Molecular genetic determinants of stress urinary incontinence in women: Prospective comparative study

Full Text

Введение

Стрессовое недержание мочи (СНМ) и пролапс тазовых органов (ПТО) являются серьезной проблемой современной медицины, несмотря на большое количество отечественных и зарубежных исследований, посвященных выявлению факторов риска, уточнению этиологии, патогенеза и разработке новых видов оперативных вмешательств [1, 2].

Недержание мочи (НМ) и опущение тазовых органов являются мультифакторными заболеваниями. К их развитию предрасполагают акушерско-гинекологические факторы: беременность и родоразрешение per vias naturales, эпизиоили перинеотомия в анамнезе, сопровождающаяся травматизацией мышечно-фасциальных и нервных структур тазового дна [3–5]. Утрата чувствительности органов мочеполовой системы к овариальным гормонам и закономерное снижение их уровня при наступлении менопаузы также относятся к предикторам развития СНМ и ПТО. Ожирение, курение, заболевания бронхолегочной системы, хронические запоры, органоуносящие операции в анамнезе – значимые провоцирующие факторы [6, 7]. Интересным является тот факт, что даже при совокупности нескольких предикторов развития СНМ и ПТО не всегда заболевание манифестирует клинически или, наоборот, развивается у женщины без факторов риска [8].

Возникновение тазовых и уродинамических нарушений у женщин в репродуктивном возрасте при отсутствии родов в анамнезе указывает на генетически опосредованную природу заболеваний. Данные, полученные при исследовании детей из двоен монохориального типа плацентации, также свидетельствуют в пользу генетической природы возникновения НМ и ПТО. Кратно возрастает риск развития данных заболеваний и в семьях, где среди ближайших родственников диагностированы НМ или опущение тазовых органов [9]. Системная дисплазия соединительной ткани, характеризующаяся патологическим синтезом структур соединительной ткани, играет важную роль в развитии ПТО и СНМ у данной когорты женщин. Большой интерес для исследователей во всем мире представляет изучение молекулярно-генетических детерминант развития соединительнотканных заболеваний. Клинически значимым является соотношение коллагена I и III типов. Известно, что преобладание в соединительной ткани коллагена I обеспечивает ее механическую функцию. В ходе регионального проекта, выполненного в 2017–2018 гг., отобраны женщины с носительством полиморфизмов генов коллагена I и III типов и выявлена протективная роль аллеля А гена COL3A1 в реализации ПТО [10].

В ряде исследований представлены результаты, демонстрирующие более высокий риск развития СНМ и ПТО у женщин с полиморфизмом генов коллагена и матриксных металлопротеиназ (ММР-1, MMP-2, MMP-9) [11, 12]. Исследование по изучению особенностей полиморфизмов генов N-ацетилтрансферазы 2, глутатион-S-трансферазы у пациенток с ПТО и СНМ, проведенное в ФГБУ «НИИ акушерства и гинекологии имени Д.О. Отта», подтверждает гипотезу о значимом вкладе наследственной системной дисплазии соединительной ткани в реализацию тазовых и уродинамических дисфункций [13]. Все сказанное подтверждает влияние генетических факторов на развитие СНМ и ПТО.

Цель исследования – выявить молекулярно-генетические детерминанты развития СНМ.

Дизайн исследования

Проведено проспективное сравнительное исследование, включившее 120 женщин. Исследование проводилась на базе гинекологического отделения ФГБУ «Уральский НИИ охраны материнства и младенчества».

Первую группу (основную) составили 80 пациенток с СНМ. Во вторую группу (группу сравнения) включены 40 пациенток, которые не страдают СНМ. Возраст женщин в обеих группах наблюдения составил от 55 до 75 лет.

Критерии включения в основную группу исследования: возраст 55–75 лет, наличие СНМ в сочетании с цистоцеле I–II стадии согласно классификации POP-Q, информированное добровольное согласие пациентки на участие в исследовании. Критерии невключения в исследование: возраст женщин менее 55 и более 75 лет, прием менопаузальной гормональной терапии, неврологические заболевания у больных, перенесших спинальную травму, черепно-мозговую травму и острые нарушения мозгового кровообращения в анамнезе, гиперактивный мочевой пузырь по данным уродинамического исследования, онкологические заболевания, хронические заболевания в стадии обострения, острые инфекционные заболевания, ПТО III–IV стадии по POP-Q, рецидивные формы СНМ. Критерием исключения из исследования был отказ пациентки от дальнейшего участия в исследовании на любом этапе.

