Мутации и полиморфизмы генов миоцилина и оптиневрина: значение для ранней диагностики первичной открытоугольной глаукомы

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

Mutations and polymorphisms inof myocilin and optineurin genes: importance for early diagnosismyocilin and optineurin as risk factors of primary open-angle glaucoma.


Yu.S. Astakhov1, V.B. Vasilyev2, V.V. Rakhmanov1

1St.-Petersburg Pavlov State Medical University,
2NII of expiremental medicint
Myocilin (MYOC/TIGR) and optineurin (OPTN) genes were investigated for presence of mutations and polymorphisms in a large group of patients in St.-Petersburg with diagnosis of primary open-angle glaucoma. Totally, 170 patients with family history of adult-onset POAG, including normal tension glaucoma (NTG) and 100 patients of the control group were examined. DNA collected from these patients in St. Petersburg with the primary open-angle glaucoma (POAG) was analyzed for single-strand conformation polymorphism (SSCP) as a marker of sequence variants in TIGR/MYOC and OPTN genes. to reveal sequence variants in the myocilin (MYOC/TIGR) and optineurin (OPTN) genes.. Since the major part of mutations so far described were so far found in exon 3 of TIGR/MYOC gene and in exons 4 and 5 of OPTN gene, weauthors also started the primary screening ofof these exons. We have selected exon 3 of the myocilin gene and exons 4 and 5 of the optineurin genes for the primary screening, since most of the mutations known worldwide are localized in these exons. Mutation Q368X (c. 1102 C>T) in MYOC/TIGR was revealed in 1.2% (2/170) of probands with POAG, which is almost the same occurrence as in other populations. Four DNA polymorphisms were found in exon 3 of MYOC/TIGR. Distributions of these polymorphisms among the POAG patients and in the control group did not differ significantly. L41L (c. 433 G>A) polymorphism in exon 4 of OPTN gene was revealed in 2.9% probands. Frequency of M98K (c. 603 T>A) polymorphism in exon 5 of OPTN gene was significantly higher in POAG patients (6.5%) than in the control group (1%) (p=0.038, Fisher exact test). In our population we revealed no carriers of E50K mutation (c. 458 G>A) in exon 4 of the OPTN gene that is most oftenfrequently detected in patients with normal tension glaucoma (NTG). Thus, determination of the disease-causing Q368X mutation along with M98K polymorphism, associated with POAG and NTG phenotypes, can be used for early, pre-clinical diagnosis of POAG in St.-Petersburg.
Введение
Первичная открытоугольная глаукома (ПОУГ) является наиболее частой формой глаукомы и составляет по разным оценкам от 50 до 70 % [13]. Она же – одна из главных причин слабовидения и слепоты среди лиц трудоспособного возраста в развитых странах [11], и несмотря на достигнутые успехи в её лечении более половины больных продолжают терять зрительные функции.
Существующие в настоящее время диагностические методы не всегда могут обеспечить раннее выявление данного заболевания. Подавляющее большинство диагностических тестов рассчитано на выявление уже имеющихся у пациента изменений, связанных с глаукомой. Так, обычные периметрические тесты позволяют выявить изменения в полях зрения лишь при повреждении более 40% нервных волокон зрительного нерва [10]. Единственным способом профилактики слепоты от глаукомы является ранняя диагностика и своевременно начатое лечение. В этой связи особое значение имеют диагностические тесты, с помощью которых можно установить склонность к развитию глаукомы еще в преморбидном периоде.
Значительная доля случаев ПОУГ генетически обусловлена и составляет по данным разных авторов от 21 до 50% [14], а риск развития этого заболевания среди потомков больных глаукомой в десять раз выше, чем среднепопуляционный [17].
ПОУГ относится к группе мультифакториальных заболеваний с пороговым эффектом [1]. В некоторых случаях предрасположенность к развитию глаукомы наследуется по моногенному типу. Изучение семей с множественными случаями ПОУГ в роду позволило выявить специфические гены, ассоциированные с развитием данного заболевания, получившие названия гена миоцилина (MYOC/TIGR) [15] и гена оптиневрина (OPTN) [12]. Кодируемые этими локусами белки миоцилин и оптиневрин важны для нормального развития и функционирования глаза, однако их роль в патогенезе глаукомы до настоящего времени не вполне ясна.
ПОУГ, обусловленная мутациями в генах MYOC/TIGR (1q24.3-q25.2) и OPTN (10р14-р15), наследуется по аутосомно-доминантному типу. Мутации в этих генах ответственны за развитие от 2% до 20% случаев данного заболевания [38, 9, 4, 12], а их носители имеют риск развития ПОУГ в течение жизни, варьирующий от 60 до 100%.
К настоящему времени охарактеризовано более 70 мутаций в гене MYOC/TIGR и несколько мутаций в гене OPTN. Однако спектр описанных мутаций в этих генах является специфичным для отдельных популяций и этнических групп [2, 5], что делает невозможным в России в целях диагностики опираться на данные, полученные в других странах.
Цель исследования. Изучить молекулярную вариабельность генов миоцилина (MYOC/TIGR) и оптиневрина (OPTN) у больных ПОУГ в Санкт-Петербурге и определить диагностическое значение выявленных изменений.
Материалы и методы
Всего нами было обследовано 170 пациентов с ПОУГ, а также 100 человек группы контроля. Все пациенты были разделены на 3 группы: 1-я группа – больные ПОУГ с семейным анамнезом заболевания (100 человек); 2-я группа – больные ПОУГ без семейного анамнеза заболевания (50 человек); 3-я группа – больные глаукомой псевдонормального давления с семейным анамнезом заболевания (20 человек) (таблица 1).
После подписания информированного согласия всем больным с целью верификации диагноза проводилось полное офтальмологическое обследование с использованием общепринятых методик, а также клинико-генетический анализ родословных с использованием генеалогического метода. Больного включали в группу с отягощенным семейным анамнезом заболевания, если в родословной имелось не менее двух случаев ПОУГ при степени родства больных не менее 50%. Родственникам пробандов, у которых была обнаружена мутация, также предлагали пройти генетическое тестирование на наличие мутации.
