Генетическая регуляция роста позвоночника в норме и при сколиотической болезни

Подростковый идиопатический сколиоз - это тяжелейшая деформация позвоночника, по­ражающая 2-3 % детей школьного возраста. Этиология идиопатического сколиоза остается неизвестной, однако большинство исследователей склоняется к генетической природе заболевания. Ранее была установ­лена майоргенная зависимость идиопатического сколиоза и показано, что в отсутствие майор-гена сколиотическая деформация не развивается. Отсюда следует, что больные с выраженной деформацией являются носителями майор-гена. Патогенетическим механизмом сколиотической деформации является асимметрия роста. Можно предположить, что в основе асимметрии роста лежит нарушение генетической регуляции ро­ста позвоночника на вогнутой стороне деформации.

Целью исследования специалистов Новосибирского НИИТО было исследование генетической регуляции дифференцировки хондробластов пласти­нок роста тел позвонков в норме и при идиопатическом сколиозе III-IV ст.

Пластинки роста тел позвонков на высоте деформации, ниже и выше получены в клинике детской ортопедии Новосибирского НИИТО от 20 детей в возрасте 9-15 лет с идиопатическим сколиозом III-IV ст. (операционный материал). Позвоночники эмбриона человека (10 образцов 10-12 не­дель развития) использовали в качестве положительного контроля. Из клеток гиалинового хряща пластинок роста выделяли РНК. Полученную РНК обрабатывали RNAse-free DNAse и синтезировали кДНК в реакции обратной транскрипции. Экспрессию генов определяли методом количественной ПЦР в режиме реального времени (Real-Time SYBR Green). Для вычисления относительного количества каждого целевого гена все гены нормировали по гену Gapdh. Методом ПЦР в режиме реального времени исследовали экспрессию генов, уча­ствующих в процессе регуляции роста позвоночника (TGFR, EGFR, IGFR, GHR), генов, регулирующих процесс хондрогенной дифференцировки (Sox9, Pax1, Pax9, Ihh), генов, определяющих структурно-функциональные особенности матрикса хряща (Acan, Lum, Vcan, Co11, Co12, Hapln), и генов сульфатирования протеогликанов (DTDST, CHST1, CHST3).

Исследование экспрессии генов, участвующих в процессе регуляции роста позвоночника, выявило отсутствие различий в уровнях экспрессии мРНК гена рецептора инсулинзависимого фактора роста (IGFR) и гена-рецептора трансформирующего фактора роста (TGFR) между сколиозными образцами и нор­мой. Уровень экспрессии гена-рецептора гормона роста (GHR) в контроле был выше, по сравнению со ско- лиозным материалом. Таким образом, нарушение процессов дифференцировки хондроцитов при сколиозе может быть связано со снижением экспрессии гена GHR. Особого внимания заслуживает экспрессия гена-ре­цептора эпидермального фактора роста (EGFR), уровень экспрессии которого в сколиозных хондробластах выше, чем в норме, что может свидетельствовать об усилении остеогенных потенций в исследуемом периоде роста. Анализ экспрессии генов, регулирующих процесс хондрогенной дифференцировки, показал, что уро­вень мРНК генов Sox9 и Pax9 в норме выше, по сравнению со сколиозным материалом, а уровень экспрессии гена Pax1 в сколиозных образцах выше, чем в контроле. Поскольку рассматриваемые гены действуют вза­имозависимо, можно говорить о нарушении взаимодействия генов хондрогенной дифференцировки. Низ­кий уровень экспрессии транскрипционного фактора Sox9, регулирующего дифференциацию хондроцитов, а также регулятора транскрипции гена Pax9 может указывать на нарушения транскрипции и дифференци­ровки хондроцитов в пластинке роста при сколиозе. В уровне экспрессии мРНК гена IHH, регулирующего процессы дифференцировки и гипертрофии хондроцитов между сколиозными образцами и нормой, разли­чий не обнаружено.

Исследование экспрессии генов, определяющих структурно-функциональные особенности матрикса хряща, выявило, что уровень мРНК-генов, кодирующих синтез основных протеогликанов хрящевой ткани аггрекана, версикана, люмикана, а также коллагенов 1 и 2 типов, между сколиозными образцами и контролем не различается. В то же время уровень мРНК гена Hapln в эмбриональных хондробластах выше, чем в ско­лиозных. Это может свидетельствовать о снижении полимерности протеогликанов при сколиозе (ген Hapln связывает гиалуроновую кислоту), что коррелирует с морфологическими данными. Анализ экспрессии генов, участвующих в сульфатировании протеогликанов (CHST1, CHST3), а также гена DTDST, обеспечивающего транспорт сульфатов в хондроциты, показал, что в сколиозных образцах и в контроле эти гены экспресси- рованы на одинаковом уровне. Таким образом, нарушения сульфатирования протеогликанов не выявлено, несмотря на имеющиеся морфологические и биохимические данные (снижение количества хондроитин-сульфатов и увеличение количества кератансульфатов в пластинках роста тел позвонков при сколиозе).

Полученные данные объясняют патогенетические механизмы формирования деформации позвоночника. Последующий статистический анализ взаимодействия генов позволит установить при­чинно-следственные связи развития сколиотической болезни.

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: