Генетика, 2020, T. 56, № 10, стр. 1218-1223

Болезнь Альцгеймера (БА) – нейродегенеративное заболевание, наиболее распространенная форма деменции. Изменения, лежащие в основе клинических проявлений заболевания, возникают задолго до проявления первых симптомов, развиваются медленно в ходе досимптоматической фазы. Данная фаза сопровождается когнитивными нарушениями, которые чаще всего описываются как умеренные когнитивные нарушения (УКН). В ходе ухудшения когнитивных способностей человека фаза УКН переходит в клиническую деменцию альцгеймеровского типа [1]. Многочисленные широкогеномные ассоциативные исследования (GWAS) болезни Альцгеймера и вариабельности когнитивных способностей выявили несколько тысяч генетических маркеров, при этом вклад их в наследственную компоненту невелик [2, 3]. Подавляющее большинство маркеров, найденных в GWAS, за исключением структурных вариантов аполипопротеина Е (APOE), вносят лишь минорный вклад в подверженность к БА с поздним проявлением. К тому же только некоторые из показанных ассоциаций воспроизводятся в репликативных исследованиях [4, 5].

Одной из продуктивных стратегий выявления генетических маркеров, лежащих в основе многофакторных признаков, является анализ структуры неравновесия по сцеплению в области генов-кандидатов и поиск ассоциированных с заболеванием гаплотипов. Такой подход может существенно повысить статистическую мощность ассоциативного исследования [6]. При этом важно учитывать тот факт, что структура неравновесия по сцеплению является результатом генетико-демографической истории популяции [7, 8].

В данной публикации представлены результаты анализа ассоциаций гаплотипов SNP-маркеров, локализованных в генах, вовлеченных в формирование и развитие болезни Альцгеймера и вариабельность когнитивных способностей.

В работе были использованы две выборки из популяции русских г. Томска. Было обследовано 704 человека, средний возраст которых составил 71.8 ± 5.6 года, собранных в ходе когортного исследования по первичной профилактике БА без диагноза БА [9]. Подробная характеристика выборки представлена ранее [10]. В выборке было проведено нейропсихологическое тестирование с использованием Монреальской шкалы оценки когнитивных функций (MoCA). На основе результатов тестирования выборка была разделена на две подвыборки. В выборку с умеренными когнитивными нарушениями или недиагностированной деменцией вошли 86 пожилых людей, набравших менее 18 баллов теста MoCA. Контрольную выборку составили 618 обследуемых. Группа больных БА (190 обследуемых) была набрана из пациентов с диагнозом БА (код G30 по МКБ-10), обследованных на кафедре неврологии и нейрохирургии Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск). Диагноз устанавливали в соответствии с критериями МКБ-10, DSM-IV и NINCDS/ADRDA1.

В качестве анализируемых маркеров были отобраны однонуклеотидные полиморфные варианты, показавшие ассоциацию с болезнью Альцгеймера или вариабельностью когнитивных способностей в широкогеномных ассоциативных исследованиях, проведенных на выборках европейцев или при полноэкзомном ассоциативном анализе, выполненном для русской популяции (табл. 1) (https:// www.ebi.ac.uk/gwas/, В.А Степанов и др., неопубликованное). Распределение частот генотипов изучаемых полиморфных вариантов в выборках соответствовало равновесию Харди–Вайнберга, за исключением rs6051449 (p = 0.0016), rs4629318 (p = 0.0239), rs599255 (p = 0.025) в контрольной выборке и rs12989701 (p = 0.0193), rs6051449 (p = = 0.0109) в выборке БА.

Структуру неравновесия по сцеплению определяли с помощью Haploview 4.2. Частоты гаплотипов определяли с помощью EM алгоритма. LD между парами SNP оценивалось с помощью коэффициента D' и коэффициента корреляции r² Пирсона. Блочная структура определялась посредством алгоритма “Solidspine LD”. Для анализа ассоциаций гаплотипов с уровнем когнитивных способностей использовали пермутационный тест, количество пермутаций составило 50 000.

В результате проведенного анализа блоки сцепления были выявлены на хромосомах: 1, 2, 6, 8, 11, 19, 20 (рис. 1). Блоки сцепления, локализованные на 6-й хромосоме, выявленные на выборке пожилых людей без диагноза болезнь Альцгеймера и с поставленным диагнозом, различаются по своей структуре. В выборке больных сцепление показано для двух маркеров из трех (rs17693963, rs1635) (рис. 1, табл. 2).

Рис. 1.

Блоки сцепления на хромосомах 1, 2, 6, 8, 11, 19, 20: Хр. 1 – блок сцепления на 1-й хромосоме, Хр. 2 – блок сцепления на 2-й хромосоме, Хр. 6а – блок сцепления на 6-й хромосоме в выборке здоровых пожилых, Хр. 6б – блок сцепления на 6-й хромосоме в выборке больных БА, Хр. 8 – блок сцепления на 8-й хромосоме, Хр. 11 – блок сцепления на 11-й хромосоме, Хр. 19 – блок сцепления на 19-й хромосоме, Хр. 20 – блок сцепления на 20-й хромосоме. Цветовая гамма отображает силу сцепления между SNP: ярко-красный – сильное сцепление (D' = 1, LOD > 2), красный и розовый –значительное сцепление (D' < 1, LOD > 2), белый – слабое сцепление (D' < 1, LOD < 2). Ячейка сиреневого цвета обозначает невозможность расчета неравновесия по сцеплению вследствие низкой частоты минорного аллеля полиморфизма (D' = 1, LOD < 2).

Результаты анализа ассоциации выявленных гаплотипов с УКН и БА представлены в табл. 2. Значимые ассоциации, полученные с учетом 50 000 пермутаций, показаны для блоков сцепления, локализованных на 1-й и 19-й хромосомах. Блок сцепления, расположенный на 1-й хромосоме, локализован в гене CR1. Белок CR1 является трансмембранным гликопротеином I типа, играет свою роль при клиренсе бета-амилоида, нейровоспалении и тауопатии. Впервые ассоциация данного гена с болезнью Альцгеймера была показана в 2009 г., на настоящий момент 17 широкогеномных ассоциативных исследований выявили ассоциацию с БА для шести SNP, локализованных в гене CR1 [3, 11].

Блоки сцепления, локализованные на хромосоме 19, для русской популяции описаны ранее и включают в себя SNP нескольких генов: NECTIN2, TOMM40, APOE, APOC1. Значимая ассоциация с болезнью Альцгеймера показана для гаплотипа второго блока, включающего в себя полиморфные варианты генов APOE и APOC1. При этом маркеры гена APOE также показали ассоциацию с БА индивидуально (rs769449, р = 0.0000; rs429358, р = 0.0005). APOE на настоящий момент остается ведущим фактором риска для наиболее распространенной формы болезни Альцгеймера с поздним проявлением. Предполагаются два механизма влияния APOE на развитие БА. С одной стороны, он способствует накоплению бета-амилоида, с другой, – повреждает цитоскелет и митохондрии нейронов при стрессе [12].

Ассоциации анализируемых гаплотипов с УКН при выбранных условиях анализа (50 000 пермутаций) выявлены не были. Вероятно, свою роль в этом также сыграл объем выборки пожилых людей, набравших менее 18 баллов теста MoCA. 

Таким образом, полученные нами результаты подтверждают роль генов APOE и CR1 в патогенезе болезни Альцгеймера в русской популяции.

Все процедуры, выполненные в исследовании с участием людей, соответствуют этическим стандартам институционального и/или национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующим изменениям или сопоставимым нормам этики.

От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.