Архив офтальмологии Украины Том 7, №1, 2019

Вступ

Поширеність міопії — актуальне питання світового масштабу. Для клініцистів особливе значення мають серйозні ускладнення, що спостерігаються при прогресуванні патології. Повільно або швидко прогресуюча міопія супроводжується змінами біомеханічних властивостей склери та розвитком дистрофії сітчастої і судинної оболонок, склоподібного тіла, порушенням циркуляції водянистої вологи, як наслідок — крововиливи, відшарування сітківки, глаукома та ін.

Вагомим у вивченні міопії є опанування генетичних методів дослідження, зокрема генеалогічного, близнюкового, популяційного та молекулярно-генетичного. Загальновизнаним фактором розвитку міопії є спадкова схильність, що призводить до розвитку набутої або вродженої міопії [1–7].

Міопія значно поширена при багатьох спадкових синдромах, пов’язаних з патологією сполучної тканини, обумовленою порушенням метаболізму колагену, однак найчастіше зустрічається в структурі недиференційованої дисплазії сполучної тканини [1, 2, 6]. Колагенові волокна є найбільш численними складовими склери, на які припадає до 90 % її сухої ваги. Вони в основному утворені колагенами I, III и IV, а волокна колагену займають найбільшу площу склери. При міопічному ремоделюванні склери експресія колагену, особливо колагену I типу, значно знижується. Ці обставини свідчать про важливу роль колагену у виникненні і клінічному перебігу міопії у дитячому віці [2, 5, 7]. У зв’язку з цим гени, що кодують білки, які беруть участь у процесах формування та функціонування структур ока, зокрема гени колагенів, і гени ферментів, що беруть участь у їх метаболізмі, є генами-кандидатами на роль спадкових факторів схильності до міопії.

Багато досліджень присвячено пошуку асоціації поліморфізму гена COL1A1 з розвитком міопії, проте результати залишаються суперечливими [8–14]. Серед значної кількості існуючих поліморфізмів гена COL1A1 найбільш вивченим є поліморфізм в сайті ініціації транскрипції SpI (+1245 G/T rs 1800012). Поліморфізм С/А rs1107946 також обумовлює зміни в ефективності експресії α₁ ланцюга колагену I типу — у носіїв варіанта А спостерігається порушення нормального співвідношення субодиниць проколагену в молекулі колагену І типу [11, 13]. Проте кількість робіт, присвячених аналізу асоціації однонуклеотидного поліморфізму rs1107946 гена COL1A1 з ризиком розвитку міопії, в світі залишається вкрай обмеженою, в Україні такі дослідження не проводились.

Мета дослідження: аналіз значення поліморфізму rs1107946 гена α₁ ланцюга колагену I типу (COL1A1) у дітей Подільського регіону України щодо ризику розвитку міопії.

Матеріали та методи

У науково-дослідницькій лабораторії ПЛР ВНМУ ім. М.І. Пирогова було проведено генотипування за однонуклеотидним поліморфізмом (SNP) rs1107946 гена COL1A1 у 103 дітей-міопів (експериментальна група) від 4 до 18 років та 51 дитини з еметропією (контрольна група) від 4 до 13 років, які знаходились під спостереженням у період з 2016 по 2017 рік. Офтальмологічне обстеження проводилось на базі Вінницької обласної дитячої клінічної лікарні та офтальмологічного центру «Оптимал» (м. Вінниця). В обстеження були включені діти, які мешкали у різних областях України (у тому числі Вінницькій, Черкаській, Одеській, Кіровоградській та Київській), що відносяться до Подільського регіону. Письмову інформовану згоду отримано від усіх учасників дослідження згідно з положенням Гельсінської декларації, протокол дослідження узгоджений з комісією з питань етики Вінницького національного медичного університету ім. М.І. Пирогова.

Геномну ДНК екстрагували з букального епітелію з використанням набору для виділення ДНК NeoPrep DNA Magnet (Neogen, Україна) відповідно до інструкції виробника. Генотипування алельних варіантів rs1107946 гена COL1A1 проводили методом полімеразної ланцюгової реакції в режимі реального часу на ампліфікаторі iCycler IQ5 (BioRad, США).

Аналіз відповідності розподілу частот генотипів рівновазі Харді — Вайнберга проводили, базуючись на розрахунках теоретично очікуваного розподілу кожного з трьох генотипів (виходячи з припущення, що дані інших двох є точними) за допомогою критерію χ² методом максимальної правдоподібності. Ступінь вираженості асоціації поліморфізму rs1107946 гена COL1A1 з ризиком розвитку міопії визначали шляхом розрахунку коефіцієнта відношення шансів і його довірчого інтервалу (ДІ). Методом логістичної регресії оцінювали адитивну, домінантну і рецесивну моделі асоціації досліджуваного пoлімopфізму з ризиком розвитку міопії. Для порівняння частот генотипів між різними групами використовували двосторонній тест Фішера.

Результати та обговорення

Результати генотипування наведені в табл. 1.

Привертає увагу відсутність (як серед дітей з міопією, так і серед еметропів) осіб, гомозиготних за варіантною алеллю (АА) дослідженого поліморфізму. В обох групах розподіл генотипів відповідав рівновазі Харді — Вайнберга. Частота варіантної алелі A в групі дітей з міопією становила 0,13 і вірогідно не відрізнялась від частоти цього алельного варіанта у дітей-еметропів (0,12). У загальній групі досліджених дітей (еметропи і міопи разом) розподіл генотипів за SNP rs1107946 гена COL1A1 також вірогідно не відрізнявся від закону Харді — Вайнберга, хоча спостерігалась певна тенденція до відхилення від популяційної рівноваги (р = 0,08), що, можливо, обумовлено відсутністю носіїв генотипу АА.

Відмінностей у розподілі генотипів за SNP rs1107946 гена COL1A1 між дітьми з міопією й еметропами в жодній з оцінених моделей успадкування (адитивна, домінантна, рецесивна), наведених у табл. 2–4, не виявлено.

Відсутність в обох досліджених групах гомозиготних за варіантною алеллю осіб ускладнює точність оцінки відмінностей розподілу генотипів у наведених моделях успадкування, оскільки порівнювані групи відрізняються лише частотою гомозигот за мажорною алеллю СС та гетерозигот СА (табл. 2–4). Разом з тим порівняння груп за частотами носіїв цих генотипів аналогічно рецесивній моделі (табл. 4), в якій не виявлено вірогідних відмінностей.

Середньопопуляційна частота варіантної алелі А SNP rs1107946 у світі становить 0,26–0,27, усереднені показники розподілу генотипів за різними даними: СС — 55,5–66 %, АС — 27–37,5 %, АА — 5–7 % [15, 16]. Проте існує значна географічна варіабельність частоти алельних варіантів SNP rs1107946 гена COL1A1 у різних популяціях світу. Так, частота алелі А варіює в межах від 0,11–0,12 у тосканців Італії, іберійців Іспанії, фіннів, до 0,47 — серед населення Перу [15]. Аналіз розподілу частот алелей і генотипів SNP rs1107946 гена COL1A1 у різних популяціях Євразійського континенту виявив тенденцію до збільшення частоти зустрічальності алелі А з заходу на схід. Зокрема, для населення Західної Європи частота алелі А становить 0,11–0,15 (в середньому по Європі — 0,13), у різних популяціях Китаю вона збільшується до 35 % (в середньому для Східної Азії — 0,30) [15–17]. Слід зазначити, що для населення Європи характерним є дуже низька частота гомозиготних носіїв АА SNP rs1107946 — в середньому 0,8 % [16], що співпадає з отриманими в наших дослідженнях даними та пояснює відсутність гомозиготних за варіантною алеллю осіб в вибірках осіб, для яких було проведено генотипування за цим поліморфізмом. У різних популяціях Росії частота алелі А коливається в межах 0,13–0,20, частота гомозигот АА — від 2 до 8 %, при цьому зберігається тенденція збільшення частоти варіантної алелі SNP rs1107946 із заходу на схід [18–20]. Найбільш близькими до отриманих в наших дослідженнях результатів генотипування дітей Подільського регіону України виявився розподіл частот алелей і генотипів SNP rs1107946 серед населення Польщі. Частота алелі А SNP rs1107946, за різними даними, в популяції Польщі становить 0,09–0,15, а частота гомозигот за варіантною алеллю — 0,7–2 % [21, 22].

На сьогодні існує значна кількість досліджень різних поліморфізмів гена COL1A1 та їх значення щодо розвитку цілого ряду патологій в Україні [23–29]. Проте лише декілька робіт з них присвячені вивченню SNP rs1107946, результати яких є досить суперечливими [26–29]. В роботі Т.Ye. Shumna et al. [26] частота варіантної алелі SNP rs1107946 у контрольній групі дітей, які проживають в Запорізькій області, становила 0,28, частота гомозиготних носіїв варіантної алелі за цим поліморфізмом — 10 %. Причому в осіб з назальною обструкцією алергічного генезу та ортодонтичною патологією частота гомозиготних носіїв варіантної алелі SNP rs1107946 у цьому дослідженні досягала 56 %. У дослідженні Д.С. Зябліцева та ін. [29], проведеному серед жінок м. Києва у постменопаузальному періоді, частота варіантної алелі SNP rs1107946 становила 0,30, а частота гомозигот за варіантною алеллю — 20 %. Зовсім інші результати отримані в дослідженнях Н.М. Богдан та Э.А. Майлян [27, 28], проведених у центральних і східних регіонах України. Так, за даними Э.А. Майлян [28], частота варіантної алелі дослідженого поліморфізму гена COL1A1 у контрольній групі становила 0,16, а частота гомозигот за варіантною алеллю — 2 %. В роботі Н.М. Богдан [27] частота варіантної алелі в контрольній групі становила 0,185, при цьому, як і в нашому дослідженні, не було виявлено гомозигот за варіантною алеллю. Більш детальний аналіз вищезазначених досліджень, проведених в Україні, дозволяє припустити, що найбільш вірогідною причиною таких значних відмінностей в частоті алельних варіантів SNP rs1107946 гена COL1A1 можуть бути відмінності у величині вибірки при генотипуванні. Так, в роботах, в яких показана висока частота варіантної алелі SNP rs1107946, кількість осіб в контрольних групах становила 20 і 30 відповідно [26, 29]. Тобто суттєві розбіжності щодо частоти алелей і розподілу генотипів SNP rs1107946 гена COL1A1, отримані в цих роботах, порівняно з результатами інших європейських досліджень та досліджень Н.М. Богдан [27] (генотиповані 120 жінок експериментальної та 100 жінок контрольної групи) й Е.А. Майлян [28] (генотиповані 483 особи) можуть бути обумовлені саме малочисельністю вибірки. Таким чином, отримані в нашому досліджені результати генотипування SNP rs1107946 гена COL1A1 серед дітей Подільського регіону України не відрізняються від середньопопуляційних даних по Європі та збігаються з даними щодо частоти зустрічальності алельних варіантів в Україні, отриманих на великих вибірках. Це підтверджує, що проведене нами порівняння особливостей SNP rs1107946 гена COL1A1 серед дітей із міопією й еметропією, незважаючи на меншу кількість генотипованих осіб контрольної групи, є адекватним і може бути екстрапольоване на популяцію дітей Подільського регіону.

