Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

АССОЦИАЦИЯ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНОВ ГЛУТАТИОН-ЗАВИСИМЫХ ФЕРМЕНТОВ С РЕПРОДУКТИВНОЙ ПАТОЛОГИЕЙ У ЖЕНЩИН

Викторова Т.В. 1 Исхакова Г.М. 1
1 ГБОУ ВПО "Башкирский государственный медицинский университет" МЗ РФ
Данный обзор посвящён анализу современных представлений об этиопатогенезе и молекулярно-генетических основах репродуктивной патологии у женщин. Показана многофакторная природа женской инфертильности с влиянием на ее развитие как генетических, так и средовых факторов. Многие исследования выявили причастность окислительного стресса в патогенезе бесплодия при заболеваниях женской репродуктивной системы. На первых рубежах защиты от активных форм кислорода в клетках всех организмов стоят низкомолекулярные соединения. Особое внимание среди них привлекает трипептид глутатион, который содержится в клетках в милимолярных концентрациях. Он принимает, участие во многих ферментативных и неферментативных путях антиоксидантной защиты. Представлен обзор исследований ассоциаций между полиморфными вариантами генов глутатион-зависимых ферментов и репродуктивной патологией. Показана противоречивость данных литературы по этому вопросу.
полиморфизм генов
репродуктивная патология
женское бесплодие
1. Айламазян Э.К. Основные проблемы и прикладное значение экологической репродуктологии // Журналъ акушерства и женских болезней. – 2005. - № 1. – С. 7-13.
2. Генетическая изменчивость в связи с влиянием антропогенной среды. Генетические аспекты профессиональных заболеваний / В.А. Спицын, С.В. Макаров, Г.В. Пай и др. // Медицинская генетика. – 2005. – Т. 4, № 10. – С. 446-453.
3. Генетические аспекты невынашивания беременности / Т.С. Ковалевская, Н.Н. Вассерман, С.М. Тверская, А.В. Поляков // Медицинская генетика. – 2003. – Т. 2, № 11. – С. 480-484.
4. Генетические факторы предрасположенности к привычному невынашиванию беременности ранних сроков / О.Н. Беспалова, О.Н. Аржанова, Т.Э. Иващенко и др. // Журналъ акушерства и женских болезней. – 2001. – Т. XLX, № 2. – С. 8-13.
5. Гуськов Е.П. и др. Генетика окислительного стресса. – Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВЩ ЮФУ, 2009. – 156 с.
6. Зиновьева В.Н., Спасов А.А. ДНК-протекторная активность природных и синтетических антиоксидантов // Биомедицинская химия. – 2004. – Т. 50. – С. 231-242.
7. Исхакова Г.М., Викторова Т.В., Хамадьянов У.Р. Полиморфизм генов биотрансформации ксенобиотиков у женщин с репродуктивной патологией // Медицинская генетика. – 2006. – Т. 5, №8. – С. 39-42.
8. Исхакова Г.М., Викторова Т.В., Галимов Ш.Н. Полиморфизмы генов, кодирующие ферменты антиоксидантной защиты, у женщин с репродуктивной патологией. Проблемы репродукции. – 2010. - №4. – С. 17-19.
9. Магзумова Н.М., Иноятова Ф.Х. Процессы глутатионовой детоксикации у женщин, страдающих бесплодием// Журналъ акушерства и женских болезней. – 2002. - №3. – С. 98-100.
10. Наследственные болезни: национальное руководство/ под ред. Н.П. Бочкова, Е.К. Гинтера, В.П. Пузырева. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. – 936 c.
11. Никитин А.И. Вредные факторы среды и репродуктивная система человека (ответственность перед будущими поколениями)- 2 изд., доп. – СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2008. – 240 с.
12. Окислительный стресс как неспецифическое патогенетическое звено репродуктивных нарушений (обзор) / Колесникова Л.И., Гребенкина Л.А., Даренская М.А., Власов Б.Я. // Бюллетень Сибирского отделения РАМН. – 2012. – Т. 32, № 1. – С. 58-66.
13. Прокопенко В.М., Павлова Н.Г. Значение глутатион-зависимых ферментов антиоксидантной защиты в функциональной активности плаценты человека // Акушерство и гинекология. – 2014. - №11. – С. 62-7.
14. Сивочалова О.В. Риск нарушений репродуктивного здоровья женщин при воздействии вредных факторов // Журналъ акушерства и женских болезней. – 2005. -№ 1. – С. 42-51.
15. Толпыгина О.А. Роль глутатиона в системе антиоксидантной защиты (обзор) // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2012. - № 2 (84). – С. 178-180.
