Мутационный статус гена BRCA 1 у женщин-долгожителей в Кабардино-Балкарии

№126-1,

биологические науки

В данной статье рассматривается мутационный статус гена BRCA1 у женщин-долгожителей и женщин-представительниц старческой группы Кабардино-Балкарии с целью установить наличие корреляции между возрастом и частотой возникновения полиморфизма insC 5382 гена BRCA1. Это связано с тем, что онкологические заболевания относятся к заболеваниям поздней манифестации, ввиду чего исследуемая выборка вызывает предметный интерес для выявления искомой корреляции.

Похожие материалы

Онкологические заболевания на сегодняшний день являются одними из самых распространённых причин преждевременной смерти в человеческой популяции. В различных странах рак становится причиной смерти в 10-15 % случаев, а несмертельная его вариация (онкологические заболевания, выявленные на ранних стадиях, поддающиеся оперативному вмешательству) может поражать до 10 % населения, что делает его весомым раздражителем для общества [2, 4]. В связи с этим, перед наукой встала первостепенная задача — выяснить и изучить механизмы возникновения онкологических процессов; определить их особенности, которые можно было бы использовать для лечения или, по крайней мере, использовать в качестве маркера для ранней диагностики, существенно увеличивающей шансы на успешное лечение.

Онкологические заболевания, в основной своей массе, относятся к заболеваниям поздней манифестации. Это логически объяснимо, так как на протяжении жизни в геноме возникают и накапливаются мутации, которые потенциально могут привести к ухудшению репарационной системы ДНК в клетке, и, следовательно, создать уязвимость всего организма к возникновению злокачественных опухолей [5]. Так как видов онкологических заболеваний довольно много, особенности их возникновения так же могут быть весьма разнообразными. Это может быть мутация в генах-супрессорах опухолевого роста (как в нашем случае), благодаря которой нормальная клетка теряет свою стабильность и может переродиться в раковую, мутация в генах, отвечающих за специализацию и пролиферацию клетки и др [8].

Для перерождения нормальной клетки в раковую она должна накопить несколько мутаций (обычно от 3 до 6) в строго определенных местах генома, чтобы эти мутации могли затронуть гены-супрессоры, либо гены, отвечающие за деление клеток [3]. Ежедневно в организме здорового человека возникают раковые клетки, которые успешно уничтожаются иммунными клетками, при этом вероятность возникновения устойчивых раковых клеток достаточно мала (к примеру, рак молочной железы встречается у одного человека из 2 000). Следовательно, немаловажную роль в распространении онкозаболеваний играет наследственность, так как устоявшаяся однажды мутация передается по наследству и ей не приходится заново проходить «отбор иммунитетом» [6].

Мутации в генах семейства BRCA ассоциированы с различными онкопатологиями: рак молочной железы, рак яичников, желудка, поджелудочной железы, кишечника, простаты, шейки матки, эндометрия, мочевого пузыря, печени и др [1]. Причиной возникновения большинства случаев наследственного РМЖ/РЯ является возникновение мутаций в высокопенентрантных генах BRCA1/2, увеличивающие риск рака в 10 раз. Вклад гена BRCA1 в развитии рака молочной железы составляет около 20 % [7].

Ряд исследований подтверждает развитие рака у 80% носителей мутаций BRCA1/2 к 80 годам [3]. Такая возрастная категория людей относится к группе долгожителей. Долголетие — один из важных показателей возрастной характеристики населения. Долголетие характеризуется высоким уровнем процессов витаукта — процессы, стабилизирующие работоспособность организма, что обеспечивает увеличение продолжительности жизни, несмотря на развитие различных возрастзависимых патологий. Анализ литературных источников подтвердил связь между долголетием человека и доставшимися ему специфичными генами [7]. В связи с этим, актуальным является исследование популяционной выборки из числа долгожителей и старческих групп по исследованию полиморфизмов гена BRCA1.

Предметом исследования является инсерция С 5382 в гене BRCA 1. Объектом исследования — выборка из 73 человек в возрасте от 76 до 104 лет, проживающих в Кабардино-Балкарии.

Целью исследования является выявить мутационный статус гена BRCA1 у женщин-долгожителей в Кабардино-Балкарии.

Материалы и методы

В качестве материала исследования использовались образцы буккального эпителия и крови, собранных в ходе экспедиционных выездов по месту жительства исследуемых и в Республиканском Геронтологическом Центре в период 2012-2018 гг. Сбор биологического материала контрольной группы проводился студентами КБГУ.

Клинические методы исследования: изучение образа жизни исследуемых и факторов, влияющих на продолжительность жизни человека; забор биологического материала.

Лабораторные методы исследования: выделение геномной ДНК; метод аллель-специфичной полимеразной цепной реакции ПЦР; электрофоретическая детекция. Лабораторные исследования проведены на базе Медико-биологического центра КБГУ.

Результаты и обсуждение

Анализ полиморфизма С 5382 гена BRCA1 у женщин общей выборки

В ходе выполнения данной задачи из нашей общей исследуемой выборки, состоящей из долгожителей и представителей старческой группы, были отобраны только женщины, с целью установить мутационный статус 5382 insC гена BRCA1. В выборке, представленной только женщинами в количестве 48 человек, наиболее частым генотипом является delC/delC (85,7 %). Гетерозиготный генотип (delC/insC) и мутантный гомозиготный генотип (insC/insC) выявлены с частотами 8,1 % и 6,2 %, соответственно.

Анализ соответствия равновесию Харди-Вайнберга показал, что теоретически ожидаемое распределение генотипов для группы женщин не соответствует фактически полученным (χ2= 9.9174; n = 3 p <0,05). Наблюдается небольшой избыток гомозигот по нормальному и мутантному аллелю, а также небольшой недостаток гетерозигот. Полученные данные свидетельствуют о том, что разброс в данной выборке не является случайным. Значит, можно предполагать, что свою лепту в изменение статистически ожидаемых показателей вносит возраст.

Далее был проведен анализ частоты встречаемости аллелей delC и insC в обеих возрастных выборках, в ходе которого было выявлено соотношение нормального аллеля (delC) к мутантному (insC). По закону равновесия Харди-Вайнберга аллель delC в выборке женщин встречается с частотой 0.9167 (91,67 %), а аллель insC — 0.0833 (8,33 %)

Таким образом, наша общая выборка женщин в возрасте 76-104 лет продемонстрировала наблюдаемую тенденцию к возрастающему риску образования мутаций в гене BRCA1 в течение жизни, что согласуется с литературными данными [7].

Частота генотипов BRCA1 5382 insC в у женщин 2-х возрастных группах

76 — 89 — старческая возрастная группа

90 — … — долгожители

Был проведен анализ мутации 5382 insC гена BRCA1 в обеих популяционных возрастных выборках женщин. В старческой возрастной группе, представленной 28 индивидами, с преобладающей частотой наблюдается нормальный генотип delC/delC и составляет 79 %. Гетерозиготный генотип (delC/insC) и мутантный гомозиготный генотип (insC/insC) выявлен с частотами 14 % и 7 %, соответственно. В возрастной группе долгожителей, представленной 20 индивидуумами, наблюдается только нормальный генотип delC/delC. Генотипы delC/insC и insC/insC в данной возрастной группе представлены не были.

Анализ соответствия равновесию Харди-Вайнберга показал, что теоретически ожидаемое распределение генотипов для старческой группы женщин соответствует фактически полученным (χ2= 4.8611; n = 3 p <0,05), как и для долгожителей-женщин (χ2= 0; n = 3 p <0,05). Проведен сравнительный анализ встречаемости частот генотипов между двумя возрастными группами, который не показал статистически достоверной разницы по частоте генотипов между двумя возрастными группами (χ2= 4.898; df = 2; p <0,05).

Далее был проведен анализ частоты встречаемости аллелей delC и insC в обеих возрастных выборках женщин, в ходе которого было выявлено соотношение нормального аллеля (delC) к мутантному (insC). По закону равновесия Харди-Вайнберга аллель delC в выборке женщин -представительниц старческой группы встречается с частотой 0.8276 (82,76 %), а аллель insC — 0.1724 (17,24 %). По закону равновесия Харди-Вайнберга аллель delC в выборке женщин-долгожителей встречается с частотой 1 (100 %), а аллель insC — (0 %). Сравнительный анализ частот аллелей не показал статистически значимых различий двух возрастных групп по присутствию мутантного аллеля insC (χ2= 3.193; df = 1; p <0,05).

Статистически значимой корреляции возраста и распространенности мутации 5382 insC гена BRCA1 не наблюдается, что, вероятно, связано с малой выборкой. Но, вместе с тем, в выборке женщин-долгожителей мутантный аллель не встречается даже в форме гетерозиготного состояния, что свидетельствует о том, что его носители не доживают до этого возраста (90+ лет). Поэтому можно предположить, что с увеличением выборки полученная картина может измениться. Согласно литературным данным, обладатели гомозиготного по мутантному аллелю и гетерозиготного генотипов старческой группы имеют очень низкий шанс дожить до возраста долгожителей [7].

Анализ полиморфизма С 5382 гена BRCA1 женщин-представительниц титульных этнических групп Кабардино-Балкарии

В ходе выполнения данной задачи вся наша исследуемая выборка женщин была поделена на две этнические группы (кабардинцы и балкарцы) с целью проследить, имеет ли исследуемая мутация 5382 insC гена BRCA1 специфическую выраженность в какой-либо из двух титульных этнических групп Кабардино-Балкарии. В первой выборке, представленной только представительницами кабардинской этнической группы в количестве 34 человек, с наибольшей частотой встречается генотип delC/delC и составляет 85 %. Гетерозиготный генотип (delC/insC) и мутантный гомозиготный генотип (insC/insC) выявлены с частотами 9 % и 6 %, соответственно. Вторая выборка представлена исключительно представительницами балкарской этнической группы в количестве 27 человек. Наиболее частым генотипом является delC/delC (92,3 %). Гетерозиготный генотип (delC/insC) имеет частоту встречаемости 7,7 % Мутантный гомозиготный генотип (insC/insC) обнаружен не был.

