Ключевым звеном клеточной энергетики является митохондрия. Эта внутриклеточная органелла отвечает за создание энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) и участвует в механизмах передачи сигналов апоптоза. Нарушение клеточной энергетики приводит к полисистемным поражениям, сопровождает практически все патологические процессы, в том числе старение, поэтому большой интерес представляют изучение энергетического статуса человека и разработка диагностических критериев митохондриальной дисфункции как типового патологического процесса, не имеющего этиологической и нозологической специфики [1].

Митохондриальная теория старения была впервые предложена в 1978 г. [2]. Согласно этой теории, в основе старения лежит прогрессивная потеря функциональной активности митохондрий в различных тканях организма.

В настоящее время существование феномена индивидуальной чувствительности к повреждающим агентам окружающей среды, так же как и наличие генетического компонента, оказывающего влияние на способность организма к детоксикации и элиминации различных эндо- и экзотоксических субстанций, не вызывает сомнения. Предполагается, что индивидуальная восприимчивость к повреждающим агентам окружающей среды связана с полиморфизмом генов ферментов детоксикации ксенобиотиков. В зависимости от особенностей генома человек может обладать аллелями, ассоциированными с повышением или понижением активности ферментов детоксикации, что может оказывать влияние на общие обменные процессы в организме и клеточный метаболизм в частности [3].

Согласно концепции антагонистической плейотропии, одни и те же аллельные варианты генов, задействованные в многочисленных биохимических процессах, на одних стадиях онтогенеза могут быть «полезны», а на других — «вредны» для нормальной жизнедеятельности. Так, некоторые варианты генов, имеющих «позитивные» эффекты в репродуктивном периоде, могут оказывать противоположное действие после его завершения и приводить к развитию заболеваний [4]. По мнению ряда авторов [4, 5], «вредные» аллели с поздним эффектом проявления в синергизме с факторами внешней среды могут приводить к нарушениям в процессах жизнедеятельности организма и увеличивать риск развития заболеваний. Поэтому исследование генетического статуса системы детоксикации при оценке изменений обменных процессов и клеточной биоэнергетики между различными возрастными группами является актуальным направлением современной профилактической медицины.

Цель исследования — изучить роль полиморфизма генов 2-й фазы биотрансформации ксенобиотиков в формировании особенностей метаболизма и клеточного энергообмена у женщин репродуктивного возраста и в период постменопаузы.

Исследование состояло из следующих этапов:

1. Анализ распределения частот аллелей и генотипов по полиморфным вариантам генов детоксикации (EPHX1, GSTP1, TPMT) у женщин исследуемых групп.

2. Определение активности ферментов энергообмена сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и a-глицерофосфатдегидрогеназы (α-ГФДГ) и уровней основных метаболических показателей (общего белка, альбумина, глюкозы, холестерина, триглицеридов, мочевой кислоты) у женщин репродуктивного возраста и в период постменопаузы.

3. Выявление возможных ассоциаций полиморфных вариантов генов EPHX1, GSTP1, TPMT с интенсивностью обмена веществ и клеточного энергообмена у женщин репродуктивного возраста и в период постменопаузы.

Обследованы 50 здоровых небеременных женщин, из них сформированы две группы: 1-я группа (контрольная) — 25 женщин репродуктивного возраста (25,7±3,8 года), 2-я группа (основная) — 25 женщин в периоде постменопаузы (48,9±3,4 года); 2-я группа (основная) разделена на 2 подгруппы: подгруппа 2.1 — 19 женщин с выявленным климактерическим синдромом, избыточной массой тела и ожирением (индекс массы тела >25 кг/м²), подгруппа 2.2 — 6 женщин без выявленного климактерического синдрома и с нормальной массой тела.

Материалом для генотипирования по полиморфным маркерам генов 2-й фазы биотрансформации ксенобиотиков послужила ДНК, выделенная из лейкоцитов периферической крови с использованием комплекта реагентов ДНК-сорб-В (ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Россия).

В работе проанализировано 7 полиморфных вариантов 3 генов 2-й фазы детоксикации (табл. 1).

Для оценки состояния клеточного энергетического обмена определяли активность СДГ и a-ГФДГ в лимфоцитах периферической крови цитохимическим методом в модификации Р.П. Нарциссова [6] с последующей визуальной морфометрией. Исследования сыворотки венозной крови выполнены на биохимическом автоматическом анализаторе Sapphire 400 («Hirose Electronic System», Япония) с использованием унифицированных тест-систем («Вектор бест», Россия). Анализировали основные показатели белкового, углеводного, липидного обмена (общий белок, альбумин, глюкоза, холестерин, триглицериды, мочевая кислота).

