Генетический полиморфизм, ассоциированный с риском развития нарушений обмена гомоцистеина (фолатный цикл)
Фолиевая кислота – водорастворимый витамин B9, необходимый для роста и развития кровеносной и иммунной систем. Недостаток фолиевой кислоты может вызвать мегалобластную анемию у взрослых, а при беременности повышает риск развития дефектов нервной
трубки. Производные фолиевой кислоты называются фолатами. Животные и человек не синтезируют фолиевую кислоту, получая ее в основном вместе с пищей. Фолиевая кислота в больших количествах содержится в зеленых овощах с листьями, бобовых, в хлебе из муки грубого помола, дрожжах, печени. Во многих странах законодательство обязывает производителей мучных продуктов обогащать зерна фолиевой кислотой.
Группа соединений фолатов играет ведущую роль в широком спектре жизненно важных процессов:
Данные функции реализуются в процессе метаболизма фолатов, который составляет основу фолатного цикла.
Фолатный цикл – каскадный процесс, контролируемый ферментами, которые в качестве коферментов имеют производные фолиевой кислоты. Ключевым этапом в данном процессе является синтез метионина из гомоцистеина. Это достигается в процессе превращения фолатов: восстановления 5,10-метилентетрагидрофолата до 5-метилтетрагидрофолата, несущего метильную группу, которая необходима для превращения гомоцистеина в метионин. Восстановление фолатов происходит при участии фермента метилентетрагидрофолат-редуктазы (MTHFR). Метильная группа переносится на B12, который затем отдает ее гомоцистеину, образуя метионин с помощью фермента метионин-синтазы (MTR). Однако в некоторых случаях В12 может окисляться, что приводит к подавлению метионин-синтазы. Для поддержания активности фермента необходимо восстановительное метилирование с помощью фермента метионин-синтаза-редуктазы (MTRR).
Нарушение фолатного цикла приводит к накоплению гомоцистеина в клетках и повышению общего уровня гомоцистеина в плазме крови. Главной формой фолата в плазме является 5-метилтетрагидрофолат, несущий на себе метильную группу, которая необходима для превращения гомоцистеина в метионин. Поскольку кобаламин (витамин B12) служит акцептором метильной группы 5-метилтетрагидрофолата, дефицит этого витамина приводит к «ловушке для фолата». Это тупиковый путь метаболизма, поскольку метилтетрагидрофолат не может восстанавливаться до тетрагидрофолата и возвращаться в фолатный пул.
Это приводит к истощению запаса метионина и выбросу в кровь избытка гомоцистеина, который
обладает атерогенным действием, гипертензивными свойствами, повышает гиперагрегацию тромбоцитов.
Кроме того, гомоцистеин свободно проходит через плаценту и оказывает тератогенное и фетотоксическое действие.
Нарушение метаболизма фолатов и повышение уровня гомоцистеина обусловливают повышенный
риск развития патологических процессов:
Нарушения фолатного цикла не оказывают изолированного влияния на возникновение венозных тромбозов при применении гормональной заместительной терапии и оральных контрацептивов, однако при наличии других тромбофилических полиморфизмов (особенно лейденской мутации и мутации гена протромбина: 20201 G>A) многократно усиливают их действие.
Причины нарушения фолатного цикла:
Анализ полиморфизмов в генах фолатного цикла позволяет определить предрасположенность
к указанным выше патологическим процессам и дает возможность своевременного принятия мер
посредством назначения корректирующей терапии.
П оказания к назначению профиля «Генетика метаболизма фолатов» :
Полиморфизм гена метионинсинтазы MTR(A2756G)
П оказания к назначению: повторные эпизоды венозных тромбоэмболий в анамнезе, эпизоды тромбоэмболий во время беременности, в послеродовом периоде и во время приёма оральных контрацептивов, необъяснимая гибель плода во 2 или 3 триместрах беременности, мегалобластная анемия, мутация MTRR.
Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА
Полиморфизм гена метилентетрагидрофолатредуктазы MTHFR(A1298C) (тератогенный фактор)
Показания к назначению: повторные эпизоды венозных тромбоэмболий в анамнезе, эпизоды тромбоэмболий во время беременности, в послеродовом периоде и во время приёма оральных контрацептивов, необъяснимая гибель плода во 2 или 3 триместрах беременности, дефект невральной трубки у плода в анамнезе.
Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА
Полиморфизм гена метилентетрагидрофолатредуктазы MTHFR(С677Т) (наследственная гипергомоцистеинемия)
Частота встречаемости гомозиготного носительства по данной мутации среди белого населения планеты составляет от 5 до 12 %. Гетерозиготная мутация С677Т наблюдается у 50% в популяции. Полиморфизм C677T связан, по крайней мере, с четырьмя группами многофакторных заболеваний: сердечно-сосудистыми заболеваниями (атеросклеротическое поражение сосудов, атеротромбоза и его осложнений), дефектами развития плода (дефект развития нервной трубки), колоректальной аденомой и раком молочной железы и яичника.
Показания к назначению: гипергомоцистеинемия, ИБС и инфаркт миокарда, атеросклероз и атеротромбоз, антифосфолипидный синдром, полипоз кишечника, колоректальная аденома и рак, мутации генов BRCA, цервикальная дисплазия, особенно в сочетании с папилломавирусной инфекцией.
Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА
Полиморфизм гена редуктазы метионинсинтазы MTRR(A66G) (тератогенный фактор)
Ген MTRR кодирует фермент метионинсинтазу редуктазу, участвующий в большом количестве биохимических реакций, связанных с переносом метильной группы. Одной из функций МСР является обратное превращение гомоцистеина в метионин. В качестве кофактора в этой реакции принимает участие витамин В12 (кобаламин). Полиморфизм I22M A>G связан с аминокислотной заменой в молекуле фермента МСР. В результате этой замены функциональная активность фермента снижается, что приводит к повышению риска нарушений развития плода – дефектов невральной трубки. Влияние полиморфизма усугубляется дефицитом витамина В12. При сочетании полиморфизма I22M A>G гена MTRR с полиморфизмом 677C-> T в гене MTHFR риск увеличивается. Полиморфизм I22M A->G гена MTRR также усиливает гипергомоцистеинемию, вызываемую полиморфизмом 677C-> T в гене MTHFR.
Показания к назначению: повторные эпизоды венозных тромбоэмболий в анамнезе, эпизоды тромбоэмболий во время беременности, в послеродовом периоде и во время приёма оральных контрацептивов, необъяснимая гибель плода во 2 или 3 триместрах беременности.
Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА
Редуктаза MTRR: Ile22Met (A66G) в Москве
Лабораторное исследование на наличие генетической мутации метионинсинтазы редуктазы (MTRR) в участке А66G. Используется для определения генетической предрасположенности к некоторым патологиям репродуктивной системы, а также атеросклерозу, тромбоэмболии и ряду аномалий плода.
Приём и исследование биоматериала
Когда нужно сдавать анализ Редуктаза MTRR: Ile22Met (A66G)?
Подробное описание исследования
Сложности с вынашиванием ребенка, бесплодие и другие проблемы репродуктивного здоровья – одни из наиболее обсуждаемых тем в современной медицине.
Причиной подобных проблем могут быть как патологии самой репродуктивной системы, так и эндокринной системы. Также важную роль играют инфекционно-воспалительные заболевания органов репродуктивной системы, нарушение гормонального гомеостаза, а также аномалии развития половых органов.
Менее распространены, но от этого не менее значимы – патологии системы гомеостаза, например, нарушение функционирования фолатного цикла из-за генетических мутаций.
Фолатный цикл – это сложный процесс, проходящий несколько последовательных этапов. Важную роль в этом процессе играет фолиевая кислота.
Мутации, затрагивающие гены фолатного цикла ассоциированы не только с патологиями репродуктивной системы, также они связаны с:
В последние годы стало очевидно, что подавляющее большинство крупных аномалий плода можно диагностировать внутриутробно, и что многие из этих нарушений могут быть обнаружены уже в конце I триместра беременности.
Анализ генных мутаций, происходящих в фолатном цикле, позволяет определить риск развития данных патологий.
