Генетические полиморфизмы, определяющие склонность к тромбозам и тромбофилии

Исследуемые гены

F5

Главная роль гена F5 заключена в процессе кодирования аминокислотной последовательности белка фактора Лейдена, что является коагуляционным фактором V (проакцилерином). Благодаря пятому фактору происходит активация протромбина в тромбин. Процентное соотношение распространенности данной мутации этого гена среди европейской расы составляет до 6%. [16]

Проводя исследования в области тромбофилии, лейденская группа ученых первыми смогла расшифровать генную природу нарушения свертываемости крови, возникшей при данной мутации. Отсюда и взялось такое оригинальное название. Мутацию гена пятого фактора свертывания крови можно охарактеризовать следующим образом: происходит замена нуклеотида гуанина на нуклеотид аденин в позиции 1691. Такая эксклюзивная мутация влечет за собой замену аминокислоты аргинина на глутаминовую аминокислоту в позиции 506 в белковой цепи, которая считается продуктом этого гена.

Первая хромосома содержит ген V фактора свертывания крови. Наследование лейденской мутации осуществляется по аутосомно-доминантному принципу. Существует также гетерозиготный вариант: повышенный риск к развитию тромбозов, возникающий при замене R506Q, будет проявляться при присутствии видоизмененного гена исключительно на одной первой хромосоме, т.к. ген фактора V на другой первой хромосоме не является измененным.

Пятый фактор свертывания крови считается высокомолекулярным белком, который входит в состав протромбиназного комплекса. В данном комплексе фактор V работает вместе с фактором Ха, усиливая при этом его активность, а самое главное ускоряя реакцию формирования тромбина в несколько тысяч раз.[17]

Также стоит упомянуть о АРС-резистентности при мутации Лейден. АРС препятствует включению фактора V в протромбиназный комплекс, тем самым инактивируя пятый фактор. Аргинин должен присутствовать в позиции 506 для того, чтобы инактивировать фактор V с протеином С. Но мутация, обусловленная заменой аргинина на глютамин, способствует устойчивости к расщеплению АРС фактора V. Кроме того, из-за недостаточного образования инактивированного пятого фактора свертывания крови останавливается блокировка активированного фактора Х активированным протеином С. Таким образом создаются условия, приводящие к формированию тромбозов. В нормальном состоянии носитель мутации Лейден может не иметь тромбозов. Они могут образовываться при присутствии определенных способствующих риску факторов. К ним относят: беременность, прием контрацептивов гормонального происхождения, повышенный уровень гомоцистеина, различные мутации гена протромбина и MTHFR. Но самым опасным сочетанием является сопутствующий фактор гомоцистеинемия, приводящим к развитию резистентности к АРС. Данные сведения показывают нам важность проведения полного информированного обследования, если существуют какие-либо опасения, а также подозрения на наличие тромбофилического состояния.

F2

Протромбин, или как его еще принято называть F2, представляет собой один из самых главных компонентов системы свертываемости крови. Кровяной сгусток формируется за счет тромбина, а ведь именно тромбин является следствием расщепления протромбина. Мутация в данном гене увеличивает уровень экспрессии гена, и тем самым количество протромбина становится выше нормы в несколько раз. Данная мутация наследуется по аутосомно-доминантному типу. Это дает нам понять, что не только гомозиготный, но и гетерозиготный (G>A) носитель видоизмененного гена будет страдать тромбофилией. Гетерозиготный полиморфизм по статистическим данным присутствует только у 3% европеоидной расы.

Мутация гена протромбина G20210А была найдена впервые у людей, страдающих венозными тромбозами в семейном анамнезе в 1996 году.[23] Данная мутация встречается у 8% женщин европеоидной расы, потерявшими плод во время беременности, или же переживших несвоевременную отслойку нормально расположенной плаценты. Повышение протромбина в крови является первопричиной перечисленных осложнений.

Полиморфизм F2 представляется разнообразными генетическими паталогиями. К ним относятся гестозы во время беременности, невынашивание беременности, необъяснимое бесплодие, задержка внутриутробного развития плода, его гибель и т.д.

Аминокислотная последовательность протромбина кодируется геном F2. Полиморфизм гена протромбина обуславливается замещением гуанина G аденином A в позиции 20210. В случае варианта А( A/A) по сравнению с гомозиготными носителями по аллелю G (G/G) следствием молекулярной замены становится повышенная экспрессия гена. При избыточной продукции протромбина увеличивается риск инфаркта миокарда в 5 раз, а развитие венозных тромбозов повышается в 3 раза. [25]

FGB

При повреждении стенок кровеносных сосудов фибриноген имеет свойство переходить в форму фибрина. Фибрин, как мы знаем, представляет собой основной компонент кровяной «пробки».