Материалы и методы

Молекулярно-генетическое исследование проводилось на базе лаборатории генетики отделения лабораторных методов исследования ФГБУ «Уральский НИИ охраны материнства и младенчества», где всем пациенткам проведено типирование полиморфизма генов, кодирующих белки, участвующие в формировании соединительной ткани (COL1A1:-1997 C>A, COL1A1:1546 G>T), генов рецепторов к эстрогену (ESR1:-397 T>C, ESR1:-351 A>G). ДНК выделяли из 0,5 мл венозной крови, взятой в пробирку с этилендиаминтетраацетатом в качестве антикоагулянта, с помощью реагентов «Проба ГС-Генетика» (ООО «НПО “ДНК-Технология”»). Для исследования взято не менее 1,0 нг геномной ДНК. Генотипирование образцов по аллельным вариантам исследуемых генов проводили методом аллель-специфичной полимеразной цепной реакции в режиме реального времени со снятием кривых плавления продуктов амплификации. Анализ результатов полимеразной цепной реакции проводили в автоматическом режиме программного обеспечения детектирующего амплификатора ДТ-96 (ООО «НПО “ДНК-Технология”»).

Обработка статистических данных проведена с использованием Excel, SPP Statistics 22.0, Statistica for Windows 10 (TIBCO Software Inc., Palo Alto, CA, USA). Для количественных показаталей указывали среднее значение и стандартное отклонение. Проверку статистических гипотез об отсутствии межгрупповых рaзличий для признаков с нормальным распределением осуществляли с помощью критерия Стьюдента. Для качественных показателей указывали абсолютное значение и относительную величину в процентах, для проверки статистических гипотез использован критерий χ².

Результаты

Возраст пациенток основной группы составил 61,96±5,63 года, группы сравнения – 61,10±5,23 года; p>0,05. Группы наблюдения были сопоставимы по антропометрическим показателям. Средняя масса тела женщин с СНМ составила 79,31±11,24 кг, средний рост – 162,00±6,29 см, в группе сравнения – 76,73±11,55 кг и 163,08±6,07 см. Средний индекс массы тела (ИМТ) в основной группе составил 30,29±4,49 кг/м², в группе сравнения – 28,92±4,54 кг/м² (p>0,05). Средний показатель ИМТ у женщин с СНМ соответствовал ожирению 1-й степени согласно классификации Всемирной организации здравоохранения, в то время как средний показатель ИМТ в группе сравнения находился в пределах нормальных значений.

Результаты молекулярно-генетического типирования полиморфных вариантов генов, регулирующих синтез коллагеновых волокон I типа соединительной ткани (COL1A1:-1997 C>A, COL1A1:1546 G>T) и генов эстрогеновых рецепторов (ESR1:-397 T>C, ESR1:-351 A>G), свидетельствуют, что характер распределения аллелей и генотипов по полиморфным вариантам исследуемых генов в группах соответствует равновесию Харди–Вайнберга (табл. 1).

 

Таблица 1. Анализ соответствия распределения исследуемых генотипов закону Харди–Вайнберга Table 1. Analysis of the compliance of the distribution of the studied genotypes with the Hardy–Weinberg law
Ген	Основная группа (n=80)		Группа сравнения (n=40)
	χ2	p	χ2	p
COL1A1:-1997 C>A	1,213	0,545	5,184	0,075
COL1A1:1546 G>T	6,005	0,005	1,423	0,491
ESR1:-397 T>C	0,313	0,855	0,648	0,723
ESR1:-351 A>G	9,709	0,008	0,648	0,723

 

При анализе распределения генотипов по полиморфным маркерам исследуемых генов выявлено, что вариант гена GG эстрогенового рецептора ESR1:-351 [отношение шансов – ОШ 3,182 (95% доверительный интервал – ДИ 1,114; 9,089); p<0,05] и вариант гена ТТ гена COL1A1:1546 [ОШ 2,887 (95% ДИ 1,079; 7,722); p<0,05] регистрировались значимо чаще у пациенток с СНМ, чем у пациенток группы сравнения (табл. 2, рис. 1).

