Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Мобильная версия

Регистрация Забыли пароль?

Журнал «Боль. Суставы. Позвоночник» Том 14, №2, 2024

Вернуться к номеру

Поліморфізми rs1800012, rs2276454, rs1793953 генів колагенів фіброзного кільця та гена VDR rs2228570 за умови дегенерації міжхребцевих дисків

Поліморфізми rs1800012, rs2276454, rs1793953 генів колагенів фіброзного кільця та гена VDR rs2228570 за умови дегенерації міжхребцевих дисків

Авторы: Ye.H. Pedachenko (1), I.H. Vasylieva (1), M.V. Khyzhnyak (1), N.G. Chopyck (1), O.I. Tsyubko (1), A.B. Dmytrenko (1), T.A. Makarova (1), O.I. Troyan (2), T.A. Ksenzov (3)
(1) - SI “Romodanov Neurosurgery Institute of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine”, Kyіv, Ukraine
(2) - Bogomolets National Medical University, Kyіv, Ukraine
(3) - Medical House Odrex, Odesa, Ukraine

Рубрики: Ревматология, Травматология и ортопедия

Разделы: Клинические исследования

Версия для печати


Резюме

Актуальність. Спінальні захворювання спричиняють значну втрату працездатності; вважається, що до 70 % їх випадків мають генетичну складову. Мета дослідження: вивчити асоціації поліморфізмів COL1A1rs1800012, COL2A1rs2276454, COL2A1rs1793953 (гени колагену) та VDRrs2228570 із дегенерацією міжхребцевих дисків L4-L5, L5-S1, C5-C7 в етнічних українців. Матеріали та методи. Дослідження включало 90 осіб із дегенерацією міжхребцевих дисків L5-S1, 50 — L4-L5, 30 — C5-C7 та 66 осіб контрольної групи без дегенерації вищезазначених дисків. Для генотипування використовували набори Applied Biosystems (США). Статистичний аналіз виконували за допомогою програми SNPStats. Результати. У чоловіків генотип C/C асоційований із дегенерацією L5-S1 (відношення шансів (ВШ) 2,255, 95% довірчий інтервал (ДІ): 1,089–4,670; χ2 = 4,905; p = 0,027), тоді як генотип C/T може виконувати захисну функцію (у 2,7 раза частіше зустрічався в контрольній групі: ВШ 0,418, 95% ДІ: 0,217–0,802; χ2 = 6,689, p = 0,009). Генотип C/T також може мати захисне значення при дегенерації C5-C7 у чоловіків: його частота в чоловіків контрольної групи була вищою порівняно з жінками (ВШ = 3,85, 95% ДІ: 1,086–13,648; χ2 = 4,67; p = 0,03). Варіант COL2A1rs2276454 може виконувати захисну дію щодо дегенерації диска L5-S1 (генотип G/A в 3,5 раза частіше зустрічався в контрольній групі (ВШ = 3,50; 95% ДІ: 1,26–9,72; χ2 = 6,02; р = 0,015)). Iз дегенеративними змінами диска L4-L5 у загальній групі обстежених асоційована пара алелів COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 (p = 0,001); із дегенерацією диска C5-C7 — пари алелів COL1A1rs1800012/VDRrs2228570, COL2A1rs1793953/VDRrs2228570 та COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 (p = 0,01; p = 0,0002; p = 0,0048 відповідно). Висновки. Генотип C/C VDRrs2228570 у чоловіків асоційований із дегенерацією міжхребцевих дисків L5-S1. Генотип T/C VDRrs2228570 може мати захисне значення в чоловіків із дегенерацією L5-S1 та C5-C7. Варіант COL2A1rs2276454 може мати захисний ефект щодо розвитку дегенеративних змін диска L5-S1 у чоловіків. Пари алелів COL1A1rs1800012/VDRrs2228570, COL2A1rs1793953/VDRrs2228570 та COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 асоційовані з дегенерацією диска C5-C7, тоді як пара алелів COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 пов’язана з дегенерацією L4-L5.