Полиморфизм гена метионинсинтаза редуктаза (MTRR) A66G связан с за¬меной нуклеотида аденина (А) на гуанин (G) в позиции 66.
В результате такой замены изменяются биохимические свойства самого фермента и повышается риск развития гипергомоцистеинемии, а также заболеваний сердечно-сосудистой сис¬темы.
Наличие подобной замены нуклеотидов в женском организме приводит к ослож¬нениям беременности, таким как отслойка плаценты, привычное невынашивание бере¬менности, гестоз, задержка внутриутробного развития и пр.
Гипергомоцистеинемия также является фактором риска развития тромбофилических осложнений, вероятность которых увеличивается во время беременности вследствие перестройки систем свертывания, антисвертывания и фибринолитической системы организма
Мутация в одном или нескольких генах фолатного цикла играет важную роль в ухудшении репродуктивного здоровья жен¬щин. Чаще всего у женщин с репродуктивными проблемами встречается поли¬морфизм MTHFR A1298C и MTRR A66G.
Оценка полиморфизмов генов фолатного цикла позволяет уточнить причины нарушения репро¬дуктивной функции у женщин с бесплодием. А также, доказано, что наличие у пациента ассоциации данных мутантных аллелей приводит к развитию тяжелых форм посттромботического синдрома нижних конечностей.
Исследование генетических патологий может помочь врачу выбрать правильную лечебную тактику в случае ведения таких пациентов.
Генетический риск развития тромбофилии
Описание исследования
Метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR) – выявление мутации A1298C (Glu429Ala)
Ген MTHFR осуществляет кодировку внутриклеточного фермента метилентетрагидрофолатредуктазы (белка MTHFR). Данный фермент при наличии кофакторов (веществ-«помощников») – витаминов В6, В12 и субтракта – фолиевой кислоты, принимает участие в реакции превращения гомоцистеина (серосодержащей аминокислоты плазмы крови) в метионин (незаменимую аминокислоту, не поступающую с продуктами питания, необходимую для поддержки роста и баланса азота в организме). Белок может терять активность при замене в гене, который его кодирует, азотистых оснований. Это становится причиной нарушения обмена гомоцестеина и увеличения его концентрации в плазме крови.
Известно порядка 10 замен, определяющих изменения функций кодируемого фермента. Две мутации являются наиболее изученными. Одна из них – замена азотистого основания аденина (А) другим основанием – цитозином (С) в позиции 1298, результатом чего становится изменение структуры фермента с заменой глутаминовой кислоты аланином в позиции 429. При возможных генотипах А/А, А/С, С/С, наиболее выраженное снижение активности фермента наблюдается у лиц с генотипом С/С. При этом виде полиформизма не происходит изменений биохимических свойств фермента относительно его неизмененного типа.
Нуклеотидные замены в гене MTHFR являются самой частой причиной развития гипергомоцистеинемии (избыточного содержания гомоцестеина), что, в свою очередь значительно увеличивает вероятность развития атеросклероза и тромбоза. Гомоцистеин, накопившийся в избытке в плазме крови, «атакует» стенки артерий, покрытых эндотелием (слоем плоских клеток, выстилающих их внутреннюю часть). Результатом этого становится их повреждение и разрыв. Это создает предпосылку для образования из осаждающегося холестерина и кальция атеросклеротических бляшек. Их образование приводит к сужению или даже к закупорке просвета сосуда.
Исследования показали, что присутствие вариации (аллеля) гена 1298С способствовало развитию врожденных пороков сердца. Изменение функции метилентетрагидрофолатредуктазы может также повлечь за собой нарушения умственной, физической и эмоциональной деятельности человека. Возможность этого объясняется участием фермента в продуцировании серотонина, мелатонина, дофамина, адреналина и прочих нейромедиаторов (т.е. биологически активных веществ, передающих от нервной клетки элекрохимические импульсы).
С присутствием аллеля гена 1298С связывают развитие следующих заболеваний и состояний:
а) болезней сердца и сосудов:
б) преэклапмсии (осложнения протекания беременности, характерного для поздних сроков и характеризуемого, в частности, повышением давления);
в) врожденных пороков внутриутробного развития ребенка:
г) злокачественных опухолей:
д) мигрени (первичной стадии головной боли);
ж) синдрома хронической усталости;
м) привычного невынашивания беременности.
Метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR) – выявление мутации C677T (Ala222Val)
Ген MTHFR осуществляет кодировку внутриклеточного фермента метилентетрагидрофолатредуктазы (белка MTHFR). Данный фермент принимает участие в реакции превращения гомоцистеина (серосодержащей аминокислоты плазмы крови) в метионин (незаменимую аминокислоту, не поступающую с продуктами питания, необходимую для поддержки роста и баланса азота в организме) при условии наличия кофакторов (веществ-«помощников») – витаминов групп В6, В12 и субтракта – фолиевой кислоты.
Мутация может происходить на участке кодирующей последовательности ДНК в положении 677: азотистое основание цитозина (С) замещается тимином (Т), а генетический маркер замены обозначается С677Т. При этом в ферменте аминокислота аланина заменяется валином в позиции связывания фолата, что обозначается Ala222Val. Изменение в аминокислотной последовательности метилентетрагидрофолатредуктазы приводит к изменению биохимических свойств данного белка и повышению в крови уровня гомоцистеина. Из возможных вариаций генотипов (С/С, С/Т, Т/Т), наиболее остро на замену реагируют носители генотипа Т/Т – у них наблюдается термолабильность фермента (т.е. реакция на повышение температуры) и почти трехкратное снижение его активности.
Нуклеотидные замены в гене MTHFR являются самой частой причиной развития гипергомоцистеинемии (избыточного содержания гомоцестеина), что, в свою очередь значительно увеличивает вероятность развития у представителей генотипа Т/Т атеросклероза и тромбоза. Гомоцистеин, накопившийся в избытке в плазме крови, «атакует» стенки артерий, покрытых эндотелием (слоем плоских клеток, выстилающих их внутреннюю часть). Результатом этого становится их повреждение и разрыв. Это создает предпосылку для образования из осаждающегося холестерина и кальция атеросклеротических бляшек. Их образование приводит к сужению или даже к закупорке просвета сосуда, что создает предпосылку для развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Наличие гипергомоцистеинемии также чревато осложнениями беременности: преждевременной отслойкой нормально расположенной плаценты, самопроизвольным прерыванием беременности, поздним токсикозом (преэклампсией), хронической внутриутробной гипоксией (кислородным голоданием) плода. Наибольшую вероятность возникновения патологий создают сочетания с другими видами тромбофилии.
При дефиците MTHFR вследствие нарушения процесса метилирования ДНК (присоединения метильной группы к цитозину) создаются условия для повреждения плода (тератогенное действие) и ДНК (мутагенное действие). Беременность носителей аллеля Т сопровождается, как правило, дефицитом фолиевой кислоты, что является причиной развития дефектов нервной трубки у ребенка. Для носителей генотипа Т/Т сочетание с генотипом GG по измененному варианту гена MTRR (66A-G-полиморфизм) более чем в два раза увеличивает вероятность развития нарушений нервной системы и хромосомных изменений у плода. Однако, как показывают исследования, при приеме фолиевой кислоты действие термолабильного фермента стабилизируется.
С мутацией гена MTHFR С677Т связывают развитие следующих патологий:
б) болезней сердца и сосудов:
в) анемии (малокровия)
г) привычного невынашивания беременности (подряд трех и более самопроизвольных прерываний беременности на сроках до 22 недель);
д) врожденных пороков внутриутробного развития ребенка:
е) преэклампсии (позднего токсикоза беременных, одним из симптомов которого является повышенное артериальное давление);
ж) злокачественных опухолей:
з) первичной глаукомы (хронического заболевания глаза, характеризуемого повышением внутриглазного давления, прогрессирующей атрофией зрительного нерва, сужением поля зрения);
и) мигрени (первой фазы головной боли);
л) шизофрении (расстройства психики).
