Полиморфизм rs5918 гена ITGB3 повышает риск развития преэклампсии у беременных с задержкой роста плода

Полный текст

Введение

Одними из наиболее распространенных и тяжелых осложнений беременности, негативно влияющих на состояние плода, новорожденного и самой беременной, являются преэклампсия (ПЭ) и задержка роста плода (ЗРП). Согласно литературным данным, ПЭ регистрируется у 3–8% беременных и служит одной из наиболее частых причин материнской и перинатальной заболеваемости и смертности [1]. По данным отдельных авторов, ЗРП может выявляться у 10% беременных и обусловливать повышенные риски перинатальной заболеваемости и смертности [2]. Нередко ПЭ сочетается с ЗРП, и в основе чего лежит ряд общих механизмов развития этих осложнений беременности: нарушение развития плаценты, приводящее к неполному ремоделированию спиральных артерий и уменьшению маточно-плацентарного кровотока, тромбофилические состояния и др. [1–3].

К настоящему времени не вызывает сомнений вовлеченность в формирование как ПЭ, так и ЗРП генетических факторов [4–8], среди которых важная роль отводится наследственным тромбофилиям [9, 10]. Литературные материалы о роли генетических детерминант наследственных тромбофилий в возникновении осложнений беременности неоднозначны. Имеются работы, в которых продемонстрирована ассоциация полиморфных вариантов наследственных тромбофилий с развитием осложнений беременности [9, 10], тогда как в других работах достоверных связей не установлено [11]. Это определяет необходимость дальнейших исследований роли полиморфизма генов наследственных тромбофилий в возникновении разных осложнений беременности и их последующее внедрение в практическую медицину с целью формирования среди женщин на прегравидарном этапе групп риска и проведения именно в этих группах комплекса профилактических мероприятий.

Цель исследования – оценить связь полиморфных локусов rs5918 ITGB3, rs1126643 ITGA2 и rs5985 F13A1 с риском развития ПЭ у беременных с ЗРП.

Материалы и методы

Работа выполнена на базе перинатального центра ОКБ Святителя Иоасафа (Белгород) в 2008–2015 гг. Группа для исследования включала 272 беременных, из которых 76 – с сочетанием ПЭ и ЗРП (средний возраст – 27,39±5,22 года, индекс массы тела женщины до беременности – 24,63±5,59) и 196 – с ЗРП (26,63±4,41 года, индекс массы тела женщины до беременности – 22,68±3,39). При диагностике ПЭ учитывалось наличие артериальной гипертензии, протеинурии и генерализованных отеков. Несоответствие расчетной массы тела плода (ниже 10-го процентиля для рассматриваемого гестационного возраста) являлось основанием для постановки диагноза ЗРП. На проведение исследования получено разрешение этического комитета медицинского факультета НИУ БелГУ. При включении в исследование женщина давала информированное согласие.

В группу для исследования включались женщины на сроке беременности 37–40 нед, русского этноса, родившиеся и проживающие в Центральном Черноземье РФ, не имеющие родственных связей и давшие согласие на участие в исследовании. Из исследования исключались женщины на сроке беременности <37 и >40 нед, с многоплодной беременностью, нерусской национальности, родившиеся и проживающие вне Центрального Черноземья РФ, имеющие другую патологию беременности (изолированную форму ПЭ, аномалии прикрепления и расположения плаценты, врожденный порок развития плода) и тяжелую соматическую патологию (сахарный диабет и др.), отказавшиеся от участия в исследовании.

В изучаемых группах беременных выполнен молекулярно-генетический анализ трех однонуклеотидных полиморфизмов генов (SNPs) наследственных тромбофилий (rs5918 ITGB3, rs1126643 ITGA2, rs5985 F13A1), отобранных для исследования в соответствии с их значимым регуляторным потенциалом (оценивался в биоинформатической онлайн-базе данных HaploReg, представленной на электронном ресурсе http://compbio.mit.edu/HaploReg). Методики выделения ДНК и генотипирования SNPs представлены нами ранее [12].

Для оценки ассоциаций, изучаемых SNPs с развитием ПЭ на фоне ЗРП, проведен расчет показателей отношения шансов (ОШ) и их 95% доверительного интервала (95% ДИ). Вычисления выполнялись методом логистической регрессии в статистическом пакете программы PLINK (размещен на электронном ресурсе http://zzz.bwh.harvard.edu/plink/) согласно четырем генетическим моделям (аллельная, аддитивная, рецессивная, доминантная), с введением поправок на ковариаты (возраст и индекс массы тела женщины до беременности) и множественные сравнения (применялся адаптивный пермутационный тест). В качестве статистически значимого уровня использовали значение p_perm<0,05.

