2. - 39-44.

15. Рассеянный склероз. Под ред. И.Д. Столярова^Б.А. Осетрова..Практическое руководство. - СПб. - ЭЛБИ-СПб. - 2002.

16. Спирин Н.Н., Качура Д.А., Качура А.Н. и др. Влияние экологических факторов на заболеваемость и распространенность рассеянного склеро-^ за // Рассеянный склероз. -2003. - № 2 . - 111-113.

17. Судомоина М.А., Бойко А.Н., Демина Т.Л. Связь рассеянного склероза* в русской популяции с аллелями reuaDRBl главного комплекса гисто-совместимости. // Молекулярная биология. - 1998: — Т. 32. - №'2. - ^' 291-296.

18. Хидиятова И.М., Ишмухаметова А. Т., Лукманова Г. И. и др. Анализ распределения специфичностей гена HLA—DRB1 в популяциях Волго-Уральского региона. // Молекулярная генетика. - 2004: — Т.4. — 1—5.

19. Шагисултанова Е, И. Изучение полиморфных ДНК-локусов как потенциальных генетических факторов риска инфаркта миокарда. // Дисс. на соискание степени канд. мед. наук. -Уфа. —2002. — 19—24.

20. Alberts M.J., Graffagnino С, McClenny , et al. АроЕ genotype and survival form intracerebral hemorrhage. // Lancet. - 1995. — V. 346. - P. 575.

21. Agundez, J. A., Arroyo, R., Ledesma, et al. Frequency of CYP2D6 allelic variants in multiple sclerosis. // Acta Neurol. Scand. -1995 -V. 92. — P. 464-467.

22. Alexeev L., Boldyreva M., Trofimov D. et al;// Eur. Immunogenetics. — 1995.-V. 22.-P. 99.

23. Allen M., Sandberg-Wollheim M., Sjogen K., et al. Association of susceptibility to MS in Sweden with HLA сЫъ \l DRB1 and D ^ 5 / alleles. // Hum Immunol. - 1994. - V. 39. P. 41-48.

24. Amirzargar A., Mytilineos J,, Yousefipour A., et al. HLA class II (DRBl, DQAl andDQBJ) associated genetic susceptibility in Iranian MS patients. // Eur J Immunogenet. - 1998. - V. 25. - P. 297-301.

25. Andersson G., Svensson A.-C., Setterblad N. et al. Retroelements in the human м н е class II region. // TIG. -1998. - V.14. - P. 109-114. ' i l ^

26. Arendt Т., Schindler C , Bruckner M.K., et al; Plastic neuronal remodeling in patients with Alzheimer's disease carrying apolipoprotein 84 allele. // J. Neurosci. - 1997. - V.17. - P. 516-529.

27. Ashavaid Т., Shalia K., Nair K., et al. ACE and ATIR gene polymoфhisms and hypertension in Indian population. // J. Clin. Lab. Anal. - 2000. - V.14. P. 230-237.

28. Bauer H.J. Multiple sclerosis in Europe. // J Neurol. - 1987. - V. 234. -P . 195-206.

30. Beck J., Rondol R., Catinof L. et al. Increased production of interferon gamma // Acta Neurol. Scand. - 1988. -V. 78. - P. 318-323.

31. Begovich A.B., McClure G.R., Suraj V.C. et al. Polymorphism, recombination, and linkage disequilibrium within the HLA class 1Г region. // The Journal of Immunology. - 1992. - V. 148. - P. 249-258.

32. Bell J.L, Lathrop M. Multiple loci for MS. // Nature Genetics. - 1996. - V. 1 3 . - P . 377-378.

34. Bikmeyeva A;B., Mustafina O.E., Tuktarova LA. et al. DNA typing in Tatar patients with multiple sclerosis.// Human Genome Meeting. - 2003. -Poster m abstract No: 22.-P. 52. m <^ 'Ш'

35. Blakemore А., Watson P., Weetman A. et al. Association of Graves' disease with an allele of the interleukin-1 receptor antagonist gene. // Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. - 1995. - V. 80. - P. 111-115.

36. Bland J. M., Altman D.G. The odds ratio. //BMJ. - 2000. - V. 320. - P. 1468.

37. Boiko A.N., Gusev E.I., Sudomoina M.A. et al. Association and linkage of juvenile MS with HLA-DR2 (15) in Russians. // Neurology. - 2002. - V. 58. - P . 658-660.

38. Breslow J. Apolipoprotein genetic variation and human disease // Physiol. Rev. - 1988. - V. 68. - P. 85-132.

39. Broadley S.A., Sawcer S.J., D'Alfonso., et al. A genome screen for MS in Italian families. // Genet Immun. - 2001. - V . 2. P.205-210.

40. Brosnan C.F., Cannella В., Battistini L. et al. Cytokine localization in multiple sclerosis lesions: correlation with adhesion molecule expression and reactive nitrogen species. // Neurology. - 1995. - V. 45. — P. 16-21.

41. Caballero A., Alves-Leon S., Papais-Awarenga Rl, et al. DQB 1*0602 confers genetic susceptibility to MS in Afro Brazilians. // Tissue Antigens. -1999. - V . 54. - P . 524-256.

42. Cambien F., Alhenc-Gelas F., Herbeth B. e ta l . Familial resemblance of plasma angiotensin-converting enzyme level: the Nancy study. //Am. J. Hum. Genet. - 1988; - V. 43. - P. 774-780.

43. Cambien F., Poirier O., Lecerf L.et al. Deletion polymorphism in the gene for angiotensin converting enzyme is a potent risk factor for myocardial infarction. //Circulation. - 1994. - V. 359 . -P : 641-644.