В случае мутации -455А фибриногена бета, имеющей также название мутация гена FGB, увеличивается уровень экспрессии гена. При прогрессирующей экспрессии уровень фибриногена тоже начинает расти, и это в свою очередь повышает риск к тромбообразованию. [27]

Данную мутацию G455А в гене фибриногена нельзя встретить часто, но она характеризуется высокой частотой развития тромбозов: вследствие мутации нарушается механизм связывания молекулы фибриногена с тромбином. Как результат, сохраняется высокая концентрация последнего, что обеспечивает продолжение процесса коагуляции. Кроме того, нарушенная структура фибриногена снижает его стимулирующее влияние на активацию системы фибринолиза и, следовательно, - на процесс растворения тромбов. Мутация в гене фибриногена сопряжена с высоким процентом потери плодов, с риском венозных тромбозов при беременности и в послеродовом периоде.

Встречаемость мутации G455А в гене фибриногена среди европейской расы варьирует от 5 до 10%. [29]

Полиморфизм FGB обуславливается замещением гуанина G аденином A в позиции -455, и клинически проявляется различными осложнениями. Среди них можно выделить: инсульты, тромбоэмолии, венозные тромбозы нижних конечностей, невынашивание беременности, плацентарная недостаточность, непроизвольные аборты.

Существует и другой полиморфизм гена FGB, который обусловлен однонуклеотидной заменой цитозина С на тимин Т в промоторном участке гена в позиции 156. Замена тимином цитозина повышает уровень экспрессии гена, а это в свою очередь увеличивает уровень фибриногена в крови, тем самым повышая вероятность тромбообразования. Именно поэтому носители варианта Т склонны к большему риску развития сердечно-сосудистых заболеваний, а также ишемического инсульта, инфаркта миокарда и ишемической болезни сердца.

GPIIIA

Аминокислотная последовательность белковой цепи молекулы тромбоцитарного рецептора фибриногена кодируется геном GPIIIa. Благодаря указанному рецептору обеспечивается взаимосвязь тромбоцитов и фибриногена плазмы крови. Результатом данного взаимодействия является агрегация тромбоцитов и формирование тромба.

Полиморфизм L33P С-> Т обуславливается замещением нуклеотида цитозина (С) на тимин (Т) в определенном участке ДНК, который может кодировать аминокислотную последовательность белковой молекулы тромбоцитарного рецептора фибриногена. [20] Нуклеотидная замена является инициатором замены аминокислоты в белковой цепочки рецептора, а это способствует перестраиванию его свойств. [31]

У данного гена встречаются различные варианты полиморфизма: С/С нормальный гомозиготный вариант полиморфизма, С/Т гетерозиготный вариант полиморфизма, и Т/Т, который в свою очередь является мутантным вариантом полиморфизма. Патологичный вариант связан с повышением риска заболеваний, встречающихся в гомозиготной форме. [26]

Встречаемость гомозиготной формы мутации в гене GPIIIa составляет 9-15% у европеоидной популяции.

PAI-1

Наследственные изменения в системе фибринолиза могут быть связаны прежде всего с повреждением разных звеньев системы: снижение биосинтеза t-PA, снижение образования плазминогена, нарушение его функции, повышение концентрации гена PAI-1. [30] В любом из этих вариантов, функция системы фибринолиза нарушается, что также способствует повреждению маточно-плацентарного кровотока и, следовательно, осложнению течения беременности.

Мутация в гене PAI-1 нередко сопровождается мутацией Лейден, а ее гомозиготный вариант способствует высокой степени встречаемости венозных и артериальных тромбозов. Носительство мутации показано у многих женщин с самопроизвольными абортами, преждевременными родами, задержкой развития плода и мертворождения в анамнезе, при осложнении беременности преэклампсией и несвоевременной отслойкой плаценты.

Ген PAI-1 является геном ингибитора активаторов плазминогена-1 . Его клинически значимый полиморфизм: -675 4G/5G (5G>4G).

Ген PAI-1, являясь ингибитором активатора плазминогена, также считается важнейшим антагонистом тканевого активатора плазминогена и урокиназы, являющимися в свою очередь активаторами плазминогена. Такие активаторы прекрасно способствуют протеканию фибринолиза.

Полиморфизм гена PAI-1 первоначально найден в промоторной области. В наши дни известен как полиморфизм 4G/5G. У аллеля 5G имеется меньшая активность, чем у аллеля 4G. Именно из-за этого, носители аллеля 4G обладают большей концентрацией PAI-1, нежели чем носители аллеля 5G. Это способствует увеличению риска образования тромбов, а также прогнозирует повышение риска нарушения работы плаценты, ее преждевременной отслойки и типичное невынашивание беременности.