16. Шарафисламова Э.Ф., Викторова Т.В., Хуснутдинова Э.К. Полиморфизм генов глутатион S-трансфераз М1 и Р1 у больных эндометриозом из Башкортостана // Медицинская генетика. – 2003. – Т. 2, № 3. – С. 136-140.
17. Яглова Н.В., Яглов В.В. Эндокринные дизрапторы - новое направление исследований в эндокринологии // Вестник РАМН. – 2012. - №3. – С. 56-61.
18. Agarwal A., Aponte-Mellado A., Premkumar B. J. et al. The effects of oxidative stress on female reproduction: a review Reproductive Biology and Endocrinology 2012, 31 р. 10:49 http://www.rbej.com/content/10/1/49.
19. Alpay Z., Saed G.M., Diamond M.P. Female infertility and free radicals: potential role in adhesions and endometriosis // J Soc Gynecol Investig. – 2006. – 13 (6). – P. 390-8.
20. Bolt H.M., Their R. Relevance of the deletion polymorphism of the glutathione-S-transferases GSTT1 and GSTM1 in pharmacology and toxicology// Curr Drug Metab. – 2006. - № 7. – P. 613-28.
21. Dolinoy D.C., Jirtle R. Environmental Epigenomics in Human Health and Disease. - Environmental and Molecular Mutagenesis. – 2008. – V. 49. – P. 4-8.
22. Forsberg L., U. de Faire, Morgenstern R. Oxidative stress, human genetic variation, and disease // Archives of Biochemistry and Biophysics. – 2001. – Vol. 389, № 1. – P. 84-93.
23. Foster C.B., Aswath K., Chanock S. et al. // BMC Genetics. – 2006. – 7:56.
24. Fujii J., Iuchi Y., Okada F. Fundamental roles of reactive oxygen species and protective mechanisms in the female reproductive system// Reproductive biology and Endocrin. м 2005. - 3:43.
25. Genetic susceptibility of term pregnant women to oxidative damage / Y.C. Hong, K.H. Lee, C.H. Yi et al. // Toxicol Lett. – 2002. – Vol. 129 (3). – P. 255-262.
26. Glutathione peroxidase concentration in the peritoneal fluid from infertile women / G. Polak, M. Koziol-Montewka, R. Tarkowski et al. // Ginekol Pol. – 2000. – 71(9). – P. 1017-21.
27. Glutathione S-transferase M1 and T1 polymorphism and the risk of recurrent pregnancy loss / F. Sata, H. Yamada, T. Kondo et al. // Mol Hum Reprod. – 2003. – Vol. 9, № 3. – P. 165-169.
28. Iborra A., Palacio J.R., Martinez P. Oxidative stress and autoimmune response in the infertile woman // Chem Immunol Allergy. – 2005. – 88. – P. 150-62.
29. Hadfield R.M., Manek S., Weeks D.E. et al. // Brit. J. Obstet. Gynecol. – 2003. – Vol. 89, № 6. – P. 496-499.
30. Hickey M., Krikun G., Kodaman P. et al. //J Clin Endocrinol Metab. – 2006. – 91(9). – P.3633-8.
31. Menezo Y., Guerin P. Gamete and embryo protection against oxidative stress during medically assisted reproduction // Bull Acad Natl Med. – 2005. – 189 (4). – P. 715-26.
32. Phenotype determination of a common Pro-Leu polymorphism in human glutathione peroxidase 1 / L. Forsberg, U. de Faire, S.L. Marklund et al. // Blood Cells Mol. Dis. – 2000. – Vol. 26, № 5. – P. 423-426.
33. Polymorphisms in biotransformation enzymes and the risk for recurrent early pregnancy loss / P.L. Zusterzeel, Willianne L.D. Nelen, Hennie M.J. Roelofs et al. // Molecular Human Reproduction. – 2000. – Vol. 6, №5. – P. 474-478.
34. Rahman I., Biswas S.K., Kode A. Oxidant and antioxidant balance in the airway diseases // Europen Journal of Pharmacology. – 2006. – Vol. 533. – P. 222-239.
35. Suryanarayana V., Deenadayal M., Singh L. Association of CYP1A1 gene polymorphism with recurrent pregnancy loss in the South Indian population// Hum Reprod. – 2004. - № 11. – P. 2648-52.
36. The role of genetic polymorphisms in environmental health / S.N. Kelada, D.L. Eaton, S.S. Wang et al. // Environmental Health Perspectives. – 2003. – Vol. 111, № 81. – P. 1055-1064.
Формирование репродуктивного здоровья человека начинается задолго до его рождения и зависит от множества факторов риска как эндогенного, так и экзогенного характера [1, 11]. Не вызывает сомнения, что, наряду с внешнесредовыми факторами, в развитие нарушений репродукции вносит вклад наследственная предрасположенность и сложная система взаимодействия между генотипом и окружающей средой [10, 14].

