Рецептор витамина О (УОН)

Ген VDR расположен на коротком плече хромосомы 12 (12р12^14). Первичный продукт трансляции гена VDR, белок рецептора витамина D (РВД), состоит из 467 аминокислот и является внутриядерным рецеп­тором, относящимся к группе ДНК-связывающих белков.

Молекула РВД состоит из трех функциональных доменов. Первый из них, С1, — гидрофильный домен эволюционно наиболее консерва­тивный, имеет большое сходство с ядерными рецепторами. Этот домен, расположенный на Оконце РВД, содержит 70 аминокислот, богат цисте­ином, лизином и аргинином. В функционально активной молекуле РВД первые 8 цистеинов связаны с двумя атомами цинка и образуют струк­туру «цинковых пальцев», которая, взаимодействуя с ДНК, может регу­лировать работу многих генов-мишеней. Мутации, приводящие к замене любого из этих цистеинов, блокируют связывание РВД со специфичес­кой последовательностью ДНК, прерывая, таким образом, РВД-зависи- мую активацию генов-мишеней. Известно, что мутации в данном гене чаще всего несовместимы с жизнью или могут приводить к редкому мо­ногенному заболеванию — витамино-резистентному рахиту [146].

РВД играет роль посредника в передаче биологического действия кальцитриола (1,25-дигидроксивитамина Dз — 1a,25(ОН)2Dз) — ак­тивной формы витамина D, которой принадлежит ключевая роль в метаболизме костной ткани. Кальцитриол определяет уровень мета­болизма кальция в костях, процессы ремоделирования костной ткани и продукцию паратиреоидного гормона. РВД является посредником в пе­редаче биологического сигнала 1а,25(ОН)^₃ кальцитриола (рис. 6.2.3).

РВД, как и другие ядерные рецепторы, регулирует транскрипцию генов гормональной зависимости, связываясь с их специфическими регуляторными последовательностями, получившими название эле­ментов ответа витамина D (ЭОВД). В настоящее время обнаружено несколько генов, находящихся под контролем кальцитриола.

Витамин D и его активные метаболиты являются главными ком­понентами гормональной системы, регулирующей фосфорно-кальцие­вый обмен. Они участвуют в процессах минерализации костной ткани, в поддержании гомеостаза кальция и, наконец, оказывают непосред­ственное влияние на процессы ремоделирования через ядерный рецеп­тор витамина D (РВД).

Подавление избыточной секреции ПТГ

1,25(ОН)^

Рис. 6.2.3. Функциональная активность кальцитриола

ПТГ — паратиреоидный гормон

В гене VDR идентифицированы несколько различных мутаций (полиморфизма). К ним относятся однонуклеотидные замены, кото­рые можно идентифицировать с помощью соответствующих фермен­тов — эндонуклеаз рестрикции, таких как FokI, Ара1, Взш1, Тги91 и TaqI. В 3’-некодируемой части гена также выявлен микросателлитный полиморфизм (ро1у-А), а в его промоторной области — полиморфизм Сёх2 (рис. 6.2.4).

Сайты полиморфизма Тги91, Взш1 и Ара1 локализованы в 8 инт- роне гена VDR и тесно сцеплены между собой (у лиц с ТТ генотипом почти в 94 % случаев наблюдаются ЬЬ и аа генотипы). Полиморфизм, локализованный в позиции 61968 9-го экзона, обусловлен заменой нук­леотида Т на С, что создает сайт рестрикции для эндонуклеазы TaqI.

Наибольшее число исследований посвящено анализу так называ­емого Взт! полиморфизма и тесно (неравновесно) сцепленного с ним

Таці полиморфизма, выявляемых соответственно эндонуклеазами Вбш и Taq1. Полиморфизм Вбш1 локализован в неактивной части гена (интрон 7), а полиморфизм Taq1 — в его активной, транскрибируемой и транслируемой области (экзон 9). В последнем случае в белке РВД наблюдается замена аминокислоты изолейцина на метионин.

Результаты многочисленных исследований по изучению влияния ал­лельных вариантов гена VDR на МПКТ и их ассоциацию с риском разви­тия остеопороза неоднозначны. Наиболее детально изучены в этом пла­не полиморфные сайты Вбші (TaqI) и FokI. Уже в первых работах было показано что генотип ВВ (аллель В обозначает отсутствие сайта рест­рикции для эндонуклеазы Вбші) ассоциирован с низкой МПКТ. У лиц с генотипом ВВ МПКТ позвоночника снижается до критического уровня через 18,4 лет после менопаузы, у лиц с генотипом Bb — через 22 года, а у женщин с генотипом ЬЬ — только через 29 лет. В среднем «критиче­ский уровень» МПКТ у женщин с генотипом ВВ приходится на 65 лет, с генотипом ВЬ — на 69 и с генотипом ЬЬ — на 76 лет. Эти результаты хорошо соответствуют показателям уровня кальция в сыворотке крови у женщин этих групп: (134 ± 42 рМ; 104 ± 30 рМ и 99 ± 40 рМ соответ­ственно) [604]. Отмечено также, что корреляция по показателям МПКТ у однояйцевых близнецов вдвое выше, чем у разнояйцевых. Эти данные были подтверждены работами других авторов [517].

