Μελέτη των γονιδίων MTHFR και MTRR στην εμφάνιση αθηρωματικής και οστεοπορωτικής νόσου

Abstract

Osteoporosis and atherosclerosis are two multifactorial and degenerative diseases, which constitute major problems to the public health. These age-related diseases, share common risk factors and because of that, several pathophysiological processes have been proposed. Diabetes mellitus, blood hypertension, cancer, smoking, alcohol consumption, low physical activity, are some of the common risk factors, which can cause atheromatic and osteoporotic disease. To investigate the genetic background of these diseases, researchers are studying genetic polymorphisms that either singularly (correlation study) or in combination (genetic sum) or in interaction with known risk factors may contribute to the emergence of these diseases.The first are based on connections of gene polymorphisms with the diseases in question, comparing the frequency of appearance of the polymorphisms that are studied, among patients and healthy people as far as it concerns the phenotype of the disease.The purpose of this study is to determine the possible association of gene polymorphisms MTHFR C677T, MTHFR A1298C, MTRR A66G, with atheromatic and osteoporotic disease in a Greek population living in Evros.An additional aim of this study is to determine the model of the genetic sum, in an effort to estimate the overall impact of the polymorphisms that are studied, on atheromatic disease and osteoporosis.Finally, we seek to analyze the interaction of the studied polymorphisms with coexisting pathological conditions of patients, such as, diabetes mellitus, hypertension, cancer, smoking habits, alcohol consumption and levels of physical exercise.Our sample comprises a total of 200 people. Regarding the study of atherosclerosis, 100 people represent a group of patients, of which 51 suffer from carotid stenosis, and 49 suffer from peripheral vascular disease. All of these patients suffered from heavily diagnosed atheromatic disease and entered the hospital in order to have surgical treatment to their problem. The remaining 100 participants constitute the control group, which contains healthy people as far as it concerns the atheromatic disease, with no clinical findings or medical history of other atheromatous diseases.Regarding the study of osteoporosis, a total of 61 women took part. Of these, 26 are the group of patients who suffer from diagnosed osteoporosis (tscore < -2,5) and 35 constitute the control group, which are healthy to osteoporosis individuals (tscore > -2,5).In all the participants, the C677T and A1298C polymorphisms of the MTHFR gene were analyzed as well as the A66G polymorphism of the MTRR gene.These genes play an important role to the metabolism of homocysteine and the polymorphisms that they are consisted of, are accused of the appearance of high concentration of homocysteine. Hyperhomocysteinemia is a possible risk factor for the appearance of atherosclerosis and osteoporosis.The analysis of the genetic polymorphisms was carried out with the Real Time PCR method and the statistical analysis was performed with the IBM SPSS 19.0 program. The overall effect of the gene polymorphisms was found with the model of the genetic sum. This was calculated by adding the value +1 for each dangerous allele, so every person can take values from 0 (no dangerous allele) to +6 (homozygous to all polymorphisms under study) and classified into one of the three genetic risk groups created (low risk 0-1, intermediate 2-3 , high 4-6).The results of the study on atherosclerosis proved that the polymorphisms MTHFR C677T, MTHFR A1298C are independent predictors for the occurrence of this disease in the Greek population living in Evros.We also proved that the C677T allele in the group of atherosclerotic patients interacts with the coexistence of hereditary predisposition to the disease.Synergistic action was found in all the three polymorphisms that were studied by using the model of genetic sum in the appearance of atherosclerotic disease.According to the results of the study on osteoporosis, it was found that polymorphisms MTHFR C677T, MTRR A66G are independent prognostic indicators for osteoporosis in the Greek population living in Evros. The calculation of the genetic sum by the total effect of all three polymorphisms under study, proved the synergistic effect on the appearance of osteoporosis.To sum up, we found a genetic correlation between osteoporosis and atherosclerosis. The common link between both pathologies could be attributed to several biochemical, molecular and cellular processes or to common risk factors that affect not only the atherosclerotic process but bone metabolism too.While investigating the genetic background of complex diseases by using correlation studies of gene polymorphisms, interactions with environmental factors such as smoking, alcohol consumption, blood hypertension and diabetes mellitus should be taken into consideration.The implementation of the genetic sum is a promising model of evaluating the genetic background of every individual, classifying it into risk groups of development of the disease under study.

Η οστεοπόρωση και η αθηροσκλήρωση είναι δύο πολυπαραγοντικές και εκφυλιστικές νόσοι που αποτελούν μείζονα προβλήματα δημόσιας υγείας. Οι ηλικιοεξαρτώμενες αυτές ασθένειες μοιράζονται κοινούς παράγοντες κινδύνου και έχουν προταθεί πολλές κοινές παθοφυσιολογικές διεργασίες. Ο σακχαρώδης διαβήτης, η αρτηριακή υπέρταση, ο καρκίνος, το κάπνισμα, η κατανάλωση αλκοόλ, η χαμηλή σωματική δραστηριότητα αποτελούν μερικούς από τους πιθανούς κοινούς παράγοντες κινδύνου για την εμφάνιση αθηρωματικής και οστεοπορωτικής νόσου. Για τη διερεύνηση του γενετικού υποβάθρου των ασθενειών αυτών οι ερευνητές μελετούν γενετικούς πολυμορφισμούς που είτε μεμονωμένα (μελέτες συσχέτισης), είτε σε συνδυασμό (γενετικό άθροισμα), είτε σε αλληλεπίδραση με γνωστούς παράγοντες κινδύνου μπορούν να συμβάλλουν στην εμφάνιση των ασθενειών. Οι πρώτες στηρίζονται σε συσχετίσεις γονιδιακών πολυμορφισμών με τις εν λόγω ασθένειες, συγκρίνοντας τις συχνότητες εμφάνισης των προς μελέτη πολυμορφισμών ανάμεσα σε ασθενείς και υγιείς ως προς τον φαινότυπο της νόσου. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι ο προσδιορισμός της πιθανής συσχέτισης των γονιδιακών πολυμορφισμών MTHFR C677T, MTHFR A1298C, MTRR A66G με την αθηρωματική και οστεοπορωτική νόσο στον ελληνικό πληθυσμό που κατοικεί στον Έβρο. Ένας επιπλέον στόχος της μελέτης είναι ο προσδιορισμός του μοντέλου του γενετικού αθροίσματος σε μια προσπάθεια να εκτιμήσουμε τη συνολική επίδραση των προς μελέτη πολυμορφισμών με την αθηρωματική και την οστεοπορωτική νόσο. Τέλος, επιδιώκουμε την ανάλυση της αλληλεπίδρασης των προς μελέτη πολυμορφισμών με συνυπάρχουσες παθολογικές καταστάσεις των ασθενών, όπως σακχαρώδης διαβήτης, αρτηριακή υπέρταση, ο καρκίνος, καθώς και σύμφωνα με τις καπνιστικές τους συνήθειες, την κατανάλωση αλκοόλ και τα επίπεδα της σωματικής τους άσκησης.Το δείγμα μας αποτελείται συνολικά από 200 άτομα. Όσον αφορά την μελέτη για την αθηροσκλήρωση 100 άτομα συνιστούν την ομάδα των ασθενών από τα οποία 51 πάσχουν από στένωση καρωτίδων και 49 πάσχουν από περιφερική αγγειοπάθεια. Το σύνολο των ασθενών αυτών έπασχε από διαγνωσμένη βαρύτατη αθηρωματική νόσο και εισήχθηκε στο νοσοκομείο, με σκοπό τη χειρουργική αντιμετώπιση του προβλήματός τους. Οι υπόλοιποι 100 συμμετέχοντες συνιστούν την ομάδα ελέγχου και πρόκειται για υγιή άτομα ως προς την αθηρωματική νόσο, χωρίς κλινικά ευρήματα ή ιατρικό ιστορικό άλλων αθηρωματικών παθήσεων. Όσον αφορά τη μελέτη της οστεοπόρωσης συμμετείχαν συνολικά 61 γυναίκες. Από αυτές 26 συνιστούν την ομάδα των ασθενών που πάσχουν από διαγνωσμένη οστεοπόρωση (tscore < –2,5) και 35 συνιστούν την ομάδα ελέγχου και πρόκειται για υγιή ως προς την οστεοπόρωση άτομα (tscore > –2,5). Στο σύνολο των συμμετεχόντων αναλύθηκαν οι πολυμορφισμοί C677T και A1298C του γονιδίου MTHFR και ο πολυμορφισμός A66G του γονιδίου MTRR. Τα γονίδια αυτά διαδραματίζουν σημαντικότατο ρόλο στον μεταβολισμό της ομοκυστεΐνης και οι πολυμορφισμοί που φέρουν έχουν ενοχοποιηθεί για την εμφάνιση υψηλών συγκεντρώσεων αυτής στο αίμα. Η υπερομοκυστεϊναιμία είναι ένας πιθανός παράγοντας κινδύνου για την εμφάνιση αθηρωμάτωσης και οστεοπόρωσης. Η ανάλυση των γενετικών πολυμορφισμών πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο Real Time PCR και η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων έγινε με το πρόγραμμα IBM SPSS 19.0. H συνολική επίδραση των γονιδιακών πολυμορφισμών εκτιμήθηκε με το μοντέλο του γενετικού αθροίσματος. Αυτό υπολογίστηκε προσθέτοντας τιμή +1 για κάθε επικίνδυνο αλληλόμορφο, με αποτέλεσμα κάθε άτομο να λαμβάνει τιμές από 0 (απουσία επικίνδυνου αλληλομορφο) έως +6 (ομόζυγου για όλους τους προς μελέτη πολυμορφισμούς) και να κατατάσσεται σε μια εκ των τριών ομάδων γενετικού κινδύνου που δημιουργήθηκαν (χαμηλού κινδύνου 0-1, ενδιάμεσου 2-3, υψηλού 4-6). Τα αποτελέσματα της μελέτης για την αθηροσκλήρωση αποδεικνύουν ότι οι πολυμορφισμοί MTHFR C677T, MTHFR A1298C αποτελούν ανεξάρτητους προγνωστικούς δείκτες για την εμφάνιση της συγκεκριμένης νόσου στον ελληνικό πληθυσμό που κατοικεί στον Έβρο. Επίσης αποδείξαμε ότι το αλληλομορφο C677T στην ομάδα των αθηρωματικών ασθενών αλληλεπιδρά με την συνύπαρξη κληρονομικής προδιάθεσης για την εμφάνιση της νόσου. Συνεργική δράση και των τριών προς μελέτη πολυμορφισμών διαπιστώθηκε με το μοντέλο γενετικού αθροίσματος στην εμφάνιση της αθηρωματικής νόσου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης για την οστεοπόρωση διαπιστώθηκε ότι οι πολυμορφισμοί MTHFR C677T, MTRR A66G αποτελούν ανεξάρτητους προγνωστικούς δείκτες για την εμφάνιση της οστεοπόρωσης στον ελληνικό πληθυσμό που κατοικεί στον Έβρο. Ο υπολογισμός του γενετικού αθροίσματος από τη συνολική επίδραση και των τριών προς μελέτη πολυμορφισμών απέδειξε την συνεργική τους δράση στην εμφάνιση της οστεοπόρωσης. Συνοπτικά εντοπίσαμε μια γενετική συσχέτιση της οστεοπόρωσης και της αθηροσκλήρωσης. Ο κοινός κρίκος μεταξύ των δυο παθολογικών καταστάσεων θα μπορούσε να αποδοθεί σε αρκετές βιοχημικές, μοριακές ή κυτταρικές διαδικασίες ή σε κοινούς παράγοντες κινδύνου που επηρεάζουν τόσο την αθηρωματική διεργασία όσο και τον μεταβολισμό των οστών. Κατά τη διερεύνηση του γενετικού υποβάθρου σύνθετων νοσημάτων με μελέτες συσχέτισης γονιδιακών πολυμορφισμών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι αλληλεπιδράσεις με περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως το κάπνισμα, κατανάλωση αλκοόλ, αρτηριακή υπέρταση, σακχαρώδης διαβήτης. Η εφαρμογή του γενετικού αθροίσματος αποτελεί ένα πολλά υποσχόμενο μοντέλο εκτίμησης του γενετικού υποβάθρου κάθε ατόμου κατατάσσοντάς το σε ομάδες επικινδυνότητας ανάπτυξης των προς μελέτη ασθενειών.