Поступление в течение нескольких десятилетий в окружающую среду эндокринных деструкторов, с которыми организмы не контактировали в ходе длившейся миллионы лет эволюции и к которым просто не успели сформироваться молекулярные механизмы эффективного обеззараживания и выведения, радикально преобразило экологическую и биологическую ситуацию [11, 21]. Как оказалось, большинство антропогенных загрязнителей обладает гонадо- и эмбриотоксическим действием, связанным, в первую очередь, с наличием у них свойств эндокринных деструкторов, т.е. соединений, вызывающих нарушения нейрогормональных отношений и эндокринной функции организма [11, 17]. К наиболее известным веществам этого класса относятся дихлордифенилэтаны, циклодиены, гексахлораны, диоксины, алкил- и нонилфенолы, феноловые красители, эфиры фталатов.

Согласно современным представлениям в основе многообразных механизмов токсического действия химических веществ лежит их способность нарушать фундаментальные биохимические процессы, составляющие основу жизнедеятельности: биосинтез белка, тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование, метаболизм ксенобиотиков, перекисное окисление липидов [6, 34]. Все больше накапливается свидетельств о роли АФК (активные формы кислорода) в женской репродукции: созревании яйцеклетки, фолликулярной атрезии, функции желтого тела, лютеолизе [12, 18, 24]. АФК могут повреждать гаметы и эмбрион через повреждения ДНК и РНК, пероксидацию липидных мембран, т.о., потенциально повышая риск прерывания беременности [28, 31].

Выявление молекулярно-генетических маркеров репродуктивной патологии является важной научно-практической задачей, решение которой позволит использовать их при оценке индивидуальной предрасположенности к репродуктивной патологии и своевременной профилактике, выборе тактики терапии [2, 10, 19, 24, 30, 36].

Глутатион (γ-L-глутамил-L-цистеинилглицин) - трипептид, присутствующий во всех клетках животных и человека, - поддерживает функциональную активность биологических мембран, участвует в механизмах передачи нервных импульсов, в синтезе белка и ДНК, в модулировании конформационного состояния белковых молекул и регуляции активности ферментов, в механизмах транспорта аминокислот, в синтезе простагландинов [5, 15]. Основной эффект глутатиона реализуется посредством его участия в работе ферментов.

Глутатион-S-трансферазы (GSTs) - ферменты, метаболизирующие тысячи ксенобиотиков, в основном, путем конъюгации с восстановленным глутатионом [5].

Делеция гена GSTМ1 возникла в результате неравного кроссинговера между двумя гомологичными последовательностями, фланкирующими ген GSTМ1 [10]. В результате этой мутации формируется два типа аллелей. Функционально активный GSTM1*1, продукт которого участвует в детоксикации алкилированных и полициклических ароматических углеводородов, и неактивный, или «нулевой», GSTM1*0, при этом соответствующий белковый продукт не синтезируется. Наличие у индивидуума того или иного полиморфного варианта может определять значительные индивидуальные различия в метаболизме ксенобиотиков.

