Метою даної публікації стало підсумування даних мета-аналізів, що вивчали асоціацію поліморфізму С677Т MTHFR з різними патологічними станами у європейській популяції та узагальнення практичних рекомендацій щодо застосування даної інформації у клінічній практиці.

Описано клінічні показники, які свідчать про дефіцит фолатів та їх асоціацію з генотипом за поліморфізмом С677Т MTHFR. У роботі наведено дані актуальних мета-аналізів щодо асоціації генотипу за С677Т MTHFR з розвитком 11 видів репродуктивних порушень, 8 поширених серцево-судинних захворювань, 3 неврологічних порушень, 10 онкологічних захворювань, а також з депресією, алкоголізмом, нефропатією та ретинопатією при цукровому діабеті, ревматоїдним артритом. Наведено дані досліджень і міжнародних рекомендацій з корекції дефіциту фолатів у залежності від генотипу

 

Вступ

За останні десятиліття широкого застосування у клінічній практиці молекулярно-генетичної діагностики накопичено колосальну базу даних відносно ролі різних генів у виникненні тих чи інших патологічних станів.

Мабуть, найбільш широко дослідженими є поліморфізми генів фолатного обміну (MTR, MTRR, MTHFR тощо).

Особливо привертає на себе увагу ген ключового ферменту даного метаболічного шляху – ген 5,10-метилентетрагідрофолат редуктази (MTHFR), що каталізує перетворення 5,10-метилентетрагідрофолата в 5-метилтетрагідрофолат – основну форму доступного для клітин фолату. Для даного гену відомо декілька поліморфних варіантів, найважливішим з яких є заміна цитозину (С) на тимін (Т) у положенні 677, що у гетерозиготному стані (генотип 677СТ) призводить до зниження функціональної активності продукта гена на 30%, а в гомозиготному (генотип 677ТТ) – на 60%. Зниження активності даного ферменту, з одного боку, призводить до дефіциту активної форми фолату, що впливає на ключові фази життя клітини (метилування ДНК, поділ, регуляцію активності генів тощо). А з іншого, до порушення перетворення гомоцитстеїну на метіонін, і, відповідно, патологічного накопичення гомоцистеїну.

Однак, велика кількість даних та їх суперечливість збивають з пантелику практикуючих лікарів і тим самим зводять до мінімуму використання даних про генотип пацієнта з метою оцінки ризиків, профілактики та лікування різноманітних патологічних станів. В останні роки накопичені результати тисяч проведених досліджень дали змогу провести надійну оцінку ризиків, що несе низькофункціональний варіант 677ТТ гену MTHFR для різних етнічних груп.

Тому метою даної публікації стало підсумування даних мета-аналізів, що вивчали асоціацію поліморфізму С677Т MTHFR з різними патологічними станами в європейській популяції та узагальнення практичних рекомендацій щодо застосування даної інформації у клінічній практиці. Особливості ефекту носійства даного поліморфізму в інших популяціях у даній роботі не розглядалися.

 

Поширеність низькофункціональних варіантів гена MTHFR

Ще в 1995 році Frosst P. зі співавт. виявили поліморфний варіант С677Т гена MTHFR, який призводив до зниження активності фермента на 30% у гетерозиготній формі та на 60% – у гомозиготній формі і підвищення рівня гомоцистеїну в плазмі крові. У даному дослідженні автори виявили заміну у 38% хромосом [1].

У подальшому були проведені дослідження у різних етнічних групах і географічних регіонах з визначення частоти даного поліморфізму. Було показано, що частота гомозиготного варіанту 677ТТ найвища у європейській, азіатській, центрально- і південно-американській популяціях (1–32%), найнижча – у різних африканських популяціях (0–3%) [2].

В Україні частота 677ТТ генотипу у різних регіонах коливається від 6 до 11% [3–6].

Було встановлено, що фолати виступають кофакторами у багатьох біохімічних процесах, таких як метаболізм амінокислот, синтез пуринів та тимидіну та метилуванні ДНК [7].

 

Клінічні показники, що можуть свідчити про генетичні дефекти обміну фолатів

Неадекватне споживання фолієвої кислоти з їжею є головною причиною дефіцита фолатів, який включає зниження концентрації фолатів у сироватці, плазмі крові та еритроцитах, а також підвищення рівня гомоцистеїна в плазмі крові. Класичним симптомом дефіциту фолатів є мегалобластна анемія [7].

