Метиониновый цикл это что

Роль процессов метилирования в поддержании здоровья

Метилирование — это одна из наиболее важных метаболических функций организма. Адаптация к стрессу и жизненным перипетиям — это реакции, в которых процессы метилирования играют первостепенное значение. Без адекватных процессов метилирования человек не способен эффективно адаптироваться к изменяющимся условиям, что является прямым путем к преждевременному старению.

Метилирование — это контролируемая передача метильной группы (СН3) от одного вещества другому: белкам, аминокислотам, ферментам и ДНК. Реакции метилирования происходят триллионы раз в каждой клетке в каждую минуту.

Регуляция цикла метилирования

Метилирование регулируется ключевыми ферментами и кофакторами. Кофакторы представлены определенными витаминами и микроэлементами. К ним относятся цинк, магний, B₂, B₆, фолаты, B₁₂, ниацин и другие. Когда организму не хватает необходимых субстратов или кофакторов, это ставит под угрозу процессы метилирования.

Одной из причин, ведущей к дефициту поступления витаминов и микроэлементов является следование определенной диете. Другой причиной является патология желудочно-кишечного тракта, которая также приводит к неусвоению важных для реакций метилирования компонентов. Третья причина — это наличие генетических полиморфизмов, которые снижают способность поглощать и использовать питательные вещества.

Что такое SNP или генетические полиморфизмы?

Для того, чтобы узнать о «слабых сторонах» здоровья, нет смысла смотреть полные профили генов, можно проверить только определенные области, представляющих интерес.

Генетический полиморфизм — это существование в популяции нескольких альтернативных состояний ДНК двух гомологичных хромосом. Все хромосомы в организме, кроме половых, — парные, поэтому хромосомы из одной пары именуются гомологичными. Последовательность ДНК образована четырьмя нуклеотидными основаниями: A, C, G и T. Если две последовательности ДНК — AAGCCTA и AAGCTTA — отличаются на один нуклеотид, в таком случае говорят о существовании двух аллелей: C и T. Замена одного нуклеотидного основания другим происходит по причине точечных мутаций. Если частота таких замен встречается менее 1% в популяции, речь идет о SNP. Когда SNP встречается в гене, то ген описывается, как имеющий более одного аллеля. В этих случаях SNP могут приводить к изменениям в аминокислотной последовательности и тем самым нарушать структуру продукта гена, менять его свойства. SNP не всегда связаны с генами, они также могут встречаться в некодирующих областях ДНК.

Хотя конкретный SNP может не вызывать расстройства, некоторые SNP связаны с определенными заболеваниями и состояниями. Знание о конкретных изменениях в «правописании» ДНК, позволяет оценить генетическую предрасположенность человека к развитию заболевания.

Как оценить работу цикла метилирования?

Существует генетическое тестирование, которое позволяет оценить работу ключевых ферментов цикла метилирования. Эта панель SNP была разработана доктором Эми Яско. Панель Яско включает SNP для ряда генов, которые являются неотъемлемой частью путей метилирования.

Генетические особенности метилирования

Генетические вариации играют очень важную роль в процессах метилирования. Наличие определенных SNP (однонуклеотидных полиморфизмов) составляют основу несбалансированного метилирования. SNP может присутствовать в одном или обоих генах. Когда он присутствует в одном из генов, то называется гетерозиготным полиморфизмом, когда присутствует в обоих генах — это гомозиготный полиморфизм.

Из-за наличия полиморфизмов в гомо- или гетерозиготном состоянии, снижается активность путей метилирования. В результате ощущается нехватка метильных групп для выполнения ряда важных функций. Это может заложить основу для дальнейшего пагубного влияния факторов окружающей среды, инфекционных агентов, создать предпосылки для серьезных заболеваний.

Активность SNP и экспрессия генов часто могут быть изменены эпигенетическими факторами: диета, образ жизни, питание, воздействие токсических веществ. Эффекты SNP часто кумулятивны; экспрессия одного SNP часто зависит от наличия или отсутствия других SNP.

Идентификация SNPs и их влияние на здоровье и физиологию является постоянной областью исследований — обнаружение и изучение этих небольших изменений в ДНК приведет к улучшению самочувствия и более индивидуализированным медицинским вмешательствам.

Благодаря пониманию, как работают пути метилирования и как связаны генетические полиморфизмы (вариации) с биохимическими путями, можно составить персональную карту восприимчивости к тем или иным заболеваниям. Определив районы «генетической хрупкости», можно дополнить эти пути с помощью нутригенетического питания и таким образом оптимизировать работу биохимических циклов.

Источник

Генетический полиморфизм, ассоциированный с риском развития нарушений обмена гомоцистеина (фолатный цикл)

Фолиевая кислота – водорастворимый витамин B9, необходимый для роста и развития кровеносной и иммунной систем. Недостаток фолиевой кислоты может вызвать мегалобластную анемию у взрослых, а при беременности повышает риск развития дефектов нервной

трубки. Производные фолиевой кислоты называются фолатами. Животные и человек не синтезируют фолиевую кислоту, получая ее в основном вместе с пищей. Фолиевая кислота в больших количествах содержится в зеленых овощах с листьями, бобовых, в хлебе из муки грубого помола, дрожжах, печени. Во многих странах законодательство обязывает производителей мучных продуктов обогащать зерна фолиевой кислотой.

Группа соединений фолатов играет ведущую роль в широком спектре жизненно важных процессов:

Данные функции реализуются в процессе метаболизма фолатов, который составляет основу фолатного цикла.

