1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Генетика
  4. T. 56, № 6, 2020

Генетика, 2020, T. 56, № 6, стр. 698-703

Полиморфизм rs2009262 EFEMP1 ассоциирован с развитием пупочных грыж и не связан с развитием послеоперационных грыж в русской популяции

О. Ю. Бушуева 1, 2, *, А. В. Полоников 1, 2, С. В. Иванов 1, И. С. Иванов 1, Е. Ю. Клесова 1, 2, А. В. Цуканов 1, **

1 Курский государственный медицинский университет
305004 Курск, Россия

2 Курский государственный медицинский университет, Научно-исследовательский институт генетической и молекулярной эпидемиологии
305004 Курск, Россия

* E-mail: olga.bushueva@inbox.ru
** E-mail: tsandrej@yandex.ru

Поступила в редакцию 21.05.2019
После доработки 03.09.2019
Принята к публикации 03.10.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Цель настоящей работы – изучение ассоциаций полиморфных вариантов генов rs2009262 EFEMP1 и rs3809060 WT1 с развитием пупочных и послеоперационных грыж в русской популяции. Образцы ДНК были получены от 253 пациентов с грыжами передней брюшной стенки (60 мужчин, 193 женщины, 82 человека с пупочными грыжами и 171 человек с послеоперационными грыжами) и 240 практически здоровых индивидов соответствующего возраста (52 мужчины, 188 женщин). Генотипирование проводили с помощью ПЦР в режиме реального времени. Для анализа ассоциаций исследуемых SNPs с развитием грыж использовалась логистическая регрессия. Обнаружили, что полиморфизм rs2009262 EFEMP1 снижает риск развития грыж, с учетом коррекции на пол и возраст (OR = 0.74, 95%-ный CI = 0.56–0.98; P = 0.034). Стратифицированный анализ в зависимости от типа грыжи выявил, что полиморфизм rs2009262 EFEMP1 связан с развитием пупочных грыж (OR = 0.57, 95%-ный CI = 0.37–0.88; P = 0.008). При этом ассоциации данного полиморфизма с развитием послеоперационных грыж обнаружено не было. Выявили протективный эффект полиморфизма rs2009262 EFEMP1 относительно развития пупочных грыж.

Ключевые слова: пупочные грыжи, послеоперационные грыжи, наследственная предрасположенность, EFEMP1, WT1, rs2009262, rs3809060.

Грыжи передней брюшной стенки (ГПБС) выявляются у 2–5% населения планеты [1]. У каждого пятого пациента с ГПБС происходит ущемление грыжи, что является самым опасным осложнением и требует экстренного оперативного вмешательства, летальность при этом составляет от 3 до 15%. Каждый год в мире по поводу ГПБС выполняют более 20 млн плановых хирургических операций, что составляет от 10 до 15% всех проводимых операций [2]. Пик заболеваемости ГПБС наблюдается у людей старше 50 лет, что обусловлено частичной атрофией, гипотонией мышц живота и ожирением [3], истончением и уменьшением эластичности апоневрозов и фасций за счет нарушения образования и разрушения коллагена и эластина [4], накопления в тканях конечных продуктов гликирования [5], увеличения размеров “слабых мест” передней брюшной стенки.

На сегодняшний день единой теории причин возникновения ГПБС не существует, однако в последние годы активно изучается роль генетических факторов в формировании предрасположенности к ГПБС [6]. Примечательно, что широкомасштабные генетические исследования ГПБС единичны и направлены преимущественно на изучение паховых грыж. В опубликованном в 2015 г. широкогеномном исследовании паховых грыж [7] были обнаружены четыре ассоциированных локуса, два из которых показали наиболее высокий уровень статистической значимости во взаимосвязи с заболеванием (rs2009262 EFEMP1, P = = 3.66 × 10–15; rs3809060 WT1, P = 4.96 × 10–14). Эта работа была выполнена на крупной выборке, включающей больных с паховыми грыжами (5295 человек) и здоровых индивидов (67510 человек) [7]. Однако стоит отметить генетическую гетерогенность исследованной когорты, в которую были включены жители США европейского и неевропейского происхождения. Результаты данного широкогеномного исследования не были реплицированы ни в одной из европейских популяций, в том числе российской. Более того, в проведенном исследовании не были изучены пупочные грыжи и послеоперационные грыжи. Еще одно исследование, причем для разных вариантов ГПБС, было проведено в Великобритании. Основываясь на результатах, представленных поисковым ресурсом Gene ATLAS (крупная база данных ассоциаций между сотнями признаков и миллионами вариантов с использованием британской биобанк-когорты), rs2009262 EFEMP1 и rs3809060 WT1 связаны с развитием различных типов грыж передней брюшной стенки в британской популяции. Потенциально высокая патогенетическая значимость rs2009262 EFEMP1 и rs3809060 WT1 для развития ГПБС, подтвержденная несколькими крупными исследованиями [8], и отсутствие репликационных исследований в России послужили обоснованием для проведения настоящего исследования.

Целью нашего исследования стало изучение ассоциаций rs2009262 EFEMP1 и rs3809060 WT1 с предрасположенностью к грыжам передней брюшной стенки в русской популяции.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследование была включена выборка неродственных русских индивидов, проживающих в Курской области, общей численностью 493 человека. В контрольную группу вошли 240 относительно здоровых добровольцев без признаков дисплазии соединительной ткани (52 мужчины, 188 женщин), не имеющих грыж передней брюшной стенки в анамнезе. В группу больных вошли 253 пациента с ГПБС (60 мужчин, 193 женщины), которые проходили оперативное лечение в Отделении общей хирургии Курской областной клинической больницы в период с 2010 по 2018 г. Средний возраст больных в контрольной и основной группах не различался – 56.04 ± 8.73 и 56.03 ± ± 11.1 соответственно.

Исследование было одобрено Региональным этическим комитетом Курского государственного медицинского университета.

У всех обследуемых проводили забор венозной крови. Геномную ДНК выделяли стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции. Генотипирование rs2009262 EFEMP1 и rs3809060 WT1 проводили методом ПЦР в режиме реального времени путем дискриминации аллелей с помощью TaqMan-зондов на амплификаторе CFX96 Bio-Rad (США) с использованием праймеров и зондов, синтезированных компанией Синтол (Москва). Повторное генотипирование 10% исследованных образцов, отобранных по случайному принципу и при отсутствии информации о статусе болезни, показало 100%-ную воспроизводимость оригинальных результатов. Для анализа ассоциаций генотипов с риском развития ГПБС использовали логистический регрессионный анализ. Все расчеты были выполнены в программе SNPStats, доступной онлайн (https://www.snpstats.net/start.htm). Для оценки ассоциаций генотипов с ГПБС использовали показатели отношения шансов (OR) и 95%-ный доверительный интервал (CI). Все расчеты были выполнены с поправками на пол и возраст. Для расчета поправок на множественные сравнения использовали метод Бенджамини–Хохберга. Значение P ≤ 0.05 принималось как статистически значимое.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Распределение частот генотипов по полиморфизму rs3809060 WT1 в группе здоровых индивидов соответствовало равновесию Харди–Вайнберга (P > 0.05). Однако по полиморфизму rs2009262 EFEMP1 в контрольной группе мы наблюдали отклонение от равновесия Харди–Вайнберга за счет снижения наблюдаемой гетерозиготности (P < < 0.01). Нам не удалось провести генотипирование трех образцов ДНК по полиморфизму rs2009262 EFEMP1 в контрольной группе и шести образцов ДНК у больных основной группы по полиморфизму rs3809060 WT1 по причине низкого качества полученных образцов ДНК. Результаты анализа ассоциаций исследованных полиморфных вариантов генов представлены в табл. 1. Согласно полученным результатам, полиморфизм rs3809060 WT1 не был связан с развитием грыж передней брюшной стенки; в то же время полиморфизм rs2009262 EFEMP1 ассоциировался с развитием грыж с учетом коррекции на пол и возраст. Однако после введения поправки на множественные сравнения данная ассоциация не достигала уровня статистически значимой (табл. 1).

Таблица 1.  

Анализ ассоциаций rs2009262 EFEMP1 и rs3809060 WT1 с развитием грыж передней брюшной стенки, общие группы

Анализ ассоциаций полиморфизма rs2009262 EFEMP1
Показатели Минорный аллель/генотипы Контроль (N = 237) Больные (N = 253) P PFDR OR
(95% CI)
Частота минорного аллеля C 0.285 0.221 0.03* 0.06 0.71
(0.54–0.95)
Частоты генотипов, N (%) TT 130 (54.9) 156 (61.7) 0.034*# 0.068# 0.74#
(0.56–0.98)#
TC 79 (33.3) 82 (32.4)
CC 28 (11.8) 15 (5.9)
Анализ ассоциаций полиморфизма rs3809060 WT1
Показатели Минорный аллель/генотипы Контроль (N = 240) Больные (N = 247) P PFDR OR
(95% CI)
Частота минорного аллеля T 0.304 0.302 0.99 0.99 0.99
(0.75–0.30)
Частоты генотипов, N (%) GG 110 (45.8) 125 (50.6) 0.94# 0.99# 0.99#
(0.75–0.30)#
GT 114 (47.5) 95 (38.5)
TT 16 (6.7) 27 (10.9)

Примечание (для табл. 1, 2). P-уровень значимости с коррекцией на пол, возраст; PFDR – Р-уровень значимости с учетом поправки на множественные сравнения, рассчитанный методом Бенджамини–Хохберга; OR (95% CI) – отношение шансов и 95%-ный доверительный интервал; * – статистически значимые различия между группами; # – показатели, рассчитанные для лог-аддитивной регрессионной модели с коррекцией на пол, возраст. П/ж шрифт – статистически значимые показатели.

В связи с патогенетически различными механизмами развития послеоперационных и пупочных грыж на следующем этапе нашего исследования мы провели дифференцированный анализ ассоциаций полиморфизма rs2009262 EFEMP1 с возникновением различных подтипов грыж (пупочных и послеоперационных). Согласно полученным результатам, полиморфизм rs2009262 EFEMP1 ассоциировался с развитием пупочных грыж и имел протективный эффект после коррекции на пол, возраст и множественные сравнения и не был связан с развитием послеоперационных грыж (табл. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящей работе впервые в России была исследована связь rs3809060 WT1 и rs2009262 EFEMP1 с развитием пупочных и послеоперационных грыж и показана ассоциация полиморфизма rs2009262 EFEMP1 с развитием пупочных грыж в русской популяции. Примечательно, что данный полиморфизм не был ассоциирован с послеоперационными грыжами. Полученные нами результаты вполне закономерны, поскольку возникновение пупочных грыж связано с анатомически и генетически обусловленными “слабыми местами” в передней брюшной стенке. В свою очередь, причинами образования послеоперационных вентральных грыж могут быть: дисплазия соединительной ткани, использование устаревших видов шовного материала (нерассасывающиеся плетеные толстые нитки – лавсан, капрон, шелк), грубая хирургическая техника, раневая инфекция, повторные вмешательства, исходные нарушения гомеостаза (гипопротеинемия и анемия), сопутствующая патология (ожирение, сахарный диабет) [9].

Результаты нашего исследования частично согласуются с полученными в США данными широкогеномного исследования, в котором была показана связь полиморфизма rs2009262 EFEMP1 с развитием паховых грыж [7]. Однако стоит отметить, что в данной работе анализировались не пупочные, а паховые грыжи. Также обращает на себя внимание тот факт, что в настоящей работе не удалось подтвердить ассоциацию полиморфизма rs3809060 WT1 с развитием ГПБС, обнаруженную E. Jorgenson и соавт. в GWAS [7]. Полученные нами результаты в большей степени согласуются с данными другого крупного исследования, основанного на анализе британского биобанка. В частности, был обнаружен сходный протективный эффект аллеля С rs2009262 EFEMP1 на развитие различных типов ГПБС у британцев (пупочной грыжи, грыжи передней брюшной стенки, недифференцированных подтипов грыж) при высоком уровне значимости Р, достигающем Р = = 0.00017 для пупочных грыж. rs3809060 WT1 также был связан с развитием пупочных грыж в британской популяции, однако уровень значимости Р для данного полиморфизма был значительно ниже (Р = 0.024 для пупочных грыж). Возможно, различия по данному полиморфизму между полученными нами результатами и данными проведенного в Великобритании исследования связаны с большим объемом исследованной когорты британского биобанка и большей мощностью исследования. При этом высокая патогенетическая значимость rs2009262 EFEMP1 для развития ГПБС, показанная по меньшей мере в двух крупнейших мировых исследованиях и подтвержденная в русской популяции, не вызывает сомнений.

Ген EFEMP1 экспрессируется в соединительной ткани и может играть роль в гомеостазе соединительной ткани через его действие на ферменты внеклеточного матрикса, включая матриксные металлопротеиназы и их ингибиторы, которые участвуют в деградации волокон коллагена [10, 11]. При этом известно, что гомеостаз коллагена играет важную роль в развитии ГПБС [12]. Коллаген является основным структурным белком апоневроза передней брюшной стенки и подвергается непрерывному процессу синтеза и деградации [4]. Исследования коллагена у пациентов с ГПБС показали, что грыжи имеют более низкий уровень коллагена по сравнению с контрольными образцами апоневроза передней брюшной стенки. Более того, у пациентов с грыжами отмечается снижение соотношения коллагена I и III типов [13, 14]. R. Rosch и соавт. [15], изучавшие причины нарушения соотношения коллагена I и III типов у пациентов с паховыми грыжами, обнаружили, что изменение этого соотношения обусловлено усилением экспрессии мРНК коллагена типа III у пациентов с паховыми грыжами по сравнению с контролем. Позже G.A. Antoniou с соавт. [10] обнаружили у пациентов с паховыми грыжами дисбаланс в активности матриксных металлопротеиназ и их ингибиторов (ММР и TIMPs), участвующих в деградации коллагена [10, 11].

Эластин также является ключевым компонентом соединительной ткани, который дополняет роль коллагена, обеспечивая эластичность и позволяя ткани растягиваться и возвращаться к своей первоначальной форме. В соединительной ткани эластин интегрирован в каркас из микрофибрилл белка фибулина [16]. EFEMP1 является членом семейства генов фибулина, а белок EFEMP1 способен связывать тропоэластин – строительный блок эластина [17]. Мыши, нокаутированные по EFEMP1, имели сниженную эластичность волокон фасции, что приводило к развитию прямых и непрямых паховых грыж, пролапса таза и выпячиванию мечевидного отростка [18]. Варианты в локусе EFEMP1 также были связаны с функциональными изменениями в легких, в том числе c показателем жизненной емкости [19]. Эта взаимосвязь может быть обоснована тем фактом, что нарушение гомеостаза коллагена и эластина способствует развитию хронической обструктивной болезни легких и тем самым может являться фактором риска развития грыж передней брюшной стенки.

Таким образом, наше исследование свидетельствует о важной роли генов-регуляторов гомеостаза коллагена и эластина в развитии грыж передней брюшной стенки. Требуются дальнейшие подтверждающие исследования роли гена EFEMP1 и других генов гомеостаза соединительной ткани в развитии грыж передней брюшной стенки в различных популяциях мира. Дальнейшие исследования, в первую очередь генов, функционально взаимодействующих с EFEMP1, будут способствовать более глубокому пониманию молекулярных механизмов развития данной патологии и разработке эффективных методов профилактики, оперативного и неоперативного лечения грыж.

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.

Таблица 2.  

Анализ ассоциаций полиморфизма rs2009262 EFEMP1 с развитием различных типов грыж передней брюшной стенки

Анализ ассоциаций rs2009262 EFEMP1 с развитием пупочных грыж
Показатели Минорный аллель/генотипы Контроль (N = 237) Больные (N = 82) P PFDR OR
(95% CI)
Частота минорного аллеля С 0.285 0.177 0.01* 0.02* 0.55
(0.35–0.85)
Частоты генотипов, N (%) TT 130 (54.9) 54 (65.8) 0.008*# 0.016*# 0.57#
(0.37–0.88)#
TC 79 (33.3) 27 (32.9)
CC 28 (11.8) 1 (1.2)
Анализ ассоциаций rs2009262 EFEMP1 с развитием послеоперационных грыж
Показатели Минорный аллель/генотипы Контроль (N = 237) Больные (N = 171) P PFDR OR
(95% CI)
Частота минорного аллеля С 0.285 0.243 0.21 0.21 0.81
(0.59–1.11)
Частоты генотипов, N (%) TT 130 (54.9) 102 (59.6) 0.19# 0.19# 0.82#
(0.61–1.11)#
TC 79 (33.3) 55 (32.2)
CC 28 (11.8) 14 (8.2)

Список литературы

  1. Кириенко А.И., Никишков А.С., Селиверстов Е.И., Андрияшкин А.В. Эпидемиология грыж передней брюшной стенки // Эндоскопическая хирургия. 2016. № 4. С. 55–60.https://doi.org/10.17116/endoskop201622455-60

  2. Паршиков В.В., Петров В.В., Романов Р.В. и др. Качество жизни пациентов после герниопластики // Мед. альманах. 2009. № 1(6). С. 100–103.

  3. Aguirre D.A., Casola G., Sirlin C. Abdominal wall hernias: MDCT findings // Am. J. Roentgenol. 2004. V. 183. № 3. P. 681–690. https://doi.org/10.2214/ajr.183.3.1830681

  4. Antoniou G.A., Georgiadis G.S., Antoniou S.A. et al. Abdominal aortic aneurysm and abdominal wall hernia as manifestations of a connective tissue disorder // J. Vascular Surgery. 2011. V. 54. № 4. P. 1175–1181. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2011.02.065

  5. Harlaar J.J., Eker H.H., Vakalopoulos K.A. et al. Advanced glycation end products as a biomarker for incisional hernia // Hernia. 2017. V. 21. № 4. P. 537–541. https://doi.org/10.1007/s10029-017-1610-2

  6. Zöller B., Ji J., Sundquist J., Sundquist K. Shared and nonshared familial susceptibility to surgically treated inguinal hernia, femoral hernia, incisional hernia, epigastric hernia, and umbilical hernia // J. Am. College of Surgeons. 2013. V. 217. № 2. P. 289–299. https://doi.org/10.1007/978-3-319-43045-4_1

  7. Jorgenson E., Makki N., Shen L. et al. A genome-wide association study identifies four novel susceptibility loci underlying inguinal hernia // Nat. Communicat. 2015. V. 6. P. 1–9. https://doi.org/10.1038/ncomms10130

  8. Пономаренко И.В. Отбор полиморфных локусов для анализа ассоциаций при генетико-эпидемиологических исследованиях // Научный результат. Медицина и фармация. 2018. Т. 4. № 2. С. 40–54. https://doi.org/10.18413/2313-8955-2018-4-2-0-5

  9. Богдан В.Г., Варикаш Д.В. Послеоперационные вентральные грыжи: современные аспекты патогенеза // Воен. медицина. 2017. № 4. С. 78–82.

  10. Antoniou G.A., Tentes I.K., Antoniou S.A. et al. Matrix metalloproteinase imbalance in inguinal hernia formation // J. Invest. Surgery. 2011. V. 24. № 4. P. 145–150. https://doi.org/10.3109/08941939.2011.558610

  11. Klenotic P.A., Munier F.L., Marmorstein L.Y., Anand-Apte B. Tissue inhibitor of metalloproteinases-3 (TIMP-3) is a binding partner of epithelial growth factor-containing fibulin-like extracellular matrix protein 1 (EFEMP1). Implications for macular degenerations // J. Biol. Chemistry. 2004. V. 279. № 29. P. 30469–30473. https://doi.org/10.1074/jbc.M403026200

  12. Bendavid R. The unified theory of hernia formation // Hernia. 2004. V. 8. № 3. P. 171–176. https://doi.org/10.1007/s10029-004-0217-6

  13. Иванов С.В., Лазаренко В.А., Иванов И.С. и др. Влияние оротата калия на неоколлагеногенез при имплантации полипропиленового эндопротеза и эндопротеза из полипропилена с полимолочной кислотой в эксперименте // Хирургия. Журн. им. Н.И. Пирогова. 2017. № 3. С. 50–54. https://doi.org/10.17116/hirurgia2017350-54

  14. Casanova A.B., Trindade E.N., Trindade M.R. Collagen in the transversalis fascia of patients with indirect inguinal hernia: a case-control study // Am. J. Surgery. 2009. V. 198. № 1. P. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.amjsurg.2008.07.021

  15. Rosch R., Klinge U., Si Z. et al. A role for the collagen I/III and MMP-1/-13 genes in primary inguinal hernia? // BMC Med. Genet. 2002. V. 3. № 1. P. 2. https://doi.org/10.1186/1471-2350-3-2

  16. Yanagisawa H., Davis E.C. Unraveling the mechanism of elastic fiber assembly: the roles of short fibulins // Intern. J. Biochem. & Cell Biol. 2010. V. 42. № 7. P. 1084–1093. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2010.03.009

  17. Kobayashi N., Kostka G., Garbe J.H. et al. A comparative analysis of the fibulin protein family biochemical characterization, binding interactions, and tissue localization // J. Biol. Chem. 2007. V. 282. № 16. P. 11805–11816. https://doi.org/10.1074/jbc.M611029200

  18. McLaughlin P.J., Bakall B., Choi J. et al. Lack of fibulin-3 causes early aging and herniation, but not macular degeneration in mice // Hum. Mol. Genet. 2007. V. 16. № 24. P. 3059–3070. https://doi.org/10.1093/hmg/ddm264

  19. Loth D.W., Artigas M.S., Gharib S.A. et al. Genome-wide association analysis identifies six new loci associated with forced vital capacity // Nat. Genet. 2014. V. 46. № 7. P. 669–676. https://doi.org/10.1038/ng.3011

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Генетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал