Изучение полиморфизма гена APOE у жителей Кабардино-Балкарской республики старшей возрастной группы

№86-2,

биологические науки

Проведено изучение полиморфизма гена APOE у жителей Кабардино-Балкарской республики старшей возрастной группы. Показано преобладание генотипа Е4/Е4 над гетерозиготным генотипом Е3/Е4. Частоты аллелей гена APOE несколько отличаются от данных по западноевропейской популяции, что связано со специфическим составом выборки. Установлена положительная взаимосвязь между уровнем сердечно-сосудистых заболеваний и генотипической структурой исследуемой выборки.

Похожие материалы

Продолжительность жизни является сложным полигенным количественным признаком. Раскрытие генетической природы долгожительства — фундаментальная проблема молекулярной биологии, эволюционной генетики и геронтологии. Феномен старения состоит из взаимосвязанных процессов, происходящих на молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом и организменном уровнях. Они включают дерегуляцию процессов поддержания гомеостаза, метаболических реакций и передачи внутри- и меж клеточных сигналов, накопление неспособных к делению клеток, поврежденных органелл и макромолекул, эпигенетические изменения и генетическую нестабильность (Москалев, 2016).

Сердечно-сосудистые заболевания занимают ведущее место в структуре смертности в различных странах, их развитие определяется взаимодействием различных генетических и средовых факторов. К генетическим факторам риска относятся, прежде всего, изменения белков генов, связанных с регуляцией синтеза липидов и их метаболизма (Paik Y-K et. al., 1989). Кроме того, разнообразные генетические дефекты генов, контролирующих работу сосудистой стенки, также ведут к ускоренному развитию атеросклероза и коронарной болезни сердца (Brown M.S., Goldstein J.L., 1983).

Атеросклероз широко распространен в большинстве популяций мира и является одной из ведущих причин смертности населения. Перспективы повышения эффективности ранней профилактики атеросклероза связывают с выявлением генетических маркеров предрасположенности к данному заболеванию и изучением особенностей их распространенности в различных популяциях. Ген аполипопротеина Е (APOE) активно изучается как один из наиболее известных генов, полиморфизм которого оказывает выраженное влияние на уровень липидов крови и предрасположенность к ряду сердечно-сосудистых заболеваний. Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о специфичности связи полиморфизма в кодирующей части гена APOE с факторами риска развития атеросклероза в разных популяциях и этнических группах, что обусловливает актуальность изучения этого вопроса для конкретных этнических групп, проживающих в специфических социально-экономических и климатогеографических условиях и в том числе для Кабардино-Балкарии.

Целью нашего исследования являлось выявление и анализ полиморфизма гена APOE у жителей Кабардино-Балкарской республики старшей возрастной группы.

В связи с поставленной целью нами решались следующие задачи:

  1. Сбор биологического материала (венозная кровь) от участников исследования;
  2. Выделение геномной ДНК;
  3. Поиск и анализ полиморфных вариантов гена APOE, определяющего функционирование сердечно-сосудистой системы у людей старшей возрастной группы;
  4. Оценка суммарного вклада полиморфизмов генов в предрасположенность к различным болезням сердечно-сосудистой системы.

Аполипопротеин E — гликопротеид с молекулярной массой 34200 Да (299 аминокислотных остатков), является апобелком, входящим в состав различных классов липопротеинов. Ген аполипопротеина Е (ApoE) — локализован на длинном плече 19 хромосомы (19q13.2) и имеет протяженность 36000 п.н., состоит из четырех экзонов и трех интронов (Garasto S., et al. 2013).

Полиморфизм Е2/ЕЗ/Е4 оказывает существенное влияние на метаболизм липопротеинов. Установленным фактом является то, что уровень холестерина последовательно повышается от Е2 к ЕЗ и Е4.

В ходе научно-исследовательской работы создан банк биологического материала: цельная кровь и ДНК возрастной группы от 60 до 80 лет.

Забор венозной крови проводился сертифицированной медицинской сестрой. Участие в исследовании было добровольным, обследуемые были полностью информированы обо всех аспектах своего участия в исследовании. Данные о каждом участнике эксперимента собраны путем опроса и занесены в специально разработанную формализованную карту (ФК)-анкету. Анкета заполнялась индивидуально на каждого участника исследования и соответствовала стандартной карте ВОЗ:

  1. Фамилия, имя, отчество, национальность, адрес.
  2. Данные о заболеваниях. Особое внимание уделялось болезням, связанным с сердечно-сосудистой системой.

Лабораторные исследования проведены на базе Медико-биологического центра КБГУ.

Из венозной крови выделялась тотальная ДНК, которая которая использовалась для постановки аллель-специфической ПЦР. Визуализация ПЦР продукта проводилась методом гель-электрофореза в 1,5% агарозном геле с последующей окраской бромистым этидием. В данной работе использовалась выборка из 35 человек старшей возрастной группы (средний возраст 71,2 ± 0,55). Проведено изучение полиморфизма гена APOE в 35 образцах ДНК. Определение аллелей промотора гена APOE проводили по наличию или отсутствию в геле фрагмента размером 158 п.н. при наличии фрагмента 112 п.н.

Изучаемый нами полиморфизм в популяциях человека характеризуется 3 генотипами: две гомозиготы (ЕЗ/З, Е4/4) и гетерозигота (ЕЗ/4). Уровень холестерина последовательно повышается от ЕЗ и Е4. Таким образом, изоформы белка ApoE оказывают влияние на концентрации липидов и липопротеинов в сыворотке крови, которые являются важными факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний (Хавинсон В.Х., и др. 2013).

В проанализированной нами выборке, 14 образцов ДНК с гетерозиготным генотипом ЕЗ/4 имеют два амликона размером 158 п.н. и 112 п.н. В нашей выборке не обнаружены образцы ДНК с генотипом ЕЗ/З, это, возможно, объясняется тем, что в исследовании принимали участие пациенты старшей возрастной группы, имеющие те или иные сердечно-сосудистые заболевания. Двадцать один образец ДНК при проведении полимеразно-цепной реакции с аллельспецифическими праймерами образует ампликон размером 112 п.н., что соответствует генотипу Е4/4.

Таблица 1. Распределение генотипов гена APOE в исследуемой выборке.

Генотипы

Частота (%)

ЕЗ/3

0

ЕЗ/4

40

Е4/4

60

В таблице 1 представлены результаты анализа распределения генотипов гена APOE. Наблюдаемое соотношение гетерозиготного генотипа ЕЗ/4 и гомозигот Е4/4 указывает на то что сформированная выборка людей старшей возрастной группы является не достаточно статистически значимой. В нашем исследовании, в основном, принимали участие пациенты терапевтических отделений больниц КБР, которые, в большинстве, имели в диагнозе ту или иную патологию сердечно-сосудистой системы. Однако полученные нами факты, подтверждаются литературными данными (Спицын и др., 2015), согласно которым, наиболее подвержены риску развития сердечно-сосудистых заболеваний лица с генотипом Е4/4 из-за более высокого уровня накопления липопротеидов высокой плотности.

При рассмотрении данных представленных в таблице 2, где показаны частоты встречаемости аллелей и гена APOE в исследуемой выборке, можно сделать вывод о том, что частоты аллелей не равны и в нашей выборке преобладают аллели Е4.

Таблица 2. Частота встречаемости аллелей гена APOE исследуемой выборке.

Аллели

Частота (%)

ЕЗ

20

Е4

80

В европейской популяции наиболее распространенным является аллель Е3 гена APOE. В полученных нами результатах, этот показатель оказался ниже, что связано со специфичностью выборки.

Выводы

  1. В исследуемой выборке обнаружено преобладание генотипа Е4/Е4 над гетерозиготным генотипом Е3/Е4.
  2. Частоты аллелей гена APOE в нашем исследовании несколько отличаются от данных по западноевропейской популяции, что связано со специфическим составом выборки.
  3. Установлена положительная взаимосвязь между уровнем сердечно-сосудистых заболеваний и генотипической структурой исследуемой выборки.
  4. Необходимо продолжение исследование в данном направлении с использованием более обширной выборки охватывающей не только пациентов медицинских учреждений.

Список литературы

  1. Москалев А.В. Как победить свой возраст. – М.: Эксмо, 2016, 230 с.
  2. Спицын В. А. и др. К генетическому исследованию феномена долго-жительства на примере анализа абхазской популяции; полиморфизм APOE //Медицинская генетика. – 2015. – Т. 14. – №. 1. – С. 32-35.
  3. Хавинсон В.Х., Анисимов С.В. и др. Пептидная регуляция генома и старение // Фундаментальные исследования. —2013. Т. 3. С. 8-13.
  4. Brown M.S., Goldstein J.L. Lipoprotein metabolism in the macrophage: implications for cholesterol deposition in atherosclerosis // Annu. Rev. Bio-chem. –1983. – V. 52. – Р. 220–223.
  5. Paik Y-K., Chang D.J., Reardon C.A., Davies G.E., Mahley R.W. and Taylor J.M. Nucleotide sequence and structure of the human apolipoprotein E gene // Proc. Natl. Acad. Sci USA. – 1989. – V. 82. – P. 3445–3449.
  6. Garasto S., Rose G., Derango F. et al. The study of APOЕ3 and APOA4 variability in healthy ageing people reveals another paradox in the oldest old subjects // Ann. Human Gen. — 2013. — Vol. 67. — P. 54–62.