Диссертация (Связь мутаций митохондриального генома с формированием атеросклеротических поражений артериальной стенки), страница 13

Митохондриальные мутации генов субъединиц цитохром-Cоксидазы (комплекса 4) [25, 26, 28, 29, 31, 48, 49, 50, 52, 89, 562]ЗаменаМутацияГенаминокислотыСсылкаПатологияпри мутацииЗамена лейцинаm.6489C>AMT-CO1изолейцин вбелковой цепи впозиции 196Заменаметионина наm.7671T>Aлизин вбелковой цепи внастатьюВыявлениепарциальныхэпилептический[575]припадковВыявлениелактацидоза имиопатии[440]позиции 29Замена аланинана пролин вm.7706G>AMT-CO2белковой цепи вДиффузныйсклероз Альпера[527]позиции 41Выявлениесниженнойm.7587T>CЗаменаэкспрессииметионина напептидов.треонинВыявление[190]митохондриальнойэнцефаломиопатииm.9379G>AMT-CO3АминокислотаМиопатия,[305]8858: триптофанацидоз,стоп-кодонзамедленный ростАmberМиоглобинурияДелецияи недостатокаминокислотm.9480del15молочнокислыйактивностис 92 по 96включительно[302]цитохром-СоксидазыАминокислотаm.9804G>ALHON200: аланин[512]треонинГипертоническаяm.9957T>CАминокислотакардиомиопатия,251:ассоциированнаяфенилаланинс повреждениемлейцин[145]тяжелой цепимиозинаТаблица 15.

Митохондриальные мутации гена цитохрома B [25, 26, 28, 29,31, 48, 49, 50, 52, 89, 562]Мутацияm.14846G>AЗамена аминокислотыпри мутацииСсылкаПатологиянастатьюАминокислота 34:глицинсеринЛактацидоз в покое,Аминокислота 113:непереносимость[141]m.15084G>A триптофанстоп-кодон физических нагрузокохраm.15059G>A Аминокислота105:Митохондриальные89глицинаргининмиопатииАминокислота141:Лактацидоз в покое,m.15168G>A триптофанстоп-кодон непереносимостьохраЗамена аспарагина наm.15533A>G аспарагиновую кислотув позиции 263физических нагрузокВозникновениегипертонии, цианоза,эпизодов удушья,молочнокислого ацидозаАминокислота 171:m.15257G>A аспарагиноваяLHONкислотааспарагинЗамена триптофана наm.15723G>A стоп-кодон охрав позиции 326[267][318,512]Лактацидоз в покое.Выявлениенепереносимостифизической нагрузкиВыявлениепрогрессирующейнепереносимостиm.15762G>AЗамена глицина на[141]физической нагрузки,глутамин в позиции 339 патологическихпроцессов в скелетныхмышцах, проксимальнойслабости90Таблица 16.

Митохондриальные мутации генов субъединиц АТФ-синтазыи некодирующего региона [25, 26, 28, 29, 31, 48, 49, 50, 52, 89, 562]ЗаменаМутацияГенаминокислотыСсылка наПатологиястатьюпри мутацииNARPm.8993T>GMT-ATP5,комплекс 5Аминокислота(нейропатия,156: лейцинатаксия,[595]пигментныйаргининретинит)NARPm.8993T>CMT-ATP6,комплекс 5Аминокислота(нейропатия,156: лейцинатаксия,[595]пигментныйпролинретинит)Некоди-Материнскиm.4401A>G рующий-наследуемаярегион[475]гипертония1.3.5.3.2.3 Гаплотипы митохондриального геномаГаплотипом митохондриального генома является совокупность мутаций,находящихся в пределах одной и той же копии мтДНК.