Анализ соответствия равновесию Харди-Вайнберга показал, что теоретически ожидаемое распределение генотипов для группы кабардинцев не соответствует фактически полученным (χ2= 9.2733; n = 3 p <0,05). Наблюдается небольшой избыток гомозигот по нормальному и мутантному аллелю, а также небольшой недостаток гетерозигот. Полученные данные свидетельствуют о том, что разброс не является случайным. Анализ соответствия равновесию Харди-Вайнберга показал, что теоретически ожидаемое распределение генотипов для группы балкарцев соответствует фактически полученным (χ2= 0.0208; n = 3 p <0,05). Наблюдается практически полное соответствие наблюдаемых генотипов ожидаемым. Полученные данные свидетельствуют о том, что разброс в данной выборке является случайным. Был проведен сравнительный анализ частот генотипов в обеих этнических группах. Полученные данные могут свидетельствовать об отсутствии статистически достоверных различий по частоте генотипов между двумя титульными этническими группами Кабардино-Балкарии по полиморфизму 5382 insC BRCA1 (χ2= 0.832; n = 3 p <0,05).

Далее был проведен анализ частоты встречаемости аллелей delC и insC в обеих возрастных выборках, в ходе которого было выявлено соотношение нормального аллеля (delC) к мутантному (insC). По закону равновесия Харди-Вайнберга аллель delC в популяции кабардинцев встречается с частотой 0.8971 (90 %), а аллель insC — 0.1029 (10 %). По закону равновесия Харди-Вайнберга аллель delC в популяции балкарцев встречается с частотой 0.9615 (96 %), а аллель insC — 0.0385 (4 %). Полученные данные могут свидетельствовать об отсутствии статистически достоверных различий по частоте аллелей между двумя титульными этническими группами Кабардино-Балкарии по полиморфизму 5382 insC BRCA1 (χ2= 1.004; n = 2 p <0,05).

Таким образом, наша общая выборка женщин в возрасте 76-104 лет продемонстрировала наблюдаемую тенденцию к возрастающему риску образования мутаций в гене BRCA1 в течение жизни

Заключение

Полученные данные позволили предположить, что наличие мутации в гене BRCA1 имеет непосредственное влияние на продолжительность жизни и может считаться маркером долголетия. Ни у одной из 20 представительниц группы долгожителей Кабардино-Балкарии (90+ лет) не было обнаружено мутации 5382 insC гена BRCA1 даже в форме гетерозиготного состояния. Выборка женщин не показала какой-либо значимой корреляции возраста и частоты встречаемости и уложилась в рамки статистической погрешности, что может быть следствием малой репрезентации выборки. Вместе с тем, прослеживается тенденция изменения распределения частот генотипов и аллелей с увеличением возраста. Это позволяет предположить, что с увеличением выборки результаты будут согласовываться с общемировыми и влияние возраста будет также прослеживаться [7].

Анализ частоты генотипов между представительницами двух титульных этнических групп Кабардино-Балкарии не показал статистически значимой корреляции этнической принадлежности и частоты встречаемости. Этнические группы относятся к кавказским популяциям и имеют близкую генетическую структуру. Статистически значимой корреляции распространения мутации и этнической группы обнаружено не было.

Мы постарались определить закономерности между распространенностью мутации 5382insC гена BRCA 1 и их проявлением у рассматриваемой выборки. Были получены интересные результаты, которые соответствуют общемировым показателям, на основе которых можно заключить, что мутационный статус гена BRCA1 действительно является маркером долголетия. Наличие мутантного аллеля delC в геноме статистически уменьшает продолжительность жизни носителя, но, вместе с тем, эта информация может быть использована в превентивных целях в рамках диагностической медицины для обнаружения злокачественного преобразования на ранних стадиях.

Список литературы

  1. Агаджанян А. В., Фролов И. М. Особенности BRCA-ассоциированной патологии молочной железы и яичников // Вестник РНЦРР МЗ РФ. — Т. 15. — 2015.
  2. Assessing national capacity for the prevention and control of noncommunicable diseases: report of the 2019 global survey. Geneva: World Health Organization; 2020.
  3. Berger A. H., Knudson A. G., Pandolfi PP. A continuum model for tumour suppression // Nature — 2011 — № 476. — С 163—169.
  4. de Martel C, Georges D, Bray F, Ferlay J, Clifford GM. Global burden of cancer attributable to infections in 2018: a worldwide incidence analysis. Lancet Glob Health. 2020
  5. Ferlay J, Ervik M, Lam F, Colombet M, Mery L, Piñeros M, et al. Global Cancer Observatory: Cancer Today. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2020
  6. GBD results tool. Seattle (WA): Institute for Health Metrics, University of Washington; 2020
  7. Karoline B. Kuchenbaecker, John L. Hopper, Daniel R. Barnes. Risks of Breast, Ovarian, and Contralateral Breast Cancer for BRCA1 and BRCA2 Mutation Carriers // JAMA Network. — 2017.
  8. Wild CP, Weiderpass E, Stewart BW, editors. World Cancer Report: Cancer Research for Cancer Prevention. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2020.