Связь полиморфизма Sp1 гена COL1A1 с минеральной плотностью костной ткани у женщин в постменопаузальном периоде

Введение. Остеопороз относится к широко распространенным метаболическим заболеваниям скелета. В структуре заболеваемости по социально-экономической и медицинской значимости остеопороз стал ведущей патологией костно-мышечной системы [1]. Наиболее распространенной формой заболевания является постменопаузальный остеопороз, которым страдают до 40 % женщин в постменопаузе [2]. Причем в большинстве случаев остеопороз длительное время остается нераспознанным и выявляется только лишь после возникновения низкоэнергетических переломов.

Учитывая актуальность остеопороза, мультифакторную природу и ведущую роль генетических факторов в его развитии [3, 4], чрезвычайно важным является поиск генетических предикторов заболевания. К настоя- щему времени выделена группа генов-кандидатов остеопороза, к перечню которых отнесен и ген α-1 цепи коллагена 1 типа (COL1A1). Мутации в генах, участвующих в образовании коллагена, могут быть причиной структурно-функциональных изменений основного компонента соединительной ткани и способствовать развитию ряда заболеваний, в т.ч. остеопороза. Одной из таких мутаций является полиморфизм Sp1 в гене COL1A1 (rs1800012), который приводит к увеличению соотношения α-1 и α-2 цепей коллагена и в конечном итоге к ухудшению костной микроархитектуры [5].

Влияние полиморфизма Sp1 гена COL1A1 на минеральную плотность костной ткани и/или риск переломов изучалось и ранее. Однако имеющиеся данные свидетельствуют о противоречивости полученных результатов.

Кроме того, исследованию роли данного полиморфизма в развитии постменопаузального остеопороза в странах СНГ уделено крайне недостаточное внимание, а имеющиеся единичные публикации [6, 7] не позволяют сделать достаточно обоснованные выводы. Наряду с этим комплексные исследования, посвященные изучению связи полиморфизма Sp1 гена COL1A1 с показателями остеоденситометрии различных участков скелета женщин в постменопаузальном возрасте, не проводились.

Цель исследования. Изучить связь генотипов полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 у женщин в постменопаузальном возрасте с уровнями минеральной плотности поясничных позвонков L1–L4, проксимальных отделов левой и правой бедренных костей и дистального отдела предплечья недоминантной руки.

Материалы и методы. Обследовано 483 женщины в постменопаузальном возрасте. На момент обследования все женщины имели стойкое отсутствие менструаций как минимум в течение одного года, не получали заместительную гормональную и антиостео-поротическую терапию, глюкокортикостероидные препараты. Кроме того, критериями исключения являлись наличие овариоэктомии, эндокринных и метаболических расстройств, гематологических заболеваний, неопластических состояний, хронических заболеваний почек и печени, аутоиммунной патологии, системных заболеваний соединительной ткани, хронических воспалительных заболеваний.

При обследовании у женщин выяснялись возраст, рост, вес, длительность постменопаузального периода. Индекс массы тела (ИМТ) вычислялся по формуле ИМТ=m/h2, где m – масса тела (кг), h – рост (м).

Остеоденситометрия выполнялась методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии на уровне поясничных позвонков L1–L4, проксимальных отделов левой и правой бедренной кости (Total Hip), в т.ч. зоны шейки левого и правого бедра (Neck), а также дистального отдела костей предплечья недоминантной руки. Для этого использовались денситометры Discovery W

QDR Series X-Ray Bone Densitometer (HOLOGIC Inc., США) и Prodigy (GE Medical Systems LUNAR, США). Результаты остеоденситометрии представлялись в виде показателей минеральной плотности костной ткани (МПК) и Т-критерия.

Для определения генетического полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 использовалась периферическая кровь женщин, отобранная натощак с ЭДТА. Выделение ДНК и детекция полиморфизма осуществлялись с помощью соответствующих наборов производства «ДНК-Технология» (Москва, РФ) методом ПЦР в режиме реального времени. Учет реакции производился на амплификаторе детектирующем ДТ-96 («ДНК-Технология», Москва, РФ).

