Оценка полиморфизма гена CFH у больных c первичной открытоугольной глаукомой

В настоящее время глаукому рассматривают как нейродегенеративное заболевание, характеризующееся изменениями не только сетчатки и зрительного нерва, но и более высоких отделов зрительного пути. Причинами этого могут быть неизученные на сегодняшний день механизмы патогенеза и факторы прогрессирования глаукомы [1—3].

Анализ многочисленных литературных данных, посвященных глаукоме, свидетельствует о системном поражении соединительно-тканных структур глаза, эндотелия микроциркуляторного русла и нейротрофических нарушениях зрительного нерва и его окружения. Такая системность нарушений функционирования нервной, сосудистой, соединительной ткани одного органа может быть связана с дисфункцией иммунной системы и развитием хронического иммунного воспаления.

Работа иммунной системы является необходимой внутренней реакцией, но если происходит сбой в ее регуляции, иммунная активность может превратиться в аутоиммунный процесс травмы. В дополнение к данным о потенциальной цитотоксичности аутореактивных Т-клеток и аутоантител [4] имеются сведения, что неконтролируемая активация также может способствовать прогрессированию дегенеративной травмы ганглионарных клеток сетчатки, их синапсов и аксонов при глаукоме. Последние гистопатологические исследования тканей человека показали формирование компонентов комплемента в сетчатке при глаукоме [5, 6].

Комплемент (система комплемента) (от лат. complementum — дополнение) — группа глобулярных белков сыворотки крови животных и человека, представляющих собой часть иммунной системы организма. При попадании в организм инфицирующих его бактерий или вирусов, некоторых токсинов или возникновении собственных трансформированных клеток происходит активация комплемента, в результате чего клетки-мишени лизируются (разрушаются), а токсины и вирусы нейтрализуются. Поэтому систему комплемента рассматривают наряду с макрофагами как передовой рубеж иммунной защиты организма [7].

Каскад комплемента активируется как часть врожденной иммунной реакции против патогенов, а также служит для очистки от нежелательных клеток и продуктов клеточного распада [7].

Недавние исследования L. Ren [8] выявили, что комплемент принимает участие в уничтожении синапсов в центральной нервной системе (ЦНС) [9], это делает его причастным к развитию нейродегенеративных заболеваний, в том числе глаукомы.

Нарушение регуляции и активации белков комплемента является последовательными особенностями при глаукоме у человека и животных [8, 10—12].

Известно, что система комплемента регулируется несколькими белками. Одним из самых важных является плазменный белок — фактор комплемента H (CFH). Определенные мутации нарушают способность изучаемого гена адекватно контролировать функционирование системы комплемента, которая начинает атаковать собственные клетки организма [13].

Участок ДНК в кодирующей области гена CFH, в котором азотистое основание тимин (Т) заменяется на цитозин ©, называется генетическим маркером Т1204С. В результате аминокислота тирозин заменяется на гистидин в позиции 402 аминокислотной последовательности белка CFH (Tyr402His). Такие «однобуквенные» погрешности в записи генов называют единичными нуклеотидными полиморфизмами [14—19].

Местный синтез компонентов комплемента в ЦНС может иметь и другие функции помимо своих прямых иммунологических. Недавние исследования показали, что комплемент принимает участие в уничтожении синапсов в ЦНС [9] и других дегенеративных процессах [20], что делает его причастным к таким заболеваниям, как шизофрения [21], болезнь Альцгеймера [22], болезнь Паркинсона [23], глаукома [8].

Было высказано предположение, что каскад комплемента может играть разные роли в патогенезе глаукомы в зависимости от стадии [8].

Учитывая аутоиммунные звенья патогенеза первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ), представляет интерес исследование фактора Н системы комплемента у больных с данной патологией.

На основании вышеизложенного мы поставили цель изучить полиморфизм гена CFH у больных с глаукомой и пациентов группы контроля.

Генетический анализ проводили у 68 пациентов (основная группа) с разными стадиями ПОУГ. Возраст обследуемых (из них 28 женщин и 40 мужчин) колебался от 32 до 79 лет и в среднем составил 66,7 года.

В контрольную группу вошли 30 человек (17 мужчин и 13 женщин), не страдающих ПОУГ, с различной соматической возрастной патологией, сопоставимой с таковой в основной группе. Средний возраст пациентов составил 72,2 года (от 27 до 75 лет).

Материалом исследования служила венозная кровь.

Анализу подвергали геномную ДНК человека, выделенную из лейкоцитов цельной крови с помощью реагента ДНК-экспресс-кровь и системы SNP-экспресс-РВ ООО НТП «Литех» (Москва).

Исследование выполняли на базе центральной научно-исследовательской лаборатории ГБОУ ВПО РязГМУ Минздрава России.

Выделение ДНК производили из 5 мл венозной крови. Далее с образцами выделенной ДНК была проведена полимеразная цепная реакция (ПЦР) с детекцией продуктов амплификации в режиме реального времени с использованием комплекта реагентов SNP-экспресс-РВ на амплификаторе iCycler iQ5 (Riorad).

Все исследования проводили с соблюдением принципов GCP и Хельсинской декларации с разрешения локального этического комитета.

Среди обследованных (как в группе больных с ПОУГ, так и в группе контроля) не было обнаружено пациентов с гомозиготным полиморфизмом по аллелю 402Н. Гомозиготы с отсутствием полиморфизма гена CFH составили 40% среди больных с глаукомой и 30% в контрольной группе. Гетерозиготы составили 60% в основной группе и 40% — в контрольной. Таким образом, гетерозиготы превалировали как среди больных с глаукомой, так и среди пациентов контрольной группы.

Анализ полученных результатов (60% больных с глаукомой являются носителями мутации гена) позволяет предположить аутоиммунную природу патогенеза ПОУГ и возможное участие системы комплемента в патологическом процессе. Однако похожие результаты исследования мы наблюдаем и в группе контроля (30% нормозигот и 70% гетерозигот).

Следующим этапом исследования стало изучение полиморфизма гена CFH у больных с ПОУГ разных стадий патологического процесса.

В зависимости от стадии заболевания больные с ПОУГ были разделены на 3 группы: 1-ю группу составили 25 пациентов с I стадией, 2-ю — 23 пациента со II стадией, 3-ю — 20 пациентов с III—IV стадией ПОУГ.

Выявлено, что гомозигот с отсутствием полиморфизма гена CFH среди пациентов с I стадией ПОУГ было 25%, а гетерозигот 75% (см. таблицу и рисунок). В группе больных со II стадией как гомозиготы с отсутствием полиморфизма, так и гетерозиготы составили 50% (см. таблицу и рисунок).

Для сравнительного анализа выборок и выявления ассоциативных связей при оценке молекулярно-генетических данных был использован непараметрический критерий χ² Пирсона для несвязных выборок.

На основании результатов статистической обработки полученных данных непараметрическим методом χ² Пирсона установлена связь между отсутствием/наличием полиморфизма гена CFH и стадией прогрессирования ПОУГ (р=0,037). Кроме того, выявлен линейный тренд, указывающий на зависимость между отсутствием/наличием полиморфизма и стадией заболевания (критерий χ² с р=0,004) (см. рисунок).

Отметим, что с прогрессированием ПОУГ увеличивается частота отсутствия полиморфизма. При приближении к финалу патологического процесса (гибели ганглионарных клеток) количество гомозигот с отсутствием полиморфизма гена CFH увеличивается до 65%, а количество гетерозигот уменьшается до 35% (см. таблицу и рисунок).

Экспериментальные исследования зарубежных ученых показали, что в начале развития глаукомы имеет место активация воспалительных процессов. В частности, каскад комплемента активируется очень рано у DBA/2J-мышей, широко используемых в качестве модели для экспериментальной глаукомы. У DBA/2J-мышей развиваются признаки человеческой глаукомы, включая повышение внутриглазного давления (ВГД) и раннее повреждение аксонов ганглионарных клеток в головке зрительного нерва [11, 24, 25].

Мутации фактора Н у больных с ПОУГ нарушают способность гена CFH адекватно контролировать функционирование системы комплемента. Нарушение работы этой системы способствует чрезмерному увеличению экспрессии ряда компонентов каскада комплемента, в частности С5, С3, C1q. Из данных литературы известно, что избыточное количество компонентов комплемента усугубляет течение ПОУГ.

M. Kuehn и соавт. [5] в своем иммуногистохимическом исследовании, наблюдая повышенную экспрессию C1q и C3 в ганглионарном слое сетчатки и в слое нервных волокон больных с ПОУГ и крыс с экспериментально повышенным ВГД, пришли к выводу, что чрезмерная активация комплемента, в частности формирование мембрано-атакующего комплекса, способна привести к лизису ганглионарных клеток.

Наши генетические исследования показали, что при начальной стадии ПОУГ превалируют пациенты, являющиеся носителями мутации фактора Н (т.е. гетерозиготы). На этих стадиях патологического процесса велика большая вероятность повреждения собственных клеток нейроэпителия, т. е. ганглионарных клеток. С прогрессированием заболевания количество гетерозигот постепенно снижается с 75 до 35%. Превалирование локальных мутаций полиморфизма гена CFH (по аллелю 402Н в гене фактора комплемента Н) в начальных стадиях развития ПОУГ свидетельствует о том, что нарушение регуляции в системе комплемента является пусковым (триггерным) механизмом при данном заболевании и происходящие процессы носят аутоиммунный характер. Это подтверждает высказанные в литературе предположения о роли системы комплемента в патогенезе глаукомы [8].

В начале заболевания система комплемента играет роль посредника в удалении дендритных синапсов ганглионарных клеток [9], тем самым снижая их выживаемость. Как только клеточная смерть становится неизбежной и ганглиоциты начинают подвергаться апоптозу, система комплемента способствует удалению клеточного «мусора» и уменьшению воспалительной реакции [8]. С другой стороны, комплемент может подвергать лизису и здоровые клетки, усугубляя патологический процесс [5]. Кроме того, система комплемента может активировать соседние глиальные клетки и заставить их синтезировать различные медиаторы воспаления, в том числе цитокины и супероксидные радикалы, что приводит к еще большей гибели ганглиоцитов. Активация ганглионарных клеток как один из механизмов развития патологического процесса при глаукоме продемонстрирована в работах A. Bosco [26] и A. Ebneter [27].

Снижение количества пациентов (с 75 до 35%) с гетерозиготным полиморфизмом по аллелю 402Н в гене фактора комплемента Н по мере прогрессирования глаукомного процесса в нашем исследовании, возможно, связано со спадом интенсивности аутоиммунной реакции при переходе от одной стадии ПОУГ к другой из-за гибели ганглионарных клеток, т. е. уменьшения количества клеток-мишеней.

1. Среди обследованных (как в группе больных с ПОУГ, так и в группе контроля) не было обнаружено пациентов с гомозиготным полиморфизмом по аллелю 402Н. Гомозиготы с отсутствием полиморфизма гена CFH составили 40% среди больных с глаукомой и 30% в контрольной группе, гетерозиготы составили соответственно 60 и 40%.

2. Установлена связь между отсутствием/наличием полиморфизма гена CFH и стадией прогрессирования ПОУГ (р=0,037). Кроме того выявлена линейная зависимость между отсутствием/наличием полиморфизма и стадией заболевания (критерий χ² с р=0,004).

Превалирование локальных мутаций полиморфизма гена CFH (по аллелю 402Н в гене фактора комплемента Н) в начальных стадиях развития ПОУГ свидетельствует о том, что нарушение регуляции в системе комплемента является пусковым (триггерным) механизмом при данном заболевании, и происходящие процессы носят аутоиммунный характер. Возможно, это связано со спадом интенсивности аутоиммунной реакции при переходе от одной стадии ПОУГ к другой из-за гибели ганглионарных клеток, т. е. уменьшения количества клеток-мишеней.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Н.Н., О.Л.

Сбор и обработка материала: О.Л.

Статистическая обработка: О.Л.

Написание текста: О.Л.

Редактирование: В.С.

Конфликт интересов отсутствует.