Факторы свертываемости крови
Гемостаз является комплексом биохимических реакций организма, направленных на сохранение крови в жидком состоянии, поддержании необходимой вязкости, а также на предотвращение и остановку кровотечений из поврежденной стенки сосудов. Система гемостаза представлена факторами, отвечающими за свертываемость крови, противосвертывающей и фибринолитической системой, отвечающей за растворение тромбов и сгустков. Если система гемостаза в нормальном состоянии, то все процессы в ней находятся в равновесии, и кровь остается жидкой. Внешние или внутренние факторы воздействия способны нарушить равновесие, что значительно увеличивает вероятность кровотечений и образования тромбов (тромбофилию).
Тромбофилия может быть наследственной. Повышенная склонность к образованию тромбов является наиболее часто встречающейся генетической патологией. Диагностируется она редко и проявляется, как правило, тромбозом глубоких вен и венозной тромбоэмболией – острой закупоркой кровеносного сосуда оторвавшимся тромбом.
Наследственная тромбофилия возникает при изменении в генах, кодирующих факторы крови II и V, определяемых генетическими маркерами F2 G20210A и F5 G1691A. Им и принадлежит главная роль в развитии заболевания и связанных с ним патологий.
Фактор свёртываемости крови 5 (F5) – выявление мутации G1691A (Arg506Gln)
Свертывающий фактор V является плазматическим белком, постоянно содержащимся в крови в неактивном состоянии. За его кодировку отвечает ген F5, а за активацию – тромбин (F2). Активация фактора V осуществляется благодаря объединению тромбином с помощью ионов кальция
его двух цепей – легкой и тяжелой. Активная форма фактора V является основным коагулянтом, регулирующим свертываемость крови, а также кофактором фактора F10, осуществляющего превращение протромбина в тромбин.
При замене в позиции 1691 гена F5 аденина гуанином происходит замещение в белке F5 аминокислоты аргинина глутамином (позиция 506). Данная позиция является одним из трех положений фактора V, в котором его расщепляет активированный протеин С – естественный антикоагулянт. Мутация в гене фактора V (т.н. мутация Лейден) приводит к изменению его биохимических свойств, при этом становится невозможным регулирование работы фермента, что значительно увеличивает вероятность образования тромбов. Тип наследования измененного гена F5 – аутосомно-доминантный (т.е. вариант гена с мутацией доминирует над нормальным вариантом гена), что служит причиной патологии даже при наличии одной копии измененного гена. Возможны следующие генотипы: А/А; А/G; G/G.
Факторами, провоцирующими проявления тромбофилических генетических изменений могут быть:
Наличие других мутаций (в частности по маркеру MTHFR (C677T) и 20210G в гене протромбина) значительно увеличивает риск ранней тромбофилии и является причинами тяжелых форм тромбоза.
Опасность тромбофилии не только в большой вероятности тромбообразования, но также и в увеличивающемся риске осложнений по гинекологической и акушерской части (например, самопроизвольных абортов, задержки внутриутробного развития ребенка, осложнений на позднем сроке беременности и пр.). Кроме того, выявлена связь между наличием мутации и ишемическим инсультом.
С мутацией F5 G1691A связывают развитие следующих патологий:
Фактор свёртываемости крови 2,протромбин (F2) – выявление мутации G20210A (регуляторная область гена)
Фактор II или протромбин является гликопротеином, зависимым от витамина К. Его продуцирует печень, откуда фактор II попадает в кровь в неактивном состоянии. Дефицит витамина К становится причиной уменьшения концентрации протромбина в крови, что может спровоцировать кровотечение.
Активация протромбина осуществляется фосфолипидами и ионами кальция фактора Vа (F5 активированного) и фактора Ха (F10 активированного). Роль активированного фермента в системе гемостаза является одной из ведущих, она заключается:
Если в гене F2, кодирующем свертывающий фактор II (F2) происходит мутация, то следствием этого является повышение экспрессии гена и увеличение концентрации протромбина в крови. При мутации гена в позиции 20210 происходит замена гуанина (G) аденином (А). Генетический маркер обозначается F2 G20210А. Изменение касается регуляторного участка гена, что влечет за собой нарушение регуляции выработки белка без его структурных нарушений. Носители аллеля А составляют группу риска по образованию тромбов, т.к. в их крови концентрация протромбина повышена.
Наследование мутации в гене F2 происходит по аутосомно-доминантному принципу, поэтому даже единственная копия мутировавшего гена у лиц с генотипом G/А вызывает развитие патологии.