Различия между непараметрическими переменными определяли при помощи критерия Пирсона χ². Относительный риск оценивали по показателю отношения шансов (ОШ) с 95% доверительным интервалом (95% ДИ). Нулевая гипотеза отвергалась при р≤0,05. Тест на соответствие распределения генотипов закону Харди—Вайнберга в обеих выборках проводили с помощью критерия χ² с использованием программы Hardy—Weinberg equilibrium. Описательная статистика включала расчет средней величины с учетом стандартной ошибки среднего (M±m). Равенство выборочных средних проверяли по t-критерию Стьюдента. Для оценки статистической значимости различий между качественными признаками использован критерий Пирсона χ². Критический уровень статистической значимости (р) при проверке гипотез равен 0,05.

Наблюдаемое распределение аллелей и генотипов у пациенток исследуемых групп соответствовало ожидаемому при равновесии Харди—Вайнберга для всех изученных полиморфных вариантов генов EPHX1, GSTP1 и TPMT.

Статистически значимых различий в частоте аллелей и генотипов из всех привлеченных к исследованию полиморфных вариантов у женщин репродуктивного возраста и в период постменопаузы не установлено (табл. 2, 3).

Таким образом, проведенные молекулярно-генетические исследования позволяют предположить, что группы женщин репродуктивного возраста и в период постменопаузы по всем анализируемым полиморфным маркерам были генетически однородными.

Процесс старения организма генетически детерминирован, но точные пусковые механизмы остаются неясными. Менопаузальный метаболический синдром (ММС) — это совокупность метаболических нарушений, возникающих с наступлением менопаузы вследствие дефицита эстрогенов. ММС характеризуется увеличением массы висцерального жира, снижением чувствительности периферических тканей к инсулину и гиперинсулинемией, развитием нарушений углеводного, липидного, пуринового обмена, артериальной гипертонией, микроальбуминурией, повышением уровня фибриногена, высокочувствительного С-реактивного белка, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-18, фактора некроза опухоли, лептина и снижением уровня адипонектина. Возможны и другие метаболические проявления ММС, например нарушения в системе гемостаза.

Клиническая значимость всех этих патологических изменений в конечном итоге заключается в том, что их сочетание в значительной степени ускоряет развитие и прогрессирование атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, которые являются самой частой причиной смертности среди населения высокоразвитых стран [7—9].

В ходе настоящего исследования изучены 7 полиморфных вариантов в 3 генах ферментов 2-й фазы биотрансформации ксенобиотиков, на которой проводится нейтрализация токсичных продуктов 1-й фазы детоксикации различными гидролазами и трансферазами.

Для выявления возможных ассоциаций генотипов по полиморфным маркерам генов 2-й фазы биотрансформации ксенобиотиков с клиническими проявлениями нарушений метаболизма использована доминантная модель анализа (табл. 4).

У всех женщин проведено биохимическое исследование венозной крови. При анализе показателей белкового спектра (общего белка и альбумина) выявлено небольшое повышение концентрации метаболитов с увеличением возраста. Содержание общего белка и альбумина составляет у женщин 1-й группы 75,1±1,1 и 48,3±0,6 г/л, а у женщин 2-й группы 77,3±2,5 и 51,4±3,1 г/л. Статистически значимых различий показателей у женщин обеих подгрупп 2-й группы не было.

Содержание мочевой кислоты у женщин 2-й группы (310,9±15,3 мкмоль/л) также статистически значимо выше, чем у женщин репродуктивного возраста (209,9±10,8 мкмоль/л) (р<0,001), особенно высокие показатели отмечены у женщин с климактерическим синдромом, избыточной массой тела и ожирением (подгруппа 2.1).

Мочевая кислота является конечным продуктом метаболизма пуринов человека и высших позвоночных. Однако в настоящее время установлена и другая ее функция в организме — антиоксидантная. Установлено, что анионы мочевой кислоты обладают способностью захватывать активные формы кислорода [10]. Поэтому одной из возможных причин повышения содержания мочевой кислоты у женщин в период менопаузы является компенсаторная реакция организма на развитие окислительного стресса и снижение активности антиоксидантной системы в этот период.

Уровень липидов крови (холестерин и триглицериды) повышается с возрастом и на фоне избыточной массы тела: у женщин 1-й группы уровень холестерина составляет 4,8±0,2 ммоль/л, у женщин подгруппы 2.1 — 7,3±0,5 ммоль/л (р<0,001). Содержание триглицеридов у женщин 1-й группы 0,64±0,06 ммоль/л, у женщин подгруппы 2.1 2,03±0,31ммоль/л (р<0,001).

Таким образом, с возрастом синтез липидов снижается меньше, чем их распад или выведение. В организме повышается содержание холестерина и триглицеридов, развиваются метаболические нарушения, приводящие к развитию ожирения и атеросклероза, особенно в период менопаузы, когда происходит естественное снижение синтеза половых гормонов.

Содержание глюкозы с возрастом увеличивается: у женщин 1-й группы 5,2±0,1 ммоль/л, у женщин 2-й группы 5,5±0,5 ммоль/л, у женщин подгруппы 2.1 6,3±0,3 ммоль/л.

Исследование активности митохондриальных ферментов в лимфоцитах крови также выявило статистически значимые различия между группами. Максимальная активность ферментов наблюдалась у женщин 1-й группы: 21,22±1,23 ед. СДГ и 12,6±0,45 ед. α-ГФДГ; у женщин 2-й группы активность ферментов энергообмена снизилась до 15,5±0,94 ед. СДГ и 8,94±0,98 ед. α-ГФДГ (р<0,001), у женщин подгруппы 2.1 активность СДГ была еще ниже — 13,4±0,5 ммоль/л (р<0,05). Ранее проведенные исследования клеточного энергообмена у женщин с бесплодием неясного генеза с 2 и более неэффективными попытками экстракорпорального оплодотворения в анамнезе показали аналогичную тенденцию снижения активности митохондриальных ферментов у этих пациенток по сравнению со здоровыми фертильными женщинами [11].

Проведенные исследования подтверждают, что риск развития и характер течения патологических процессов во многом детерминируются генетической компонентой. Генотип определяет фенотипические особенности индивида на протяжении всей жизни, обусловливая реакцию организма на внешние воздействия. Некоторые «функционально неполноценные» аллели могут оказывать негативное влияние после завершения репродуктивного периода, приводя к развитию заболеваний. Установлено участие полиморфизма GSTP1 I105V A>G в процессах изменения обмена веществ, появлении избыточной массы тела и ожирения у женщин в период постменопаузы. Это подтверждено выявленными метаболическими нарушениями: у носительниц этих полиморфизмов содержание в сыворотке крови основных метаболитов (глюкозы, холестерина, триглицеридов, мочевой кислоты) статистически значимо выше, а активность митохондриальных ферментов в лимфоцитах крови ниже, чем у их сверстниц с нормальной массой тела и нормальным строением гена GSTP1.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования —Мальгина Г.Б., Третьякова Т.Б., Пестряева Л.А., Кинжалова С.В..

Сбор и обработка материала — Третьякова Т.Б., Пестряева Л.А., Борисова С.В..

Статистическая обработка — Третьякова Т.Б., Пестряева Л.А., Борисова С.В..

Написание текста — Третьякова Т.Б., Пестряева Л.А., Дерябина Е.Г., Данькова И.В., Кинжалова С.В..

Редактирование — Мальгина Г.Б., Дерябина Е.Г., Данькова И.В., Кинжалова С.В..

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Третьякова Татьяна Борисовна — к.м.н., с.н.с., заведующий лабораторией генетики ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества», Минздрава России, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, д. 1, тел. (раб.) (8)343-359-81-90, https://orcid.org/0000-0002-5715-7514, e-mail: tbtretyakova@yandex.ru

Пестряева Людмила Анатольевна — к.б.н., руководитель научного отделения биохимических методов исследования ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, д. 1, тел. (раб.) (8)343-359-81-90, тел. (моб.) (8)906-802-30-50, https://orcid.org/0000-0002-8281-7932, e-mail: pestryaeval@yandex.ru

Мальгина Галина Борисовна — и.о. директора ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества», Минздрава России, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, д. 1, тел. (раб.) (8)343-371-87-68, https://orcid.org/0000-0002-5500-6296, e-mail: galinamalgina@mail.ru

Дерябина Елена Геннадьевна — д.м.н., ведущий научный сотрудник отделения антенатальной охраны плода ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, 1. Тел.: +7(343)3710878, e-mail: helen_mic@mail.ru

Данькова Ирина Владимировна — к.м.н., старший научный сотрудник научного отделения сохранения репродуктивной функции ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, д. 1, тел. (раб.) (8)343-371-08-78, e-mail: ivdankova@gmail.com

Кинжалова Светлана Владимировна — д.м.н., руководитель отделения интенсивной терапии и реанимации ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России

Борисова Светлана Викторовна — младший научный сотрудник отделения биохимических методов исследования ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, д. 1, тел. (раб.) (8)343-359-81-90, e-mail: bsv197070@mail.ru

Автор, ответственный за переписку: Третьякова Татьяна Борисовна — ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества», Минздрава России, Екатеринбург, Россия

Corresponding autor: Tretyakova Tatyana Borisovna — FSBI «Urals Scientific Research Institute for Maternal and Child Care» Ministry of Health of Russia, 620028, Yekaterinburg, Russia