В последующих исследованиях, однако, такая ассоциация была не столь очевидной [793] или вообще не обнаруживалась [337, 447,

795]. Слабая ассоциация данного полиморфизма с МПКТ и остеопо­розом была отмечена и при мета-анализе 16 работ, выполненных на женщинах постменопаузального периода из разных стран [368].

Предполагалось, что расхождение данных разных авторов связано с малыми по объему выборками пациентов, различиями этнической и расовой принадлежности, отсутствием унифицированных клинических критериев отбора групп больных. В дальнейших исследованиях связь МПКТ с мутациями VDR гена анализировали с учетом этих особен­ностей и с использованием более четких критериев фенотипических проявлений аллельных вариантов этого гена.

В частности, установлена корреляция различных генотипов и гап- лотипов по изученному полиморфизму гена VDR с эффективностью абсорбции ионов Са из кишечника. Абсорбция достоверно снижена у лиц с генотипами ВВ, АА и tt в сравнении с таковой при генотипах bb, аа и TT [431].

Сравнительный анализ связи аллельных вариантов гена VDR с ин­тенсивностью обмена костной ткани у женщин постменопаузального периода с выраженными различиями по МПКТ выявил высокие уровни маркеров костного обмена у женщин ВВ генотипа с низкой МПКТ. В то же время у женщин с высоким уровнем МПКТ распределение геноти­пов практически не отличалось от популяционного [792].

Нами проведено исследование особенностей аллельных частот TaqI полиморфизма BsmI/TaqI у населения Северо-Западного региона России, преимущественно Санкт-Петербурга, а также у больных остео­порозом [9]. Исследованы 74 женщины с клиническими признаками тяжелого остеопороза, 124 женщины постменопаузального периода с признаками остеопороза, выявленными при денситометрическом ана­лизе, и 174 здоровых индивида, не состоящих в родстве. Минераль­ную плотность костной ткани определяли методом двухэнергетической рентгеновской денситометрии (DEXA) на аппарате QDR 4500С фирмы Hologic (США) на базе МСЧ № 122 СПб. Диагностику остеопороза осу­ществляли согласно рекомендациям ВОЗ (1994) по Т-критерию, то есть в стандартных отклонениях (SD) от нормативных показателей пиковой костной массы здоровых женщин.

норма, от 1 до 2,5 SD — как остеопения, выше 2,5 SD — как остео­пороз. Т-критерий в зоне Ь1-Ь4 поясничной области позвоночника у пациенток с хирургической менопаузой составил -3,13 + 0,74 SD, а у женщин с естественной менопаузой--------------------------------------------------- 2,74 + 0,81 SD.

ческих расчетов использовали абсолютные значения МПКТ в г/см².

Результаты генетического тестирования свидетельствуют о том, что у больных с клинически выраженной формой остеопороза частота функ­ционально неполноценного г-аллеля в 2 раза превышает таковую в попу­ляции Северо-Западного региона (табл. 6.2.5). В то же время у женщин с остеопенией частота г-аллеля, хотя и была несколько выше, но стати­стически не отличалась от контроля. Убедительные результаты о нали­чии ассоциации данного полиморфизма с остеопорозом получены при анализе распределения генотипов. Установлено, что частота г гомозигот в Северо-Западном регионе России составляет около 5 %, что почти в 4 раза меньше, таковой у жителей Великобритании (19,5 ⁰%) [9].

В подгруппах больных с тяжелым постменопаузальным остеопо­розом частота гг-генотипа вдвое превысила контрольный уровень и со­ставила 21 % в сравнении с 10 % в популяционной выборке. Интересно отметить, что у больных с другими вариантами остеопороза (детский; вызванный нарушениями секреции эстрогенов) соотношения аллелей гена VDR статистически не отличались от контроля.

Таким образом, для популяции Северо-Западного региона России полученные результаты доказывают четкую корреляцию остеопороза с наличием функционально неполноценного аллеля t гена VDR.

Достоверная ассоциация потери МПКТ обнаружена и для друго­го полиморфного сайта гена VDR, выявляемого эндонуклеазой FokI (2-й экзон, сайт инициации трансляции, аллель F — норма, аллель /— белок Уёг, укороченный на 3 аминокислоты (рис. 6.2.4). У японских [240] и латиноамериканских женщин [757] установлена связь /-аллеля с быстрой потерей МПКТ. Женщины с /-генотипом на 12,8 % чаще, чем с FF-генотипом, имели низкие значения МПКТ. Уровень маркера костной резорбции у женщин с /-генотипом оказался на 33,5 % выше по сравнению с женщинами с FF-генотипом [447].

