VDR gene polymorphisms rs731236 and rsS2228570 affect vitamin D levels in people of the Kaliningrad region

M. M. Bograya; Бограя М. М.; M. A. Vulf; Вульф М. А.; L. A. Safiullina; Сафиуллина Л. А.; D. V. Paskidov; Паскидов Д. В.; V. A. Shnar; Шнар В. А.; N. D. Gazatova; Газатова Н. Д.; L. V. Mikhailova; Михайлова Л. В.; L. S. Litvinova; Литвинова Л. С.

doi:10.46235/1028-7221-16881-VGP

Полиморфизмы гена VDR rs731236 и rs2228570 влияют на уровень витамина D у лиц Калининградской области

Авторы: Бограя М.М.¹, Вульф М.А.¹, Сафиуллина Л.А.¹, Паскидов Д.В.¹, Шнар В.А.¹, Газатова Н.Д.¹, Михайлова Л.В.¹, Литвинова Л.С.¹
Учреждения:
1. ФГАОУ ВО «Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта»
Выпуск: Том 27, № 4 (2024)
Страницы: 995-1000
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Дата подачи: 03.04.2024
Дата принятия к публикации: 04.04.2024
Дата публикации: 25.10.2024
URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/16881
DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-16881-VGP
ID: 16881

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Витамин D является важным микроэлементом, участвующим в многочисленных биологических процессах. Помимо поддержания здоровья костей, оказывает протекторное действие на сердечно-сосудистую систему, поджелудочную железу и жировую ткань. Около 50% населения мира страдают дефицитом или недостаточностью витамина D. Распространенность данных состояний значительно выше у людей с ожирением, независимо от возраста и места проживания.

Наличие полиморфизмов в гене VDR (рецептор витамина D) способно объяснить индивидуальные особенности в концентрации витамина D 25(OH) в сыворотке крови. Особый интерес представляет влияние полиморфизмов rs731236 и rs2228570 на уровень витамина. Так, полиморфизм VDR rs731236 – это синонимичная замена, тогда как полиморфизм rs2228570 – не синонимичная замена.

В статье исследованы полиморфизмы гена VDR rs2228570 (T/C), rs731236 (T/C) и выявлены их взаимосвязи с уровнем витамина D в крови у лиц Калининградской области с различным индексом массы тела (ИМТ). Материалом для исследования была венозная кровь, взятая утром натощак у 232 человек (средний возраст 50±13,5 лет, 103 мужчины и 129 женщин). Содержание витамина D в крови оценивали методом ИФА, полиморфизмы гена VDR – методом ПЦР.

У лиц с ИМТ > 30 кг/м² регистрировались изменения липидного профиля и печеночных проб. Уровень витамина D не зависел от ИМТ лиц, принявших участие в исследовании. Выявлены значимые изменения уровней витамина D в крови, в зависимости от распределения генотипов гена VDR. Уровень витамина D был выше у лиц с генотипом СС относительно генотипов ТТ и СТ полиморфизма rs2228570 и не зависел от ИМТ. Тогда как наличие полиморфизма rs731236 в гене VDR связано с ИМТ. Так, при ожирении уровень витамина D снижен только у лиц с генотипом TT полиморфизма rs731236, но не у лиц с генотипами СС и ТС.

Ключевые слова

витамин D, рецепторы витамина D, ожирение, сахарный диабет 2 типа, полиморфизмы

Полный текст

Данное исследование поддержано из средств программы стратегического лидерства «Приоритет 2030» БФУ им. И. Канта и гранта FZWM-2024-0012.

Введение

Известно, что повышенные уровни витамина D связаны со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) [3], диабет 2-го типа (СД2) [7] и ожирение [6]. 25(OH)D является основным метаболитом витамина D, и его содержание в крови считается индикатором запаса витамина D в организме. Из-за относительно длительного периода полувыведения (2-3 недели), уровни витамина в крови изменяются незначительно, что отражает оптимальное сочетание витамина D, который поступил с пищей и синтезировался в коже [5]. Поскольку уровни 1,25(OH)₂D в крови в 1000 раз ниже, чем уровни 25(OH)D, измерение 1,25(OH)₂D значительно сложнее [5]. Дефицит витамина D широко распространен во всем мире и ассоциирован с неблагоприятными последствиями для организма.