Фолатный цикл – каскадный процесс, контролируемый ферментами, которые в качестве коферментов имеют производные фолиевой кислоты. Ключевым этапом в данном процессе является синтез метионина из гомоцистеина. Это достигается в процессе превращения фолатов: восстановления 5,10-метилентетрагидрофолата до 5-метилтетрагидрофолата, несущего метильную группу, которая необходима для превращения гомоцистеина в метионин. Восстановление фолатов происходит при участии фермента метилентетрагидрофолат-редуктазы (MTHFR). Метильная группа переносится на B12, который затем отдает ее гомоцистеину, образуя метионин с помощью фермента метионин-синтазы (MTR). Однако в некоторых случаях В12 может окисляться, что приводит к подавлению метионин-синтазы. Для поддержания активности фермента необходимо восстановительное метилирование с помощью фермента метионин-синтаза-редуктазы (MTRR).

Нарушение фолатного цикла приводит к накоплению гомоцистеина в клетках и повышению общего уровня гомоцистеина в плазме крови. Главной формой фолата в плазме является 5-метилтетрагидрофолат, несущий на себе метильную группу, которая необходима для превращения гомоцистеина в метионин. Поскольку кобаламин (витамин B12) служит акцептором метильной группы 5-метилтетрагидрофолата, дефицит этого витамина приводит к «ловушке для фолата». Это тупиковый путь метаболизма, поскольку метилтетрагидрофолат не может восстанавливаться до тетрагидрофолата и возвращаться в фолатный пул.

Это приводит к истощению запаса метионина и выбросу в кровь избытка гомоцистеина, который

обладает атерогенным действием, гипертензивными свойствами, повышает гиперагрегацию тромбоцитов.

Кроме того, гомоцистеин свободно проходит через плаценту и оказывает тератогенное и фетотоксическое действие.

Нарушение метаболизма фолатов и повышение уровня гомоцистеина обусловливают повышенный

риск развития патологических процессов:

Нарушения фолатного цикла не оказывают изолированного влияния на возникновение венозных тромбозов при применении гормональной заместительной терапии и оральных контрацептивов, однако при наличии других тромбофилических полиморфизмов (особенно лейденской мутации и мутации гена протромбина: 20201 G>A) многократно усиливают их действие.

Причины нарушения фолатного цикла:

Анализ полиморфизмов в генах фолатного цикла позволяет определить предрасположенность

к указанным выше патологическим процессам и дает возможность своевременного принятия мер

посредством назначения корректирующей терапии.

П оказания к назначению профиля «Генетика метаболизма фолатов» :

Полиморфизм гена метионинсинтазы MTR(A2756G)

П оказания к назначению: повторные эпизоды венозных тромбоэмболий в анамнезе, эпизоды тромбоэмболий во время беременности, в послеродовом периоде и во время приёма оральных контрацептивов, необъяснимая гибель плода во 2 или 3 триместрах беременности, мегалобластная анемия, мутация MTRR.

Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА

Полиморфизм гена метилентетрагидрофолатредуктазы MTHFR(A1298C) (тератогенный фактор)

Показания к назначению: повторные эпизоды венозных тромбоэмболий в анамнезе, эпизоды тромбоэмболий во время беременности, в послеродовом периоде и во время приёма оральных контрацептивов, необъяснимая гибель плода во 2 или 3 триместрах беременности, дефект невральной трубки у плода в анамнезе.

Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА

Полиморфизм гена метилентетрагидрофолатредуктазы MTHFR(С677Т) (наследственная гипергомоцистеинемия)

Частота встречаемости гомозиготного носительства по данной мутации среди белого населения планеты составляет от 5 до 12 %. Гетерозиготная мутация С677Т наблюдается у 50% в популяции. Полиморфизм C677T связан, по крайней мере, с четырьмя группами многофакторных заболеваний: сердечно-сосудистыми заболеваниями (атеросклеротическое поражение сосудов, атеротромбоза и его осложнений), дефектами развития плода (дефект развития нервной трубки), колоректальной аденомой и раком молочной железы и яичника.

Показания к назначению: гипергомоцистеинемия, ИБС и инфаркт миокарда, атеросклероз и атеротромбоз, антифосфолипидный синдром, полипоз кишечника, колоректальная аденома и рак, мутации генов BRCA, цервикальная дисплазия, особенно в сочетании с папилломавирусной инфекцией.

Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА

Полиморфизм гена редуктазы метионинсинтазы MTRR(A66G) (тератогенный фактор)

Ген MTRR кодирует фермент метионинсинтазу редуктазу, участвующий в большом количестве биохимических реакций, связанных с переносом метильной группы. Одной из функций МСР является обратное превращение гомоцистеина в метионин. В качестве кофактора в этой реакции принимает участие витамин В12 (кобаламин). Полиморфизм I22M A>G связан с аминокислотной заменой в молекуле фермента МСР. В результате этой замены функциональная активность фермента снижается, что приводит к повышению риска нарушений развития плода – дефектов невральной трубки. Влияние полиморфизма усугубляется дефицитом витамина В12. При сочетании полиморфизма I22M A>G гена MTRR с полиморфизмом 677C-> T в гене MTHFR риск увеличивается. Полиморфизм I22M A->G гена MTRR также усиливает гипергомоцистеинемию, вызываемую полиморфизмом 677C-> T в гене MTHFR.

Показания к назначению: повторные эпизоды венозных тромбоэмболий в анамнезе, эпизоды тромбоэмболий во время беременности, в послеродовом периоде и во время приёма оральных контрацептивов, необъяснимая гибель плода во 2 или 3 триместрах беременности.