Молекулярно-генетические исследования, включающие выделение геномной ДНК, амплификацию исследуемых участков генов методом полимеразной цепной реакции, анализ конформационного полиморфизма однонитевых фрагментов ДНК (SSCP-анализ), клонирование и последующее секвенирование проводились на базе отдела молекулярной генетики НИИ экспериментальной медицины РАМН. Для поиска мутаций были выбраны 3-й экзон гена TIGR/MYOC, 4-й и 5-й экзоны гена OPTN, в пределах которых локализованы наиболее часто встречающиеся в мире мутации, вызывающие ПОУГ [84, 124].
Статистическая обработка полученных результатов выполнена с использованием программного пакета (SPSS, 11.0.1.).
Результаты и обсуждение
В третьем экзоне гена миоцилина (MYOC/TIGR) были обнаружены пять ранее описанных вариантаов нуклеотидной последовательности [144], а именно: нонсенс-мутация Q368X и четыре полиморфизма Т285Т, T325T, Y347Y, и K398R.
Нонсенс-мутация Q368X (с. 1102 C>T) была выявлена при SSCP-анализе у двух пробандов с ПОУГ в первой группе (рис. 1, 2). Таким образом, частота данного изменения среди пациентов с семейным анамнезом заболевания составила 2%, а среди всех пациентов с ПОУГ – 1,2% (таблица 2). Родственник одного из пробандов (30 лет) унаследовал мутацию Q368X, однако на момент обследования клинические признаки глаукомы у него отсутствовали (рис. 3).
При мутации происходит замена цитозина на тимин и образование стоп-кодона (рис. 2). Результатом этого является синтез укороченного белка. Синтезируемый с мутантной м-РНК протеин содержит 367 аминокислотных остатков вместо 504. Таким образом, мутантный белок оказывается лишенным значительной части ольфактомедин-подобного домена, необходимого для нормального функционирования миоцилина.
Имеются убедительные данные, что эффект мутации Q368X связан с приобретением укороченной молекулой белка миоцилина новых свойств, что позволяет отнести ее к классу “gain-of-function” мутаций. Jacobson N. с соавт. (2001), Liu Y. С соавт. (2004) показали, что мутантный белок становится нерастворимым, накапливается внутри клеток трабекулярной сети, вызывая их дистрофические изменения и последующую гибель клеток трабекулярной сети посредством апоптоза. Следствием этих процессов является увеличение сопротивления оттоку внутриглазной жидкости и повышение внутриглазного давления (ВГД). Так как миоцилин экспрессируется в ганглиозных клетках сетчатки, астроцитах, при мутации он может напрямую приводить к их апоптозу без повышения внутриглазного давления. В настоящее время показано, что аккумулирование и агрегация неправильно уложенного белка является центральным звеном в инициации клеточной гибели при ряде наследственных нейродегенеративных заболеваний (хорея Хантингтона, болезнь Альцгеймера), которые, как и глаукома, ассоциированная с мутациями в гене MYOC/TIGR, наследуются по аутосомно-доминантному типу и имеют отсроченное начало [7].
На долю мутации Q368X приходится 40% от всех найденных в мире мутаций в гене MYOC/TIGR. Это изменение встречается у 1,6% больных ПОУГ европеоидной расы [3, 4, 5]. Таким образом, встречаемость мутации Q368X в Санкт-Петербурге близка к таковой в других популяциях. Такая повсеместная распространённость этого изменения объясняется эффектом основателя и указывает на целесообразность её тестирования в первую очередь именно у лиц с семейным анамнезом ПОУГ.
Известно, что для данной мутации характерно более позднее возникновение заболевания и более «доброкачественное» течение по сравнению с другими мутациями в гене миоцилина, особенно P370L, для которой характерно развитие юношеской глаукомы с агрессивным течением. Так, средний возраст постановки диагноза ПОУГ у носителей мутации Q368X составляет 52,4±12,9 года, а среднее значение максимальных цифр ВГД – 28,4±4,7 мм рт. ст. по Гольдману [5]. По нашим данным, средний возраст постановки данного диагноза у ее носителей (M±m) составил 61,0±2,0 года, а среднее значение максимальных цифр ВГД (по Маклакову) – 30,7±1,0 мм рт. ст.
Гомозиготных носителей редких аллелей какого-либо из этих полиморфизмов найдено не было.
Другим объектом нашего исследования являлся ген OPTN. Впервые мутация E50K (c. 458G>A) в четвертом экзоне гена оптиневрина была найдена Rezaie T. с соавт. [12] в 2002 году у 13,5% больных ПОУГ 13,5% больных ПОУГ, из которых 81,6 % страдали глаукомой псевдонормального давления. Мы не обнаружили Е50К , которым свойственна эта мутация в нашей выборке, что не удивительно, поскольку все известные носители этой мутации были британского происхождения [2].
Полиморфизмный вариант L41L (c. 433 G>A) в 4-м экзоне гена OPTN найден у 5 (2,9%) пробандов с ПОУГ и у 1 (1%) в группе контроля (р=0,42) – таблица 3.
Rezaie T. с соавт. (2002) впервые идентифицировал полиморфизм M98K в гене оптиневрина и привел доказательства его ассоциации с повышенным риском развития глаукомы псевдонормального давления. Тем не менее, данные о связи М98К с наличием той или иной формы ПОУГ на сегодняшний день противоречивы [16, 8].
Вывод. Таким образом, на сегодняшний день генетическое тестирование пробандов с ПОУГ и их родственников позволяет выявить, как минимум, две группы пациентов с высоким риском развития этого заболевания: носителей мутации Q368X в третьем экзоне гена миоцилина и носителей полиморфизма M98K в пятом экзоне гена оптиневрина, диспансерное наблюдение за которыми является непременным условием профилактики слепоты, обусловленной данным заболеванием..
Авторы благодарят Мансура Сарфарази (Mansoor Sarfarazi) и Тайебех Резайе (Tayebeh Rezaie) (Farmington, USA) за любезно предоставленные последовательности праймеров для амплификации гена оптиневрина и помощь при проведении нашего исследования. Данное исследование было поддержано грантом Президента РФ для поддержки ведущих научных школ России НШ-1730.2003.4.

