Мочекаменная болезнь (МКБ) – мультифакторное заболевание, затрагивающее все группы населения. Заболеваемость МКБ в разных странах варьирует от 1,7 до 14,8%; в РФ с впервые установленным диагнозом МКБ в 2005 г. составила 176 773, в 2019 г. – 205 414 случаев [1, 2]. В связи с изменением образа жизни, диетических привычек, глобальным потеплением и другими провоцирующими факторами за последние 10 лет заболеваемость увеличилась на 29,9% и продолжает расти [3]. Риск развития МКБ зависит от возраста, пола, расы, географического положения и наследственной предрасположенности [4]. Так, 40-50% пациентов имеют отягощенный семейным анамнез, поэтому поиск генетических маркеров, ассоциированных с МКБ, актуален. Конкременты при МКБ могут быть разного состава, наиболее распространены кальциевые камни в составе оксалата или фосфата кальция [5]. На кальций-оксалатные камни приходится 85-90%, на кальций-фосфатные – 1-10%, на оксалат и фосфат кальция в сочетании с мочевой кислотой – 5%, на мочекислые камни – 5-10%, на струвитные – 5-15%, на цистиновые – 1-3% [6, 7].
Цель исследования: провести литературный обзор по ключевым генам и их однонуклеотидным полиморфизмам (SNP), ассоциированным с формированием конкрементов определенного состава при МКБ.
Были проанализированы результаты поиска независимо от даты и языка публикации по научным базам данных eLibrary, PubMed по следующим ключевым словам: мочекаменная болезнь (urolithiasis), однонуклеотидные полиморфизмы (single nucleotide polymorphisms – SNP), оксалатные кальциевые, цистиновые, уратные камни (calcium oxalate, cystine, urate stones). После анализа литературы для обзора отобрано 49 работ, наиболее полно отражающих темы ключевых генов и полиморфизма при мочекаменной болезни, ассоциированных с формированием оксалатных кальциевых, цистиновых и уратных камней.
Формирование идиопатического оксалатного кальциевого уролитиаза в основном связано с гиперкальциурией [8]. Известны SNP 15 генов, связанных с кальций-оксалатными камнями: CALCR, VDR, CASR, OPN, MGP, PLAU, AQP1, DGKH, SLC34A1, CLDN14, TRPV6, KLOTHO, ORAI1, ALPL и RGS14 [9].
Ген CALCR рецептора к гормону щитовидной железы – кальцитонину, регулирует концентрацию кальция в крови за счет снижения реабсорбции кальция почками и его всасывания в кишечнике [10]. Выявлены SNP гена rs1801197 с 3 вариантами: «1377C>T»; «1340T>C» и «A>G», а также гена rs1042138. Вариант 1377C>T распространен среди японцев [11] и значимо ассоциирован с образованием кальциево-оксалатных камней у мужчин [10, 12]. Вариант 1340 T>C – в Индии у мужчин (с генотипом TT), значимо ассоциирован с почечными камнями из оксалата кальция, фосфата кальция, смеси оксалата кальция и фосфата кальция, в то время как у женщин такой ассоциации нет (табл. 1) [13]. Вариант A>G значимо ассоциирован с высоким риском кальциевого уролитиаза. Так в России из 33 SNP встречается 15 генов (VDR (rs1544410, rs731236), CASR (rs6776158, rs7652589, rs1501899, rs1801725, rs1042636, rs1801726), CALCR (rs1042138, rs1801197), OPN (rs2853749, rs2853750, rs1126616, rs4754), MGP (rs4236), PLAU (rs4065), AQP1 (rs12669187, rs1000597), DGKH (rs4142110), SLC34A1 (rs12654812), CLDN14 (rs219781, rs219780, rs219779, rs219778, rs219777), TRPV6 (rs4987667, rs4987682), KLOTHO (rs3752472), ORAI1 (rs12313273, rs6486795, rs7135617), ALPL (rs1256328) и RGS14 (rs11746443)), но значимая ассоциация выявлена только с rs1801197 (A>G) CALCR [9].