Биологическое действие витамина осуществляется через ядерный рецептор витамина D (VDR), который экспрессируется в большинстве клеток нашего организма, в том числе в клетках иммунной системы [2]. Витамин D является липофильной молекулой, которая способна проходить через клеточную мембрану и связывать VDR в ядре. Комплекс витамин D-VDR способен образовывать гетеродимер с ретиноидным рецептором X (RXR), впоследствии связываясь со специфическими последовательностями ДНК в промоторной области генов, чувствительных к витамину D, контролируя транскрипцию этих генов [6, 8].

В различных этнических группах показано разнонаправленное влияние полиморфизма rs731236 (T/C) и rs2228570 (T/C) на уровень витамина D. Полиморфизм rs2228570 располагается в кодирующей области гена VDR, является однонуклеотидной несинонимичной заменой и сдвигает рамку считывания, укорачивая белок на 3 аминокислоты в N-конце. Полиморфизм VDR rs731236 представляет собой частую (в среднем 34% среди разных популяций) синонимичную замену, которая не приводит к замене аминокислоты в белке VDR.

В связи с вышесказанным целью данного исследования явился поиск взаимосвязи полиморфизмов гена VDR rs2228570 и rs731236 с уровнем витамина D у лиц Калининградской области с различным индексом массы тела (ИМТ).

Материалы и методы

В исследовании приняли участие 232 человека, проживающие на территории Калининградской области (средний возраст 50±13,5 лет, 103 мужчины и 129 женщин). Лица, принявшие участие в исследовании, были ранжированы по ИМТ: ИМТ < 30 кг/м² (32%) и ИМТ > 30 кг/м² (68%). Исследуемые группы сопоставимы по возрасту и полу. Материалом для исследования явилась венозная кровь, полученная утром натощак. Антропометрическая и клиническая характеристика пациентов представлена в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1. КЛИНИЧЕСКИЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДУЕМЫХ ГРУПП

TABLE 1. CLINICAL AND LABORATORY CHARACTERISTICS OF THE STUDY GROUPS

Показатели Indicators	ИМТ < 30 кг/м² BMI < 30 kg/m² n = 62	ИМТ > 30 кг/м² BMI > 30 kg/m² n = 180	p-значение p-values
ИМТ, кг/м² BMI, kg/m²	24,95±3,42	44,50±9,23	< 0,0001¹
Возраст, лет Age, years	52,57±15,37	50,14±12,96	0,2754¹
Пол (мужчины / женщины) Sex (men, women)	69,35% / 30,65%	35,29% / 64,71%	< 0,001²
Наличие СД 2 типа (отсутствие, НТГ, наличие) Type 2 diabetes (absent, impaired glucose tolerance)	93,44% / 0% / 6,56%	40,16% / 12,30% / 47,54%	< 0,001²
Наличие ГБ (отсутствие / наличие) Hypertension (absent, hypertension)	73,33% / 26,67%	22,52% / 77,48%	< 0,001²
ОКС (острый коронарный синдром) (отсутствие / наличие) ACS (acute coronary syndrome) (absent, heart failure)	37,10% / 62,90%	90,37% / 9,63%	< 0,001²
25(OH)D, нг/мл 25(OH)D, ng/mL	22,03±10,93	20,84±10,67	0,7337
Пропорция генотипов по полиморфизму rs731236 (TT / TC / CC) Proportion of genotypes by polymorphism rs731236 (TT / TC / CC)	44,83% / 46,55% / 8,62%	37,36% / 50,57% / 12,07%	0,492²
Пропорция генотипов по полиморфизму rs2228570 (TT / TC / CC) Proportion of genotypes by polymorphism rs2228570 (TT / TC / CC)	20,69% / 63,79% / 15,52%	35,23% / 43,75% / 21,02%	0,016²
Холестерин, ммоль/л Cholesterol, mmol/L	4,86±1,23	5,32±1,14	0,0177¹
Липопротеины высокой плотности ммоль/л HDL, mmol/L	1,25±0,73	1,16±0,34	0,4147¹
Липопротеины низкой плотности, LDL, mmol/L	3,01±0,90	3,17±0,81	0,27661
Индекс атерогенности усл. ед. Atherogenic Index, units	3,51±1,26	3,87±1,55	0,1345¹
Триглицериды, ммоль/л Triglycerides, mmol/L	1,57±0,81	1,84±0,93	0,0604¹
Аспартатаминотрансфераза, ммоль/л Aspartate aminotransferase, mmol/L	19,11±8,81	28,72±33,32	0,0123¹
Аланинаминотрансфераза, ммоль/л Alanine aminotransferase, mmol/L	15,20±8,63	27,19±38,70	0,0051¹
Щелочная фосфатаза, ед/л Alkaline phosphatase, u/L	140,81±55,68	167,42±56,21	0,0555¹
Креатинин, мкмоль/л Creatinine, µmol/L	89,04±18,13	87,02±21,51	0,6641¹
Мочевина, ммоль/л Urea, mmol/L	6,28±1,84	6,05±1,60	0,5720¹

Примечание. ¹ – анализ проведен через непарный t-тест Стьюдента. ² – анализ проведен через критерий хи-квадрат.

Note. ¹, analysis was carried out using an unpaired Student’s t-test. ², analysis was carried out using the χ² test.

Анализ биохимических показателей в сыворотке крови проводили на автоматическом биохимическом анализаторе Furuno CA-180 (Furuno Electric Company, Япония) с использованием тест-систем DiaSys (DiaSys Diagnostic Systems, Holzheim, Германия). Выделение геномной ДНК из цельной крови выполняли с помощью набора ДНК-ЭКСТРАН-1 (ООО «НПФ Синтол», Россия). Определение полиморфизма rs2228570, rs731236 в гене VDR осуществлялось методом ПЦР в реальном времени (набор NP-473-100, набор NP-639-100 соответственно) (ООО «НПФ Синтол», Россия). Детекция содержания витамина D в сыворотке крови была выполнена методом ИФА (EuroImmun, Германия).

Статистическая обработка данных проведена в программе GraphPad Prism 9 (GraphPad Software, США). Различия между уровнями витамина D у пациентов с разными генотипами были оценены с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Разница в частотах аллелей между группами была оценена с помощью критерия χ².

Информированное согласие было подписано всеми пациентами. Исследование проводилось в соответствии с рекомендациями Хельсинкской декларации.

Результаты и обсуждение

В результате комплексного анализа было выявлено, что у лиц с ИМТ > 30 кг/м² регистрировалось повышение активности ферментов печени (аспартатаминотрансферазы и аланинаминотрансферазы) и показателей липидного обмена и уровень ЩФ, относительно лиц с ИМТ < 30 кг/м²(табл. 1).

Обратная взаимосвязь избыточной массы тела и уровня витамина D находит подтверждение в многочисленных исследованиях [1], однако причинно-следственные взаимосвязи до сих пор не ясны.

В проведенном нами исследовании не обнаружено значимых различий в содержании витамина D у лиц с различным ИМТ (табл. 1). Однако распределение лиц внутри групп, в зависимости от генотипа (TT, TC, CC) гена VDR, позволило выявить значимые отличия в концентрации витамина D у лиц с различным ИМТ. Так, у лиц с генотипом ТТ полиморфизма rs731236 гена VDR уровень витамина D в крови был снижен при ожирении (p = 0,0011) относительно лиц с ИМТ (рис. 1). У лиц с генотипом CC, напротив, выявлено повышение уровня витамина D в крови при ИМТ ≥ 30 кг/м² (p = 0,0007) (рис. 1). Следует отметить, что ранжирование всех пациентов в зависимости от распределения генотипов полиморфизма rs731236 гена VDR, позволило выявить весьма интересные особенности. Так, уровень витамина D в крови людей с рецессивным генотипом (CC) был выше, по сравнению с лицами с гетерозиготным генотипом (TC), в независимости от ИМТ (p = 0,0046) (рис. 1).