Background. Spinal diseases cause significant disability, with genetic factors influencing up to 70 % of cases. This study purposed to examine the association of polymorphisms of COL1A1rs1800012, COL2A1rs2276454, COL2A1rs1793953 (collagen genes), and VDRrs2228570 with L4-L5, L5-S1, C5-C7 with intervertebral disc degeneration among ethnic Ukrainians. Materials and methods. The study included 90 individuals with L5-S1 disc degeneration, 50 — with L4-L5 degeneration, 30 — with C5-C7, and 66 controls without disc degeneration. Applied Biosystems (USA) kits were used for genotyping. Statistical analysis was performed using SNPStats. Results. There was an association between the C/C genotype and L5-S1 disc degeneration in men (odd ratio (OR) was 2.255, 95% confidence interval (CI): 1.089–4.670; χ2 = 4.905; p = 0.027), whereas the C/T genotype may have a protective effect (OR = 0.418, 95% CІ: 0.217–0.802; χ2 = 6.689, p = 0.009). The C/T genotype may also have protective significance for C5-C7 disc degeneration in men: its occurrence was higher among men in the control group compared to women (OR = 3.85, 95% CІ: 1.086–13.648; χ2 = 4.67; p = 0.031). The G/A COL2A1rs2276454 variant may have a protective effect on the L5-S1 disc (OR = 3.50, 95% CІ: 1.26–9.72; χ2 = 6.02; p = 0.015). The pair of alleles COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 were linked to degenerative changes of the L4-L5 disc in the case group (p = 0.001); COL1A1rs1800012/VDRrs2228570 and COL2A1rs1793953/VDRrs2228570 were linked to degenerative changes in the C5-C7 disc. Conclusions. The C/C VDRrs2228570 genotype in men was associated with L5-S1 intervertebral disc degeneration. The T/C VDRrs2228570 genotype may have a protective significance for men with L5-S1 and C5-C7 degeneration. The COL2A1rs2276454 variant may have a protective effect against the development of L5-S1 degenerative changes in men. The allele pairs COL1A1rs1800012/VDRrs2228570, COL2A1rs1793953/VDRrs2228570, and COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 were associated with C5-C7 degeneration, while the COL2A1rs2276454/COL2A1rs1793953 pair were associated with L4-L5 degeneration.


Ключевые слова

дегенерація міжхребцевого диска; rs1800012; rs2276454; rs1793953; rs2228570; нерівноважне зчеплення

intervertebral disc degeneration; rs1800012; rs2276454; rs1793953; rs2228570; linkage disequilibrium

doi: http://dx.doi.org/10.22141/pjs.14.2.2024.417

Для ознакомления с полным содержанием статьи необходимо оформить подписку на журнал.