 

Таблица 2. Распределение частот генотипов по полиморфным маркерам исследуемых генов, регулирующих синтез коллагеновых волокон I типа соединительной ткани и генов эстрогеновых рецепторов, в группах наблюдения Table 2. Distribution of genotypes by polymorphic markers of the studied genes regulating the type I collagen synthesis and estrogen receptor genes in study groups
Ген/генотип	Основная группа (n=80)		Группа сравнения (n=40)		χ2	p	ОШ	95% ДИ
	n	%	n	%
COL1A1:-1997 CC	30	37,5	22	55	3,326	0,069	0,491	0,227	1,060
COL1A1:-1997 CА	34	42,5	11	27,5	2,560	0,110	1,949	0,855	4,400
COL1A1:-1997 АА	16	20,0	7	17,5	0,108	0,743	1,179	0,441	3,148
COL1A1:1546 GG	24	30,0	16	40,0	1,200	0,274	0,643	0,291	1,421
COL1A1:1546 GT	29	36,25	18	45,0	1,373	0,242	0,695	0,321	1,504
COL1A1:1546 TT	27	33,75	6	15,0	4,702	0,031	2,887	1,079	7,722
ESR1:-397 TT	30	37,5	20	50	1,714	0,191	0,600	0,279	1,293
ESR1:-397 TС	36	45	15	37,5	0,614	0,434	1,364	0,627	2,966
ESR1:-397 СС	14	17,5	5	12,5	0,500	0,480	1,485	0,494	4,462
ESR1:-351AA	29	36,25	20	50	2,087	0,149	0,569	0,263	1,227
ESR1:-351 AG	26	32,5	15	37,5	0,296	0,587	0,802	0,363	1,773
ESR1:-351 GG	25	31,25	5	12,5	5,00	0,026	3,182	1,114	9,089

 

Рис. 1. ОШ развития СНМ в зависимости от генотипа женщин основной группы и группы сравнения по полиморфным вариантам исследуемых генов.

Fig. 1. The odds ratio for stress urinary incontinence occurrence depending on the genotype of the women of the main and comparison groups by the polymorphic variants of the studied genes.

 

Исследование частот аллелей по полиморфным локусам исследуемых генов (табл. 3, рис. 2) показало значимые различия в частоте полиморфных аллелей G гена ESR1:-351 A>G и Т COL1A1:1546 G>T. У женщин с СНМ вариантный аллель G гена ESR1:-351 выявлен статистически значимо чаще, чем у пациенток группы сравнения [ОШ 1,990 (95% ДИ 1,131; 3,504); p=0,017]. Также у женщин с СНМ значимо чаще выявлен вариантный аллель T гена COL1A1:1546 G>T [ОШ 1,797 (95% ДИ 1,038; 3,110); p=0,036].

 

Таблица 3. Распределение частот аллелей по полиморфным маркерам исследуемых генов, регулирующих синтез коллагеновых волокон I типа соединительной ткани и генов эстрогеновых рецепторов, в группах наблюдения Table 3. Distribution of alleles by polymorphic markers of the studied genes regulating the type I collagen synthesis and estrogen receptor genes in study groups
Ген/аллель	Основная группа (n=80)		Группа сравнения (n=40)		χ2	p	ОШ	95% ДИ
	n	%	n	%
COL1A1:-1997 C	94	58,75	55	68,75	2,266	0,133	0,647	0,367	1,142
COL1A1:-1997 А	66	41,25	25	31,25			1,545	0,875	2,726
COL1A1:1546 G	77	48,12	50	62,5	4,423	0,036	0,557	0,322	0,964
COL1A1:1546 T	83	51,83	30	37,5			1,797	1,038	3,110
ESR1:-397 T	96	60,0	55	68,75	1,750	0,186	0,682	0,386	1,204
ESR1:-397 С	64	40,0	25	31,25			1,467	0,830	2,590
ESR1:-351 A	84	52,5	55	68,75	5,778	0,017	0,502	0,285	0,884
ESR1:-351 G	76	47, 5	25	31,25			1,990	1,131	3,504

 

Рис. 2. Распределение частот аллелей по полиморфным маркерам исследуемых генов.

Fig. 2. Distribution of allele frequencies by polymorphic markers of the studied genes.

 

Для определения вероятного влияния генотипа на риск развития СНМ использованы рецессивная и доминантная модели распределения частот генотипов изучаемых генов у пациенток обеих групп.

