Метаболизм фолиевой кислоты и связанные с ним заболевания

Роль генетической паспортизации в современ­ной медицинской диагностике прекрасно иллю­стрируют данные по полиморфизмам метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) - фер­мента, играющего ключевую роль в метаболиз­ме фолиевой кислоты. MTHFR катализирует восстановление 5,10-метилентетрагидрофола-та в 5-метилтетрагидрофолат.

Последний является активной формой фоли­евой кислоты, необходимой для синтеза метионина из гомоцистеина и далее - образования S-аденозилметионина - главного участника метилирования ДНК. Дефицит MTHFR оказы­вает не только тератогенное (повреждающее плод), но и мутагенное (повреждающее ДНК) воздействие.

1.      Ген MTHFR локализован на хромосоме 1р36.3

Наиболее изученной мута­цией является вариант, в котором нуклеотид цитозин (С) в  позиции 677 заменен тимидином (Т).

Частота в популяции: гомозиготы 677Т/Т -10-16% европейцев

                                     гетерозигот­ного варианта (677С/Т) - 56%

Полиморфизм 677Т гена MTHFR связан по крайней мере с четырьмя группами  многофак­торных заболеваний:

-  сердечнососудистыми болезнями,

- дефектами развития плода,

-  колоректальной аденомой

- раком молочной желе­зы и яичника.

       Показания к анализу.

- Повышенный уровень гомоцистеина крови (гипергомоцистеинемия),

-сердечно-сосудистые заболевания (в частности, ишемическая болезнь сердца (ИБС) и инфаркт миокарда), атеросклероз, атеротромбоз,

- Антифосфолипидный синдром,

- Химиотерапия рака до или в процессе беременности,

- Семейная предрасположенность к осложнениям беременности, приводящим к врожденным порокам развития: дефектам нервной системы плода, анэнцефалии, деформации лицевого скелета (волчья пасть, заячья губа), пренатальная смерть плода,

- Полипоз кишечника, колоректальная аденома при употреблении алкоголя, рак прямой кишки,

- Семейная предрасположенность к онкологическим заболеваниям,

-  наличие мутаций генов BRCA,

- Цервикальная дисплазия, особенно в сочетании с папилломавирусными инфекциями.

Гипергомоцистеинемия (ГГ).

Аминокислота гомоцистеин является промежуточным продук­том процесса синтеза метионина. Одной из причин избыточного накопления гомоцистеина в плазме крови - гипергомоцистеинемии - явля­ется нарушение работы фермента MTHFR.

Наличие гомозиготной формы 677Т/Т при­водит к почти 10-кратному повышению риска ГГ. У пациентов с ГГ был отмечен пониженный уровень фолиевой кислоты и витамина В12, они потребляли больше кофе и курили чаще, чем здоровые доноры].

Коррекцию ГГ можно провести дополнитель­ным введением в рацион кофакторов, необходи­мых для метаболизма гомоцистеина - фолиевой кислоты, витаминов В12, В1 и В6

У носи­телей Т/Т-генотипа MTHFR при оптимальном потреблении фолатов уровень гомоцистеина повышен умеренно. Известно, что при тяжелой форме гипергомоцистеинемии дневное потре­бление комбинации из 2,5 мг фолиевой кис­лоты, 25 мг витамина Вб и 250 мкг витамина В12 снижает прогрессирование атеросклероза (измерялась бляшка в сонной артерии), однако еще не доказано, что гомоцистеинснижающая терапия предупреждает сосудистые осложнения у лиц с умеренной ГГ.

Максимальная защита для таких людей – переход пожизненно на фолиевую зелено-листную диету, предполагающую повышенное (не менее 500 г в сутки) потребление свежей зелени и темно-зеленых яблок, зеленой капу­сты, шпината, сельдерея, а также вишни, аво­кадо и свежих сыров. Необходимо исключить потребление растворимого кофе, который содержит синтетическую присадку, замедляю­щую снижение уровня гомоцистеина, и тво­рога, содержащего избыточное количество метионина.

Дефекты развития плода.

Повышение часто­ты встречаемости аллеля 677Т было отмечено не только при позднем токсикозе (гестозе), но и при других осложнениях беременности (отслойке плаценты, задержке роста плода, дефекте нервной трубки, пренатальной смерти плода). Сочетание мутации 677Т с другими фак­торами риска приводит к повышению вероят­ности раннего выкидыша].

О важности проблемы говорит тот факт, что Министерство здравоохранения США в 1992 году рекомендовало женщинам, которые могут забеременеть, принимать по 400 мкг фолиевой кислоты в день.

Сердечно-сосудистые заболевания.

При исследо­вании связи между мутацией 677Т и сердечно­сосудистыми заболеваниями обнаружено, что гомозиготная мутация 677Т/Т встречается гораздо чаще в группе пациентов, чем у здоро­вых доноров. У молодых пациентов с ишемией артерий гомозигота Т/Т встречается в 1,2 раза чаще [43]. Статистический мета-анализ 40 неза­висимых исследований пациентов с ишеми-ческой болезнью сердца (ИБС), обобщающий данные о 11162 пациентах и 12758 здоровых донорах, показал увеличение риска развития ИБС в 1,16 раза при наличии гомозиготы Т/Т [44]. Невысокая степень риска связана с гете­рогенностью анализируемых выборок населения. При исследовании гомогенных выборок населения (индивидуальные исследования, а не мета-анализ) оценки степени риска значитель­но выше. Так, разница в частоте встречаемости гомозигот Т/Т у пациентов и у здоровых доно­ров соответствовала 3-х кратному повышению риска кардио-васкулярных заболеваний в моло­дом возрасте.

Развитие предраковых и раковых состояний коло ректальной области.

Выявлена определенная взаимосвязь между полиморфизмами MTHFR и развитием предраковых и раковых состояний колоректальной области. Проведено исследова­ние значительной группы больных с полипозом толстого кишечника. Определяли уровни фолата в эритроцитах и наличие полиморфизма С677Т гена MTHFR. Полученные результаты выявили связь между пониженным содержанием фолата и риском развития аденоматоза. Многофакторный анализ показал, что курение, фолатный статус и генотип MTHFR являются существенными ком­понентами высокого риска аденоматоза. Этот риск оказался весьма велик у лиц с низким уров­нем фолата, являющихся носителями аллели 677Т в гомо- или гетерозиготной форме. Полученные данные указывают на взаимное влияние питания и генных факторов при развитии предраковых состояний.

Сходные предположения выдвинуты учены­ми, которые обследовали большое количество больных раком толстого кишечника и выявили значительную связь между риском развития ракового заболевания, возрастом больных, воз­растным дефицитом фолата и Т/Т генотипом MTHFR. Исследование 379 пациентов с коло­ректальной аденомой и 726 здоровых доноров показало, что у мужчин-носителей Т/Т геноти­па, употребляющих много алкоголя, риск забо­левания аденомой повышается в 3,5 раза. Однако некоторые исследователи считают, что без употребления алкоголя, как одного из фак­торов риска, мутация 677Т в случае колоректального рака является защитным фактором. Гак, исследование пациентов с проксимальным колоректальным раком показало, что наличие у пациента гомозиготы Т/Т приводит к 2,8-крат­ному понижению риска его развития.

Риск развития патологии при химиотерапии рака.

Полиморфизм G77T влияет на эффектив­ность химиотерапии рака. Практически все препараты цитостатического действия, при­меняющиеся в противоопухолевой терапии, являются тератогенами, в частности, метотрексат - антиметаболит, действие которого свя­зано с ингибированием активности фермента MTHFR. Исследование небольших выборок (до 50 пациенток) больных раком груди показало, что при наличии гомозиготы Т/Т риск раз­вития побочных эффектов при применении метотрексата увеличивается в десятки раз. Следует отметить, что и без этой мутации у женщины, получавшей метотрексат до бере­менности, повышен риск рождения ребенка с хромосомной патологией. После лечения цитостатиками, особенно при наличии неблагопри­ятного генетического фона, в обязательном порядке рекомендуется проведение ультразву­кового сканирования на разных сроках бере­менности для исключения у плода анатомиче­ских пороков.

Онкогинекологические заболевания.

Имеются немногочисленные исследования генотипа MTHFR при онкогинекологических заболе­ваниях. Изучался полиморфизм С677Т гена MTHFR в большой группе еврейских женщин, заболевших раком молочной железы и яич­ника, включая и наследственные формы, свя­занные с мутациями генов BRCA («гены рака молочной железы»). При таком неблагопри­ятном генетическом фоне наличие у больных Т/Т генотипа оказалось существенным фак­тором отягощения заболевания. Частота Т/Т генотипа была в 2 раза выше (33% против 17%, Р=0,0026) среди женщин с двусторонним раком молочной железы и раком яичника по сравне­нию с основной группой больных. Женщины с гетерозиготным генотипом С/Т имели двой­ной онкологический риск, а у больных с гомо­зиготным генотипом Т/Т риск был повышен втрое по сравнению с контрольной группой. Кроме того, пониженное потребление фолатов в диете повышало генетический риск до пяти­кратного значения по сравнению с контролем.

Подтверждается и тот факт, что заражение вирусом папилломы (HPV) являет­ся важнейшим фактором риска развития цервикальной дисплазии. При этом было отмече­но особое значение сочетания HPV-инфекции с Т/Т генотипом MTHFR. Женщины с гомозиготой G77T/T должны получать вакцину от папилломовирусной инфекции в первую очередь.

2. Ген MTRR белка метионинсинтазы редуктазы расположен на хромосоме 5р15.3-р15.2

Метионинсинтаза редуктаза является важным белком в метаболизме аминокислоты метионина. Метионин необходимая аминокислота в метаболизме животных, играющая ключевую роль в синтезе белков и 1- углеродных соединений. Активная форма метионина в организме представлена S-аденозилметионином (S-AM). S-AM - это донор метионина для сотен реакций биохимического трансметилирования. Основными путями использования метильных групп в клетке является метилирование ДНК и синтез de novo нуклеиновых оснований.

Ген MTRR входит в состав «генов фолатного цикла»: метилентетрагидрофолат-редуктаза (метионинсинтаза-редуктаза (MTRR), метионин-синтаза (MTR)). Полиморфизмы в этих генах вместе с генами факторов свёртываемости крови F2 и F5 вносят больший вклад в риск развития тромбофилий. В настоящее время известно, что полиморфизм 66A-G в гене MTRR, ведущий к замене интерлейцина на метионин в 22 положении белка, связан с атеросклерозом, тромбозом, не расхождением хромосом, повышенным риском образования дефекта нервной трубки у плода.

Показания для идентификации полиморфных аллелей в генах факторов свёртывания F2 и F5 и в генах фолатного цикла одинаковы

Показания к анализу. Исследование генетических факторов предрасположенности к тромбозам показано следующим группам лиц:

·                пациентам, имеющим в анамнезе повторные случаи венозных тромбоэмболии (ВТЭ);

·                пациентам с первым эпизодом ВТЭ в возрасте до 50 лет;

·                пациентам с первым эпизодом ВТЭ при отсутствии средовых фактором риска в любом возрасте;

·                пациентам с первым эпизодом ВТЭ необычной анатомической локализации (мозговые, брыжеечных, печеночных вен, портальной вены и т.д.);

·                пациентам с первым эпизодом ВТЭ в любом возрасте, имеющих родственников первой степени родства (родители, дети, сибсы) с тромбозами до 50 лет;

·                женщинам с первым эпизодом ВТЭ, возникшим во время беременности, в послеродовом периоде, или во время приема оральных контрацептивов;

·                женщинам с необъяснимой внутриутробной гибелью плода во время 2 или 3 триместра беременности;

·                женщины с первым эпизодом ВТЭ, получающие заместительную гормональную терапию.

Обнаружено, что с увеличением возраста всё количество гомоцистеина и MTR 2756 AG/GG генотип становились выраженными факторами риска появления детей с синдромом Дауна в соотношении 6,7 и 3,5 соответственно. MTR 2756 AG/GG генотип сильно увеличивал риск развития синдрома Дауна( в 3,7 раза ).