К настоящему времени накоплены сведения об ассоциации «нулевого» генотипа (гомозиготы по делеции GSTМ1 0/0) с риском развития эндометриоза [16, 29]. В проведенных исследованиях Sata F. с коллегами [27] установлено, что среди женщин с привычным невынашиванием беременности частота «нулевого» генотипа гена GSTM1 значительно превышает данные популяционного контроля и составляет 65,2% и 45,6%, соответственно. Причем среди пациенток с тремя и более выкидышами этот показатель достиг 70,6%. В работе Ковалевской Т.С. с соавторами количество пар с делецией в гене GSTM1 было достоверно больше по сравнению с контрольной группой, однако в группе пациентов с невынашиванием беременности у женщин обнаруженная тенденция к увеличению частоты нулевого аллеля этого гена оказалась недостоверной [3]. Кроме того, в работе Hong Y.C. [25] выявлены данные о повышении частоты нулевых генотипов гена GSTM1 у беременных женщин, подвергнутых оксидативному стрессу. В работе Беспаловой О.Н. с соавторами также не выявили достоверной ассоциации делеционного полиморфизма гена GSTM1 с привычным невынашиванием беременности [4]. Аналогичные результаты были получены в исследованиях зарубежных коллег [33, 35].

Глутатион-S-трансфераза tetha (GSTТ1) является важнейшим ферментом, участвующим в биотрансформации ксенобиотиков. В классе theta идентифицируется 2 гена - GSTT1 и GSTT2. Некоторыми исследованиями было показано, что функционально активные GSTT1 и GSTM1 участвуют в инактивации АФК [20].

Ген GSTТ1 картирован на 22 хромосоме в области 22q11.23 [20]. Его полиморфизм обусловлен делецией, в результате которой формируется два типа аллелей: функционально активный GSTТ1*1 и неактивный, или «нулевой», GSTТ1*0. Частота нулевого генотипа в различных популяциях варьирует.

Считается, что мутация гена GSTТ1 может быть фактором риска развития ряда заболеваний вследствие возникающей повышенной чувствительности к вредным факторам окружающей среды: эпителиальный рак яичников, привычное невынашивание беременности, гестозы [4, 10].

В проведенном нами исследовании рисковая значимость делеции гена GSTТ1, установленная для общей выборки больных с репродуктивной патологией, сохранялась для каждой нозологической формы заболевания (первичное бесплодие, вторичное бесплодие, привычное невынашивание беременности) [7].

Ассоциация делеционного полиморфизма гена GSTТ1 у пациенток с привычным невынашиванием беременности нашла подтверждение в исследовании Беспаловой О.Н. с соавторами [4]. Согласно результатам их работ, частота делеции гена GSTТ1 в выборке женщин с привычным невынашиванием беременности составила 40% против 23,3% популяционного контроля.

Кроме того, в исследовании Магзумовой Н.М. с коллегами [9] выявлено достоверное снижение уровня активности глутатион-S-трансфераз у бесплодных женщин с гиперандрогенией по сравнению с контрольными данными. По другим данным, при невынашивании беременности активность глутатионтрансферазы в I триместре не отличается от активности фермента контрольной группы и остается низкой на протяжении всей беременности [13].

Наряду с этим, исследования других авторов не выявили существенных различий по частоте делеции гена GSTT1 между женщинами с привычным невынашиванием беременности и контролем. Так, в работе Ковалевской Т.С. с соавторами частота делеции составила 14,3% и 15,0% у больных и в контроле, соответственно [3]. Результаты работы Zusterzeel P.L. с соавторами также не выявили ассоциации делеционного полиморфизма гена GSTТ1 с привычным невынашиванием беременности [33]. В исследовании других зарубежных коллег различия в частоте «нулевого» генотипа у женщин с патологией репродукции из Японии и контрольной группой также оказались статистически недостоверными [27]. Вероятно, такие различия объясняются тем, что частота делеции гена GSTТ1 у индивидов из Восточной Азии существенно отличается от наблюдаемой для европейских популяций, и в цитируемом исследовании составляет 49,4% в контрольной группе и 47,0% у женщин с привычным невынашиванием беременности.

Фермент GSTР1 относится к pi-классу глутатион S-трансфераз. Ген GSTР1 картирован на 11 хромосоме (11q13). Этот ген экспрессируется в органах респираторного тракта, селезенке, плаценте, мозге [10]. Транзиция аденина на гуанин в 313 положении 5-ого экзона гена (A313G) приводит к замене изолейцина на валин в 105 положении пептида (Ile105Val). В 6 экзоне гена GSTP1 описана редкая транзиция цитозина на тимин в 341 положении (С341T), сопровождающаяся заменой аланина на валин в 114 положении фермента (Ala114Val).

Нами было показано, что гаплотип *D гена GSTP1 является генетическим маркером, ассоциированным с повышенным риском развития первичного бесплодия. Выявлена ассоциация генотипа *GG полиморфного локуса A313G гена GSTP1 у женщин со вторичным бесплодием [7]. Имеются данные аналогичных исследований о достоверном повышении гомозиготных по мутации генотипов GG гена GSTP1 при привычном невынашивании беременности [33].

К ферментам, функции которых связаны с окислением восстановленной формы глутатиона относится глутатионпероксидаза (GPX). Глутатионпероксидаза (ГПО) представлена практически во всех тканях организма. Было показано, что содержание глутатионпероксидазы в перитонеальной жидкости у женщин с необъяснимым бесплодием также было существенно снижено [26]. Описано четыре типа глутатионпероксидаз [22, 23].

Ген GPX1 локализован на хромосоме 3р21.3 и содержит 2 экзона. GPX1 экспрессируется во всех тканях, но наибольший уровень этого фермента найден в эритроцитах, почках и печени [22]. В гене GPX1 идентифицированы однонуклеотидные замены: 2T/C, -592G/A и замена C593T, приводящая к замене пролина на лейцин (Pro197Leu) [32]. Ген GPX2 картирован на хромосоме 14q24.1 и экспрессируется преимущественно в тканях желудочно-кишечного тракта и играет важную роль в защите млекопитающих от токсичности поступающих пероксидов липидов [22]. Внеклеточная глутатионпероксидаза (GPX3) в основном находится в плазме, но также экспрессируется в почках, легких, сердце и плаценте. Ген, кодирующий этот фермент, содержит пять экзонов и локализован на хромосоме 5q32-q33.1. Глутатионпероксидаза 4 (GPX4), представляет собой мономер, содержащий один атом селена. Этот фермент способен восстанавливать гидроперекиси фосфолипидов и холестерина в мембранах, препятствуя, тем самым, их вовлечению в окислительный цикл. Ген GPX4 картирован на хромосоме 19p13.3 и содержит семь экзонов.

Проведенный нами анализ полиморфного локуса С593Т (Pro197Leu) гена GPX1 не показал статистически достоверных различий между выборкой больных с репродуктивной патологией и контрольной группой [8]. Однако при исследовании активности глутатионзависимых ферментов в эритроцитах крови бесплодных женщин с гиперандрогенией выявлено резкое (в 3 раза) повышение активности ГПО по сравнению с контрольными цифрами, обусловленное, возможно, усилением образования супероксидных радикалов [9]. Также показано, что при самопроизвольном прерывании беременности содержание небелковых SH-групп в плаценте снижается, тогда как уровень активности глутатионпероксидазы достигает максимальной величины в первом триместре и превышает более чем в 1,5 раза значения уровня активности фермента в плаценте женщин с физиологическим течением беременности на протяжении гестации [13].

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует об актуальности и целесообразности проведения медико-генетических исследований при нарушениях репродуктивной функции у женщин.

Рецензенты:

Корытина Г.Ф., д.б.н., ст. научный сотрудник лаборатории физиологической генетики человека ФГБУН ИБГ УНЦ РАН, г. Уфа;

Хамадьянов У.Р., д.м.н., профессор, зав. кафедрой акушерства и гинекологии № 1 ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России, г. Уфа.


Библиографическая ссылка

Викторова Т.В., Исхакова Г.М. АССОЦИАЦИЯ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНОВ ГЛУТАТИОН-ЗАВИСИМЫХ ФЕРМЕНТОВ С РЕПРОДУКТИВНОЙ ПАТОЛОГИЕЙ У ЖЕНЩИН // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19739 (дата обращения: 23.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074