Статистическая обработка полученных данных выполнялась при помощи программ MedStat и STATISTICA for Windows 6.0 (StatSoft, Inc.). Для проверки распределения показателей на нормальность использовался критерий χ2. В связи с тем что распределение отдельных показателей отличалось от нормального, в описательной статистике использовались непараметрические методы. Вычислялись медиана (Ме), ошибка медианы (m). Для парных сравнений центров независимых выборок использовался W-критерий Вилкок-сона. Соответствие распределения данных закону Hardy–Weinberg [8] оценивалось с помощью критерия χ2. Статистически значимыми считались отличия при p<0,05.

Результаты и обсуждение. Обследованные женщины имели возраст от 38 до 87 лет, длительность постменопаузы составляла от 1 до 40 лет. Средние показатели (Ме±m) возраста и длительности постменопаузы составили соответственно 61,0±0,5 и 12,00± ±0,49 года. Рост и вес обследованных лиц были установлены на уровне 162,00±0,38 см и 72,00±0,75 кг соответственно. ИМТ равнялся 27,60±0,27 кг/м².

Распределение у обследованных женщин генотипов полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 соответствовало равновесию Hardy–Weinberg (р=0,84). Подробная частотная характеристика изученного локуса представлена в табл. 1. Частота аллеля G составила 0,82, а аллеля Т – 0,18. Следует от- метить, что установленная в нашей работе частота генотипов полиморфизма Sp1 гена COL1A1 существенно не отличалась от данных, полученных другими авторами. Так, среди польских женщин постменопаузального возраста (n=311) удельный вес обладате- лей генотипов SS (GG), Ss (GT) и ss (TT) составил соответственно 65,6; 31,2 и 3,2 % [5]. Аналогичный характер распределения генотипов вышеуказанного полиморфизма обнаружен также среди женщин Ирана [9], Мексики [10], Турции [11], Китая [12].

Таблица 1

Генотипы полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1	Установленные частоты		Ожидаемые частоты		χ2	p
	абс.	%	абс.	%
GG	324	67,1	324,7	67,22	0,04	0,84
GT	144	29,8	142,7	29,54
TT	15	3,1	15,6	3,24

Соответствие закону Hardy–Weinberg распределения генотипов полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1

у обследованных женщин в постменопаузальном возрасте

В табл. 2 представлены результаты анализа основных характеристик женщин, распределенных в три группы в зависимости от генотипов полиморфизма Sp1 гена COL1A1. Установлено, что показатели возраста и длительности постменопаузального периода существенно не различались в выделенных группах женщин. Наряду с этим у гетерозиготных лиц (GТ) по сравнению с гомозиготными (GG) были обнаружены более низкие значения ИМТ (p=0,047), а также тенденция к снижению массы тела (р=0,07). Причем женщины с генотипом GG в отличие от всех остальных (GТ+ТТ) имели статистически значимое увеличение массы тела (72,00±0,96 против 70,00±1,12 кг; р=0,044). Следует отметить также наличие тенденции к снижению показателей роста у женщин с генотипом ТТ по сравнению с лицами, имеющими сочетание аллелей GG (р=0,11) или GТ (р=0,12).

Таблица 2

Основные характеристики обследованных женщин постменопаузального возраста в зависимости от генотипа полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1

Показатели	Уровни показателей (Me±m) среди женщин с генотипом
	GG (n=324)	GT (n=144)	TT (n=15)
Возраст, лет	60,00±0,61	61,00±0,91	60,0±2,8
Рост, см	162,00±0,46	162,00±0,72	157,00±2,02
Вес, кг	72,00±0,96	71,00±1,16	70,00±4,16
Индекс массы тела, кг/м2	27,90±0,34*	26,90±0,45	25,30±1,61
Длительность постменопаузы, лет	13,0±0,6	11,00±0,89	15,00±2,76

Примечание. * – р=0,047 между группами женщин, имеющих генотипы GG и GT.

Анализ результатов выполнения остеоденситометрии на уровне поясничных позвонков L1–L4 показал, что в общей группе обследованных женщин средние уровни

МПК и Т-критерия составили соответственно 0,868±0,010 г/см2 и -1,60±0,09. Следует отметить, что показатели костной ткани поясничных позвонков имели существенные ассо- циации с генотипом полиморфизма Sp1 гена COL1A1 (табл. 3). Так, женщины, имеющие генотип GG, отличались от обладателей гетерозиготы GT более высокими значениями уровней МПК и Т-критерия (p<0,001). При этом различия уровней вышеуказанных показателей между гомозиготами GG и ТТ не достигали статистической значимости (р=0,09).

Таблица 3

Показатели остеоденситометрии на уровне поясничных позвонков L1–L4 у женщин в постменопаузальный период в зависимости от полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1

Показатели денситометрии позвонков L1–L4	Уровни показателей (Me±m) в группах женщин с генотипом			р между группами
	GG, n=324 (группа 1)	GT, n=144 (группа 2)	TT, n=15 (группа 3)
МПК, г/см2	0,895±0,012	0,837±0,019	0,840±0,055	1–2: <0,001
Т-критерий	-1,40±0,11	-1,90±0,17	-1,90±0,52	1–2: <0,001

Денситометрия проксимального отдела левого бедра была выполнена у 480 женщин, шейки левого бедра – у 384. Уровни МПК в вышеуказанных зонах скелета составили соответственно 0,817±0,008 и 0,685±0,007 г/см2, а Т-критерия – -1,00±0,07 и -1,50±0,07. Наиболее высокие значения МПК и Т-критерия проксимального отдела левого бедра были

GG (табл. 4), которые существенно отличались от соответствующих показателей групп лиц, имеющих аллели GT (p<0,001) и TT (р=0,004). Обладатели генотипа GG по сравнению с гетерозиготными (GT) женщинами также имели и более благоприятные характеристики плотности костной ткани шейки левого бедра (p<0,001).

установлены в группе женщин с генотипом

Показатели остеоденситометрии костей левого бедра у женщин в постменопаузальный период в зависимости от полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1

Таблица 4

Показатели денситометрии левой бедренной кости	Уровни показателей (Me±m) в группах женщин с генотипом			р между группами
	GG (группа 1)	GT (группа 2)	TT (группа 3)
МПК шейки бедра, г/см2	0,712±0,009, n=247	0,653±0,013, n=124	0,690±0,041, n=13	1–2: <0,001
Т-критерий на уровне шейки бедра	-1,20±0,08, n=247	-1,80±0,12, n=124	-1,40±0,37, n=13	1–2: <0,001
МПК проксимального отдела, г/см2	0,833±0,009, n=322	0,759±0,015, n=143	0,734±0,043, n=15	1–2: <0,001 1–3: 0,004
Т-критерий на уровне проксимального отдела бедра	-0,90±0,08, n=322	-1,50±0,12, n=143	-1,70±0,36, n=15	1–2: <0,001 1–3: 0,004

Результаты остеоденситометрии костей правого бедра в общей группе женщин существенно не отличались от данных, полученных слева (p>0,05). Значения МПК всего проксимального отдела правого бедра и только шейки составили соответственно 0,818±0,034 и 0,689±0,008 г/см2. Показатели Т-критерия в вышеуказанных зонах определя- лись на уровне -1,000±0,077 и -1,400±0,075 соответственно. При анализе результатов исследования костей правого бедра в зависимости от полиморфизма Sp1 гена COL1A1 (табл. 5) установлено, что наличие у женщин генотипа GG сочетается с уровнями МПК и Т-критерия, значительно превышающими аналогичные показатели женщин с генотипом GT.

Таблица 5

Показатели денситометрии правой бедренной кости	Уровни показателей (Me±m) в группах женщин с генотипом			р между группами
	GG, n=193 (группа 1)	GT, n=98 (группа 2)	TT, n=12 (группа 3)
МПК шейки бедра, г/см2	0,710±0,010	0,657±0,016	0,686±0,049	1–2: <0,001
Т-критерий на уровне шейки бедра	-1,30±0,09	-1,70±0,14	-1,45±0,44	1–2: <0,001
МПК проксимального отдела, г/см2	0,836±0,011	0,798±0,106	0,766±0,046	1–2: 0,005
Т-критерий на уровне проксимального отдела бедра	-0,90±0,09	-1,20±0,14	-1,45±0,38	1–2: 0,004

Показатели остеоденситометрии костей правого бедра у женщин в постменопаузальный период в зависимости от полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1

Периферическая денситометрия в зоне дистального отдела предплечья недоминантной руки была выполнена 96 женщинам. Из них генотипы GG, GT и TT полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 имели 75, 19 и 2 женщины соответственно. Статистическая обработка полученных данных показала, что значение Т-критерия в зоне предплечья у женщин с генотипом GG составило -2,00±0,19. Аналогичный показатель у остальных лиц (GT+TT) имел несколько не достигающую статистической значимости (р=0,06) тенденцию к более низким значениям (-2,90±0,56).

