Ассоциации полиморфизмов гена TNFSF11 с остеоартритом коленных суставов у женщин постменопаузального возраста

EDN: WQLSIV

¹ Введение. Остеоартрит (ОА) — одно из наиболее распространенных заболеваний костно-мышечной системы, которое характеризуется хроническим прогрессирующим поражением всех тканей сустава. ОА является не только самой распространенной формой артрита, но и основной причиной хронической боли и нарастающей потери функции сустава, особенно среди лиц старших возрастных групп и, конечно, среди женщин постменопаузального возраста. Женщины страдают указанной патологией в 1,7–2,1 раза чаще, чем мужчины [1].

В патологический процесс могут вовлекаться различные суставы, в том числе и коленные (КС). При поражении КС вследствие деградации суставного хряща и соответствующих изменений субхондральной кости (СХК) у больного постепенно теряется работоспособность и возможность вести независимый

образ жизни. Заболевание неминуемо ведет к снижению качества жизни, физической нетрудоспособности и инвалидизации больного. Все это сопряжено как с огромными личными материальными затратами, так и с серьезной экономической нагрузкой на всю систему здравоохранения. Поскольку отмечается тенденция к увеличению длительности жизни и старению населения, предполагается, что распространенность ОА различной локализации, в том числе и КС, будет только нарастать.

Одним из путей, направленных на снижение заболеваемости ОА КС, в том числе среди женщин постменопаузального возраста, является использование методов персонализированной медицины, которая предлагает учитывать особенности человека при разработке для него программ профилактики, обследования, лечения и т. д. Разработка и внедрение таких подходов позволит с высокой долей вероятности прогнозировать риск развития заболевания у каждого конкретного пациента и проводить лечебно-профилактические мероприятия по индивидуальным программам еще задолго до манифестации патологии, что уже достаточно успешно используется при отдельных заболеваниях у женщин для сохранения активного долголетия [2].

При разработке методов персонализированной медицины для эффективной профилактики ОА следует учитывать то, что заболевание суставов является многофакторным. Его возникновению и прогрессированию способствуют различные факторы риска. К ним относят женский пол, пожилой и старческий возраст. Риск ОА увеличивает излишний вес и ожирение, метаболический синдром, чрезмерные механические нагрузки и травмы суставов, потребление алкоголя, курение, предшествующие заболевания суставов [1, 3].

Наряду с изложенным установлено, что до 68% случаев ОА генетически детерминировано и это доказано результатами многочисленных эпидемиологических исследований, семейных и близнецовых наблюдений [4]. Выполненные в последние годы молекулярно-генетические исследования (МГИ) также подтверждают важную роль генетического компонента в этиопатогенезе ОА. Полученные результаты свидетельствуют о том, что развитие ОА может зависеть от функции десятков и даже сотен генов [5]. Однако к настоящему времени установлено, что доля наследуемости, связанная с выявленными локусами риска ОА, составляет всего только немного более 20% [6]. Это означает, что еще предстоит выявить большое количество неизвестных пока локусов, которые в совокупности могут определять риск ОА.

Среди генов-кандидатов, ассоциированных с ОА, выделяют группу генов, обеспечивающих образование иммунных факторов. В частности, к ним относят такие гены, как IL-1α , IL-1β , IL-1RN , IL-6 , IL-10 , IL-11 , IL-17A , TGF-B1 , TLR-4 , TNFSF11 , TNFRSF11B , TNF , которые участвуют в развитии иммунного ответа и воспаления [5, 7]. Возможная роль гена TNFSF11 в патогенезе ОА объясняется тем, что он кодирует лиганд активатора рецептора ядерного фактора кВ (RANKL) — цитокина из семейства фактора некроза опухолей, который участвует в развитии воспалительного процесса в тканях сустава. Несмотря на это, в Российской Федерации исследования полиморфизмов указанного гена при ОА не выполнялись.

Цель — определить роль полиморфизмов rs9594738 и rs9594759 гена TNFSF11 в развитии ОА КС у женщин постменопаузального возраста.

Материал и методы. Исследование являлось фрагментом комплексной научно-исследовательской работы Медицинской академии им. С. И. Георгиевского (ныне Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института им. С. И. Георгиевского) ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского» и ФГБОУ ВО «Донецкий государственный медицинский университет им. М. Горького». Исследование соответствовало всем этическим требованиям, предъявляемым к научным работам, и одобрено этическим комитетом ФГБОУ ВО ДонГМУ (протокол № 27/5-1 от 14.04.2021).