Биологический материал для анализа : цельная кровь, стабилизированная ЭДТА

Источник

Метионин

Метионин классифицируется как незаменимая серосодержащая аминокислота с неприятным запахом, которая не может быть произведена организмом самостоятельно.

Источник вещества – молочные и другие продукты питания, содержащие казеин. Кроме того, существуют препараты, аналогичные натуральному метионину, применяемые, как правило, в спортивном питании. Эта алифатическая серосодержащая аминокислота играет важную роль в синтезе белков, обладает жирорастворимыми свойствами, что позволяет ей предотвращать отложение липидов в печени.

Функции в организме

Метионин является предшественником цистеина и таурина, поэтому имеет важное значение при синтезе этих веществ. Кроме того, известен своими антиоксидантными свойствами, что делает его отличным защитником от свободных радикалов и токсинов. Аминокислота вступает в реакции с вредными веществами, защищая клетки от разрушения, способствует очищению организма от токсинов и тяжелых металлов. При дефиците этого полезного вещества организм теряет способность к самоочищению, появляются отеки, вызванные лишней жидкостью в тканях.

Начали выпадать волосы, а шансы развития атеросклероза резко выросли? Скорее всего, организму не хватает метионина. Будучи основой для белков и гормонов (например, адреналина, холина, мелатонина), метионин влияет на многие жизненно важные процессы в организме. И даже энергетический обмен и транспортировка полиненасыщенных жирных кислот через мембрану митохондрий также зависят от этой аминокислоты. Она является необходимым элементом для правильного цикла сна и бодрствования организма. Помимо всего названного, способствует снижению уровня гистамина в крови, что позволяет метионину «укрощать» аллергические реакции.

Мочевыводящие пути

Исследования, проведенные в 2002 году, показали, что потребление метионина способно положительно повлиять на здоровье мочевыводящих путей. В частности, вещество является отличным профилактическим средством против инфекций, а также эффективным лекарством при рецидивирующих циститах у женщин. В процессе метаболизма метионин соединяется с серной кислотой, в результате чего почки используют аминокислоту для подкисления мочи, что делает метионин важным для лечения некоторых болезней. Например, помогает предотвратить образование камней в почках, оптимизировать действие антибиотиков или ингибировать размножение бактерий при цистите, так как большинство микроорганизмов не способно выживать в кислой среде.

Помимо всего перечисленного, метионин влияет на…

…настроение

Часто программы лечения депрессивных состояний и болезни Паркинсона содержат в рекомендации прием более высоких доз метионина, который участвует в метаболических процессах в головном мозге. Способствуя выработке «гормона счастья» — серотонина, улучшает настроение у больных и делает их более активными. Поддержание адекватного уровня аминокислоты помогает избавиться от перепадов настроения, дрожи, неспокойного сна. Препараты на основе метионина используют для лечения дегенеративных неврологических заболеваний.

…хрящи

Хрящевая ткань не может в полную силу выполнять отведенные ей функции при недостатке серы. У людей, страдающих артритом, в составе хрящей содержится примерно в 3 раза меньше сульфура, чем в тканях здорового человека. В таких случаях на помощь приходит серосодержащая аминокислота. Она в сочетании с витаминами группы В влияет на больные хрящи как противовоспалительное и обезболивающее средство. Кроме того, стимулирует образование здоровой хрящевой ткани.

…ногти и волосы

В 2006 году на конференции дерматологов во Флоренции были озвучены результаты очередного исследования: метионин укрепляет структуру ногтей и волос. Оказалось, что у людей, следящих за количеством употребляемой аминокислоты и витаминов, намного больше здоровых волос, чем у тех, кто не обращает внимания на свое питание.

Другие свойства метионина:

Суточная потребность

Есть несколько предположений по поводу того, какой должна быть суточная норма метионина. Согласно одной теории, обычная дневная доза для взрослых определяется в пропорции: 19 мг вещества на 1 кг веса. Другие рекомендуют принимать примерно 730 мг аминокислоты в сутки. Третья группа ученых убеждает, что суточная потребность организма в метионине составляет 1-3 грамма, хотя, уточняют: эта цифра может варьировать в зависимости от определенных факторов. Например, аллергии, болезни печени или инфекции в мочевых путях немного увеличивают потребность организма в метионине. При этом дефицит вещества может усугубить аллергическое состояние, депрессию, привести к избытку токсинов. Также метионин помогает от выпадения волос и укрепляет ногти. А его дефицит чреват анемией, стеатогепатозом (ожирение печени), ранней сединой и даже повышенным риском развития рака.

Кому необходима коррекция дозы

Бывают состояния, когда организм нуждается не просто в получении обычной суточной нормы метионина, а из-за некоторых физиологических процессов требует немного больше. Обычно повышение дозы аминокислоты необходимо после отравления «химией» или алкоголем, после недугов, ослабивших иммунитет. Рассеянный склероз, диабет, болезнь Паркинсона, заболевание Альцгеймера, мастопатия, некоторые нарушения в работе печени или желчного пузыря, артрит, ожирение – для борьбы с этими недугами также понадобятся немалые запасы метионина.

Не стоит пренебрегать продуктами, богатыми аминокислотой, и во время беременности, поскольку от этого вещества напрямую зависит формирование нервной системы будущего ребенка. Гепатит А, повышенный холестерин, некоторые кардиологические болезни и хроническая печеночная недостаточность, наоборот, являются серьезным сигналом, что злоупотреблять метионином нельзя.

Опасности метионин-дефицита

Острый дефицит серосодержащей аминокислоты вызывает тяжелые нарушение в психике.