Клінічно вираженим показником дефіциту фолатів (що визначається при мегалобластній анемії) є концентрація <135 ng/ml (305 nM) в еритроцитах та <3,1 ng/ml (7nM) у сироватці крові. Підвищення рівня гомоцитеїну відбувається при концентрації фолатів нижче 4,4 ng/ml (10 nM) у сироватці крові і 150 ng/ml (340 nM) в еритроцитах. Однак оптимальною концентрацією фолатів в еритроцитах для жінок репродуктивного віку є 400 ng/ml (906 nM), що корелює з найвищим рівнем зниження ризику дефектів нервової трубки у плода [7].

Нормальним рівнем гомоцистеїну прийнято вважати 5–15 µmol/l [8]. Мета-аналіз, проведений Wald D.S. (2002), показав, що підвищення рівня гомоцистеїну в сироватці крові на 5 µmol/l призводить до підвищення ризику ішемічної хвороби серця, глибокого венозного тромбозу та інсульту на 42, 60 і 65% відповідно [9].

 

Асоціація рівня фолатів та гомоцистеїну з генотипом за поліморфізмом С677Т MTHFR

Мета-аналіз, проведений Tsang BL. (2015), показав, що концентрація фолатів в плазмі/сироватці крові та еритроцитах корелює з генотипом за поліморфізмом С677Т MTHFR [10]. Так відмічено, що рівень фолатів у плазмі крові вищий при генотипах СС>ТТ (13%), СС>СТ (7%), СТ>ТТ (6%); градієнт рівня фолату в еритроцитах склав 16, 8, 9% відповідно.

Як показав мета-аналіз, проведений Wald DS. зі співавт. (2002), концентрація гомоцистеїну також залежить від генотипу за поліморфізмом С677Т MTHFR [9].

Так, різниця в концентраціях гомоцистеїну в плазмі крові у індивідів з генотипом 677ТТ, вища на 2,7 µmol/l у порівнянні з носіями генотипу 677СС. При цьому різниця між носіями генотипу СТ (гетерозиготи) і СС (гомозиготи за диким типом) складає лише 0,29 µmol/l. Однак, у носіїв генотипів ТТ і СС не виявлено відмінностей у рівні холестерину, кров’яного тиску та індексах маси тіла.

Це дало вектори для подальших досліджень ролі генетичних порушень обміну фолатів. Численні дослідження були проведені для вивчення асоціації даного поліморфізму з різноманітними патологічними станами: дефектами нервової трубки, краніофаціальними вадами, хромосомними аномаліями, серцево-судинними захворюваннями, неврологічними розладами, репродуктивними розладами, різними видами раку тощо [7].

Як інтерпретувати дані, зазначені в таблиці?

Показник ВШ (OR) >1 (відношення шансів; OR – odds ratio) свідчить про підвищення ризику виникнення патологічного стану у індивідів з генотипом 677ТТ проти індивідів з генотипом 677СС . Наприклад, частота народження дітей з вродженими вадами серця складає 4/1000 [44]. Тобто абсолютний показник ризику народження дитини з вродженою вадою серця – 0,4%; при OR=1,75 для генотипу 677ТТ vs 677CC цей ризик підвищується на 75% від абсолютного показника 0,4% (0,4*0,75=0,3%), тобто складатиме 0,4%+0,3%=0,7%. Таким чином, скоригований ризик народження дитини з вродженою вадою серця за умови генотипу 677ТТ у матері складатиме 7/1000 (0,7%).

Якщо говорити відносно досліджень з вивчення невиношування вагітності, то мета-аналіз був проведений для досить гетерогенної групи, що може спричинити викривлення результатів. Крім того, в цьому дослідженні була показана асоціація невиношування вагітності та поліморфізму С677Т MTHFR для східно-азійської популяції (OR=1,68), але відсутність такої асоціації для європейської підгрупи [11]. Однак, у роботі Yang Y. та співавт. (2016) продемонстровано наявність асоціації гомозиготного генотипу 677ТТ матері з підвищеним ризиком (OR=2,295 CI 1,702–3,067) звичного невиношування вагітності (3 і більше втрати вагітності до 20 тиж.) [12] без зазначення етнічної складової.

 Відповідно до нашого дослідження, проведеного в групі невиношування вагітності з урахуванням каріотипу та наявності/відсутності ембріону (n=333), питома вага генотипу 677ТТ склала 9,5% і достовірно перевищила таку в контролі (1,8%, р<0,01). Найбільша частота (20%) генотипу ТТ відмічається в групі жінок з анембріоніями та нормальним каріотипом. Таким чином, встановлено, що наявність у жінки генотипу 677ТТ є чинником високого ризику анембріонії з нормальним каріотипом (OR=12,25, CI 8,4–14,6) [5].

Відносно ролі генетичних дефектів обміну фолатів в ґенезі чоловічої неплідності (зниження концентрації сперматозоїдів, рухливості, життєздатності, відсоток аномальних форми тощо) в дослідженнях Cornet D. та співавт. (2017) було продемонстровано, що носії гомозиготного генотипу ТТ мають підвищені показники рівня деконденсації ДНК в сперматозоїдах [45].

 

Корекція дефіциту фолатів у залежності від генотипу за С677Т MTHFR

Після встановлення взаємозв’язку дефіциту фолатів і формуванням дефектів нервової трубки у плода були запроваджені програми преконцепційної профілактики з додатковим прийомом фолієвої кислоти.

У 1984 році було встановлено, що прийом фолієвої кислоти в дозі 800 мкг/добу в якості преконцепційної профілактики знижує ризик вагітності з ДНТ на 89% [46]. Більш пізні дослідження показали ефект від преконцепційної профілактики фолієвою кислотою на рівні 30–40% [47].

В 1996 році FDA (Food and Drug Administration) запровадила збагачення зернових продуктів фолієвою кислотою в США, що призвело до зниження рівня вагітностей з дефектами нервової трубки на 31% [48].

Після цього не було виявлено ефекту від додаткового прийому фолієвої кислоти в якості преконцепційної профілактики [47].

Зараз Центр контролю та профілактики захворювань та Американська асоціація акушерів-гінекологів рекомендують споживання фолієвої кислоти для жінок репродуктивного віку для зниження ризику ДНТ у плода на рівні 400 мкг/добу і 4000 мкг/добу для запобігання повторним випадкам ДНТ [48, 49].

В останніх рекомендаціях AHRQ (Agency for Healthcare Research and Quality) за 2017 рік зазначено необхідність прийому 400–800 мкг фолієвої кислоти для всіх жінок, які планують вагітність або можуть завагітніти. Критичними періодами вважаються 1 місяць до зачаття і 2–3 місяці після [49].

Не дивлячись на встановлення зв’язку генотипу за поліморфізмом С677Т MTHFR і концентрацією фолатів/гомоцистеїну, достовірних даних про ефективність додаткового прийому фолієвої кислоти у залежності від генотипу і дози не було. У 2011 році Crider KS. з співавт. опублікував результати масштабного дослідження щодо впливу додаткового прийому фолієвої кислоти протягом 1, 3 і 6 місяців у різних дозах (100 мкг/добу, 400 мкг/добу, 4000 мкг/добу та 4000 мкг/тиждень), за генотипу С677Т MTHFR на рівень фолатів та гомоцистеїну [50]. У результаті дослідження було встановлено, що прийом фолієвої кислоти в дозі 100 мкг/доб і 4000 мкг/тиждень не впливає на рівень гомоцистеїну при генотипі 677ТТ. Після 6 місяців прийому фолієвої кислоти було виявлено достовірне зниження рівня гомоцистеїну у всіх MTHFR-групах, що приймали 400 та 4000 мкг/добу. Через 3 місяці концентрація гомоцистеїну знизилася нижче порогового рівня лише в групі СС-генотипу, що приймала 4000 мкг/добу. Через три місяці після припинення прийому фолієвої кислоти рівень гомоцистеїну в групі ТТ-генотипу був нижче порогового значення лише в групах, що приймали фолієву кислоту в дозі 400 та 4000 мкг/добу.

Масштабне дослідження Anderson CA. з співавт. (2013) [48] показало, що прийом 200 мкг/добу фолієвої кислоти призводить до достовірного підйому рівня фолатів в крові лише після другого 12-тижневого циклу прийому (з 30-тижневою перервою між циклами). Прийом 400 мкг/добу дозволив підвищити рівень фолатів в плазмі крові вже у перший 12-тижневий період, але відмічалося більше зростання рівня фолатів у другому періоді. При цьому у осіб з генотипом 677ТТ спостерігалась краща відповідь на прийом додаткових доз фолієвої кислоти. Відмічено також, що достовірне зростання рівня фолатів в еритроцитах відмічалося лише при прийомі 400 мкг фолієвої кислоти.

У дослідженні Hiraoka M. (2017) було продемонстровано, що при додатковому прийомі 400 мкг/добу фолієвої кислоти (тобто загальний рівень споживання фолатів становив близько 650 мкг на добу) різниця в концентрації фолатів у крові між MTHFR-групами нівелюється [7].

Дослідження Miyaki (2005) показало, що прийом 1 мг фолієвої кислоти на добу достатньо, щоб знизити рівень гомоцистеїну нижче порогового рівня у всіх MTHFR-групах, причому через 3 місяці прийому цей ефект не змінюється. Однак, ефект зниження рівня гомоцистеїну у осіб з ТТ генотипом був в 2,4 рази кращим проти осіб з СС генотипом [7].

Раніше було встановлено, що зниження рівня гомоцистеїну на 3 µmol/l показує зниження ризику ішемічної хвороби серця на 16%, глибокого венозного тромбозу на 25% та інсульту на 24% [9].

Враховуючи поширеність дефіциту фолатів, на перший погляд, доцільним було запровадження прийому додаткових доз фолієвої кислоти всім групам населення. Однак, ефекти від масового застосування великих доз фолатів погано вивчені. Так є свідчення того, що довготривалий додатковий прийом фолієвої кислоти може провокувати розвиток ракових захворювань [51].

Узагальнення рекомендацій щодо додаткового прийому фолієвої кислоти

Виходячи з вищевикладеного, можна сформулювати наступні рекомендації:

  1. У якості преконцепційної профілактики жінкам репродуктивного віку доцільно приймати фолієву кислоту в дозі 400 мкг/добу при генотипі 677ТТ MTHFR не менше ніж за 6 місяців до зачаття. При генотипах СС та СТ достатнім буде прийом 400 мкг/добу протягом трьох місяців до планування вагітності і продовжувати прийом до 12 тижня вагітності.
  2. В умовах обмеженого часу підготовки до вагітності необхідно приймати 800 мкг фолієвої кислоти мінімум за 1 місяць до зачаття незалежно від генотипу, потім дозу знизити вдвічі.
  3. Якщо в анамнезі у жінки є випадки вагітностей плодом з ДНТ, необхідно призначати прийом фолієвої кислоти 4000 мкг/добу за 3 місяці до планування вагітності при генотипі СС/СТ і за 6 місяців – при генотипі ТТ. Після зачаття знизити дозу до 800 мкг до кінця І триместру.
  4. Для зниження рівня гомоцистеїну і пов’язаних з ним ризиків необхідно приймати 4000 мкг/добу фолієвої кислоти не менше ніж три місяці при генотипі СС/СТ та не менше, ніж шість місяців при генотипі ТТ.
  5. Для профілактики всіх фолатзалежних станів при генотипі 677ТТ доцільним є споживання 400 мкг/добу фолієвої кислоти (перевагу надавати зміні раціону харчування) або додатковий прийом 200 мкг фолієвої кислоти.

 

Можливі протективні ефекти низькофункціонального алеля 677Т MTHFR

Важливо також зазначити, що гомозиготний генотип 677ТТ за законами спадковості є лише «побічним продуктом» поширення гетерозигот.

Еволюційна перевага гетерозиготного носійства даного поліморфізму наразі не зовсім зрозуміла. Однак, поширеність гетерозигот на рівні 40–50% у всіх популяціях може вказувати на наявність позитивних ефектів від цієї мутації, оскільки природнім добором (який в людській популяції фактично ще діяв до початку ХХ ст.) закріплюються лише мутації, які збільшують шанси індивіда на виживання в певних умовах і передачу свої генів наступним поколінням. Так, деякі проведені дослідження показали, що гетерозиготні носії поліморфного варіанту С677Т MTHFR мають більші шанси зберегти когнітивні здібності у старості [52]. У роботі Saffroy R. та співавт. (2008) було зроблено припущення, що низькофукціональний алель Т може знижувати ризик розвитку алкогольної залежності, а також знижувати нейротоксичні та гепатотоксичні ефекти від прийому алкоголю [53].

Крім того, у дослідженні Trovato GM. (2012) продемонстровано зниження ризику (OR=0,684 CI 0,313–1,494) розвитку ниркової недостатності у носіїв Т алелю, без цукрового діабету та за умови нормального рівня гомоцистеїну [54]. Однак всі зазначені гіпотези потребують подальших досліджень, оскільки мають низький рівень доказовості.