Для полиморфизма rs5918 ITGB3, ассоциированного с ПЭ на фоне ЗРП, рассмотрены его связи с несинонимическими заменами (использовались программы PolyPhen-2 – Polymorphism Phenotyping v2 и SIFT – Sorting Intolerant From Tolerant, представленные на электронных ресурсах http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/index.shtml и http://sift.jcvi.org/ соответственно), эпигенетическими эффектами (применялась биоинформатическая онлайн-база данных HaploReg), экспрессией и альтернативным сплайсингом генов (на основе материалов международного проекта GTEx portal, размещенных в онлайн-доступе на электронном ресурсе http://www.gtexportal.org/) по ранее представленным методикам [13, 14].

Результаты и обсуждение

Проведенная оценка наблюдаемого и ожидаемого распределения генотипов (оценивалось равновесие Харди–Вайнберга) по трем изученным полиморфизмам – rs1126643 ITGA2, rs5918 ITGB3 и rs5985 F13A1 – показала их соответствие (р_HWE>0,05). Выявлена вовлеченность в развитие ПЭ на фоне ЗРП полиморфизма rs5918 ITGB3 (табл. 1): данный локус был ассоциирован с формированием этого осложнения беременности согласно аллельной (ОШ 1,76, 95% ДИ 1,06–2,93, р=0,028, рperm=0,038, выполнено 524 пермутации) и аддитивной (ОШ 1,77, 95% ДИ 1,04–3,01, р=0,036, р_perm=0,037, выполнено 538 пермутаций) генетическим моделям.

Таким образом, можно заключить, что аллельный вариант С полиморфного локуса rs5918 гена ITGB3 является фактором риска развития ПЭ у беременных с ЗРП. Данный генетический вариант повышает риск развития этого осложнения беременности более чем в 1,8 раза.

Анализ функциональных эффектов полиморфизма rs5918 ITGB3 показал, что данный генетический вариант является миссенс-мутацией: замена тимина на цитозин в 176-й позиции транскрипта гена β3-субъединицы интегрина приводит к замене в 59-м положении кодируемого им полипептида аминокислоты лейцин на аминокислоту пролин (Leu59Pro). Данная несинонимическая замена характеризуется предикторными потенциалами BENIGN (PolyPhen-2 score=0,003) и TOLERATED (SIFT score=0,28).

Однонуклеотидный полиморфный локус rs5918 ITGB3 входит в состав сайтов взаимодействия с семью транскрипционными факторами (ТФ): BDP1, ELF1, IRF, NRSF, Pax-5, Sp1 и Zfx. Нами выполнена оценка влияния разных аллелей rs5918 на аффинность к обозначенным ТФ. В результате этого установлены следующие показатели, характеризующие различия в LOD scores между аллельными вариантами С и Т rs5918: 5,6 для BDP1; 2,9 для ELF1; 1,1 для IRF; 3,3 для NRSF; 9,4 для Pax-5; 3,2 для Sp1 и 1,8 для Zfx. Полученные материалы указывают на то, что аллель С rs5918 ITGB3, связанный, согласно нашим данным, с повышенным риском развития ПЭ у беременных с ЗРП, обусловливает повышение «чувствительности» мотивов ДНК ко всем семи рассматриваемым ТФ. Нуклеотидная замена Т>С (rs5918) приводит к наиболее выраженному возрастанию аффинности мотивов ДНК к факторам транскрипции Pax-5 и BDP1 (для этих ТФ показатели различий в LOD scores между аллелями С и Т максимальные – 9,4 и 5,6 соответственно).

В настоящей работе установлено, что rs5918 ITGB3 расположен в функционально значимых регионах ДНК в разных патогенетически значимых для формирования осложнений беременности культурах клеток и органах: культуре клеток-предшественников нейроцитов («активные» промоторы), культуре клеток трофобласта («активные» энхансеры), Т-хелперах периферической крови («активные» промоторы), мезенхимальных стволовых клетках (энхансеры), предшественниках адипоцитов (энхансеры) и др.