Кроме того, организм, получающий недостаточное количество метионина, как правило, «расскажет» об этом в форме отеков, ломких волос, болезнями печени. У детей дефицит вещества вызывает замедленное развитие и неправильное формирование нервной системы.

Избыток: чем опасен

Первое, что важно знать об избытке метионина: он обостряет протекание болезней сердца и печени, усугубляет атеросклероз. Также чрезмерное употребление продуктов, богатых аминокислотой, запрещено людям с повышенной кислотностью желудка.

Признаки интоксикации, вызванной метионином, это аллергия, сонливость, тошнота, рвота.

Метионин в пище

Поскольку эта аминокислота не может быть произведена организмом самостоятельно, необходимо обеспечить ее поступление с продуктами питания. При этом главное внимание сосредотачивается на протеиновой пище, содержащей наивысшие концентрации аминокислоты. Но учитывая, что метионин легко растворяется в водной среде, не стоит слишком долго замачивать или варить продукты, которые должны послужить его источником. Высокие температуры во время готовки губительно влияют на аминокислоту – вплоть до полного разрушения.

Удовлетворить потребность в аминокислоте способны также следующие продукты:

Зеленые овощи, такие как брюссельская капуста и шпинат, также могут значительно пополнить запасы аминокислоты. Высокое содержание вещества есть в орехах, говядине, баранине, сыре, индейке, свинине, моллюсках, сое, яйцах, бобовых, молочных продуктах. Тем, кто мечтает нарастить мышечную массу, важно черпать аминокислоту из пищи животного происхождения.

Любители семян кунжута, тыквы, подсолнечника, фисташек и орехов кешью также могут быть спокойны за уровень метионина — 100 граммов этих продуктов содержат в себе от 30 до 13 % от рекомендованной суточной нормы. А вот мясоеды с аналогичной порцией получают аминокислоту в количестве, даже превышающем дневной минимум. Кроме пармезана, который, безусловно, является лидером среди сыров по содержанию метионина, аминокислотой обеспечивают и другие сорта продукта. Например: швейцарский, моцарелла, творог с низким содержанием жира и твердый козий сыр. Увеличить уровень метионина в крови помогут также блюда из лосося, скумбрии, палтуса, кефали, сибаса, а также креветки, мидии, раки и крабы.

Взаимодействие с другими веществами

Метионин – важный элемент в процессе выработки разных ферментов.

На уровне организма активно взаимодействует с углеводами, липидами и протеинами. Стоит учитывать, что сочетание метионина с оральными контрацептивами, как правило, активизирует выработку гормона эстрогена. А принятый вместе с ампициллином или любыми другими антибиотиками, усиливает их действие на организм.

Метионин – незаменимая серосодержащая аминокислота, имеющая серьезное значение для человека, как вещество, влияющее на многие жизненно важные процессы. Метионин способствует очищению организма от токсинов и тяжелых металлов, защищает мочевую систему от инфекций, ослабляет проявления депрессии и болезни Паркинсона, улучшая качество жизни больных. Ну и как все аминокислоты является «стройматериалом» для протеинов, от которых, без преувеличения, зависит жизнь человека. Не пренебрегайте метионином! Ведь теперь вы знаете наверняка, в каких продуктах его искать и чем он полезен.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Источник

Новая генетика (геномика) в профилактике осложнений беременности.

Особенностью многих вариантных генов является то, что они могут долгое время никак себя не проявлять. Патологические симптомы могут возникнуть при дополнительных условиях (особенности питания, беременность, прием лекарств, образ жизни и т. д.). Выяснение этих дополнительных условий помогает эффективно предотвращать развитие заболеваний и их осложнений у носителей вариантных генов.

Тромбофилия как фактор риска осложнений беременности

Тромбофилией называется склонность к развитию тромбов (кровяных сгустков). Тромбофилия может быть угрожающим жизни состоянием, если тромб запирает кровоток. Тромбофилия может быть наследственным нарушением, но может быть связана и с внешними причинами, такими как хирургические операции, ожирение, беременность, использование гормональных контрацептивов, антифосфолипидный синдром, повышение уровня гомоцистеина или долгий период неподвижности. Врачи подозревают наличие тромбофилии у пациентов, имевших тромбозы в прошлом, или у родственников которых были случаи тромбозов, инсультов, инфарктов в молодом возрасте (до 40 — 50 лет). Однако у многих людей с тромбофилией нет никаких симптомов, или эти симптомы проходят незамеченными, поскольку тенденция к тромбофилии недостаточно сильно выражена. Исследования последних лет показали, что наличие тромбофилии сопряжено с повышенным риском развития осложнений беременности (привычное невынашивание, плацентарная недостаточность, задержка роста плода, поздний токсикоз (гестоз)). К числу генных маркеров наследственных тромбофилий относятся мутация метилентетрагидрофолатредуктазы, лейденская мутация и мутация гена протромбина G20210A.

Исследования последних лет показали, что у пациенток с привычным невынашиванием беременности часто обнаруживаются один или несколько генетических маркеров тромбофилии. Например, в одном из исследований было обнаружено наличие лейденской мутации у 19% пациенток с невынашиванием беременности, тогда как в контрольной группе лейденская мутация была обнаружена только у 4% женщин.

Мутация метилентетрагидрофолат-редуктазы

Изучение MTHFR началось в 1970-е годы, когда Кутцбах и Стокстад выделили этот фермент. Исследования выявили связь наследственного дефицита этого фермента с нарушениями обмена гомоцистеина. Примерно в те же годы было показано, что повышение уровня гомоцистеина является независимым фактором риска развития сосудистых осложнений. Начались попытки выяснения генетической природы дефицита MTHFR. Клонирование гена MTHFR в 1993 г. стало основой для определения мутаций, связанных с различными степенями дефицита данного фермента.

