Асоціація COL2A1rs2276454, rs1793953, COL9A1rs1135056, COL11A1rs1676486 структуроутворювальних колагенів драглистого ядра з дегенерацією міжхребцевих дисків L5-L4, L5-S1

Автор(и)

  • Є. Г. Педаченко ДУ «Інститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4759-6019
  • І. Г. Васильєва ДУ «Інститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4321-5354
  • М. В. Хижняк ДУ «Інститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6632-4206
  • О. С. Галанта ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-9902-9916
  • Н. Г. Чопик ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-1024-1556
  • О. І. Цюбко ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-0138-4643
  • А. Б. Грязов ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-1785-6705
  • О. С. Нехлопочин ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-1180-6881
  • Т. А. Ксензов ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Україна, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-8305-8563
  • А. Б. Дмитренко ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-0141-3697
  • Т. А. Макарова ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-5203-450X

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1237.2022.3.266942

Ключові слова:

дегенерація міжхребцевого диска, COL2A1rs2276454, rs1793953, COL9A1rs1135056, COL11A1rs1676486, драглисте ядро

Анотація

Мета роботи – визначення зв’язку дегенеративних змін міжхребцевих дисків L5-S1 та L4-L5 з однонуклеотидними варіантами колагенів COL2A1rs2276454, COL2A1rs1793953, COL9A1rs1135056, COL11A1rs1676486 в етнічних українців.

Матеріали та методи. Обстежили 90 осіб групи випадок із дегенерацією міжхребцевого диска L5-S1 та 50 осіб групи випадок із дегенерацією міжхребцевого диска L4- L5, а також 66 осіб групи контроль. Об’єкт дослідження – венозна кров пацієнтів із дегенеративними ураженнями міжхребцевих дисків і здорових донорів. Венозну кров отримали в результаті венопункції. Типування COL2A1rs2276454, COL2A1rs1793953, COL9A1rs1135056, COL11A1rs1676486 здійснили, використовуючи набір Tag Man Universal PCR Master Mix (Applied Biosystems, США) та Tag Man SNP Genotyping Assays для визначення поліморфізмів (Applied Biosystems, США). Дослідження здійснили спеціалісти в галузі молекулярної біології та біохімії відділу нейробіохімії ДУ «Інститут нейрохірургії імені А. П. Ромоданова НАМН України» на приладі CFX96 (Bio-Rrad, США). Сертифікат визначення вимірювальних можливостей № ПТ-322/21 від 28.07.2021 р. до 27.08.2023 р.

Результати. COL2A1rs2276454, імовірно, має протективне значення для виникнення дегенерації міжхребцевого диска L5-S1 у чоловіків (ВШ (95 % ДІ): 0,27 (0,10–0,80), χ2 = 6,02, р = 0,015). Генотип С/T (COL9A1rs1135056) у 3,25 раза частіше виявляли в пацієнтів-чоловіків з дегенерацією міжхребцевого диска L5-S1 порівняно з жінками групи випадок (ВШ (95 % ДІ): 3,25 (1,20–8,84), χ2 = 5,50, р = 0,02). Генотип G/A (COL11A1rs1676486) у загальній групі пацієнтів з дегенерацією міжхребцевого диска L5-S1 виявляли в 5,46 раза частіше в пацієнтів-чоловіків (ВШ (95 % ДІ): 5,46 (1,60–18,47), χ2 = 8,29, р = 0,004), у 4,17 раза частіше реєстрували в чоловіків порівняно з групою жінок (ВШ (95 % ДІ): 4,17 (1,07–16,82), χ2 = 4,17, р = 0,04). Порівняння шансів виявити генотип G/G, G/A, АА у групі чоловіків з дегенерацією міжхребцевого диска L5-S1 показало статистично значуще (у 4,06 раза) переважання частоти генотипу G/A (ВШ (95 % ДІ): 4,06 (1,23–13,38), χ2 = 4,17, р = 0,04). Найімовірніша модель спадковості для COL11A1rs1676486 – домінантна (ВШ (95 % ДІ): 2,08 (1,03–4,21), χ2 = 4,26, р = 0,04). Асоціації COL2A1rs2276454, rs1793953, COL9A1rs1135056, COL11A1rs1676486 структуроутворювальних колагенів драглистого ядра з дегенерацією міжхребцевих дисків L5-L4 не виявили.

Висновки. COL2A1rs2276454, можливо, має протективне значення для виникнення дегенерації міжхребцевого диска L5-S1 у чоловіків (ВШ (95 % ДІ): 0,27 (0,10–0,80), χ2 = 6,02, р = 0,015). COL2A1rs1793953 не асоціюється з дегенерацією міжхребцевих дисків L4-L5, L5-S1. Генотип С/T (COL9A1rs1135056) асоціюється з дегенерацією міжхребцевого диска L5-S1 у чоловіків порівняно з жінками групи L5-S1 (ВШ (95 % ДІ): 3,25 (1,20–8,84), χ2 = 5,50, р = 0,02). Генотип G/A COL11A1rs1676486 асоціюється з дегенерацією міжхребцевого диска L5-S1 у пацієнтів-чоловіків (ВШ (95 % ДІ): 5,46 (1,60–18,47), χ2 = 8,29, р = 0,004) та порівняно з жінками (ВШ (95 % ДІ): 4,17 (1,07–16,82), χ2 = 4,17, р = 0,04). Тип спадковості COL11A1rs1676486 – домінантний (ВШ (95 % ДІ): 2,08 (1,03–4,21), χ2 = 10,06; р = 0,002).

 

Біографії авторів

Є. Г. Педаченко, ДУ «Інститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ

д-р мед. наук, професор, лікар-нейрохірург, науковий керівник відділення малоінвазивної і лазерної спінальної нейрохірургії, академік Національної академії медичних наук України

І. Г. Васильєва, ДУ «Інститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ

канд. біол. наук, старший дослідник, начальник відділу нейробіохімії

М. В. Хижняк, ДУ «Інститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ

д-р мед. наук, професор, лікар-нейрохірург, зав. відділення малоінвазивної і лазерної спінальної нейрохірургії

О. С. Галанта, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ

науковий співробітник відділу нейробіохімії

Н. Г. Чопик, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ

канд. біол. наук, провід. науковий співробітник відділу нейробіохімії

О. І. Цюбко, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine

науковий співробітник відділу нейробіохімії

А. Б. Грязов, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine

д-р мед. наук, зав. відділення радіонейрохірургії

О. С. Нехлопочин, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ

РhD, науковий співробітник відділення спінальної нейрохірургії

Т. А. Ксензов, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Україна

лікар-нейрохірург

А. Б. Дмитренко, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine

мол. науковий співробітник відділу нейробіохімії

Т. А. Макарова, ДУ «Iнститут нейрохірургії імені академіка А. П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Ukraine

мол. науковий співробітник відділу нейробіохімії

Посилання

Ligorio, C., Hoyland, J. A., & Saiani, A. (2022). Self-Assembling Peptide Hydrogels as Functional Tools to Tackle Intervertebral Disc Degeneration. Gels, 8(4), 211. https://doi.org/10.3390/gels8040211

Kawaguchi, Y. (2018). Genetic background of degenerative disc disease in the lumbar spine. Spine surgery and related research, 2(2), 98-112. https://doi.org/10.22603/ssrr.2017-0007

Li, X., Yang, S., Qin, L., & Yang, S. (2021). Type II collagen-positive embryonic progenitors are the major contributors to spine and intervertebral disc development and repair. Stem cells translational medicine, 10(10), 1419-1432. https://doi.org/10.1002/sctm.20-0424

Cauble, M. A., Mancini, N. S., Kalinowski, J., Lykotrafitis, G., & Moss, I. L. (2020). Atomic force microscopy imaging for nanoscale and microscale assessments of extracellular matrix in intervertebral disc and degeneration. JOR spine, 3(3), e1125. https://doi.org/10.1002/jsp2.1125

Chen, S., Fu, P., Wu, H., & Pei, M. (2017). Meniscus, articular cartilage and nucleus pulposus: a comparative review of cartilage-like tissues in anatomy, development and function. Cell and tissue research, 370(1), 53-70. https://doi.org/10.1007/s00441-017-2613-0

Ohnishi, T., Novais, E. J., & Risbud, M. V. (2020). Alterations in ECM signature underscore multiple sub-phenotypes of intervertebral disc degeneration. Matrix biology plus, 6-7, 100036. https://doi.org/10.1016/j.mbplus.2020.100036

Xie, G., Liang, C., Yu, H., & Zhang, Q. (2021). Association between polymorphisms of collagen genes and susceptibility to intervertebral disc degeneration: a meta-analysis. Journal of orthopaedic surgery and research, 16(1), 616. https://doi.org/10.1186/s13018-021-02724-8

Zhao, Z., Li, Y., Wang, M., Zhao, S., Zhao, Z., & Fang, J. (2020). Mechanotransduction pathways in the regulation of cartilage chondrocyte homoeostasis. Journal of cellular and molecular medicine, 24(10), 5408-5419. https://doi.org/10.1111/jcmm.15204

Liang, H., Luo, R., Li, G., Zhang, W., Song, Y., & Yang, C. (2022). The Proteolysis of ECM in Intervertebral Disc Degeneration. International journal of molecular sciences, 23(3), 1715. https://doi.org/10.3390/ijms23031715

Fontes, R. B. V., Baptista, J. S., Rabbani, S. R., Traynelis, V. C., & Liberti, E. A. (2019). Normal aging in human lumbar discs: An ultrastructural comparison. PloS one, 14(6), e0218121. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218121

Wu, H., Wang, S., Chen, W., Zhan, X., Xiao, Z., Jiang, H., & Wei, Q. (2018). Collagen IX gene polymorphisms and lumbar disc degeneration: a systematic review and meta-analysis. Journal of orthopaedic surgery and research, 13(1), 47. https://doi.org/10.1186/s13018-018-0750-0

Teles Filho, R. V., Abe, G. M., & Daher, M. T. (2020). Genetic Influence in Disc Degeneration - Systematic Review of Literature. Revista brasileira de ortopedia, 55(2), 131-138. https://doi.org/10.1055/s-0039-1692626

Arseni, L., Lombardi, A., & Orioli, D. (2018). From Structure to Phenotype: Impact of Collagen Alterations on Human Health. International journal of molecular sciences, 19(5), 1407. https://doi.org/10.3390/ijms19051407

Xu, H., Dong, R., Zeng, Q., Fang, L., Ge, Q., Xia, C., Zhang, P., Lv, S., Zou, Z., Wang, P., Li, J., Ruan, H., Hu, S., Wu, C., Jin, H., & Tong, P. (2022). Col9a2 gene deletion accelerates the degeneration of intervertebral discs. Experimental and therapeutic medicine, 23(3), 207. https://doi.org/10.3892/etm.2022.11130

Solé, X., Guinó, E., Valls, J., Iniesta, R., & Moreno, V. (2006). SNPStats: a web tool for the analysis of association studies. Bioinformatics, 22(15), 1928-1929. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl268

Institut Català d'Oncologia. (2016, March 15). SNPStats: Your web tool for SNP analysis. https://www.odap-ico.org/en/portfolio/snpstats-your-web-tool-for-snp-analysis/

Parvathy, S. T., Udayasuriyan, V., & Bhadana, V. (2022). Codon usage bias. Molecular biology reports, 49(1), 539-565. https://doi.org/10.1007/s11033-021-06749-4

Hwang, D. W., Kim, K. T., Lee, S. H., Kim, J. Y., & Kim, D. H. (2014). Association of COL2A1 gene polymorphism with degenerative lumbar scoliosis. Clinics in orthopedic surgery, 6(4), 379-384. https://doi.org/10.4055/cios.2014.6.4.379

Deng, Y., Tan, X. T., Wu, Q., & Wang, X. (2017). Correlations Between COL2A and Aggrecan Genetic Polymorphisms and the Risk and Clinicopathological Features of Intervertebral Disc Degeneration in a Chinese Han Population: A Case-Control Study. Genetic testing and molecular biomarkers, 21(2), 108-115. https://doi.org/10.1089/gtmb.2016.0256

Do Nascimento Rechia, B. C., Michels, B., Faturri, A. L., de Paiva Bertoli, F. M., Scariot, R., de Souza, J. F., Küchler, E. C., & Brancher, J. A. (2020). Polymorphisms in COL2A1 gene in Adolescents with Temporomandibular Disorders. The Journal of clinical pediatric dentistry, 44(5), 364-372. https://doi.org/10.17796/1053-4625-44.5.12

Tang, S. N., Walter, B. A., Heimann, M. K., Gantt, C. C., Khan, S. N., Kokiko-Cochran, O. N., Askwith, C. C., & Purmessur, D. (2022). In vivo Mouse Intervertebral Disc Degeneration Models and Their Utility as Translational Models of Clinical Discogenic Back Pain: A Comparative Review. Frontiers in pain research, 3, 894651. https://doi.org/10.3389/fpain.2022.894651

NCBI. (n.d.). Collagen alpha-1(IX) chain isoform 1 precursor [Homo sapiens]. U.S. National Library of Medicine. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/73486666

Shi, X., Zhang, F., Lv, A., Wen, Y., & Guo, X. (2015). COL9A1 gene polymorphism is associated with Kashin-Beck disease in a northwest Chinese Han population. PloS one, 10(3), e0120365. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0120365

Liu, W., Sun, G., Guo, L., Wang, L., Fan, W., Lang, M., Chen, D., & Yi, X. (2017). A genetic variant in COL11A1 is functionally associated with lumbar disc herniation in Chinese population. Journal of genetics, 96(6), 867-872. https://doi.org/10.1007/s12041-017-0874-8

Wu, F., Huang, X., Zhang, Z., & Shao, Z. (2020). A Meta-analysis Assessing the Association Between COL11A1 and GDF5 Genetic Variants and Intervertebral Disc Degeneration Susceptibility. Spine, 45(11), E616-E623. https://doi.org/10.1097/BRS.0000000000003371

Chow, W. Y., Forman, C. J., Bihan, D., Puszkarska, A. M., Rajan, R., Reid, D. G., Slatter, D. A., Colwell, L. J., Wales, D. J., Farndale, R. W., & Duer, M. J. (2018). Proline provides site-specific flexibility for in vivo collagen. Scientific reports, 8(1), 13809. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31937-x

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-01-27

Номер

Том 19 № 3 (2022)

Розділ

Оригінальні дослідження

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Лицензия Creative Commons
    1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).