РМЖ «Клиническая офтальмология»
ISSN 2311-7729 (Print), 2619-1571 (Online)

Ассоциация относительной длины теломер и генетического варианта генa SIRT1 с возрастной макулярной дегенерацией

Open accessCrossrefAntiplagiat

E-libraryDimensions

russian citation indexULRICHS

roaddoaj

ebscoРГБ

CyberleninkaGoogle Scholar

VAK

Scopus

Импакт фактор - 0,716*

*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г. 




DOI: 10.32364/2311-7729-2021-21-3-143-146

Рубрика: Офтальмология

Одним из наиболее значимых факторов, предрасполагающих к развитию возрастной макулярной дегенерации (ВМД), считается старение, в процессе которого ключевую роль играют теломеры. Теломеры имеют большое значение в поддержании стабильности генома.

Цель: выявление ассоциации относительной длины теломер клеток буккального эпителия и генетического варианта rs12778366 генa SIRT1 с поздней стадией ВМД.

Материал и методы: в исследовании приняли участие 100 пациентов (200 глаз), 50 пациентов с ВМД (категория 4 AREDS) и 50 пациентов без ВМД. В исследовании использовалась геномная ДНК, выделенная из образцов буккального эпителия методом фенол-хлороформной экстракции. Генотипирование полиморфного локуса rs12778366 гeнa SIRT1 проводили методом ПЦР в реальном времени с использованием технологии конкурирующих TaqMan-зондов. Анализ длины теломер выполняли методом ПЦР в реальном времени по взятому из литературы оригинальному протоколу (Cawthon, 2002) с использованием специфических праймеров. Относительную длину теломер оценивали по показателю T/S, который рассчитывали как отношение числа копий теломерных повторов к числу копий референсного гена.

Результаты: частота встречаемости аллеля С в основной группе составила 25,0%, тогда как в группе контроля — 14,0% (р=0,049). Частота встречаемости гетерозиготного генотипа ТС в 2 раза выше в основной группе по сравнению с группой контроля (р=0,045). Гетерозиготный генотип ТС в общей и доминантной моделях наследования является генетическим фактором предрасположенности к данному заболеванию, увеличивая риск его развития в 2,048 и 2,425 раза соответственно. Выявлено, что у пациентов с поздней стадией ВМД больше коротких теломер: 64,0% против 48% в группе контроля (р=0,0002).

Заключение: полученные данные свидетельствуют о необходимости дальнейшего изучения полиморфного локуса гена SIRT1 в ассоциации с длиной теломер на большей выборке пациентов, что в дальнейшем может позволить использовать эти молекулярные маркеры для оценки индивидуального прогноза развития ВМД и проведения профилактических мероприятий.

Ключевые слова: возрастная макулярная дегенерация, относительная длина теломер, rs12778366, ген SIRT1, возраст-ассоциированные заболевания, буккальный эпителий, генетическое исследование.


Для цитирования: Мошетова Л.К., Дмитренко О.П., Абрамова О.И. и др. Ассоциация относительной длины теломер и генетического варианта генa SIRT1 с возрастной макулярной дегенерацией. Клиническая офтальмология. 2021;21(3):143-146. DOI: 10.32364/2311-7729-2021-21-3-143-146.

L.K. Moshetova1, O.P. Dmitrenko2, O.I. Abramova1, N.S. Karpova2, K.I. Turkina1, I.N. Saburina2,3

1Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Moscow, Russian Federation

2Research Institute of General Pathology and Pathophysiology, Moscow, Russian Federation

3Research Institute of Molecular and Personalized Medicine, Moscow, Russian Federation

One of the most important factors predisposing to the development of age-related macular degeneration (AMD) is aging. Telomeres are important for aging by maintaining genome stability.

Aim: to identify the association between relative telomere length of buccal epithelial cells and SIRT1 rs12778366 genetic variation and late AMD.

Patients and Methods: 100 patients (200 eyes) were enrolled, i.e., 50 patients with AMD (AREDS category 4) and 50 patients without AMD. Genomic DNA isolated from buccal epithelial cells by phenol-chloroform extraction was used. Genotyping of SIRT1 rs12778366 polymorphic locus was performed by TaqMan® real-time PCR. Telomere length was measured by real-time PCR as described earlier [Cawthon, 2002] using specific primers. Relative telomere length was assessed by the relative telomere to single-copy gene (T/S) ratio.