Фолатный цикл

Фермент 5,10-метилентетрагидрофолат-редуктаза относится к группе флавопротеинов и состоит из двух одинаковых субъединиц с молекулярной массой около 70 кДа. MTHFR является ключевым ферментом фолатного цикла. Фолат и фолиевая кислота (синтетический витамин, отсутсвующий в естественных продуктах) являются двумя формами семейства веществ, связанных с птероилглютаминовой кислотой (ПтеГлу). Эта кислота является сложной молекулой, состоящей из птероидной кислоты и одного (моноглютаматы) или нескольких (до 9, полиглютаматы) остатков глютаминовой кислоты (см. рис. 1). Пища, особенно свежая зелень, печень, дрожжи и некоторые фрукты в основном содержат восстановленные полиглютаматы, которые должны быть гидролизованы с помощью фермента птероилполиглютамат-гидролазы до моноглютамата, чтобы они могли быть абсорбированы в проксимальном отделе тонкого кишечника. После всасывания фолат-моноглютамат быстро восстанавливается до тетрагидрофолата, поскольку только восстановленные формы фолата обладают биологической активностью. После метилирования фолаты поступают в кровь в виде 5-метилтетрагидрофолата. Кроме пищи, постоянное поступление 5-метилтетрагидрофолата обеспечивается кишечно-печеночным циклом: птерил-моноглютамат всасывается из кишечника и поступает в печень, где он восстанавливается и метилируется до 5-метилтетрагидрофолата. Образовавшийся 5-метилтетрагидрофолат выделяется с желчью в кишечник, где он затем всасывается и разносится с кровью по всему организму.

Рис. 1. Фолатный цикл и цикл метионина.

В ткани поступление 5-метилтетрагидрофолата внутрь клетки происходит с помощью эндоцитоза при участии специфических фолатных рецепторов. Описаны три изоформы фолатных рецепторов. Внутри клетки 5-метилтетрагидрофолат служит донором метильных групп и основным источником тетрагидрофолата. Последний выступает в качестве акцептора большого числа моноуглеродных групп, превращаясь в разные виды фолатов, служащих в свою очередь специфическими коферментами в целом ряде внутриклеточных реакций. К ним относятся 5-формилтетрагидрофолат (фолиниевая кислота, лейковорин), 10-формилтетрагидрофолат и 5,10-метилентетрагидрофолат.

Одной из реакций, требующих наличия 5,10-метилентетрагидрофолата и 5-метилтетрагидрофолата, является синтез метионина из гомоцистеина (путь реметилирования в обмене гомоцистеина). В этой реакции MTHFR играет ключевую роль, восстанавливая 5,10-метилентетрагидрофолат до 5-метилтетрагидрофолата, являясь таким образом катализатором единственной внутри клетки реакции образования 5-метилтетрагидрофолата. Хотя в сыворотке и других тканевых жидкостях обнаруживаются разные формы фолатов, главной формой фолата в плазме является 5-метилтетрагидрофолат, несущий на себе метильную группу, необходимую для превращения гомоцистеина в метионин. В этой реации метильная группа вначале переносится на коб(I)аламин (форма витамина B₁₂), превращая его в метилкобаламин, который затем отдает метильную группу гомоцистеину, образуя метионин с помощью фермента метионин-синтазы. Однако в некоторых случаях коб(I)аламин может окисляться в коб(II)аламин, что приводит к подавлению метионин-синтазы. Для поддержания активности фермента необходимо восстановительное метилирование с помощью фермента метионин-синтаза-редуктазы.

Поскольку кобаламин (витамин B₁₂) служит акцептором метильной группы 5-метилтетрагидрофолата, дефицит этого витамина приводит к «ловушке для фолата». Это тупиковый путь метаболизма, поскольку метилтетрагидрофолат не может при этом восстанавливаться до тетрагидрофолата и возвращаться в фолатный пул. Неспособность регенирировать метионин приводит к истощению запаса метионина и выбросу в кровь избытка гомоцистеина.

Рис. 2 C677T-полиморфизм 5,10 метилентетрагидрофолат-редуктазы (MTHFR) влияет на распределение соединений фолиевой кислоты (выделены зеленым цветом), используемых для синтеза ДНК и РНК, и 5-метилтетрагидрофолата, необходимого для реметилирования гомоцистеина (Hсy), а, значит, — для синтеза белка. Секторная диаграмма показывает распределение генотипов, типичное для европейских популяций, а размеры стрелок показывают относительную ферментную активность MTHFR.

Ген MTHFR

Ген MTHFR у человека расположен на коротком плече первой хромосомы (1p36.3). Длина всего кодирующего региона составляет около 1980 п.н. с расчетной молекулярной массой продукта 74,6 кДа. Последовательность аминокислот эволюционно сохранна, поскольку имеется 90% гомологии с мышиным полипептидом MTHFR. Была расшифрована и геномная организация гена. Он состоит из 11 экзонов длиной от 102 до 432 п.н. и интронов длиной от 250 до 1500 п.н., за исключением одного интрона длиной 4200 п.н.