SNP rs1042138 значимо ассоциирован с минеральной плотностью костей, остеопорозом в Корее [14] и рецидивирующими почечными камнями у мужчин Ирана [15], в Индии ассоциации данного SNP с кальциевым уролитиазом не выявлено [13], т. е. данных для подтверждения ассоциации недостаточно [10] (табл. 1).
Ген CaSR кальций-чувствительного рецептора клеточной мембраны – димерного белка суперсемейства G-протеин-связанных рецепторов с 1078 ак [25]. SNP rs6776158 (A>G) промотора 1 значимо ассоциирован с кальциевыми камнями. Так у пациентов Италии с аллелем G в образцах мозгового вещества почек было снижено мРНК CaSR [16], а у китайцев Хань с аллелем G риск развития нефролитиаза был значительно повышен [17] (табл. 1).
Ген Klotho кодирует белок Klotho – 130-kDa трансмембранный протеин гомеостаза кальция, представляющий β-глюкозидазу, связывающуюся с FGFR и С-терминалом FGF23 [26]. Выявлено три SNP, связанных с оксалатными кальциевыми камнями: rs1207568, rs3752472 и rs650439. В северо-западной Индии выявлена устойчивая ассоциация с SNP rs1207568 (A>G): уровень кальция в сыворотке крови выше при генотипе GG по сравнению с GA; генотип GG ассоциирован с образованием почечных камней, а носители аллеля G в 2 раза больше подвержены риску образования почечных камней; и совсем не было выявлено генотипа AA [18]. Устойчивая ассоциация этого SNP установлена также для китайцев, корейцев и японцев [19], но у уйгуров Синьцзяна ее нет [20]. SNP rs3752472 (T>С) экзона 3 служит фактором риска у уйгуров Синьцзяна [20] и в Восточном Китае: риск образования камней в 2 раза выше при генотипе CC по сравнению с CT и TT [21]. SNP rs650439 в интроне 4 у уйгуров Синьцзяна значимо ассоциирован с формированием кальций-оксалатных камней [20] (табл. 1).
Таблица 1. SNP наиболее устойчивых ассоциаций с кальциевым уролитиазом (кальций-оксалатными камнями)
Table 1. SNP of the most stable associations with calcium urolithiasis (calcium oxalate stones)
№ | Ген Gene |
SNP | Позиция замены, нуклеотидная или аминокислотная замена Substitution position, nucleotide or amino acid substitution |
Исследуемая популяция, этнос Study population, ethnicity |
Источник Reference |
---|---|---|---|---|---|
1 | CALCR | rs1801197 | 1377C>T Pro463Leu | Вариант с пролином более распространен в японской
популяции The proline variant is more common in the Japanese population |
[10-12] |
2 | rs1801197 | 1340 T>C Pro447Leu | Индийская популяция Калькутта, Западная Бенгалия, Индия Indian population Kolkata, West Bengal, India |
[13] | |
3 | rs1801197 | A>G | Русская популяция Russian population |
[9] | |
4 | rs1042138 | 3'UTR+18 C>T | Корейская популяция Иранская популяция Korean population Iranian population |
[14, 15] | |
5 | CaSR | rs6776158 | A>G | Итальянская популяция Китайская популяция Italian population Chinese population |
[16, 17] |
6 | Klotho | rs1207568 | G396A A>G | Северо-западная индийская популяция Корейская, китайская и японская популяции Northwest Indian population Korean, Chinese and Japanese populations |
[18, 19] |
7 | rs3752472 | Экзон 3 T> С | Уйгуры Синьцзяна Восточный Китай Uyghurs of Xinjiang Eastern China |
[20, 21] | |
8 | rs650439 | Интрон 4 | Уйгуры Синьцзяна Uyghurs of Xinjiang |
[20] | |
9 | OPN | rs2853744 | G > T | Пакистан Pakistan |
[22] |
10 | VDR | TaqI (rs731236) | Промотор | Азиаты и европеоиды Asians and Caucasians |
[23, 24] |
11 | ApaI (rs7975232) | Промотор | Азиаты и европеоиды Asians and Caucasians |
[24] |
Ген OPN остеопонтина, прочно связанного с гидроксиапатитом и входящего в состав почечных камней, влияет на их формирование [27]. В промоторной области гена выявлены SNP, ассоциированные с формированием оксалатных кальциевых камней: rs2853744 (G>T), rs11730582 (T>C) и rs11439060 (delG>G) у коренных народов Южной Азии, но после мета-анализа устойчивая ассоциация сохранилась только с SPP1 rs2853744 [22] (табл. 1).
Ген VDR рецептора витамина D – регулятор кальций-фосфорного обмена в формировании скелета, ремоделировании и минерализации костной ткани за счет взаимодействия с его метаболитом кальцитриолом (1,25-дигидроксивитамина D) [28]. Связь с МКБ SNP: ApaI (rs7975232), BsmI (rs1544410), FokI (rs2228570) и TaqI (rs731236) – дискуссионна. Отмечен высокий риск МКБ у восточных азиатов и европеоидов с SNP ApaI и TaqI (табл. 1). При генотипах TaqI TT у азиатов и европеоидов риск МКБ снижен, а при Tt и tt – повышен; SNP FokI, BsmI и ApaI у азиатов и европеоидов не имели повышенного риска МКБ [23].
Мета-регрессионный анализ 33 исследований SNP: FokI, TaqI, BsmI и ApaI значимых ассоциаций с МКБ не подтвердил [24].
Цистинурия, или аминоацидурия – наследственное нарушение транспорта цистина и дибазовых аминокислот через люминальную мембрану проксимальных канальцев почек и тонкого кишечника. У итальянцев и испанцев выявлена генетическая гетерогенность цистинурии [29]; в более генетически однородных семьях, у евреев, такая гетерогенность отсутствовала [30]. Вместо разработанной ранее традиционной системы классификации больных цистинурией по экскреции цистина и дибазовых аминокислот [31] предложена классификация на основе молекулярной генетики цистинурии: тип А (при SNP SLC3A1); тип В ( SNP SLC7A9) и тип АВ (SNP в обоих генах) [32]. По другой классификации больных цистинурией SNP SLC3A1 вызывают цистинурию I типа, а SNP SLC7A9 – цистинурию «не типа I» [33].
Ген SLC3A1 из 10 экзонов хромосомы 2р кодирует транспортный белок нейтральных и основных аминокислот rBAT; SNP в SLC3A1 ассоциированы с аутосомно-рецессивным наследованием цистонурии [34]. У пациентов, гомозиготных по двум рецессивным аллелям (тип I) описано более 30 SNP [35], наиболее распространена met467-to-thr в гомозиготном состоянии [36]. Ген SLC7A9 – второй ген цистинурии из 13 экзонов хромосомы 19q кодирует белок-транспортер аминокислот 1 типа (b0,+AT) высокоаффинного и натрийнезависимого транспорта цистина, нейтральных и ди- базовых аминокислот и реабсорбции цистина в почечных канальцах [37]. Около 100 SNP ассоциированы с неполной рецессивной формой цистинурии (типы II и III) [29, 35]. У пациентов с цистинурией «не типа I» наиболее частые SNP: gly105 to arg (G105R), val170 to met (V170M), ala182 to thr (A182T) и arg333 to trp (R333W), при этом SNP G105R, V170M и R333W связаны с более тяжелым мочевым фенотипом у гетерозигот [28]. Ливийские евреи гомозиготны по V170M, у североамериканских, итальянских и испанских пациентов выявлены G105R, A182T, G195R, G295R, 520insT и 596delTG [37]. Большинство пациентов унаследовали цистинурию III типа от обоих родителей [38]. SNP 799insA присутствовала у типа II и типа III [39].
По-видимому, цистинурия – дигенетическое заболевание смешанного типа, что поддерживает гипотезу о частичной генетической комплементации [37, 38, 40-42], а SNP SLC3A1 являются рецессивными, тогда как SNP SLC7A9 – неполно рецессивными. Отсутствие мутаций у пациентов с цистинурией указывает на участие других, еще не идентифицированных генов.