Results: the rate of allele C was 25% in the study group and 14% in the control group (p=0.049). The rate of heterozygotic TC genotype was twice higher in the study group compared to the control group (p=0.045). In heterozygotic carriers of the allele C of the SIRT1 rs12778366 gene, the risk of AMD is 2.048- and 2.425-times higher in сodominant and dominant inheritance pattern, respectively. In patients with late AMD, there are more short telomeres (64% vs. 48% in the control group, р=0.0002).

Conclusions: further studies of a polymorphic SIRT1 gene locus in the association with telomere length in a larger sample are required. In the future, these molecular markers can be applied to predict the individual course of AMD and to implement preventive measures.

Keywords: age-related macular degeneration, relative telomere length, rs12778366, SIRT1 gene, age-related diseases, buccal epithelium, genetic testing.

For citation: Moshetova L.K., Dmitrenko O.P., Abramova O.I. et al. Association between relative telomere length and a genetic variant of SIRT gene and age-related macular degeneration. Russian Journal of Clinical Ophthalmology. 2021;21(3):143–146 (in Russ.). DOI: 10.32364/2311-7729-2021-21-3-143-146.

Введение

Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) — сложное многофакторное состояние, включающее в себя множество генетических, экологических и конституциональных факторов и характеризующееся поражением макулярной зоны сетчатки [1]. Согласно прогнозу W.L. Wong et al., опубликованному в 2014 г., это число будет расти по мере старения населения мира и к 2040 г. достигнет 288 млн человек [2].

Одним из наиболее значимых факторов, предрасполагающих к развитию ВМД, считается старение, в процессе которого на клеточном уровне ключевую роль играют теломеры. Их укорочение с возрастом рассматривается как существенный вклад в старение организма [3, 4]. Теломеры — это нуклеопротеиновые структуры, локализующиеся на концах эукариотических хромосом [5]. Хорошо известно, что теломеры постепенно укорачиваются при каждом делении клетки. Кроме того, причиной укорочения теломер может быть их повреждение в результате воздействия нуклеаз и других деструктивных факторов (активные формы кислорода, свободные радикалы) [6].

За последнее десятилетие ряд исследований продемонстрировали связь между геномной стабильностью, заболеваниями, ассоциированными с возрастом, и старением, которые опосредуются уровнем активности НАД+-зависимых ферментов, в том числе и SIRT1 [7, 8]. SIRT1 относится к семейству гистоновых деацетилаз III класса и обеспечивает гомеостаз теломер, индуцируя экспрессию белков теломеразы и шелтерина и регулируя образование гетерохроматина теломер [9]. Снижение НАД+ в процессе старения способствует инактивации SIRT1, что приводит к укорочению теломер и генетической нестабильности клеток [10]. В свою очередь, дисфункция теломер приводит к подавлению экспрессии SIRT1 [11]. На функцию фермента SIRT1 влияет экспрессия гена SIRT1, расположенного в 10-й хромосоме в области q21.3 [12]. Длина теломер, признанная многими исследователями биомаркером старения и ассоциированных с возрастом заболеваний, имеет значительные различия у разных людей и варьирует в разных популяциях [13, 14]. На сегодняшний день выявлено лишь несколько однонуклеотидных полиморфизмов, которые могут быть вовлечены в регуляцию длины теломер [15].

ВМД является распространенным полигенным заболеванием, при котором влияние генетических факторов объясняет до 71% вариабельности заболевания [16]. По данным международного консорциума генома ВМД (The International AMD Genomics Consortium), на сегодняшний день идентифицировано 52 генетических варианта, локализованных в 34 локусах, ассоциированных с риском развития ВМД [17].

Мы предположили, что полиморфизм rs12778366 гена SIRT1 может быть важной детерминантой развития ВМД и может участвовать в регуляции длины теломер.

Цель исследования: выявить ассоциацию относительной длины теломер клеток буккального эпителия и генетического варианта rs12778366 генa SIRT1 с поздней стадией ВМД.

Материал и методы

В исследовании принимали участие 100 пациентов (200 глаз), прошедших диагностическое обследование в офтальмологическом отделении ГБУЗ ГКБ им С.П. Боткина ДЗМ на клинической базе кафедры офтальмологии РМАНПО. Исследование было одобрено этическим комитетом ФГБНУ «НИИ общей патологии и патофизиологии» и соответствовало рекомендациям STREGA (Strengthening the reporting of genetic association studies) [16].

Критерии включения в основную группу: наличие диагноза «ВМД поздней стадии («сухой» или «влажной»  формы)» и возраст старше 45 лет. Критерии включения в контрольную группу: отсутствие диагноза в аналогичном возрасте. Критерием исключения для обеих групп было наличие острых и хронических заболеваний в стадии обострения органов зрения, глаукомы, увеита различной этиологии, полной осложненной катаракты, отслойки сетчатки, рубеоза радужки. Также в исследование не включались пациенты с аутоиммунными и онкологическими процессами любой локализации.

В исследовании использовалась геномная ДНК, выделенная из образцов буккального эпителия методом фенол-хлороформной экстракции. Генотипирование полиморфного локуса rs12778366 гeнa SIRT1 проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени с использованием технологии конкурирующих TaqMan-зондов в лаборатории регенерации репаративных процессов ФГБНУ «НИИ общей патологии и патофизиологии». Анализ длины теломер проводился методом ПЦР в реальном времени по оригинальному протоколу (Cawthon, 2002), с использованием специфических праймеров. Относительную длину теломер (ОДТ) оценивали по показателю T/S, который рассчитывали как отношение числа копий теломерных повторов к числу копий референсного гена.

Статистический анализ проводили с использованием программного пакета GNU PSPP version 1.2.0 (Free Software Foundation, USA) и Microsoft Office Excel 2016. Проверка нормальности распределения признаков проводилась с использованием теста Колмогорова — Смирнова. Количественные данные представлены в виде средних значений и стандартных отклонений (М±SD). При нормальном распределении параметров использовался однофакторный дисперсионный анализ (One Way ANOVA). Значимость различий оценивали с помощью t-критерия Стьюдента для непрерывных переменных и критерия χ2 для категориальных переменных. Для сравнения непараметрических данных между двумя группами использовался критерий Манна — Уитни. Уровень значимости считался достоверным при р<0,05. Частотные характеристики генотипов и аллелей представлены в абсолютных числах и процентах. Для определения достоверности между сравниваемыми группами по частотным характеристикам генотипов и аллелей исследуемого полиморфизма применяли тесты на соблюдение равновесия Харди — Вайнберга и выявление ассоциаций в программе DeFinetti. Сила ассоциации анализируемых признаков определялась с помощью величины отношения шансов (ОШ) с доверительным интервалом (ДИ) при 95% уровне значимости. Предполагаемый фактор риска считался значимым при значении показателя ОШ больше единицы с поправкой на ДИ.

Результаты

В основную группу вошли 50 пациентов с диагнозом «ВМД, поздняя стадия (категория 4 AREDS) », из них 37 женщин (74,0%) и 13 мужчин (26,0%) в возрасте от 47 до 82 лет (средний возраст 70,32±9,2 года). Контрольную группу составили 50 пациентов без ВМД — 38 женщин (76,0%) и 13 мужчин (24,0%) в возрасте от 46 до 85 лет (средний возраст 65,86±10,22 года).

Пациенты контрольной группы были моложе пациентов с ВМД (р<0,012). По полу группы были сопоставимы (р=0,05).

Проведенный анализ полиморфизма rs12778366 в гене SIRT1 позволил оценить частоту встречаемости аллелей и генотипов полиморфного локуса исследуемого гена у пациентов с ВМД. Выявлено, что частота встречаемости аллеля С в основной группе составила 25,0%, тогда как в группе контроля — 14,0% (р=0,049). Частота встречаемости гетерозиготного генотипа ТС в 2 раза выше в основной группе по сравнению с группой контроля (р=0,045). При анализе ассоциаций установлена взаимосвязь полиморфизма rs12778366 гена SIRT1 с ВМД. Так, гетерозиготный генотип ТС является генетическим фактором предрасположенности к данному заболеванию, увеличивая риск его развития в 2,048 в общей модели наследования и в 2,425 раза — в доминантной. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1. Ассоциация полиморфизма rs12778366 в гене SIRT1 с риском развития ВМД Table 1. Association between rs12778366 polymorphism of SIRT1 gene and the risk of AMD

ОДТ клеток буккального эпителия у пациентов основной группы составила 0,75±0,06, в группе контроля — 0,84±0,14 (р=0,274). Медиана относительной длины теломер в контрольной группе составила 0,814. Исходя из этого, пациенты с длиной теломер ниже этого показателя были отнесены к группе коротких теломер, в группу длинных теломер были включены те, у кого этот показатель превышал медианное значение.

Анализ распределения теломер по длине между основной и контрольной группами показал статистически значимые различия: пациентов с короткими теломерами было больше в основной группе (64,0%), чем в группе контроля (48,0%), р=0,0002 (рис. 1).