Установленные нами ассоциации генотипа GT, а в ряде случаев и генотипа ТТ полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 со снижением МПК и Т-критерия различных участков скелета женщин в постменопаузу согласуются с результатами других исследований [9–11, 13]. Так, при обследовании женщин русской национальности установлена связь аллеля Т вышеуказанного полиморфизма с повышенным риском как возникновения переломов (n=372), так и развития остеопороза (n=245) [6]. Ассоциация аллеля Т и гомозиготного генотипа ТТ полиморфизма Sp1 гена COL1A1 с повышенным риском постменопаузального остеопороза была выявлена и в исследовании (n=74), проведенном в Украине [7]. Следует отметить, что в вышеуказанных работах анализ проводился без учета зоны выполнения остеоден- ситометрии, а также не оценивались уровни МПК при том или ином генотипе.

В недавней же публикации из Китая [12] авторы представили результаты изучения влияния полиморфизма Sp1 гена COL1A1 на МПК как поясничных позвонков, так и бедренной кости. При наличии генотипа GG у китайских женщин постменопаузального возраста средний уровень МПК (M±σ) на уровне поясничных позвонков L2–L4 составил 0,863±0,142 г/см2. Это значительно превышало (p<0,05) значения аналогичного показателя в группах обследованных с генотипами GT (0,833±0,129 г/см2) и TT (0,831±0,133 г/см2). Следует отметить, что приведенные в этой работе средние уровни МПК поясничных позвонков при различных генотипах существенно не отличались от данных, полученных нами. Вместе с тем китайским ученым не удалось выявить влияния полиморфизма Sp1 гена COL1A1 на МПК бедренной кости.

Установленные в нашей работе связи генотипов GT и TT с низкими показателями как МПК, так и ИМТ, веса тела, по всей видимости, отражают возможное влияние полиморфных вариантов гена COL1A1 не только на костную, но и на другие ткани организма человека. Исходя из полученных ассоциаций можно объяснить, по крайней мере отчасти, тот факт, что низкий ИМТ является предиктором постменопаузального остеопороза. Первопричиной этого могут быть особенно- сти гена COL1A1, которые обусловливают изменения в синтезе основного вещества соединительной ткани, одновременно влияющие и на состояние скелета, и, возможно, на другие характеристики организма человека, в т.ч. такие, как рост, вес, индекс массы тела.

Наряду с вышеизложенным необходимо указать, что в некоторых исследованиях ассоциаций полиморфизма Sp1 гена COL1A1 с развитием остеопороза и/или риском низкоэнергетических переломов установлено не было [5, 14]. Данные несоответствия в полученных результатах могут быть связаны с особенностями дизайна исследования, различиями в расовой и этнической принадлежности обследованных лиц, недостаточным количеством наблюдений. Несомненно, роль полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 в костной патологии может быть нивелирована действием других генетических систем, ведь остеопороз является поли-генным заболеванием [3, 4]. Помимо взаимодействия между собой различных генов, на конечный результат исследований могли оказать влияние и другие не всегда учитываемые факторы, к которым относят особенности образа жизни, экологические условия прожива- ния и работы, степень ультрафиолетового облучения и т.д. [3, 4].

Заключение. Таким образом, установлено, что женщины постменопаузального возраста с генотипом GG полиморфизма 1546 (6252) G>T [Sp1 S>s] гена COL1A1 имеют более высокие показатели веса тела, чем остальные лица (р=0,044), а также индекса массы тела по сравнению с обладателями генотипа GТ (P=0,047). Генотип GТ по сравнению с генотипом GG ассоциируется со снижением уровней минеральной плотности кости и Т-критерия в зоне поясничных позвонков L1–L4, проксимальных отделов левой и правой бедренной кости, в т.ч. зоны шейки левого и правого бедра. Со снижением показателей остеоденситометрии на уровне проксимального отдела левой бедренной кости также имеет связь генотип ТТ вышеуказанного полиморфизма (р=0,004). Полученные данные могут быть использованы для разработки критериев выявления предрасположенности к развитию остеопороза у женщин в постменопаузу, ранней диагностики заболевания и повышения эффективности лечебно-профилактических мероприятий.