При анализе рецессивной модели распределения частот генотипов (табл. 4, рис. 3) у женщин основной группы выявлены статистически значимо большие частоты полиморфного аллеля G гена ESR1:-351 и аллеля T гена COL1A1:1546. Таким образом, генотип GG гена ESR1:-351 [ОШ 3,182 (95% ДИ 1,079; 7,722); p<0,05] и генотип ТТ гена COL1A1:1546 [ОШ 2,887 (95% ДИ 1,114; 9,089); p<0,05] можно расценивать как генотипы «риска» развития СНМ, так как их носительство увеличивает риск развития данного заболевания.

 

Таблица 4. Распределение частот генотипов по полиморфным вариантам исследуемых генов у женщин основной группы и группы сравнения (рецессивная модель) Table 4. Distribution of genotypes by polymorphic variants of the studied genes in women of the main and comparison groups (recessive model)
Ген/полиморфизм	Основная группа (n=80)		Группа сравнения (n=40)		χ2	p	ОШ	95% ДИ
	n	%	n	%
COL1A1:-1997 АА	16	20,0	7	17,5	0,108	0,743	1,179	0,441	3,148
COL1A1:-1997 СA+СС	64	80,0	33	82,5			0,848	0,318	2,266
COL1A1:1546TT	27	21,25	6	17,5	4,702	0,031	2,887	1,079	7,722
COL1A1:1546 GT+GG	53	78,75	34	82,5			0,346	0,130	0,927
ESR1:-397 СС	14	17,5	5	12,5	0,500	0,480	1,485	0,494	4,462
ESR1:-397 TC+TT	66	82,5	35	87,5			0,673	0,224	2,024
ESR1:-351 GG	25	31,25	5	12,5	5,00	0,026	3,182	1,114	9,089
ESR1:-351 AG+AA	55	68,75	35	87,5			0,314	0,110	0,898

 

Рис. 3. Распределение частот генотипов по полиморфным вариантам исследуемых генов у женщин основной группы и группы сравнения (рецессивная модель).

Fig. 3. Distribution of genotypes by polymorphic variants of the studied genes in women of the main and comparison groups (recessive model).

 

Результаты проведенного анализа доминантной модели распределения частот генотипов (табл. 5, рис. 4) не выявили статистической значимости полиморфных маркеров исследуемых генов в основной группе и группе сравнения.

 

Таблица 5. Распределение частот генотипов по полиморфным вариантам исследуемых генов у женщин основной группы и группы сравнения (доминантная модель) Table 5. Distribution of genotypes by polymorphic variants of the studied genes in women of the main and comparison groups (dominant model)
Ген/полиморфизм	Основная группа (n=80)		Группа сравнения (n=40)		χ2	p	ОШ	95% ДИ
	n	%	n	%
COL1A1:-1997 СС	30	37,5	22	55,0	3,33	0,07	0,491	0,227	1,060
COL1A1:-1997 СA+АА	50	62,5	18	45,0			2,037	0,943	4,400
COL1A1:1546 GG	24	37,5	16	45,0	1,200	0,274	0,643	0,291	1,421
COL1A1:1546 GT+TT	56	62,5	24	55,0			1,556	0,704	3,438
ESR1:-397 TT	30	37,5	20	50,0	2,42	0,19	0,600	0,279	1,293
ESR1:-397 ТС+СС	50	62,53	20	50,0			1,667	0,774	3,591
ESR1:-351 AA	29	36,25	20	50,0	2,09	0,15	0,569	0,263	1,227
ESR1:-351 AG+GG	51	63,75	20	50,0			1,759	0,815	3,796

 

Рис. 4. Распределение частот генотипов по полиморфным вариантам исследуемых генов у женщин основной группы и группы сравнения (доминантная модель).

Fig. 4. Distribution of genotypes by polymorphic variants of the studied genes in women of the main and comparison groups (dominant model).

Обсуждение

При проведении молекулярно-генетического исследования полиморфных вариантов генов, регулирующих синтез коллагеновых волокон I типа и генов рецепторов эстрогенов, в нашем исследовании выявлены следующие особенности. Генотип GG гена эстрогеновых рецепторов ESR1:-351 A>G и генотип TT гена COL1A1:1546 G>T обнаружены статистически значимо чаще у пациенток с СНМ, чем у пациенток без НМ. Напротив, у пациенток группы сравнения чаще встречались генотипы, содержащие аллель A гена ESR1:-351 A>G и аллель G гена COL1A1:1546 G>T в гетерозиготных и гомозиготных состояниях.