Полиморфизм гена MTHFR

Описано две разновидности гена MTHFR. Наиболее изученной является вариант, в котором нуклеотид цитозин (C) в позиции 677, относящейся к 4-му экзону, заменен на тимидин (T), что приводит к замене аминокислотного остатка аланина на остаток валина в сайте связывания фолата. Такой полиморфизм MTHR обозначается как мутация C677T. У лиц, гомозиготных по данной мутации, отмечается термолабильность MTHFR и снижение активности фермента примерно до 35% от среднего значения. Кроме того, у лиц, гомозиготных по данной мутации, отмечается нарушенное распределение фолатов в эритроцитах, выражающееся в накоплении формильных полиглютаматов тетраглютамата и метилированных дериватов тетрагидрофолата. Наличие этой мутации сопровождается повышением уровня гомоцистеина в крови.

Другим вариантом полиморфизма гена MTHFR является замена нуклеотида аденина (A) на цитозин (C) в позиции 1298. Это приводит к замене остатка глутамина на остаток аланина в регуляторном домене фермента, что сопровождается небольшим снижением активности. У лиц, гомозиготных по мутации А1298C, отмечается снижение активности MTHFR примерно до 60% от нормы. Предполагается, что снижение активности фермента связано с изменением регуляции фермента его ингибитором S-аденозилметионином.

В отличие от полиморфизма C677T, гетерозиготность и гомозиготность по мутации А1298C не сопровождается ни повышением концентрации общего гомоцистеина, ни снижением уровня фолата в плазме. Однако комбинация гетерозиготности аллелей 677T и 1298C сопровождается не только снижением активности фермента, но и повышением концентрации гомоцистеина в плазме и снижением уровня фолата, как это бывает при гомозиготности 677T.

Диагностика гомо- и гетерозиготности по аллелям 677T и 1298C производится методом полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Распространенность аллеля 677T

Аллель 677T широко распространен в популяции. Частота гомозиготности составляет около 10—12%, а гетерозиготности — около 40% у европейской расы. Существуют значительные межрасовые и межэтнические различия. Чаще всего ген встречается у европейцев, реже всего — у чернокожих африканцев, и аборигенов Австралии и Шри-Ланки.

В Европе наименьшая частота аллеля 677T обнаруживается у скандинавов, а наибольшая — у южан (жителей Средиземноморья). Независимо от региона, наличие аллеля 677T связано с повышением уровня гомоцистеина плазмы, у гомозигот это повышение выражено в гораздо большей степени, чем у гетерозигот.

Высокая частота аллеля 677T предполагает, что носители данной мутации могли иметь определенные преимущества в естественном отборе. Существует гипотеза, что во время голода снижение активности MTHFR приводит к снижению реметилирования гомоцистеина, и таким образом сберегает моноуглеродные радикалы тетрагидрофолатного метаболизма для жизненно важного синтеза ДНК и РНК. Согласно другой гипотезе, носители мутантного аллеля имеют меньшую вероятность заболевания раком толстой кишки, в результате чего частота мутации в популяции может постепенно возрастать.

Мутация 677T и дефекты нервной трубки у плода

Мутация 677T предрасполагает к развитию умеренной гипергомоцистеинемии, особенно на фоне снижения фолатного статуса. Данное взаимодействие генетической предрасположенности и особенностей питания приводит к повышению риска развития дефектов нервной трубки у плода. Исследования выявили повышенную частоту обнаружения аллеля 677T среди матерей, отцов и детей при обнаружении дефекта нервной трубки у плода. Была обнаружена корреляция частоты аллеля 677T в популяции с частотой дефектов нервной трубки.

В настоящее время связь дефектов нервной трубки у плода с гомозиготностью матери по аллелю 677T считается доказанной. Однако не всегда развитие дефектов нервной трубки, обусловленное низким фолатным статусом у беременных, связано с аллелем 677T, что указывает на важность адекватного поступления фолиевой кислоты в организм во время беременности. Сочетание аллеля 677T с низким фолатным статусом сопряжено с большим риском развития дефектов нервной трубки, чем наличие каждого из этих двух факторов по отдельности.

Мутация 677T и другие осложнения беременности

Женщины с генотипом 677TT склонны к развитию витаминодефицитного состояния по фолиевой кислоте. У небеременных женщин, гомозиготных по данному аллелю, фолатный дефицит может обнаруживаться только в эритроцитах, а уровень фолатов в плазме может быть не нарушен. Однако во время беременности у гомозиготных женщин отмечается снижение концентрации фолатов не только внутри эритроцитов, но и в плазме крови.

Исследования показали повышение риска развития нефропатии у беременных с сосудистыми заболеваниями. Это хорошо согласуется с данными о влиянии высоких концентраций гомоцистеина в крови с риском развития нефропатии у беременных. Кроме того было показано, что концентрация гомоцистеина в крови коррелирует с концентрацией фибронектина в клетках, что указывает на важную роль гомоцистеина в развитии эндотелиальной дисфункции при беременности. Повышение частоты аллеля 677T было отмечено не только при позднем токсикозе (гестозе), но и при других осложнениях беременности (отслойке плаценты, задержке роста плода, антенатальной смерти плода). Сочетание аллеля 677T с другими факторами риска приводит к повышению риска раннего выкидыша. Добавление фолиевой кислоты в рацион значительно снижает риск развития осложнений беременности. Профилактическое значение добавления фолиевой кислоты в рацион особенно выражено при наличии гипергомоцистеинемии.

Мутация 677T и психические нарушения

У лиц с тяжелыми дефицитами MTHFR часто обнаруживаются психические нарушения, отвечающие на терапию фолиевой кислотой. Поэтому существует гипотеза, что аллель 677T связан с повышенным риском развития шизофрении, тяжелых депрессивных нарушений и других психозов. Однако убедительных данных за то, что аллель 677T повышает риск развития психических заболеваний, пока получено не было. Однако не исключается участие аллеля 677T в развитии психических нарушений в сочетании с другими факторами риска.