Уратные камни при МКБ образуются из кислых натриевых и калиевых солей мочевой кислоты в процессе обмена веществ на фоне метаболических нарушений, снижения уровня метаболитов уратов в почках и онкопатологии. Соли мочевой кислоты откладываются в почках, мочевом пузыре в виде камней или в виде подагрических отложений [43]. Ключевые гены, ассоциированные с формированием гиперурикемии, кодируют почечные и кишечные транспортеры уратов и их регуляторы или связаны с метаболизмом глюкозы и липидов, функциями печени, где образуется мочевая кислота. Выявлены генетические детерминанты: гены транспорта уратов – SLC2A9, ABCG2 с широко распространенными SNP, приводящими к крупным эффектам, и SLC22A12 с множеством редких или низкочастотных SNP среди европейцев и японцев [44].
Метаанализ данных 20 популяционных исследований также выявил гены, ассоциированные со снижением функции почек по показателям сывороточного креатинина и цистатина: LASS2, GCKR, ALMS1, TFDP2, DAB2, SLC34A1, VEGFA, PRKAG2, PIP5K1B, ATXN2, DACH1, UBE2Q2 и SLC7A9, и гены, ассоциированные с выработкой и секрецией креатинина: CPS1, SLC22A2, TMEM60, WDR37, SLC6A13, WDR72 и BCAS3 [45, 46]. Ведется поиск ассоциаций SNP этих генов с гиперурикемией.
Устойчивая ассоциации 7 локусов гена IGF1R и с гиперурикемией, и с подагрой обнаружена у европейцев и гена HLF у полинезийцев. Ассоциация локусов генов PDZK1 и MAF только с гиперурикемией обнаружена у полинезийцев. Несогласованность генетических предикторов подагры и гиперурикемии отмечена также у генов, ассоциированных с уровнем уратов: GCKR, INHBC, SLC22A11, SLC16A9, что в целом отражает наличие особенностей в этиологии гиперурикемии и подагры [46, 47].
Проведенный нами анализ показал, что роль генетических факторов в формировании конкрементов при МКБ разного химического состава не одинакова. Так, оксалатный кальциевый уролитиаз – многофакторное заболевание. Его формирование связано с гиперкальциурией и ее генами-детерминантами и SNP: CALCR (rs1801197: «1377C>T» у японцев; «1340T>C» в Индии и «A>G» в России; rs1042138 (C>T) в Корее, Иране, но не в Индии), CaSR (rs6776158 (A>G) промотора 1 в Италии и Китае), Klotho (rs1207568A>G в Индии, у китайцев, корейцев и японцев, но не у уйгуров Синьцзяна; rs3752472T> С у уйгуров и в Восточном Китае и rs650439 у уйгуров), OPN (SPP1 rs2853744G>T у народов Южной Азии) и VDR (ApaI (rs7975232) и TaqI (rs731236) у восточных азиатов и европеоидов). Представленные SNP при кальциево-оксалатном уролитиазе чаще наследуются по аутосомно-рецессивному типу и локализованы в кодирующей или промоторной областях гена. При этом проявление заболевания зависит от принадлежности к этнической группе.
Цистинурия – наследственное нарушение транспорта цистина и дибазовых аминокислот, за которое отвечает целый ряд SNP двух генов: SLC3A1 с аутосомно-рецессивным наследованием (цистинурия типа А, или цистинурию I типа) и SLC7A9 с неполным рецессивным наследованием (цистинурия типа В, или цистинурия «не типа I», типы II и III). При этом генетическая гетерогенность цистинурии по SNP может быть разной в разных популяциях в зависимости от степени панмиксии. Наличие у пациентов смешанного типа АВ (SNP в обоих генах) предполагает, что цистинурия может быть и дигенетическим заболеванием. Отсутствие мутаций у пациентов с цистонурией указывает на участие других, еще не идентифицированных генов.
Формирование гиперурикемии идет в основном по типу мультифакторного заболевания, как с участием множества редких или низкочастотных SNP гена SLC22A12, так и при рецессивном наследовании аллелей с широко распространенными SNP генов транспорта уратов, приводящих к крупным эффектам: SLC2A9, ABCG2. Полученные обобщения позволяют персонифицированно подходить к лечению и профилактике кальциевых оксалатных, цистиновых и уратных конкрементов при МКБ.
Прикрепленный файл | Размер |
---|---|
Скачать статью | 499.24 кб |