По данным проведенного анализа распределения частот аллелей по полиморфным локусам исследуемых генов получены статистически значимые различия в частоте полиморфного аллеля G гена ESR1:-351 и аллеля T гена COL1A1:1546. У женщин с СНМ носительство минорного аллеля G полиморфного маркера ESR1:-351 A>G встречается чаще, чем у женщин без СНМ. Носительство аллеля T полиморфного маркера COL1A1:1546 G>T обнаружено статистически значимо чаще у пациенток основной группы, чем у женщин группы сравнения.

Таким образом, аллель G и генотип GG гена ESR1:-351 A>G и аллель T и генотип ТТ гена COL1A1:1546 G>T можно расценивать как аллели и генотипы «риска» развития СНМ, так как их носительство увеличивает риск данного заболевания. Напротив, присутствие в генотипах вариантных аллелей A гена ESR1:-351 A>G и G гена COL1A1:1546 G>T в гомоили гетерозиготных состояниях обладает протективным эффектом в реализации СНМ. Генетически опосредованная дисфункция эстрогеновых рецепторов и нарушение синтеза коллагеновых волокон I типа могут являться одними из основополагающих механизмов возникновения СНМ в сочетании с цистоцеле. Китайскими исследователями определена ассоциация генотипа AG гена ESR1 rs17847075 в доминантной модели (р=0,008) или гетерозиготной модели (р=0,045) и генотипа TC гена ESR1 rs2234693 в доминантной модели (р=0,008) или гетерозиготной модели (р=0,028) с высокой вероятностью развития ПТО и СНМ, что совпадает с данными, полученными в нашем исследовании [14]. Согласно другим исследованиям к факторам риска возникновения ПТО и СНМ могут быть отнесены ассоциации локусов инсерционно-делеционного полиморфизма и полиморфизма типа варьирующего числа тандемных повторов гена COL3A1, полиморфизма гена COL1A1 и гена рецептора витамина D [15].

Носительство полиморфизмов генов, ассоциированных с развитием СНМ в сочетании с цистоцеле, обусловливает изменения на клеточном и тканном уровнях, проявляясь в виде морфологической трансформации парауретральной ткани.

Заключение

Генетически обусловленные нарушения функции эстрогеновых рецепторов и синтеза коллагеновых волокон I типа могут являться одним из важнейших механизмов реализации стрессовой инконтиненции. Исследование молекулярногенетических детерминант стрессовой инконтиненции может обеспечить более глубокое понимание патогенетических механизмов возникновения данного патологического состояния и, соответственно, обосновать персонифицированный подход к хирургической коррекции.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Авторы декларируют отсутствие внешнего финансирования для проведения исследования и публикации статьи.

Funding source. The authors declare that there is no external funding for the exploration and analysis work.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information.

About the authors

Anna A. Mikhelson

Ural Research Institute of Maternal and Childhood Protection

Email: ann_tolmik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1709-6187

D. Sci. (Med.), Assoc. Prof.

Russian Federation, Yekaterinburg

Evgenia V. Lugovykh

Ural Research Institute of Maternal and Childhood Protection

Author for correspondence.
Email: usovaev94@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4687-6764

Graduate Student

Russian Federation, Yekaterinburg

Maria V. Lazukina

Ural Research Institute of Maternal and Childhood Protection

Email: masha_balueva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0525-0856

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Yekaterinburg

Tatiana B. Tretyakova

Ural Research Institute of Maternal and Childhood Protection

Email: tbtretyakova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5715-7514

Cand. Sci. (Med.), Assoc. Prof.

Russian Federation, Yekaterinburg

Anatoly N. Varaksin

Institute of Industrial Ecology

Email: varaksinanatolij2@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2689-3006

D. Sci. (Phys.-Math.), Prof.

Russian Federation, Yekaterinburg

Ekaterina D. Konstantinova

Institute of Industrial Ecology

Email: konstantinovaekateri@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2260-744X

Cand. Sci. (Phys.-Math.)

Russian Federation, Yekaterinburg

References

Supplementary files