В исследовании типа «случай — контроль» приняли участие 483 женщины постменопаузального возраста. Из них у 157 пациенток установлен диагноз первичного ОА КС различной степени функциональной недостаточности и рентгенографической стадии по Kellgren — Lawrence. Они составили основную группу. Остальные 326 женщин без признаков заболевания суставов вошли в контрольную группу.

Отбор женщин в исследование производили методом случайной выборки с учетом критериев включения и невключения. Все обследуемые лица как основной, так и контрольной группы соответствовали следующим критериям включения: женский пол, постменопауза (отсутствие менструального цикла в течение 12 мес и более), письменное добровольное информированное согласие. Причем перед началом обследования все женщины были информированы о целях и характере исследования и имели возможность задать вопросы по всем интересующим аспектам. Отличие двух групп женщин: ОА КС у представителей основной группы и отсутствие заболеваний суставов среди женщин контрольной группы.

Критерии невключения: мужской пол, вторичный ОА, заболевания эндокринной и иммунной систем, ревматическая, психическая, онкологическая и гематологическая патологии, хронические воспалительные заболевания.

Две группы женщин имели сходные характеристики по возрасту и длительности постменопаузального периода ( p >0,05). Так, у женщин основной и контрольной групп показатели возраста (медиана и интерквартильный размах) составили соответственно 61 [55; 67] и 61 [55; 67] год ( р =0,798), а длительности постменопаузы — 12 [6; 19] лет и 12,5 [6; 20] года ( р =0,545).

После клинико-инструментального обследования всем женщинам выполняли МГИ. Для этого забирали пробы периферической крови в вакуумные пробирки с этилендиаминтетрауксусной кислотой в качестве антикоагулянта. Для анализа использовали лейкоциты крови, выделенную ДНК которых тестировали на полиморфизмы rs9594738 (C>T) и rs9594759 (C>T) гена TNFSF11 . Для изучения указанных полиморфизмов использовали метод полимеразной цепной реакции в режиме реального времени. Выделение ДНК и детекцию полиморфизмов производили с помощью коммерческих комплектов реагентов, учет реакции выполняли с помощью амплификатора детектирующего ДТ-96 (все — производства «НПО ДНК-Технология», Россия).

Полученные результаты обрабатывали математически с помощью пакета прикладных статистических программ Medstat. Данные возраста и длительности постменопаузального периода представляли в виде медианы и интерквартильного размаха ( Ме [ Q ₁; Q ₃]). Для парных сравнений центров двух независимых выборок использовали U -тест Манна — Уитни. Частоту выявления полиморфных вариантов гена TNFSF11 в выборках указывали как в абсолютных показателях, так и процентах. Для определения соответствия распределения изученных генотипов закону Харди — Вайнберга использовали критерий χ². Достоверность различий в распределении генотипов и аллелей между группами исследовали также при помощи х² (таблицы сопряженности k' m ). При оценке ассоциаций генотипов и аллелей с заболеванием рассчитывали величину отношения шансов и 95% доверительный интервал. Различия между показателями в группах считали статистически значимыми при р <0,05.

Результаты. На I этапе математической обработки полученных результатов была выполнена оценка частот изученных полиморфных вариантов гена TNFSF11 в общей группе обследованных женщин (n=483). Проведенными исследованиями установлено, что распределение генотипов полиморфизмов rs9594738 и rs9594759 вышеуказанного гена среди женщин в постменопаузальном возрасте соответствовало закону Харди — Вайнберга. Выявленные частоты генотипов существенно не отличались от ожидаемых частот (р >0,05). Генотипы полиморфизма rs9594738 СС, СТ и ТТ зарегистрированы соответственно у 139 (28,8%), 240 (49,7%) и 104 (21,5%) лиц. Анализ вариантов гена по полиморфизму rs9594759 показал, что гомозиготными по аллелю С (СС) были 115 (23,8%) исследуемых, по аллелю Т (тТ) — 127 (26,3%), а гетерозиготными (СТ) — 241 (49,9%) женщина.

На II этапе изучена частота генетических маркеров в основной и контрольной группах. В табл. 1 представлено распределение генотипов полиморфизма rs9594738 гена TNFSF11 , которое показало только близкую к статистической значимости тенденцию к снижению частоты выявления среди больных с ОА генотипа ТТ ( р =0,054). Однако если как среди здоровых лиц, так и больных ОА КС женщин объединить носителей генотипов СС и СТ в одну подгруппу (СС+СТ), а лиц с генотипом ТТ — в другую (табл. 1), то эта тенденция достигала достоверной значимости (отношение шансов 0,59; 95% доверительный интервал 0,36–0,97; р =0,049). Анализ частот аллелей С и Т полиморфизма rs9594738 гена TNFSF11 показал сопоставимость результатов в основной и контрольной группах ( р =0,401).