ITGA2

Тромбоцит связывается с белками тканей во время механического повреждения сосудистой стенки с помощью специализированных тромбоцитарных рецепторов. Такие рецепторы принято также называть интегринами, и именно ген ITGA2 является ответственным за кодирование аминокислотной последовательности специальных вышеупомянутых рецепторов. С помощью интегринов умелые тромбоциты образовывают на месте раздражения монослой, являющийся очередным важным компонентом в активации и деятельности последующих звеньев сложного многоступенчатого процесса свертывания крови. [28]

Мутации способствуют изменению свойств рецепторов тромбоцитов, при этом скорость их приближения друг к другу начинает расти. Это увеличивает риск тромбофилии. Данная мутация встречается у 5-7% европеоидной расы.

Полиморфизм гена ITGA2 основан на замене нуклеотида цитозина С на тимин Т в позиции 759, тем самым данная мутация предшествует замещению аминокислоты в пептидной цепи молекулы a2-субъединицы интегринов.

Аминокислотная последовательность a2-субъединицы интегринов кодируется геном ITGA2. Если нарушить естественную первичную структуру субъединицы, происходит изменение свойств рецепторов. В случае гомозиготного варианта мутации гена ITGA2 наблюдается прогрессия скорости адгезии тромбоцитов, а это в свою очередь приводит к высокому риску развития тромбозов и тромбофилии. Вариант Т/Т увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний и повышает риск инфаркта миокарда в 3 раза.

MTHFR (C677T)

Существует особое состояние - гипергомоцистеинемия. Это состояние связано с нарушением метаболизма метионина, аминокислоты, участвующей в биосинтезе белков. Гомоцистеин образуется в процессе метаболизма метионина, затем превращается в цистеин или подвергается реметилированию в метионин. Указанные процессы контролируют энзимы – цистатионин бета-синтаза и метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR) при участии витаминов группы В ( фолиевая кистола, витамины В6 и В12). [15]

Нас интересует энзим MTHFR, который представляет собой внутриклеточный фермент. Одна из важнейших его функций базирована на участии в процессе превращения гомоцистеина в метионин, сопровождающаяся при этом присутствием кофакторов и субстрата фолиевой кислоты. Нужно знать, что активность фермента непостоянна. А нуклеотидные замены в кодирующем гене способствуют снижению активности данного фермента. Следствием этого считается нарушение метаболического пути превращения гомоцистеина, и как правило это влечет за собой повышение его содержания в плазме крови.

Существует множество генетических причин, распологающих к развитию гипергомоцистеинемии, но самые распространенные из них встречаются за счет замены в гене MTHFR. Все мутации генов, кодирующих MTHFR и цистатионин бета-синтазу, способствуют развитию врожденной гипергомоцистеинемии, а это в свою очередь напрямую влияет на систему гемостаза: гомоцистеин индуцирует и усиливает коагуляционный каскад за счет активации тканевого фактора, фактора Лейден, протромбина, торможения фибринолиза и ряда других эффектов. [19]

Рассмотрим самую распространенную мутацию гена MTHFR. Полиморфизм 677 обусловлен замещением в 677 позиции нуклеотида цитозина С на тимин Т. Данная конфигурация способствует замене аминокислотного остатка аланина на валин в позиции 223. Валин является частью специализированного участка молекулы фермента, который ответствен за связывание фолиевой кислоты. Среди многочисленных мутаций гена MTHFR наиболее значим гомозиготный вариант, связанный с высокой частотой развития тромбозов, в том числе артериальных, высокой частотой заболеваний коронарных артерий, осложнений беременности и неблагоприятных исходов плода. [25] Так, у носительниц мутации отмечено увеличение частоты рождения детей с пороками развития невральной трубки, а также увеличение частоты мертворождений. Течение беременности чаще осложняется преэклампсией и своевременной отслойкой плаценты. Беременные женщины, страдающие сосудистыми заболеваниями, подвержены большому риску развития нефропатии, что в свою очередь влияет на высокий уровень гомоцистеина в плазме крови.

Врожденное нарушение процесса превращения гомоцистеина в метионин в результате гомозиготного дефицита MTHFR встречается с частотой 0-1,4%. [21] При гомозиготной форме дефицита MTHFR отмечено трехкратное увеличение риска преждевременного развития осложнений, относящихся к сердечно-сосудистым заболеваниям, тромбозов и различных поражений нервной системы. [22]

Гетерозиготный дефицит MTHFR встречается у 1,4-15% популяции и обуславливает развитие средней и легкой степени гипергомоцистеинемии. [23]