Библиографическое описание:

Гнездилова И. В., Ахмадишина Л. Исследование роли гена метилентетрагидрофолатредуктазы (mthfr) в формировании предрасположенности к тромбофилии // Молодой ученый. — 2010. — №1-2. Т. 1. — С. 123-126. — URL https://moluch.ru/archive/13/1210/ (дата обращения: 12.12.2017).

Тромбофилия — повышенная склонность к тромбозам и тромбоэмболическим осложнениям, которая может быть вызвана приобретенными или генетическими дефектами гемостаза, а также их сочетанием[1]. Вовлеченность тромбофилии в патогенез различных заболеваний является основанием для ее исследования и поисков причин повышенного тромбообразования[5]. Одной из генетически обусловленных причин тромбофилии является мутация в гене метилентетрагидрофолатредуктазы( MTHFR), кодирующем соответствующий фермент, который является ключевым в фолатном цикле и катализирует реакцию превращения гомоцистеина в метионин.

Ключевые слова:тромбофилия, MTHFR

 

Введение. В последние два десятилетия интерес к изучению тромбофилий неуклонно возрастает. В настоящее время термин «тромбофилия» применяют для выделения группы людей, у которых венозные тромбозы возникают в молодом возрасте и имеют тенденцию к повторению. В большинстве своем у таких лиц имеется семейная предрасположенность к тромбообразованию и отсутствует какая-либо иная патология, способная стимулировать возникновение тромбозов. Исследование полиморфизма гена метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) имеет прогностическое значение и позволяет определить риск развития онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, а также дефектов внутриутробного развития во время беременности из-за нарушения обмена фолиевой и кислоты и гипергомоцистеинемии, оценить вероятность патологии у потомства[2].

            Изучение MTHFR началось в 1970-е годы, когда Кутцбах и Стокстад выделили этот фермент. Исследования выявили связь наследственного дефицита указанного фермента с нарушениями обмена гомоцистеина. Примерно в те же годы было показано, что повышение уровня гомоцистеина является независимым фактором риска развития сосудистых осложнений. Начались попытки выяснения генетической природы дефицита MTHFR. Клонирование гена MTHFR в 1993 г. стало основой для определения мутаций, связанных с различными степенями дефицита фермента[3]. К настоящему времени в гене MTHFR выявлено 9 мутаций[5].

Ген MTHFR и его полиморфизм

            Ген MTHFR у человека расположен на коротком плече первой хромосомы (1p36.3).

Длина всего кодирующего региона составляет около 1980 п.н. с расчетной молекулярной массой продукта 74,6 кДа. Он состоит из 11 экзонов длиной от 102 до 432 п.н. и интронов длиной от 250 до 1500 п.н., за исключением одного интрона длиной 4200 п.н.


Рис.1 Локализация гена MTHFR[4]

            Описано две разновидности гена MTHFR. Наиболее изученным является вариант, в котором нуклеотид цитозин (C) в позиции 677, относящейся к 4-му экзону, заменен на тимидин (T), что приводит к замене аминокислотного остатка аланина на остаток валина в сайте связывания фолата. Такой полиморфизм MTHFR обозначается как мутация C677T[3]. У лиц, гомозиготных по указанному варианту (генотип Т/Т), фермент MTHFR проявляет чувствительность к температуре (термолабильность) и теряет свою активность примерно на 65%. Вариант Т связан с четырьмя группами многофакторных заболеваний: сердечно-сосудистая патология, дефекты развития плода, колоректальная аденома и рак молочной железы и яичников. У женщин с генотипом Т/Т во время беременности дефицит фолиевой кислоты может приводить к дефектам развития плода, в том числе, незаращению нервной трубки. У носителей этого генотипа высок риск развития побочных эффектов при приеме некоторых лекарственных препаратов, используемых в раковой химиотерапии, например, метотрексата. Неблагоприятное воздействие варианта Т полиморфизма сильно зависит от внешних факторов – низкого содержания в пище фолатов, курения, приема алкоголя.