Эти наблюдения, однако, не были подтверждены другими исследо­вателями. Вместе с тем имеются данные, свидетельствующие о досто­верном снижении абсорбции ионов Са у детей пубертатного возраста с /-генотипом [794].

Согласно другим авторам [431], у женщин с низкими значениями МПКТ выявлено статистически значимое преобладание FF-генотипа. До­стоверная ассоциация FF-генотипа со снижением МПКТ и с патологичес­кими переломами показана на небольшой группе пациентов (57 человек) Северо-Западного региона России и Санкт-Петербурга [138]. У больных тяжелой формой остеопороза частоты F-аллеля и FF-генотипа гена VDR составили 64 и 38,6 % соответственно и достоверно отличались от таковых в контрольной группе — 50,0 и 18,8 % соответственно (р < 0,05).

Таким образом, у женщин разных этнических групп фенотипиче­ский эффект одного и того же аллеля гена VDR может быть совершенно различным и даже противоположным по своему конечному результату.

Противоречивые результаты о влиянии на МПКТ получены и в от­ношении нового полиморфизма гена VDR в сайте связывания транс­крипционного фактора Сёх-2 (замена А^•G в (-3731) положении от сайта инициации транскрипции) [240]. Было показано, что МПКТ в поясничном отделе позвоночника у пациенток с генотипом Cdx-AА зна­чительно выше, чем у женщин с генотипом Сёх-ОО. Высказано пред­положение, что данный полиморфизм влияет на МПКТ путем прямой регуляции активности рецепторов к витамину D в клетках кишечника. Ассоциация данного полиморфизма с показателями МПКТ была уста­новлена для женщин Великобритании [358], но не подтвердилась при изучении Сёх-2 полиморфизма у корейских женщин [555].

Таким образом, в силу многих причин как объективного, так и субъективного характера, сведения о влиянии уже известных аллель­ных вариантов гена VDR на состояние МПКТ и развитие остеопороза весьма неоднозначны. Особого внимания в связи с этим заслуживают данные мета-анализа, полученные путем обобщения результатов всего массива единичных разрозненных наблюдений.

Один из таких мета-анализов включал 75 статей и тезисов, опубли­кованных до января 1997 года [743]. В 22 из 67 работ, где исследовали МПКТ позвоночника, и 22 из 51 с исследованиями МПКТ бедра была выявлена достоверная положительная ассоциация аллелей Ь, a, Tили F соответствующих вариантов полиморфизма гена VDR с одним из сле­дующих позитивных показателей состояния КМ: высокая МПКТ, вы­сокий уровень абсорбции кальция, низкая скорость потери МПКТ или костного обмена, низкая частота переломов или остеопороза.

Мета-анализ 2004 года результатов 39 работ за 1994-2001 годы под­твердил наличие ассоциации между Взш1 полиморфизмом гена VDR и состоянием МПКТ поясничного отдела позвоночника [590]. У женщин постменопаузального периода с В/В генотипом средние показатели МПКТ были ниже на 0,022 г/см² по сравнению с индивидами с генотипа­ми В/Ь или Ь/Ь. Высказано предположение, что отчетливый эффект этого полиморфизма проявляется только в тех случаях, в которых влияние не­гативных окружающих факторов сведено к минимуму. При достаточном употреблении кальция эффект воздействия неблагоприятных аллелей гена VDR на поддержание МПКТ нивелируется [590]. Следовательно, ассоциация МПКТ с геном VDR существует, но ее присутствие в значи­тельной степени модифицируется различными внешними факторами.

Таким образом, анализ корреляции аллельных вариантов трех ге­нов, несомненно сцепленных с метаболизмом костной ткани, рецептора витамина D (VDR), рецептора кальцитонина (CALCR) и коллагена тип 1 (COLM1) свидетельствует о том, что функционально неполноценные аллели этих генов действительно ассоциированы с потерей МПКТ, остеопенией и остеопорозом. Однако такая корреляция выражена не всегда четко. Ее проявление зависит от популяционных, этнических и расовых особенностей, географических условий, качества питания и образа жизни. Из этого следует, что тестированию данных генетических маркеров с целью выявления женщин групп высокого риска постменопа­узального остеопороза должны предшествовать тщательные исследова­ния частот аллельного полиморфизма этих генов в репрезентативных

Рис. 6.2.5. Структура и функциональные домены эстрогеновых рецепторов [642]

по численности и клинически четко охарактеризованных группах боль­ных остеопорозом и в адекватно подобранном контроле.