Результаты изучения комплекса рибосомных генов человека при муковисцидозе

Проблема увеличения продолжительности жизни больных муковисцидозом (МВ) является актуальной задачей здравоохранения всех стран. По данным Регистра больных МВ, в Российской Федерации (2020) число пациентов с МВ старше 18 лет составляет 26,5 %. Имеется предположение, что на примере МВ как модели ускоренного старения можно изучать процессы старения в целом.

Целью исследования явился анализ числа копий рДНК в выборке пациентов с МВ в разные возрастные периоды и при летальных исходах в зависимости от функции легких, осложнений и инфекции респираторного тракта.

Материалы и методы. Исследовались образцы ДНК, выделенной стандартным методом из лейкоцитов периферической крови у пациентов (n = 277) с установленным диагнозом МВ. В качестве контроля использовались образцы ДНК здоровых добровольцев (n = 998).

Результаты. При изучении числа копий рДНК в геномах больных МВ показано, что у пациентов с МВ в геноме содержатся больше копий рДНК по сравнению с таковым в контрольной выборке. Установлено, что наибольшее количество копий рибосомных генов в образцах ДНК отмечалось у умерших пациентов (р < 0,001), и ассоциировалось с более тяжелым течением заболевания. В общей группе наибольшее количество копий рДНК в геноме зарегистрировано у пациентов с самыми низкими показателями объема форсированного выдоха за 1-ю секунду (< 40 %). Выявлено, что при хроническом инфицировании Burkholderia cepacia сomplex число копий рибосомных повторов было значительно выше в общей группе (p = 0,001) и у взрослых (p = 0,014). При других хронических инфекциях дыхательного тракта число рибосомных повторов не различалось между собой.

Заключение. Самое высокое число копий рДНК в геноме (различия достоверны) наблюдались в группе умерших пациентов, пациентов с низкими показателями функции внешнего дыхания и при наличии инфекции Burkholderia cepacia complex. Можно предположить, что число копий рДНК в геноме пациентов с МВ является дополнительным прогностическим маркером, влияющим на продолжительность жизни больного.

1. Каширская Н.Ю., Капранов Н.И., Кондратьева Е.И., ред. Муковисцидоз. 2-е. изд. М.: Медпрактика-М; 2021. Доступно на: https://medknigaservis.ru/product/mukovistsioz/

2. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Кистозный фиброз (муковисцидоз): Клинические рекомендации. 2021. Доступно на: https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/372_2?ysclid=lc4k47m9jt879568471

3. Сиянова Е.А., Чернуха М.Ю., Аветисян Л.Р. и др. Мониторинг хронической инфекции легких у больных муковисцидозом, вызванной бактериями Pseudomonas аeruginosa. Педиатрия. Журнал имени Г.Н.Сперанского. 2018; 97 (2): 77–86. Доступно на: https://pediatriajournal.ru/archive?show=363&section=5188&ysclid=lc4ko59jei186671312

4. Кондратьева Е.И., Красовский С.А., Старинова М.А. и др., ред. Регистр больных муковисцидозом в Российской Федерации. 2020 год. М.: Медпрактика-М; 2022. Доступно на: https://api.med-gen.ru/site/assets/files/51107/site_registre_2020.pdf

5. Kobayashi T. Regulation of ribosomal RNA gene copy number and its role in modulating genome integrity and evolutionary adaptability in yeast. Cell. Mol. Life Sci. 2011; 68 (8): 1395–1403. DOI: 10.1007/s00018-010-0613-2.

6. Ляпунова Н.А., Вейко Н.Н. Рибосомные гены в геноме человека: идентификация четырех фракций, их организация в ядрышке и метафазных хромосомах. Генетика. 2010; 46 (9): 1205–1209. DOI: 10.1134/S1022795410090140.

7. Pederson T. The nucleolus. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2011; 3 (3): a000638. DOI: 10.1101/cshperspect.a000638.

8. Bursac S., Brdovcak M.C., Donati G., Volarevic S. Activation of the tumor suppressor p53 upon impairment of ribosome biogenesis. Biochim. Biophys. Acta. 2014; 1842 (6): 817–830. DOI: 10.1016/j.bbadis.2013.08.014.

9. Németh A., Längst G. Genome organization in and around the nucleolus. Trends Genet. 2011, 27 (4): 149–156. DOI: 10.1016/j.tig.2011.01.002.

10. Misteli T. Concepts in nuclear architecture. Bioessays. 2005; 27 (5): 477–487. DOI: 10.1002/bies.20226.

11. Вейко Н.Н., Терехов С.В., Шубаева Н.О. и др. «Ранний» и «поздний» ответ культивируемых фибробластов кожи здоровых доноров и больных ревматоидным артритом на окислительный стресс. Взаимосвязь между интенсивностью гибели клеток и количеством активных копий рибосомных генов. Молекулярная биология. 2005; 39 (2): 264–275. Доступно на: http://molecbio.ru/?view=article&id=2063

12. Malinovskaya E.M., Ershova E.S., Golimbet V.E. et al. Copy number of human ribosomal genes with aging: unchanged mean, but narrowed range and decreased variance in elderly group. Front. Genet. 2018; 9: 306. DOI: 10.3389/fgene.2018.00306.

13. Eriksson M., Brown W.T., Gordon L.B. et al. Recurrent de novo point mutations in lamin a cause Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Nature. 2003; 423 (6937): 293–298. DOI: 10.1038/nature01629.

14. Tiku V., Jain C., Raz Y. et al. Small nucleoli are a cellular hallmark of longevity. Nat. Commun. 2017; 8: 16083. DOI: 10.1038/ncomms16083.

15. Кондратьева Е.И., Каширская Н.Ю., Капранов Н.И., ред. Национальный консенсус «Муковисцидоз: определение, диагностические критерии, терапия». 2-е изд. М.: Боргес; 2019. Доступно на: https://mukoviscidoz.org/doc/konsensus/2019/konsensus-2019-bez-rentgenogramm.pdf?ysclid=lc4lwl36qt378677355

16. European Cystic Fibrosis Society. ECFS Patient Registry. [Update: June 20, 2022]. Available at: https://www.ecfs.eu/ecfspr

17. Ershova E.S., Malinovskaya E.M., Golimbet V.E. et al. Copy number variations of satellite III (1q12) and ribosomal repeats in health and schizophrenia. Schizophr. Res. 2020; 223: 199–212. DOI: 10.1016/j.schres.2020.07.022.

18. Sinaasappel M., Stern M., Littlewood J. et al. Nutrition in patients with cystic fibrosis: a European Consensus. J. Cyst. Fibros. 2002; 1 (2): 51–75. DOI: 10.1016/s1569-1993(02)00032-2.

19. Кондратьева Е.И., Красовский С.А., Воронкова А.Ю. и др. Функция легких детей и подростков больных муковисцидозом в Российской Федерации. Педиатрия. 2016; 95 (4). 136–142. Доступно на: https://pediatriajournal.ru/files/upload/mags/353/2016_4_4678.pdf?ysclid=lc4ma2b27a319552901

20. Miller M.R., Hankinson J., Brusasco V. et al. Standardisation of spirometry. Eur. Respir. J. 2005; 26 (2): 319–338. DOI: 10.1183/09031936.05.00034805.

21. Pellegrino R., Viegi G., Brusasco V. et al. Interpretative strategies for lung function tests. Eur. Respir. J. 2005; 26 (5): 948–968. DOI: 10.1183/09031936.05.00035205.

22. Кондратьева Е.И., Ершова Е.С., Воронкова А.Ю. и др. Вариация числа копий рибосомных генов в геномах больных муковисцидозом. Медицинская генетика. 2021; 20 (2): 49–60. DOI: 10.25557/2073-7998.2021.02.49-60.

23. Bersaglieri C., Santoro R. Genome organization in and around the nucleolus. Cells. 2019; 8 (6): 579. DOI: 10.3390/cells8060579.

24. Paredes S., Branco A.T., Hartl D.L. et al. Ribosomal DNA deletions modulate genome-wide gene expression: “rDNA-sensitive” genes and natural variation. PLoS Genet. 2011; 7 (4): e1001376. DOI: 10.1371/journal.pgen.1001376.

25. Yu S., Lemos B. The long-range interaction map of ribosomal DNA arrays. PLoS Genet. 2018; 14 (3): e1007258. DOI: 10.1371/journal.pgen.1007258.

26. Tchurikov N.A., Fedoseeva D.M., Klushevskaya E.S. et al. rDNA clusters make contact with genes that are involved in differentiation and cancer and change contacts after heat shock treatment. Cells. 2019; 8 (11): 1393. DOI: 10.3390/cells8111393.

27. Ershova E.S., Malinovskaya E.M., Konkova M.S. et al. Copy number variation of human satellite III (1q12) with aging. Front. Genet. 2019; 10: 704. DOI: 10.3389/fgene.2019.00704.

28. Konkova M.S., Ershova E.S., Savinova E.A. et al. 1Q12 Loci movement in the interphase nucleus under the action of ROS is an important component of the mechanism that determines copy number variation of satellite III (1q12) in health and schizophrenia. Front. Cell Dev. Biol. 2020; 8: 386. DOI: 10.3389/fcell.2020.00386.

29. Xu B., Li H., Perry J.M. et al. Ribosomal DNA copy number loss and sequence variation in cancer. PLoS Genet. 2017; 13 (6): e1006771. DOI: 10.1371/journal.pgen.1006771.

30. MacInnes A.W. The role of the ribosome in the regulation of longevity and lifespan extension. Wiley Interdiscip. Rev. RNA. 2016; 7 (2): 198–212. DOI: 10.1002/wrna.1325.

31. Максимычева Т.Ю., Кондратьева Е.И., Сорвачева Т.Н. Оценка и коррекция нутритивного статуса у детей с муковисцидозом. Вопросы практической педиатрии. 2018; 13 (5): 24–32. DOI: 10.20953/1817-7646-2018-5-24-32.