Список литературы

  1. Żak M, Pezowicz C. Effect of overload on changes in mechanical and structural properties of the annulus fibrosus of the intervertebral disc. Biomech Model Mechanobiol. 2021 Dec;20(6):2259-2267. doi: 10.1007/s10237-021-01505-w.
  2. Samanta A, Lufkin T, Kraus P. Intervertebral disc degeneration. Current therapeutic options and challenges. Front Public Health. 2023 Jul 6;11:1156749. doi: 10.3389/fpubh.2023.1156749.
  3. Leite Pereira C, Grad S, Gonçalves RM. Biomar–kers for intervertebral disc and associated back pain: From diagnosis to disease prognosis and personalized treatment. JOR Spine. 2023 Oct 2;6(4):e1280. doi: 10.1002/jsp2.1280.
  4. Goel S, Deshpande S, Dhaniwala N, Singh R, Suneja A, Jadawala VH. A Comprehensive Review of Genetic Variations in Collagen-Encoding Genes and Their Implications in Intervertebral Disc Degeneration. Cureus. 2024 Jan 22;16(1):e52708. doi: 10.7759/cureus.52708.
  5. Murphy K, Lufkin T, Kraus P. Development and Degeneration of the Intervertebral Disc — Insights from Across Species. Vet Sci. 2023 Aug 24;10(9):540. doi: 10.3390/vetsci10090540.
  6. Gahlawat S, Nanda V, Shreiber DI. Designing collagens to shed light on the multi-scale structure-function mapping of matrix disorders. Matrix Biol Plus. 2023 Dec 14;21:100139. doi: 10.1016/j.mbplus.2023.100139.
  7. Sharma U, Carrique L, Vadon-Le Goff S, Mariano N, Georges RN, еt al. Structural basis of homo- and heterotrimerization of collagen I. Nat Commun. 2017 Mar 10;8:14671. doi: 10.1038/ncomms14671.
  8. Han S, McBride DJ, Losert W, Leikin S. Segregation of type I collagen homo- and heterotrimers in fibrils. J Mol Biol. 2008 Oct 31;383(1):122-132. doi: 10.1016/j.jmb.2008.08.008.
  9. Chen Y, Yang S, Tavormina J, Tampe D, Zeisberg M, еt al. Oncogenic collagen I homotrimers from cancer cells bind to α3β1 integrin and impact tumor microbiome and immunity to promote pancreatic cancer. Cancer Cell. 2022 Aug 8;40(8):818-834.e9. doi: 10.1016/j.ccell.2022.06.011.
  10. Sawamura S, Makino K, Ide M, еt al. Elevated Alpha 1(I) to Alpha 2(I) Collagen Ratio in Dermal Fibroblasts Possibly Contributes to Fibrosis in Systemic Sclerosis. Int J Mol Sci. 2022 Jun 18;23(12):6811. doi: 10.3390/ijms23126811.
  11. Xie G, Liang C, Yu H, Zhang Q. Association between polymorphisms of collagen genes and susceptibility to intervertebral disc degeneration: a meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2021 Oct 18;16(1):616. doi: 10.1186/s13018-021-02724-8.
  12. Pluijm SM, van Essen HW, Bravenboer N, Uitterlinden AG, Smit JH, еt al. Collagen type I alpha1 Sp1 polymorphism, osteoporosis, and intervertebral disc dege–neration in older men and women. Ann Rheum Dis. 2004 Jan;63(1):71-77. doi: 10.1136/ard.2002.002287.
  13. Oichi T, Taniguchi Y, Oshima Y, Tanaka S, Saito T. Pathomechanism of intervertebral disc degeneration. JOR Spine. 2020 Feb 13;3(1):e1076. doi: 10.1002/jsp2.1076.
  14. Ohnishi T, Novais EJ, Risbud MV. Alterations in ECM signature underscore multiple sub-phenotypes of intervertebral disc degeneration. Matrix Biol Plus. 2020 Apr 21;6–7:100036. doi: 10.1016/j.mbplus.2020.100036.
  15. Li X, Yang S, Qin L, Yang S. Type II collagen-positive embryonic progenitors are the major contributors to spine and intervertebral disc development and repair. Stem Cells Transl Med. 2021 Oct;10(10):1419-1432. doi: 10.1002/sctm.20-0424.
  16. Novais EJ, Tran VA, Johnston SN, Darris KR, Roupas AJ, еt al. Long-term treatment with senolytic drugs Dasatinib and Quercetin ameliorates age-dependent intervertebral disc degeneration in mice. Nat Commun. 2021 Sep 3;12(1):5213. doi: 10.1038/s41467-021-25453-2.
  17. Yang X, Jia H, Xing W, Li F, Li M, Sun K, Zhu Y. Multiple variants in collagen genes are associated with the susceptibility to lumbar disc herniation in the Chinese population. Eur Spine J. 2020 Jul;29(7):1709-1716. doi: 10.1007/s00586-020-06299-6.
  18. Deng Y, Tan XT, Wu Q, Wang X. Correlations Between COL2A and Aggrecan Genetic Polymorphisms and the Risk and Clinicopathological Features of Intervertebral Disc Degeneration in a Chinese Han Population: A Case-Control Study. Genet Test Mol Biomarkers. 2017 Feb;21(2):108-115. doi: 10.1089/gtmb.2016.0256.
  19. Colombini A, De Luca P, Cangelosi D, еt al. High-Throughput Gene and Protein Analysis Revealed the Response of Disc Cells to Vitamin D, Depending on the VDR FokI Variants. Int J Mol Sci. 2021 Sep 4;22(17):9603. doi: 10.3390/ijms22179603.
  20. Voltan G, Cannito M, Ferrarese M, Ceccato F, Camozzi V. Vitamin D: An Overview of Gene Regulation, Ranging from Metabolism to Genomic Effects. Genes (Basel). 2023 Aug 25;14(9):1691. doi: 10.3390/genes14091691.
  21. Panda S, Tiwari A, Luthra K, Sharma SK, Singh A. Association of Fok1 VDR polymorphism with Vitamin D and its associated molecules in pulmonary tuberculosis patients and their household contacts. Sci Rep. 2019 Oct 24;9(1):15251. doi: 10.1038/s41598-019-51803-8.
  22. Usategui-Martín R, De Luis-Román DA, Fernández-Gómez JM, Ruiz-Mambrilla M, Pérez-Castrillón JL. Vitamin D Receptor (VDR) Gene Polymorphisms Mo–dify the Response to Vitamin D Supplementation: A Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrients. 2022 Jan 15;14(2):360. doi: 10.3390/nu14020360.
  23. Costăchescu B, Niculescu AG, Teleanu RI, Iliescu BF, Rădulescu M, еt al. Recent Advances in Managing Spinal Intervertebral Discs Degeneration. Int J Mol Sci. 2022 Jun 9;23(12):6460. doi: 10.3390/ijms23126460.
  24. De Luca P, de Girolamo L, Perucca Orfei C, еt al. Vitamin D’s Effect on the Proliferation and Inflammation of Human Intervertebral Disc Cells in Relation to the Functional Vitamin D Receptor Gene FokI Polymorphism. Int J Mol Sci. 2018 Jul 9;19(7):2002. doi: 10.3390/ijms19072002.
  25. Gaydarski L, Sirakov I, Uzunov K, еt al. A Case-Control Study of the Fokl Polymorphism of the Vitamin D Receptor Gene in Bulgarians With Lumbar Disc Herniation. Cureus. 2023 Sep 20;15(9):e45628. doi: 10.7759/cureus.45628.
  26. Fiani B, Covarrubias C, Jarrah R. Genetic Predictors of Early-Onset Spinal Intervertebral Disc Degeneration: Part Two of Two. Cureus. 2021 May 22;13(5):e15183. doi: 10.7759/cureus.15183.
  27. Zong Q, Ni D, Li L, Shi Y. Association of rs2228570 polymorphism of vitamin D receptor gene with degenerative disc disease: a meta-analysis involving 2947 subjects. Int J Clin Exp Med. 2015 Dec 15;8(12):22108-22116.
  28. Won S, Elston RC. The power of independent types of genetic information to detect association in a case-control study design. Genet Epidemiol. 2008 Dec;32(8):731-756. doi: 10.1002/gepi.20341.
  29. Solé X, Guinó E, Valls J, Iniesta R, Moreno V. SNPStats: a web tool for the analysis of association stu–dies. Bioinformatics. 2006 Aug 1;22(15):1928-1929. doi: 10.1093/bioinformatics/btl268.
  30. SNPStats. Cancer Prevention and Control Program Catalan Institute of Oncology [Internet]. 20.02.2018. Avai–lable from: https://www.snpstats.net/start.htm.
  31. National Center for Biotechnology Information [Internet]. 04.11.1988. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/?term=rs1800012.
  32. National Center for Biotechnology Information [Internet]. 4.11.1988. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs2276454.
  33. National Center for Biotechnology Information [Internet]. 4.11.1988. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs1793953.
  34. National Center for Biotechnology Information [Internet]. 4.11.1988. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs2228570/#frequency_tab.
  35. Oelschlaeger P. Molecular Mechanisms and the Significance of Synonymous Mutations. Biomolecules. 2024 Jan 20;14(1):132. doi: 10.3390/biom14010132.
  36. Kirchner S, Cai Z, Rauscher R, еt al. Alteration of protein function by a silent polymorphism linked to tRNA abundance. PLoS Biol. 2017 May 16;15(5):e2000779. doi: 10.1371/journal.pbio.2000779.
  37. Bartoszewski R, Króliczewski J, Piotrowski A, еt al. Codon bias and the folding dynamics of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. Cell Mol Biol Lett. 2016 Oct 19;21:23. doi: 10.1186/s11658-016-0025-x.
  38. Uitterlinden AG, Weel AEAM, Burger H, еt al. Interaction between the vitamin D receptor gene and collagen type Iα1 gene in susceptibility for fracture. Journal of Bone and Mineral Research. 2001;16(2):379. doi: 10.1359/jbmr.2001.16.2.379.
  39. Fernandez C, Tennyson J, Priscilla AS. Osteoporosis and its Association with Vitamin D Receptor, Oestrogen α Receptor, Parathyroid Receptor and Collagen Type I alpha Receptor Gene Polymorphisms with Bone Mineral Density: A Pilot Study from South Indian Postmenopausal Women of Tamil Nadu. Biochem Genet. 2022 Dec;60(6):2015-2036. doi: 10.1007/s10528-022-10197-5.

Вернуться к номеру