Лейденская мутация

Лейденская мутация гена V фактора свертывания крови характеризуется заменой нуклеотида гуанина на нуклеотид аденин в позиции 1691. Это приводит к замене аминокислоты аргинина на аминокислоту глутамин в позиции 506 в белковой цепи, являющейся продуктом этого гена. Напомним, что каждую аминокислоту кодирует три нуклеотида ДНК, называемые кодоном. Поэтому лейденская мутация может обозначаться как G1691A (гуанин на аденин); Arg506Gln (аргинин на глютамин) или R506Q (R — однобуквенное обозначение аргинина, Q — однобуквенное обозначение глютамина). Все три обозначения являются синонимами одной и той же мутации.

Ген V фактора свертывания находится на первой хромосоме. Мутация наследуется по аутосомно-доминантному принципу. Это означает, что повышенная склонность к тромбозам, возникающая при замене R506Q, проявляется при наличии измененного гена только на одной первой хромосоме (на другой первой хромосоме ген фактора V не изменен). Такое состояние называется гетерозиготностью. Лейденская мутация достаточно широко распространена в популяции. Гетерозиготными носителями является в среднем 4—6% европейского населения. Случаи гомозиготного носительства лейденской мутации (измененный ген на обеих первых хромосомах) в популяции втречаются крайне редко.

Мутация названа лейденской в связи с тем, что Лейденская группа исследования тромбофилии впервые расшифровала генную природу нарушений свертывания крови, возникающих при данной мутации. Это произошло в 1993 г.

Роль V фактора в каскаде свертывания крови.

Фактор V свертывания крови является высокомолекулярным белком, входящим в состав протромбиназного комплекса. Протромбиназный комплекс возникает при активации свертывания крови по внешнему или внутреннему пути и состоит из активированного фактора X (обозначается как Xa), активированного фактора V (обозначается как Va) и ионов кальция, связанных с фосфолипидными (ФЛ) мембранами (как правило, это мембраны тромбоцитов). Функция протромбиназного комплекса заключается в отщеплении от молекулы протромбина пептидных фрагментов, превращающем протромбин в тромбин (фермент, осуществляющий полимеризацию фибрина из фибриногена). Фибрин является конечным продуктом свертывания крови. Ферментом, расщепляющим протромбин в протромбиназном комплексе, является фактор Xa, однако без участия фактора V эта реакция протекает очень медленно. Активированный фактор V, соединяясь с Xa на фосфолипидной поверхности, ускоряет реакцию образования тромбина в десятки тысяч раз. (см. рис. 3).

Рис. 3. Образование фибрина и инактивация протромбиназного комплекса активированным протеином С. Красными стрелками показаны реакции коагуляции, зелеными стрелками — реакции антикоагуляционной системы. Xa: активированный фактор X; Va: активированный фактор V; Ca++: ионы кальция; ФЛ: фосфолипиды; APC: активированный протеин C (activated protein C). Тромбин, образующийся при активации системы свертывания крови, вымывается из сгустка и поступает в кровь. На мембране клеток эндотелия (выстилки сосудов) он соединяется с белком тромбомодулином и теряет способность участвовать в образовании фибрина. Комплекс тромбин/тромбомодулин активирует протеин C, отщепляя от него участок молекулы. Активированный протеин С расщепляет активированный фактор V и тем самым препятствует неуправляемому расширению процесса свертывания крови. Неспособность протеина С инактивировать протромбиназный комплекс называется резистентностью к APC. Такое состояние характеризуется повышенной склонностью к тромбозам. Самой частой причиной APC-резистентности является лейденская мутация, когда активированный фактор V становится устойчивым к расщеплению активированным протеином C в результате замены аргинина на глютамин в позиции 506. Расщепление активированного фактора V происходит не в составе протромбиназного комплекса, а в несвязанном с фактором Xa виде. Таким образом, активированный протеин C не действует на готовый протромбиназный комплекс, но препятствует его образованию и регенерации. Поэтому активированный протеин С играет огромную роль в препятствии тромбообразованию в неповрежденных сосудах, в меньшей степени влияя на тромб, формирующийся в месте кровотечения.

Ограничение свертывания крови путем инактивации фактора Va

Особенностью системы свертывания крови является наличие большого количества реакций положительной и отрицательной обратной связи. Гармоничное сочетание всего комплекса реакций позволяет организму эффективно справиться с кровотечением и не допустить тромбирования сосудов там, где кровотечения нет. Важным звеном антикоагуляционного каскада является ограничение тромбообразования активированным протеином C (латинская буква C).

Активированный протеин C является одним из главных физиологических антикоагулянтов, ращепляющих активированные факторы свертывания V и VIII. Одной из важных причин тромбофилии является устойчивость этих факторов к разрушающему действию APC. Такое состояние называется резистентностью к APC. Главной причиной такой резистентности является лейденская мутация.

Причины APC-резистентности при лейденской мутации

В нормальном состоянии APC инактивирует фактор V, тем самым препятствуя его включению в протромбиназный комплекс. Для инактивации фактора Va активированным протеином C необходимо наличие аргинина в позиции 506. Замена аргинина на глютамин приводит к тому, что фактор V становится устойчивым к расщеплению APC. Кроме того, инактивированный фактор V необходим для инактивации VIII фактора свертывания крови комплексом протеин С/протеин S. Поэтому недостаточное образование инактивированного фактора V приводит к тому, что образование активированного фактора X, входящего в протромбиназный комплекс, также перестает блокироваться активированным протеином C. Таким образом, в организме возникают условия, способствующие гиперактивации протромбиназного комплекса, что может приводить к развитию тромбоза.

В обычном состоянии у носителя лейденской мутации может и не быть тромбозов. Тромбозы развиваются при наличии дополнительных факторов риска: беременности, приема гормональных контрацептивов, повышения уровня гомоцистеина, мутаций MTHFR и гена протромбина, антифосфолипидных антител. Важно отметить, что гомоцистеинемия сама по себе приводит к развитию резистентности к APC, поэтому такое сочетание становится особенно опасным. Кроме того, сочетание лейденской мутации с мутацией гена протромбина G20210A встречается чаще, чем этого можно было бы ожидать при случайном распределении. Все это указывает на важность достаточно полного обследования пациента при подозрении на наличие тромбофилического состояния.

Лейденская мутация и беременность

Наличие лейденской мутации повышает вероятность развития целого ряда осложнений беременности: невынашивания беременности на ранних сроках (риск повышается в 3 раза), отставания развития плода, позднего токсикоза (гестоза), фетоплацентарной недостаточности. Чаще всего у женщин с лейденской мутацией обнаруживаются тромбозы в плаценте, что и является причиной повышенного риска развития всех вышеперечисленных осложнений. Профилактикой развития этих осложнений является назначение малых доз аспирина, начинаемое еще до наступления беременности, и подкожные инъекции малых доз препаратов гепарина (нефракционированного гепарина и низкомолекулярных гепаринов). Такое лечение является безопасным для плода и позволяет резко снизить шансы неблагоприятного исхода беременности.

Лейденская мутация и гормональные контрацептивы

Одним из самых опасных осложнений гормональных контрацептивов являются тромбозы и тромбоэмболии. Оказалось, что многие женщины с такими осложнениями являются гетерозиготными носителями лейденской мутации. На фоне приема гормональных контрацептивов риск тромбозов повышается в 6—9 раз. При наличии у пациентки лейденской мутации риск развития тромбозов на фоне приема контрацептивов повышается в 30—50 раз. Поэтому некоторые авторы предлагают обследовать на наличие лейденской мутации всех женщин, принимающих гормональные контрацептивы или собирающихся их принимать.

Лейденская мутация и хирургические операции

Тромбозы являются одним из грозных осложнений послеоперационного периода. Сторонники новой генетики (геномики) предлагают обследовать на наличие лейденской мутации всех пациентов, готовящихся к большим операциям (миома матки, кесарево сечение, кисты яичников и пр.).

Лейденская мутация и фертильность

Недавнее исследование (Lancet 2001 Oct 13;358(9289):1238-9) показало, что у носителей лейденской мутации частота успеха подсадок зародышей при IVF (по русски «ЭКО») примерно в 2 раза выше, чем среди пациенток, не являющихся носителями данной мутации. Эти любопытные данные указывают на то, что, несмотря на повышенную вероятность развития осложнений, фертильность пациенток с лейденской мутацией (вероятность наступления беременности в каждом цикле) может быть выше. Это может быть одним из объяснений того, почему данная мутация так распространилась в популяции после своего появления около 20 тысяч лет назад. Эффективное тромбирование сосудов в месте имплантации может быть важным условием успеха самых первых этапов взаимодействия зародыша со слизистой оболочкой матки. Кстати, именно поэтому избыточная гипокоагуляция не рекомендуется в дни подсадки зародышей и в предполагаемые дни имплантации при лечении нарушений репродуктивной функции, связанных с тромбофилией.

Мутация гена протромбина G20210A

Мутация гена протромбина G20210A характеризуется заменой нуклеотида гуанина на нуклеотид аденин в позиции 20210. Мутация была открыта Лейденской группой исследования тромбофилии в 1996 г. Особенностью данной мутацией является то, что замена нуклеотида располагается в 3.-нетранслируемом участке (участке, располагающемся в конце ДНК-последовательности гена, который не транслируется). Это означает, что нуклеотидная последовательность измененного участка не участвует в кодировании аминокислотной последовательности гена протромбина. Поэтому никаких химических изменений самого протромбина при наличии данной мутации не возникает. При наличии данной мутации обнаруживаются повышенные количества химически нормального протромбина. Уровень протромбина может быть в полтора-два раза выше, чем в норме.

Ген протромбина располагается в одиннадцатой хромосоме. Гетерозиготными носителями геня являются 2-3% представителей европейской расы. Гомозиготный вариант мутации является очень редкой находкой. Среди африканцев и представителей монголоидной расы данная мутация встречается очень редко. Мутация наследуется по аутосомно-доминантному типу. Это означает, что тромбофилия возникает даже у гетерозиготного носителя измененного гена.

При возникновении тромбозов мутация G20210A часто встречается в сочетании с лейденской мутацией. Данная мутация является фактором риска всех осложнений, связанных с лейденской мутацией (невынашивание беременности, фето-плацентарная недостаточность, внутриутробная гибель плода, гестозы, задержка развития плода, отслойка плаценты).

ЦИР рекомендует

Тромбофилические состояния (антифосфолипидный синдром, гипергомоцистеинемия, мутации генов MTHFR, V фактора и протромбина) являются одной из важных причин невынашивания беременности и фето-плацентарной недостаточности. Вне беременности данные состояния могут быть причиной тромботических осложнений гормональных контрацептивов и хирургических операций. Мы рекомендуем проводить молекулярно-генетическое обследование в следующих случаях:

Источник