Распределение генотипов полиморфизма rs9594759 гена TNFSF11 существенно не отличалось ( р =0,188) у женщин с ОА КС по сравнению с лицами контрольной группы (табл. 2). Частота аллелей С и Т указанного полиморфизма также не различалась в выделенных двух группах ( р =0,153).

Обсуждение. Таким образом, при обследовании женщин постменопаузального возраста установлена более редкая регистрация генотипа ТТ полиморфизма rs9594738 гена TNFSF11 среди лиц, имеющих ОА КС. Распределение аллелей данного полиморфизма, а также аллелей и генотипов полиморфизма rs9594759 гена TNFSF11 в группе женщин с ОА существенно не отличалось от результатов МГИ лиц контрольной группы ( р >0,05).

Ген TNFSF11 кодирует RANKL, который является провоспалительным цитокином из суперсемейства фактора некроза опухолей. Данный цитокин описан в 1990-х гг. и наряду с двумя другими медиаторами вошел в систему RANK/RANKL/OPG, где RANK и RANKL — соответственно активатор рецептора ядерного фактора кВ и его лиганд, а OPG — остео-протегерин. Последнее десятилетие ознаменовалось бурным прогрессом в области остеоиммунологии, проясняющей тесные механизмы взаимодействия костно-мышечной и иммунной систем. При этом цитокиновая система RANK/RANKL/OPG стала одним из ярких примеров такого взаимодействия [8, 9]. Эта цитокиновая система — ключевая в регуляции остеокластогенеза, а ее нарушения ведут

Таблица 1

Частота регистрации генотипов и аллелей полиморфизма rs9594738 гена RANKL среди женщин постменопаузального возраста с остеоартритом коленных суставов

Генотип и аллель	Группа				р (χ2)
	контрольная, n =326		основная, n =157
	абс.	абс.	абс.	абс.
СС	96	29,5	43	27,4
СТ	151	46,3	89	56,7	0,054 (5,85)
ТТ	79	24,2	25	15,9
СС+СТ	247	75,8	132	84,1	0,049 (3,85)
ТТ	79	24,2	25	15,9
С	343	52,6	175	55,7	0,399 (0,71)
Т	309	47,4	139	44,3

Таблица 2

Частота регистрации генотипов и аллелей полиморфизма rs9594759 гена RANKL среди женщин постменопаузального возраста с остеоартритом коленных суставов

Генотип и аллель	Группа				р (χ2)
	контрольная, n =326		основная, n =157
	абс.	%	абс.	%
СС	75	23,0	40	25,5
СТ	157	48,2	84	53,5	0,188 (3,34)
ТТ	94	28,8	33	21,0
С	307	47,1	164	52,2	0,153 (2,04)
Т	345	52,9	150	47,8

к развитию патологии скелета. Лучше всего изучена роль указанных цитокинов при остеопорозе. Доказано, что в костной системе источник RANKL — остеобласты и остеоциты. Эти клетки посредством данного цитокина обеспечивают регуляцию функции остеокластов и резорбции кости. Чрезмерный синтез RANKL приводит к усилению резорбционных свойств остеокластов и формированию остеопороза, а недостаточный уровень цитокина — к снижению активности остеокластов и развитию остеопетроза. Потому мутации гена TNFSF11 , способные вызывать количественные и/или структурно-функциональные изменения молекул RANKL, могут оказывать неблагоприятное влияние на костную ткань [10].

Следует отметить, что RANKL способны продуцировать не только остеобласты и остеоциты. Неполный перечень клеток-продуцентов данного цитокина включает Т - и В -лимфоциты, эпителиальные клетки молочной железы, эндотелиальные клетки сосудов, клетки тканей пародонта [11]. В связи с этим становятся объяснимыми выявленные ассоциации полиморфизмов гена TNFSF11 с повышенным риском и более тяжелым течением не только остеопороза, но и множественной миеломы [12], рака молочной железы [13], сердечно-сосудистых заболеваний [14], периодонтита [15] и т. д.

Источником RANKL также являются синовиальные фибробласты, хондроциты. Эти клетки, а также активированные лимфоциты участвуют в патогенезе заболеваний суставов, усиливая локальный синтез ряда провоспалительных цитокинов, в том числе и RANKL. К настоящему времени получены свидетельства участия RANKL в патогенезе ревматоидного артрита. Подтверждением патогенетической роли RANKL при ревматоидном артрите являются выявленные ассоциации полиморфизмов гена TNFSF11 с риском развития данного заболевания [16, 17].

В последние годы все большее внимание уделяется изучению эффектов как RANKL, так и всей системы RANK/RANKL/OPG в развитии ОА [18, 19]. Причем высказывается даже мнение о том, что роль RANKL в патогенезе ОА может быть и ключевой [18]. Активация пути RANK/RANKL/OPG, происходящая при ОА, представляет собой многогранный процесс, который обусловливает инициацию и прогрессирование заболевание. При ОА повышается экспрессия RANKL в хрящевом матриксе, вследствие чего усиливается его повреждение. Необходимо обозначить, что хондроциты экспрессируют не только RANKL, но и его рецепторы RANK. Именно поэтому через собственный рецептор данный цитокин запускает сигнальный каскад с активацией множества генов в хондроцитах, что сопровождается нарушениями в выработке компонентов внеклеточного матрикса, в частности коллагена и протеогликанов, и деградацией структурной целостности хряща. Изменениям структуры хряща также способствует вызываемое молекулами RANKL усиление апоптоза хондроцитов, а уменьшение количества этих клеток только усиливает дегенеративные процессы в хрящевой ткани.

Не менее важным компонентом патогенеза ОА является и поражение СХК [18]. В этом также играет ведущую роль цитокиновая система RANK/RANKL/OPG. Стимуляция продукции RANKL вызывает повышенную активность остеокластов, которые индуцируют ускоренную костную резорбцию, особенно в СХК. Результатом нарушения ремоделирования костной ткани являются структурные аномалии в субхондральной области, характерные для ОА — потеря трабекулярной костной массы, образование кистозных поражений и склеротических изменений. Наряду со структурными изменениями СХК вследствие усиления синтеза RANKL, как предполагается, происходит и стимулирование роста аксонов сенсорных нервов. Присутствие этих чувствительных нервных волокон в СХК может способствовать повышению болевой чувствительности, характерной для ОА.

Установлено, что для пациентов с ОА характерно значительное усиление экспрессии RANKL и в синовиальной ткани [18]. Причем это свойство синовиальной ткани может иметь решающее значение в инициации заболевания и поддержании хронического воспаления. Связываясь с родственным ему рецептором RANK, RANKL запускает последовательность внутриклеточных сигнальных событий, кульминацией которых является формирование стойкого воспаления с усиленной продукцией как самого RANKL, так и других провоспалительных цитокинов (интерлейкина-6, фактора некроза опухоли и т. д.).

Все изложенное свидетельствует о существенном вкладе цитокина RANKL в патогенез ОА. Серьезным подтверждением этому стали результаты, полученные L. Pan и соавт. [20]. Авторы исследования идентифицировали пять критически важных в патогенезе ОА иммунорегуляторных генов. Среди них ведущую роль они отвели гену TNFSF11 , снижение экспрессии которого может замедлять прогрессирование деструктивных процессов в хрящевой ткани при ОА, а повышение его экспрессии, наоборот, способно индуцировать воспалительный компонент, ускорять разрушение суставных тканей и способствовать нарастанию клинических симптомов.

Важно указать, что ген TNFSF11 внесен в базу данных GeneCards в качестве гена-кандидата, ассоциированного с ОА КС [7]. Однако до сих пор мы не обладаем существенными доказательствами участия полиморфизмов этого гена в этиопатогене-зе заболевания. Не выяснен и сам перечень полиморфизмов рассматриваемого гена, которые имеют ассоциации с риском развития и тяжестью течения ОА КС. Именно поэтому является целесообразным проведение дальнейших исследований генетических аспектов ОА, в том числе изучение роли полиморфных вариантов гена TNFSF11 . При этом нужны дополнительные наблюдения больных ОА КС как среди женщин различного возраста, так и мужчин, а также у пациентов с первичным и вторичным ОА.

Заключение. При МГИ женщин постменопаузального возраста установлена более редкая регистрация генотипа ТТ полиморфизма rs9594738 гена TNFSF11 среди лиц, имеющих ОА КС. Распределение аллелей данного полиморфизма, а также аллелей и генотипов полиморфизма rs9594759 гена TNFSF11 в группе женщин с ОА существенно не отличалось от результатов МГИ лиц контрольной группы ( р >0,05). Необходимы дальнейшие исследования роли полиморфных вариантов гена TNFSF11 в эти-опатогенезе ОА КС как у женщин постменопаузального возраста, так и среди других контингентов лиц для разработки индивидуальных подходов в профилактике и лечении заболевания.