Часто с заболеваниемсвязана не одна мутация, а гаплотип, состоящий из нескольких, связанныхмежду собой, мутаций [89].Ассоциации гаплотипов ядерного генома с заболеваниями человекапосвящено достаточно большое количество работ [134, 199, 339, 350, 587].Значительноменьшееколичествоработпосвященосвязигаплотиповмитохондриальной ДНК с патологиями у людей [390, 600, 614].91Исследования гаплотипов митохондриального генома при сосудистыхзаболеваниях, в том числе заболеваниях атеросклеротического генеза, средилитературных источников не обнаружены.1.3.5.3.2.4 Гаплогруппы митохондриальной ДНКГаплогруппа мтДНК объединяет несколько гаплотипов, имеющих общуюмутацию.Какполагают,данныйоднонуклеотидныйполиморфизм,располагающийся, как правило, в некодирующем регионе митохондриальногогенома, мог быть передан общим предком людям, несущим гаплотипы,принадлежащие к определенной гаплогруппе.

Разные расы и этносы имеютнабор характерных для них гаплогрупп [236, 321, 414, 488, 509].В том числе, славянские народы имеют общие для них гаплогруппы.Преобладающей среди русских является гаплогруппа H (43,07%). Кроме того,среди русских распространены гаплогруппы T (12,35%), J (7,56%), HV (6,8%),K (3,78%), M(2,02%) и подгаплогруппы U5a (9,57%), N1 и N2 (4, 79%). Следуетотметить, что гаплогруппа H наиболее распространена у европейцев, агаплогруппа T встречается у 10% населения Европы.

Для гаплогруппы Jхарактерна одинаковая частота среди населения Ближнего Востока, иевропейской части нашего континента (12%). Гаплогруппа HV встречается вЗападной Европе, а гаплогруппа K характерна как для европейцев, так и дляевреев-ашкенази. Гаплогруппа M распространена в Индии. Подгаплогруппу U5часто называют «северным гаплотипом», т.к. она характерна для Финляндии иЭстонии. Подгаплогруппы N1 и N2 встречаются у населения ЦентральнойЕвропы. Остальные гаплогруппы выявлены только у 0,75% русских [213].921.3.5.3.2.5 Данные литературы, посвященные методам исследованиямтДНКМетодами исследования мутаций митохондриального генома являются [25,26, 28, 29, 31, 48, 49, 50, 52, 89]:1. Прямое секвенирование [599].2. Пиросеквенирование [132, 312, 474].3. ПЦР в реальном времени [522].4. Аллель-специфическая ПЦР [290].5. Блот-гибридизация фрагментов ПЦР по Саузерну [372].6.

ПЦР-ПДРФ-анализ [417].1.3.5.3.2.6 Мутации мтДНК, атеросклероз и старение организмаИсходя из данных литературы можно предположить, что мутациимитохондриального генома могут оказывать определенное влияние на процессатерогенеза. В интиме артерий человека при раннем атеросклеротическомпоражении возникают патогенетические процессы, которые могут повышатьуровень метаболической активности клеток. Другим результатом мутации илигаплотипа митохондриального генома может быть снижение концентрацииАТФ, ведущее, в конечном итоге, к усугублению атеросклероза [89].Полагают, что митохондриальные мутации, атеросклероз и старениеорганизма – взаимосвязанные процессы. В настоящее время есть две гипотезыбиологического старения клетки.

Первая гипотеза, разработанная Orgel в 60-ыегоды, гласит, что старение является производной от суммы всех имеющихсяповреждений на уровне белковых молекул, РНК и ДНК ("катастрофа ошибок")[435]. Предположительно, эти факторы запускаютцепную реакциюобщеклеточного разрушения, т.к. данные повреждения вызывают другиедефекты обмена веществ в организме человека.93Втораягипотеза,разработаннаяв70-ыегодыCutler,связываетпродолжительность жизни с возможностью репарации ДНК [221]. Люди сболее совершенной системой репарации дезоксирибонуклеиновых кислотживут дольше. Одной из основных причин клеточной дисфункции могут бытьмитохондрии человека, вследствие того, что они имеют более слабую системурепарации, по сравнению с митохондриальным геномом.

Литературные данныео том, что ультраструктурные изменения в митохондриях мышечных клеток,нарушение дыхания митохондрий, повышение дефицита цитохром-С-оксидазыи увеличение процента делеций в митохондриальном геноме ассоциированы спродолжительностью жизни индивидов, подтверждает данную гипотезу [129,595].Обращает на себя внимание, что делеции митохондриального геноманачинают возникать уже у детей.

Например, одна из самых крупных делеций,называемая "обширной", накапливается в течение жизни индивида, начиная сдетского возраста. При этом клетки мозга, скелетных и сердечных мышцы идругие медленно обновляющиеся тканинакапливают намного большемутантных молекул митохондриального генома, по сравнению с быстрообновляющимися популяциями клеток [129, 304].Показано, что компенсаторное увеличение количества митохондрий принарушениях энергетического обмена в клетках у детей сказывается наклинических показателях, когда они становятся взрослыми [129]. Например, удетей первых трех лет жизни незначительно выражены количество и размераномальных скоплений митохондрий. С возрастом у ряда пациентовпроисходит их увеличение.

При семейном анализеобнаружена большаявыраженность аномальных скоплений митохондрий у старших братьев исестер, по сравнению с младшими. Кроме того, матери, у которыхотсутствовалаклиническаясимптоматиканарушенийклеточногоэнергообмена, могли иметь значительно больше аномальных скоплениймитохондрий, чем их дети с тяжелыми митохондриальными заболеваниями.Можно предположить, что увеличение количества митохондрий происходит94для компенсации качественных нарушений энергетического обмена клетки. Этонаводит на мысль, что при лечении митохондриальных болезней необходимоиспользовать те методы, которые приведут к увеличению количествамитохондрий в клетках, а также их повышенной пролиферации [129].Ученымибылопродемонстрировано,чтопроцентмутациймитохондриальной ДНК у пациентов с митохондриальной патологиейзначительно выше, чем у их здоровых сверстников.

При этом с увеличениемвозраста значительно повышается чувствительность тканей некоторых отделовмозга к действию митохондриальных ингибиторов. Обнаружено, что данныепоказателиуиндивидасреднеговозрастасмитохондриальнойкардиомиопатией соответствовали 78-летнему возрасту здорового человека[129, 580].В первую очередь при старении происходит дисфункция ферментов иполимеризация митохондриальных липидов.

Полагают, что эти явления могутлежать в основе общих возрастных изменений. Кроме того, они могутпослужить причиной дегенеративных патологий, сопровождающих старение, аименносахарногодиабета,болезнейПаркинсона,Альцгеймера,Хантингтона, ишемической болезни сердца и т.д. [304, 327, 328, 358, 424, 479,593. 595].Группа ученых из США обнаружила целый спектр точечных мутациймитохондриального генома, количество которых значительно увеличивается уздоровых индивидов при старении. Особенно большое количество мутантныхвариантов однонуклеотидных замен было выявлено в некодирующем регионе[593].Гипотеза,гласящая,чтоключевуюрольпристарениииграетизменяющаяся функциональная активность митохондрий, логически являетсяквинтэссенцией первых двух гипотез [580].Моноклональная гипотеза возникновения атеросклероза в качествепричинывозникновенияодногоилинесколькихклеточныхклонов,начинающих неограниченно пролиферировать, результатом чего являются,95например, атеросклеротические бляшки на стенках сосудов, выдвигаетгенетические мутации, в том числе, митохондриальные.

Данные мутации могутиметь соматическую природу и возникнуть в результате стресса, а такженеблагоприятного воздействия внешней или внутренней среды организма.Кроме того, генетические дефекты могут иметь наследственную природу, ноначать проявляться в результате попадания организма человека в критическиеусловия,провоцирующиегладкомышечныеклеткикнеограниченнойпролиферации [89,118,121].Отметим, что в рамках гипотезы «ответа на повреждение» макрофаги,пришедшие из кровотока в интиму артерий и послужившие причинойвозникновенияатеросклеротическихбляшек,могуттакжеиметьмитохондриальные мутации. Возможно, мутантные макрофаги избирательнопроникают именно в интиму артерий, инициируя процесс атерогенеза [89].В последнее время большинство ученых склоняются к мнению, что ввозникновении патологий, и, в частности, цитопатий, играет роль суммарныймутантный фон, который формируют все мутации митохондриального генома,а не только каждая в отдельности [440, 546, 615].