Носительство мутаций может проходить бессимптомно. Проявление генных изменений может быть спровоцировано:
Наследственная тромбофилия требует особенно внимательного подхода. Диагностика необходима, если:
Рекомендуется проводить обследование с целью профилактики людям, кровные родственники которых страдали тромбозами в молодом возрасте.
Своевременно выявленная генетическая предрасположенность к повышенной свертываемости крови, а также проведение профилактических (лечебных) мероприятий помогают предотвратить развитие сердечных, сосудистых патологий и провоцируемых ими осложнений.
С маркером F2 G20210A связывают развитие следующих патологий:
Подготовка к исследованию
В качестве исследуемого материала используется кровь и проба защечного эпителия (соскоб).
Сдача крови
Оптимальные условия сдачи крови – утром, натощак. Кроме того:
Соскоб с буккального (щечного) эпителия
Обследование следует проводить утром до приема пищи, санации полости рта. Тестирование не проводится во время прохождения антибактериальной терапии.
Показания к исследованию
Исследование проводится для выявления мутации:
Интерпретация исследования
Поскольку цель данного теста – исследование полиморфизма гена, то в результате нет указаний на «норму» или «патологию». Его интерпретирование осуществляет врач соответствующей квалификации на основании комплекса показателей – генетических, клинических, лабораторных, анамнестических.
Данный маркер является критерием оценки активности фермента в соответствии с генотипом:
Интерпретация результатов осуществляется врачом по совокупности данных иных – генетических, клинических, лабораторных и анамнестических обследований.
F5 G1691A (Arg506Gln)
Интерпретация результатов осуществляется врачом по всем имеющимся данным генетических, клинических, лабораторных обследований, а также с учетом анамнеза.
Результаты интерпретируются специалистом-генетиком с учетом данных генетических, клинических, лабораторных обследований, а также анамнеза.
Результат выдается в следующей форме:
Расшифровка анализа на гены MTHFR, MTRR, MTR
Полиморфизм генов приводит к изменению их биохимических свойств. В результате ферменты MTHFR, MTRR, MTR теряют активность и не обеспечивают производство достаточного количество важнейшего для организма вещества – метионина. Данная аминокислота появляется в процессе фолатного цикла из гомоцистеина, который в высокой концентрации оказывает токсическое и тромбофилическое действие на организм. В норме у беременных его показатель не должен превышать 4,6-12,4 мкмоль/л.
Гомоцистеин служит ориентиром для определения генетических отклонений:
Важно знать, что хороший показатель гомоцистеина не означает, что гены не имеют полиморфизмов. Поэтому во время исследования рассматриваются все возможные типы генетических отклонений.
Таблица расшифровки вариантов генотипов
| MTRR-ген | Расшифровка | Пояснение |
|---|---|---|
| А/А | Без патологии | Благоприятный прогноз |
| А/G | Понижение активности метионина | Возможны тромботические осложнения, атеросклероз у матери |
| G/G частота встречаемости – 54 % | Критически низкая активность метионина | Риск рождения ребёнка с синдромом Дауна в 2,5 раза выше, высокая вероятность нарушений развития нервной трубки |
| MTHFR-ген | ||
| С/С | Нормальный вариант | Угрозы для ребёнка нет |
| С/Т | Носительство | Повышена чувствительность к мутагенным внешним факторам |
| Т/Т частота встречаемости 10-16 % | Мутация | Высокий риск отклонений в развитии плода, повышенная чувствительность к препаратам против онкологии, сердечно-сосудистые заболевания, рак яичников |
| MTR-ген | ||
| А/А | Нормальный вариант полиморфизма | Благоприятный прогноз |
| А/G | По гетерозиготному типу | Возникает риск синдрома Дауна |
| G/G | Мутация | У плода – недоразвитие нервной трубки, органов мочеполовой системы, сердца. У небеременных – артериальная гипертония |
При сочетании сразу нескольких мутаций резко увеличивается опасность поражения центральной нервной системы. У плода развивается дистрофия позвоночника, после рождения диагностируются различные осложнения, например, гидроцефалия.