Рисунок 1. Уровень витамина D у лиц Калининградской области в зависимости от распределения генотипов полиморфизма rs731236 гена VDR и в зависимости от ИМТ

Figure 1. Vitamin D level in people of the Kaliningrad region depending on the distribution of genotypes of the rs731236 polymorphism of the VDR gene and depending on BMI

Синонимичная замена rs731236 приводит к замене нуклеотида в белок-кодирующей последовательности мРНК VDR. Данное изменение может приводить к эпигенетическим сдвигам: возможно, вследствие изменения нуклеотида T на C формируется сайт посадки для микроРНК (на данный момент, неизвестной). Образованная связь между измененной мРНК VDR и микроРНК подавляет трансляцию белка VDR, приводя к снижению эффективности контакта между VDR и витамином D, повышая уровень последнего в крови. Мы предполагаем, что потенциальную микроРНК следует искать среди микроРНК, уровень которых возрастает при ожирении.

Результаты исследования полиморфизма гs2228570 гена VDR у лиц, ранжированных по ИМТ, показали, что уровень витамина D значимо не изменяется у лиц с генотипами ТТ, ТС и СС. Распределение всех пациентов на генотипы выявило значимо более высокие уровни витамина D в крови пациентов с генотипом CC, в сравнении с пациентами с генотипом TT (p = 0,0105) и генотипом ТC (p = 0,0134) (рис. 2).

Рисунок 2. Уровень витамина D у лиц Калининградской области в зависимости от распределения генотипов и частот аллелей полиморфизма rs2228570 гена VDR

Figure 2. Vitamin D levels in individuals in the Kaliningrad region depending on the distribution of genotypes and allele frequencies of the rs2228570 polymorphism of the VDR gene

Далее, все пациенты были поделены на 4 группы по уровню витамина D: 1) норма (> 30 нг/ мл) 38 пациентов; 2) недостаток (20-30 нг/мл), 71 пациент; 3) дефицит (10-20 нг/мл), 97 пациентов; 4) острый дефицит (< 10 нг/мл), 28 пациентов. Распределение частот аллелей Т и C в группах было следующим: 1) T = 44%, C = 56%; 2) T = 55%, C = 45%; 3) T = 64%, C = 36%; 4) T = 60%, C = 40%. Обнаружена значимая разница в частотах аллелей между пациентами с нормальным уровнем витамина D и пациентами как с дефицитом (p = 0,0050), так и острым дефицитом (p = 0,0240) аналита (рис. 2). Возможно, рецепторы пациентов с генотипом CC связывают витамин D менее эффективно, чем аналогичные у лиц с генотипом TT, что объясняет более высокий уровень витамина в крови.

Заключение

Таким образом, низкий уровень витамина D характерен только для людей с ожирением и генотипом TT в полиморфизме гена VDR rs731236. В дальнейшем планируется изучение связи метаболитов витамина D с полиморфизмом rs731236, экспрессии, продукции и микроРНК-регуляции белка VDR. В настоящий момент не представляется возможным осуществить поиск микроРНК к мутантной последовательности гена VDR в силу ограничения функционала используемых баз данных.

Уровень витамина D в крови гомозигот с полиморфизмом rs2228570 гена VDR (генотип CC) выше, чем у гомозигот без полиморфизма (генотип TT) и гетерозигот (генотип ТС). Мы предполагаем, что рецепторы пациентов с генотипом C/C связывают витамин D менее эффективно, снижая его усвоение в организме и способствуя повышению его в циркуляции.

Публикация размещена при участии Балтийского федерального университета им. И. Канта.