Материалы биоинформатического ресурса GTEx portal указывают на связь однонуклеотидного полиморфного локуса rs5918 с экспрессией и альтернативным сплайсингом ряда генов (EFCAB13, TBKBP1, NPEPPS, MRPL45P2, THCAT158) в органах и тканях, вовлеченных в развитие ПЭ и ЗРП. Так, rs5918 ассоциирован с транскрипцией генов EFCAB13 (для аллеля С β=-0,58, р=9,4×10^-8, p_FDR≤0,05) в матке, (β=0,12, р=0,000019, p_FDR≤0,05) в периферической крови, TBKBP1 (β=0,16, р=0,000075, p_FDR≤0,05) и (β=0,13, р=0,00018, p_FDR≤0,05) в висцеральной жировой ткани (β=-0,32, р=8,7×10^-8, p_FDR≤0,05) и культуре клеток фибробластов (β=0,27, р=3,0×10^-7, p_FDR≤0,05) и (β=0,13, р=0,00018, pFDR≤0,05), EFCAB13 (β=-0,26, р=2,0×10^-7, p_FDR≤0,05) в подкожной жировой клетчатке, MRPL45P2 (β=0,19, р=0,00044, p_FDR≤0,05) и THCAT158 (β=-0,18, р=0,00046, p_FDR≤0,05) в щитовидной железе, MRPL45P2 (β=-0,31, р=1,8×10^-7, p_FDR≤0,05) и EFCAB13 (β=-0,17, р=0,00037, p_FDR≤0,05) в скелетной мускулатуре. Также rs5918 связан с уровнем альтернативного сплайсинга генов MRPL45P2 в культуре клеток фибробластов (ID интрона – 47488955:47490166:clu_11909, нормализованный коэффициент вырезания интронов для аллеля С равен β=-0,48, р=2,3×10^-7, p_FDR≤0,05) и скелетной мускулатуре (ID интрона – 47488955:47490166:clu_13039, β=-0,38, р=1,0×10^-6, p_FDR≤0,05), EFCAB13 в висцеральной (ID интрона – 47361521:47370437:clu_14392, β=0,46, р=6,9×10^-7, p_FDR≤0,05) и подкожной (ID интрона – 47361521:47370437:clu_14862, β=0,65, р=1,3×10^-13, p_FDR≤0,05) жировой ткани.

J. Gibbs и соавт. [15] при анализе ДНК метилирования и экспрессии мРНК в 600 образцах четырех регионов головного мозга, полученных от 150 индивидуумов, установили связь rs5918 ITGB3 с уровнем метилирования определенного участка хромосомы 17 – chr17:42756782-42756832 [hg18 coord probe cg08085267] – в коре лобной и височной долей головного мозга (эти данные интегрированы с биоинформатическим ресурсом HaploReg).

Итак, полученные нами данные указывают на выраженные функциональные эффекты rs5918 ITGB3. При этом аллель С рассматриваемого полиморфизма, ассоциированного с повышенным риском развития ПЭ на фоне ЗРП, детерминирует возрастание аффинности мотивов ДНК к семи факторам транскрипции (BDP1, ELF1, IRF, NRSF, Pax-5, Sp1 и Zfx), является миссенс-мутацией и обусловливает аминокислотную замену Leu59Pro в β3-субъединице интегрина, разнонаправленно связан с экспрессией пяти генов (EFCAB13, TBKBP1, NPEPPS, MRPL45P2, THCAT158) и альтернативным сплайсингом двух генов (EFCAB13, MRPL45P2) в разных органах и тканях, влияет на уровень метилирования региона хромосомы 17 – chr17:42756782-42756832 [hg18 coord probe cg08085267] – в коре лобной и височной долей головного мозга и расположен в области функционально значимых регионов ДНК (промоторы и энхансеры) в патогенетически значимых для формирования ПЭ и ЗРП культурах клеток и органах.

Согласно информации генетической энциклопедии «Генокарта» (https://genokarta.ru/gene/ITGB3), ген ITGB3 кодирует мембранный гликопротеин – β3-субъединицу интегрина, который также известен как тромбоцитарный гликопротеин IIIа (platelet glycoprotein GPIIIa). β3-Субъединица интегрина, взаимодействуя с a-субъединицей интегрина (GPIIb), образует на мембране тромбоцитов комплекс, который является тромбоцитарным рецептором фибриногена. Находясь на поверхности тромбоцитов, данный рецептор взаимодействует с фибриногеном, обусловливает быструю агрегацию тромбоцитов, что имеет ключевое значение в процессе свертывания крови, результатом которого является образование тромбов. Активизация тромбообразования, обусловленного в том числе наследственными тромбофилиями, может приводить к разным осложнениям беременности (внутриутробная гибель плода, плацентарная недостаточность, ЗРП, преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты, ПЭ и др.) [3].

Следует отметить, что, согласно нашим данным, изучаемый в настоящей работе полиморфизм rs5918 наряду с важными регуляторными эффектами, которые он оказывает на ген ITGB3, влияет и на экспрессию и альтернативный сплайсинг еще пяти генов – EFCAB13, TBKBP1, NPEPPS, MRPL45P2, THCAT158, через которые он также может проявлять свои фенотипические эффекты. По материалам онлайн-информационного ресурса GeneCards (http://www.genecards.org/), ген TBKBP1 кодирует TBK1-связывающий белок (TANK-связывающая киназа 1), который вовлечен в процессы реализации TNF/NF-kB-биологического пути. Ген THCAT158 (Thyroid Cancer-Associated Transcript 158) – это РНК-кодирующий ген, определяющий образование длинных некодирующих РНК (lncRNA class), обладающих разными множественными регуляторными эффектами. Ген NPEPPS определяет образование чувствительной к пуромицину аминопептидазы. Данная цинковая металлопептидаза, локализованная как в цитоплазме, так и на клеточных мембранах, участвует в протеолитических процессах, регулирующих клеточный цикл (за счет гидролизации аминокислот с N-конца своего субстрата). Ген EFCAB13 кодирует протеин EF-кальций-связывающий домен 13, а ген MRPL45P2 является псевдогеном и кодирует митохондриальный рибосомальный протеин L45.

В литературе представлены результаты ряда ранее выполненных исследований, демонстрирующие связь полиморфизма rs5918 ITGB3 с выкидышами (полиморфный генетический вариант С у женщин с выкидышами встречался в 7 раз чаще в сравнении с женщинами без выкидышей) [16], привычным невынашиванием беременности (гетерозиготный генотип ТС является фактором риска) [17], ранней потерей плода (ОШ для аллеля С составляет 2,7) [18], ишемической болезнью сердца (ОШ для аллеля С составляет 2,40–4,71) [19], ранним возрастом возникновения и рецидивированием тромбоза глубоких вен у женщин моложе 45 лет (но не у мужчин); ОШ для аллеля С составляет 2,58 [20]. Следует отметить, что перечисленные результаты предыдущих исследований, а также полученные нами результаты однозначно указывают на рисковое значение полиморфного генетического варианта С rs5918 ITGB3 как для развития разных нарушений репродукции (и в том числе осложнений беременности), так и других заболеваний. Важно отметить, что связь между полиморфизмом rs5918 ITGB3 и развитием ПЭ у беременных с ЗРП в нашем исследовании выявлена впервые.

Заключение

Полиморфизм rs5918 гена ITGB3 в 1,8 раза повышает риск развития ПЭ у беременных с ЗРП (ОШ 1,76–1,77, р≤0,036, рperm≤0,038) и характеризуется выраженными функциональными эффектами: определяет повышение аффинности мотивов ДНК к семи транскрипционным факторам (BDP1, ELF1, IRF, NRSF, Pax-5, Sp1 и Zfx), является миссенс-мутацией и обусловливает аминокислотную замену Leu59Pro в β3-субъединице интегрина, разнонаправленно связан с экспрессией пяти генов (EFCAB13, TBKBP1, NPEPPS, MRPL45P2, THCAT158) и альтернативным сплайсингом двух генов (EFCAB13, MRPL45P2), расположен в области функционально значимых регионов ДНК (промоторы и энхансеры) в патогенетически значимых для формирования ПЭ и ЗРП культурах клеток и органах.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.

Об авторах

Олег Васильевич Головченко

ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Email: gol.doc@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8473-2601

кандидат медицинских наук, доц. каф. акушерства и гинекологии медицинского института

Россия, Белгород

Ирина Васильевна Пономаренко

ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Email: ponomarenko_i@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5652-0166

доктор медицинских наук, профессор каф. медико-биологических дисциплин медицинского института

Россия, Белгород

Михаил Иванович Чурносов

ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: churnosov@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1254-6134

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой медико-биологических дисциплин медицинского института

Россия, Белгород

Список литературы

Дополнительные файлы