Функціональне значення SNP rs1107946 гена COL1A1 полягає в тому, що наявність варіантної алелі обумовлює збільшення експресії α₁ ланцюга проколагену, що призводить до порушення нормального співвідношення α₁- та α₂-субодиниць проколагену в молекулі колагену І типу та спричиняє порушення його механічних властивостей [11, 13]. Найбільш виражено це проявляється у гомозиготних носіїв варіантної алелі, яких серед дітей досліджених груп не було виявлено. Але навіть наявність однієї варіантної алелі SNP rs1107946 у гетерозигот також призводить, хоча меншою мірою, до порушення нормального співвідношення субодиниць проколагену в молекулі колагену І типу, що обумовлює ризик розвитку низки аномалій, пов’язаних з порушенням функції колагену цього типу [18–25]. Проте в представленому нами досліджені не виявлено відмінностей в частоті алелей і розподілі генотипів SNP rs1107946 гена COL1A1 між дітьми-еметропами та загальною групою дітей з міопією різного ступеня. Порівнюючи отримані результати з даними літератури, слід зазначити, що існують лише нечисленні повідомлення про асоціацію поліморфізмів гена COL1A1, зокрема rs1800211, з ризиком розвитку міопії — у загальній групі дітей-міопів [30]. Дані щодо аналізу асоціації SNP rs1107946 з ризиком розвитку загальної міопії (без диференціації осіб з різним ступенем міопії) на даний момент невідомі. Більшість досліджень присвячено пошуку асоціації поліморфізму генів колагенів різних типів з ризиком розвитку міопії високого ступеня. За результатами декількох метааналізів досліджень, проведених для популяцій Азії, показано, що низка поліморфізмів гена COL1A1 асоціюється з ризиком розвитку міопії високого ступеня. Найбільш часто вивчали асоціативні зв’язки між міопією високого ступеня та поліморфізмами rs2075555 і rs2269336 гена COL1A, рідше — SNP rs1107946, rs748075, rs1061237 [8–10]. Однак існують як суттєві розбіжності щодо видів поліморфізмів, асоційованих з міопією високого ступеня, в різних етнічних групах, так і суперечливість щодо їх значення у ризику розвитку даної патології. Так, у дослідженнях в японській популяції не виявили взаємозв’язку SNP rs1107946 з ризиком розвитку міопії високого ступеня [31]. Проте серед населення Росії була виявлена не тільки асоціація ступеня тяжкості міопії у дітей з SNP rs1107946, але й встановлено зв’язок цього поліморфізму із спадковим анамнезом [11]. Слід зазначити, що раніше нами було проведено генотипування SNP rs1800469 гена TGF-β1 серед дітей-міопів і дітей-еметропів, досліджених у наведеній роботі. При цьому була виявлена асоціація даного поліморфізму з ризиком розвитку міопії високого ступеня при відсутності зв’язку з ризиком розвитку міопії в загальній групі дітей-міопів [32, 33]. Проведений аналіз не виключає можливого значення SNP rs1107946 гена COL1A щодо ризику розвитку міопії різного ступеня при відсутності такого зв’язку для загальної групи міопів, що потребує додаткових досліджень.

Висновки

Таким чином, виявлено, що частота алелей і розподіл генотипів за поліморфними варіантами rs1107946 гена COL1A1 серед досліджених дітей Подільського регіону України не відрізняються від середньоєвропейських значень цих показників, частота варіантної алелі при цьому становить 0,12. Показано, що однонуклеотидний поліморфізм rs1107946 гена COL1A1 не асоціюється з ризиком розвитку міопії в дослідженій групі дітей Подільського регіону України.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.