Литература
1. Нестеров А. П. Патогенез и проблемы патогенетического лечения глаукомы // Клиническая офтальмология. – 2003. – Т. 4, № 2. – С. 47-48.
2. Alward W.L., Kwon Y.H., Kawase K. et al. Evaluation of optineurin sequence variations in 1048 patients with open-angle glaucoma // Am. J. Ophthalmol. – 2003. – Vol. 136. – P. 904-910.
3. Faucher M., Anctil J.L., Rodrigue M.A. et al. Founder TIGR/myocilin mutations for glaucoma in the Quebec population // Hum. Mol. Genet. – 2002. – Vol. 11. – P. 2077–2090.
4. Fingert J. H., Heon E., Liebmann J.M. et al. Analysis of myocilin mutations in 1703 glaucoma patients from five different populations // Hum. Mol. Genet. – 1999. – Vol. 8. – P. 899-905.
5. Gong G., Kosoko-Lasaki O., Haynatzki G.R., Wilson M.R. Genetic dissection of myocilin glaucoma // Hum. Mol. Genet. – 2004. – Vol. 13. – Р. 91R-102R.
6. Jacobson N., Andrews M., Shepard A.R. et al. Non-secretion of mutant proteins of the glaucoma gene myocilin in cultured trabecular meshwork cells and in aqueous humor // Hum. Mol. Genet. – 2001. – Vol. 10. – P. 117–125.
7. Jana N.R., Tanaka M., Wang G., Nukina N. Polyglutamine lengthdependent interaction of Hsp40 and Hsp70 family chaperones with truncated N-terminal huntingtin: their role in suppression of aggregation and cellular toxicity // Hum. Mol. Genet. – 2000. – Vol. 9. – Р. 2009-2018.
8. Leung Y.F., Fan B.J., Lam D.S.C. et al. Different optineurin mutation pattern in primary open-angle glaucoma // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 2003. – Vol. 44. – P. 3880-3884

Оцените статью


Поделитесь статьей в социальных сетях

Порекомендуйте статью вашим коллегам

Предыдущая статья
Следующая статья

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь на сайте для того чтобы оставить комментарий.

зарегистрироваться авторизоваться
Наши партнеры
Boehringer
Jonson&Jonson
Verteks
Valeant
Teva
Takeda
Soteks
Shtada
Servier
Sanofi
Sandoz
Pharmstandart
Pfizer
 OTC Pharm
Lilly
KRKA
Ipsen
Gerofarm
Gedeon Rihter
Farmak