Рис. 1. Распределение теломер по длине у пациентов основной и контрольной групп Fig. 1. Distribution of telomeres by length in the groups

Пациенты основной группы в зависимости от ОДТ были разделены на 2 подгруппы. В подгруппу I вошли пациенты с длинными теломерами, подгруппу II составили пациенты с короткими теломерами. Анализ частотного распределения генотипов и аллелей полиморфизма rs12778366 гена SIRT1 в подгруппах показал, что частота встречаемости аллеля С выше в подгруппе II по сравнению с подгруппой I (26,8% и 1,7% соответственно, p=0,013) (табл. 2).

Таблица 2. Распределение генотипов и аллелей полимор- физма rs12778366 гена SIRT1 у пациентов основной группы с длинными и короткими теломерами Table 2. Distribution of genotypes and alleles of rs12778366 polymorphism of SIRT1 gene in study group patients

Заключение

В нашем исследовании проводился анализ ОДТ, изучались частотные характеристики генотипов и аллелей однонуклеотидного пoлимoрфизмa rs12778366 гeна SIRT1 у пациентов с поздней стадией ВМД в сравнении со здоровыми пациентами. Выбранный нами полиморфизм впервые изучался в ассоциации с длиной теломер в российской популяции. Проведенное исследование показало наличие ассоциации полиморфного локуса rs12778366 гeнa SIRT1 с риском развития ВМД у гетерозиготных носителей аллеля С. Выявлено, что у пациентов с поздней стадией ВМД более короткие теломеры. Также установлено, что у носителей аллеля С теломеры короче, что может свидетельствовать о более раннем репликативном старении лиц, страдающих данной патологией.

Основным ограничением этого исследования является небольшой размер выборки. Тем не менее полученные нами данные свидетельствуют о необходимости дальнейшего изучения выбранного нами полиморфного локуса гена SIRT1 в ассоциации с длиной теломер на большей выборке пациентов, что в дальнейшем может позволить использовать эти молекулярные маркеры в качестве критерия оценки индивидуального прогноза развития ВМД и для проведения эффективных профилактических мероприятий.


Сведения об авторах:

1Мошетова Лариса Константиновна — д.м.н., профессор, академик РАН, заведующая кафедрой офтальмологии; ORCID iD 0000-0002-5899-2714.

2Дмитренко Ольга Павловна — мл. научный сотрудник; ORCID iD 0000-0002-2067-0971.

1Абрамова Ольга Игоревна — аспирант кафедры офтальмологии; ORCID iD 0000-0002-6156-6126.

2Карпова Наталия Сергеевна — мл. научный сотрудник; ORCID iD 0000-0001-6391-4908.

1Туркина Ксения Ивановна — к.м.н., доцент кафедры офтальмологии; ORCID iD 0000-0002-4989-7467.

2,3Сабурина Ирина Николаевна — д.б.н., профессор; ORCID iD 0000-0003-2014-2535.

1ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России. 123995, Россия, г. Москва, ул. Баррикадная, д. 2/1.

2ФГБНУ «НИИОПП». 125315, Россия, г. Москва, ул. Балтийская, д. 8.

3НИИ молекулярной и персонализированной медицины, ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России. 125284, Россия, г. Москва, 2-й Боткинский пр-д, д. 7, корп. 2.

Контактная информация: Абрамова Ольга Игоревна, e-mail: abramovao2019@mail.ru

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. 

Конфликт интересов отсутствует. 

Статья поступила 11.05.2021.

About the authors:

1Larisa K. Moshetova — D. Sc. (Med.), Professor, Full-Member of the Russian Academy of Sciences, Honored Doctor of Russian Federation, President of the Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Head of the Department of Ophthalmology; ORCID iD 0000-0001-5081-414X.

2Olga P. Dmitrenko — junior researcher; ORCID iD 0000-0002-2067-0971.

1Olga I. Abramova — postgraduate student of the Department of Ophthalmology; ORCID iD 0000-0002-6156-6126.

2Natalya S. Karpova — junior researcher; ORCID iD 0000-0001-6391-4908.

1Ksenia I. Turkina — C. Sc. (Med.), associate professor of the Department of Ophthalmology; ORCID iD 0000-0002-4989-7467.

2,3Irina N. Saburina — D. Sc. (Biolog.), Professor; ORCID iD 0000-0003-2014-2535.

1Russian Medical Academy of Continuous Professional Education. 2/1, Barrikadnaya str., Moscow, 125993, Russian Federation.

2Research Institute of General Pathology and Pathophysiology. 8, Baltiyskaya str., Moscow, 125315, Russian Federation.

3Research Institute of Molecular and Personalized Medicine. 7 Build, 2, 2nd Botkinskiy pass., Moscow, 125284, Russian Federation.

Contact information: Olga I. Abramova, e-mail: abramovao2019@mail.ru

Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned. 

There is no conflict of interests. 

Received 11.05.2021.



Литература
1. Аветисов С.Э., Егоров ЕА., Мошетова Л.К. и др. Офтальмология. Национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2019. [Avetisov S.E., Egorov E.A., Moshetov L.K. et al. Ophthalmology. National Leadership. M.: GEOTAR-Media; 2019 (in Russ.)].
2. Wong W.L., Su X, Li X. et al. Global prevalence of age-related macular degeneration and disease burden projection for 2020 and 2040: a systematic review and meta-analysis. Lancet Glob Health. 2014;2(2):e106–116. DOI: 10.1016/S2214-109X (13) 70145-1.
3. Victorelli S., Passos J.F. Telomeres and Cell Senescence — Size Matters Not. EBioMedicine. 2017;21:14–20. DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.03.027.
4. McHugh D., Gil J. Senescence and aging: Causes, consequences, and therapeutic avenues. J Cell Biol. 2018;217(1):65–77. DOI: 10.1083/jcb.201708092.
5. Sławińska N., Krupa R. Molecular Aspects of Senescence and Organismal Ageing-DNA Damage Response, Telomeres, Inflammation and Chromatin. Int J Mol Sci. 2021;22(2):590. DOI: 10.3390/ijms22020590.
6. Srinivas N., Rachakonda S., Kumar R. Telomeres and Telomere Length: A General Overview. Cancers (Basel). 2020;12(3):558. DOI: 10.3390/cancers12030558.
7. Sun C., Wang K., Stock A.J. et al. Re-equilibration of imbalanced NAD metabolism ameliorates the impact of telomere dysfunction. EMBO J. 2020;39(21):e103420. DOI: 10.15252/embj.2019103420.
8. Chini C.C.S., Tarragó M.G., Chini E.N. NAD and the aging process: Role in life, death and everything in between. Mol Cell Endocrinol. 2017;455:62–74. DOI: 10.1016/j.mce.2016.11.003.
9. Osum M., Serakinci N. Impact of circadian disruption on health; SIRT1 and Telomeres. DNA Repair (Amst). 2020;96:102993. DOI: 10.1016/j.dnarep.2020.102993.
10. Lee S.H., Lee J.H., Lee H.Y., Min K.J. Sirtuin signaling in cellular senescence and aging. BMB Rep. 2019;52(1):24–34. DOI: 10.5483/BMBRep.2019.52.1.290.
11. Amano H., Chaudhury A., Rodriguez-Aguayo C. et al. Telomere Dysfunction Induces Sirtuin Repression that Drives Telomere-Dependent Disease. Cell Metab. 2019;29(6):1274–1290.e9. DOI: 10.1016/j.cmet.2019.03.001.
12. Chen Z., Zhai Y., Zhang W. et. al. Single Nucleotide Polymorphisms of the Sirtuin 1 (SIRT1) Gene are Associated With age-Related Macular Degeneration in Chinese Han Individuals: A Case-Control Pilot Study. Medicine (Baltimore). 2015;94(49):e2238. DOI: 10.1097/MD.0000000000002238.
13. Gorenjak V., Akbar S., Stathopoulou M.G., Visvikis-Siest S. The future of telomere length in personalized medicine. Front Biosci (Landmark Ed). 2018;23:1628–1654. DOI: 10.2741/4664.
14. Fasching C.L. Telomere length measurement as a clinical biomarker of aging and disease. Crit Rev Clin Lab Sci. 2018;55(7):443–465. DOI: 10.1080/10408363.2018.1504274.
15. Protsenko E., Rehkopf D., Prather A.A. et al. Are long telomeres better than short? Relative contributions of genetically predicted telomere length to neoplastic and non-neoplastic disease risk and population health burden. PLoS One. 2020;15(10): e0240185. DOI: 10.1371/journal.pone.0240185.

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


Предыдущая статья
Следующая статья

Зарегистрируйтесь сейчас и получите доступ к полезным сервисам:
  • Загрузка полнотекстовых версий журналов (PDF)
  • Медицинские калькуляторы
  • Список избранных статей по Вашей специальности
  • Видеоконференции и многое другое

С нами уже 50 000 врачей из различных областей.
Присоединяйтесь!

Fatal error: Call to undefined function get_registration_form_description_popup() in /home/c/cb72209/clinopht.com/public_html/include/reg_form.php on line 89