Варианты заключения:

C/C - нормальный вариант полиморфизма в гомозиготной форме;

C/T - гетерозиготная форма полиморфизма;

T/T - мутантный вариант полиморфизма, связанный с увеличением риска заболеваний, в гомозиготной форме

            Частота встречаемости варианта Т полиморфизма в популяции: Т/Т - 10-16%, С/Т - 56%. Преобладающий генотип в популяции: (С/Т)[2].

            Другим вариантом полиморфизма гена MTHFR является замена нуклеотида аденина (A) на цитозин (C) в позиции 1298. Это приводит к замене остатка глутамина на остаток аланина в регуляторном домене фермента, что сопровождается небольшим снижением его активности. У лиц, гомозиготных по мутации А1298C, отмечается снижение активности MTHFR примерно до 60% от нормы. Предполагается, что снижение активности фермента связано с изменением его регуляции ингибитором S-аденозилметионином[3]. Это снижение обычно не сопровождается изменением уровня гомоцестеина в плазме крови, однако сочетание мутантного аллеля E429C с аллелем 677T приводит к уменьшению уровня фолиевой кислоты. При этом риск дефектов развития невральной трубки повышается в 2 раза. Жизнеспособность плодов, имеющих одновременно обе мутации, также снижена.

Варианты заключения:

А/А - нормальный вариант полиморфизма в гомозиготной форме;

А/С - гетерозиготная форма полиморфизма;

C/C - мутантный вариант полиморфизма, связанный с увеличением риска нарушений, в гомозиготной форме

            Частота встречаемости варианта С полиморфизма в популяции: С/С - 3-13%, А/С - 45-55%. Преобладающий генотип в популяции: (А/А)[2].

            В отличие от полиморфизма C677T, гетерозиготность и гомозиготность по мутации А1298C не сопровождается ни повышением концентрации общего гомоцистеина, ни снижением уровня фолата в плазме. Однако комбинация гетерозиготности аллелей 677T и 1298C сопровождается не только снижением активности фермента, а также повышением концентрации гомоцистеина в плазме и снижением уровня фолата, как это бывает при гомозиготности 677T.

            Диагностика гомо- и гетерозиготности по аллелям 677T и 1298C производится методом полимеразной цепной реакции (ПЦР)[3].

 Метилентетрагидрофолатредуктаза — ключевой фермент фолатного цикла

            Фермент 5,10-метилентетрагидрофолат-редуктаза относится к группе флавопротеинов и состоит из двух одинаковых субъединиц с молекулярной массой около 70 кДа. MTHFR и является ключевым ферментом фолатного цикла. Фолат и фолиевая кислота (синтетический витамин, отсутствующий в естественных продуктах) представляют собой две формы семейства веществ, связанных с птероилглютаминовой кислотой (ПтеГлу). Указанная кислота является сложной молекулой, состоящей из птероидной кислоты и одного (моноглютаматы) или нескольких (до 9, полиглютаматы) остатков глютаминовой кислоты (см. рис. 2). Пища (особенно свежая зелень, печень, дрожжи и некоторые фрукты) в основном содержит восстановленные полиглютаматы, которые должны быть гидролизованы с помощью фермента птероилполиглютамат-гидролазы до моноглютамата, чтобы они могли быть абсорбированы в проксимальном отделе тонкого кишечника. После всасывания фолат-моноглютамат быстро восстанавливается до тетрагидрофолата, поскольку только восстановленные формы фолата обладают биологической активностью. После метилирования фолаты поступают в кровь в виде 5-метилтетрагидрофолата. Помимо пищевых продуктов, постоянное поступление 5-метилтетрагидрофолата обеспечивает кишечно-печеночный цикл: птерил-моноглютамат всасывается из кишечника и поступает в печень, где он восстанавливается и метилируется до 5-метилтетрагидрофолата. Образовавшийся 5-метилтетрагидрофолат выделяется с желчью в кишечник, где он затем всасывается и разносится с кровью по всему организму.


                                             Рис. 2. Фолатный цикл и цикл метионина.

            В ткани поступление 5-метилтетрагидрофолата внутрь клетки происходит с помощью эндоцитоза при участии специфических фолатных рецепторов. Внутри клетки 5-метилтетрагидрофолат служит донором метильных групп и основным источником тетрагидрофолата. Последний выступает в качестве акцептора большого числа моноуглеродных групп, превращаясь в разные виды фолатов, служащих в свою очередь специфическими коферментами в целом ряде внутриклеточных реакций. К ним относятся 5-формилтетрагидрофолат (фолиниевая кислота, лейковорин), 10-формилтетрагидрофолат и 5,10-метилентетрагидрофолат.

            Одной из реакций, требующих наличия 5,10-метилентетрагидрофолата и 5-метилтетрагидрофолата, является синтез метионина из гомоцистеина (путь реметилирования). В указанной реакции MTHFR играет ключевую роль, восстанавливая 5,10-метилентетрагидрофолат до 5-метилтетрагидрофолата, и, соответственно, выступает в роли катализатора единственной внутри клетки реакции образования 5-метилтетрагидрофолата. Несмотря на то, что в сыворотке и других тканевых жидкостях обнаруживаются разные формы фолатов, главной формой фолата в плазме является 5-метилтетрагидрофолат, несущий на себе метильную группу, необходимую для превращения гомоцистеина в метионин. В этой реакции метильная группа вначале переносится на коб(I)аламин (форма витамина B12), превращая его в метилкобаламин, который затем отдает метильную группу гомоцистеину, образуя метионин с помощью фермента метионин-синтазы. Однако в некоторых случаях коб(I)аламин может окисляться до коб(II)аламина, что приводит к подавлению метионин-синтазы. Для поддержания активности фермента необходимо восстановительное метилирование, которое осуществляется с помощью фермента метионин-синтаза-редуктазы.

            Поскольку кобаламин (витамин B12) служит акцептором метильной группы 5-метилтетрагидрофолата, дефицит этого витамина выступает в роли "ловушке для фолата". Это тупиковый путь метаболизма, поскольку метилтетрагидрофолат не может при этом восстанавливаться до тетрагидрофолата и возвращаться в фолатный пул. Неспособность регенирировать метионин приводит к истощению запаса метионина и выбросу в кровь избытка гомоцистеина.


Рис. 3 C677T-полиморфизм 5,10 метилентетрагидрофолат-редуктазы (MTHFR) влияет на распределение соединений фолиевой кислоты (выделены зеленым цветом), используемых для синтеза ДНК и РНК, и 5-метилтетрагидрофолата, необходимого для реметилирования гомоцистеина (Hсy), а, значит, — для синтеза белка. Секторная диаграмма показывает распределение генотипов, типичное для европейских популяций, а размеры стрелок показывают относительную ферментную активность MTHFR[3].

            ЗАКЛЮЧЕНИЕ

             Изучение проблемы тромбофилии активно продолжается. Можно полагать, что утверждения о том, что семейная тромбофилия – олигогенная патология, будут не такими категоричными, так как возможности человеческого организма практически безграничны. В то же время следует считать, что генетический подход поможет идентифицировать те генетические дефекты, которые сегодня только предполагаются. Сложные лабораторные исследования, в том числе иммуноферментные, позволяющие обнаружить молекулярные маркеры тромбофилии, и методы ДНК-диагностики, направленные на уточнение ее природы, дают возможность своевременно диагностировать гиперкоагуляционное состояние, определить подходы к его лечению.

 

Литература

 1 www.medichelp.ru

 2 www.neolab.kiev.ua

 3 www.cironline.ru

 4 www.ncbi.nlm.nih.gov

 

 5 Баранов В.С. // Генетическийпаспорт — основа индивидуальной и предиктивной медицины /— Спб.: Изд-во Н-Л, 2009. — 328 с.

 

Основные термины (генерируются автоматически): вариант полиморфизма, нормальный вариант полиморфизма, полиморфизма гена, активности фермента, фолиевой кислоты, помощью фермента, снижением уровня фолата, Похожая статья, Частота встречаемости варианта, полиморфизма гена метилентетрагидрофолатредуктазы, гомозиготной форме, вариантом полиморфизма гена, мутантный вариант полиморфизма, гетерозиготная форма полиморфизма, снижением активности фермента, превращения гомоцистеина, снижение активности фермента, роли гена метилентетрагидрофолатредуктазы, формировании предрасположенности, дефицита указанного фермента.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос