Патология теломер в онтогенезе у пациенток с синдромом Тернера

В начале ХХ в. отечественная медицина пережила экзистенциальный экзамен на выживаемость: несмотря на катастрофические последствия Первой мировой и Гражданской войн, величайшими клиницистами и теоретиками был достигнут прорыв в появлении и развитии новых разделов клинической медицины. Одним из примеров стала организационная деятельность основателя отечественной эндокринологической школы профессора Н.А. Шерешевского (1850–1941). В 1925 г. Н.А. Шерешевский описал 25-летнюю пациентку с необычным фенотипом: длина тела 132 см, отсутствие вторичных половых признаков, короткая шея с крыловидными складками, низкий рост волос, микрогнатия, высокое небо, широко расставленные соски [1]. В 1938 г. эстафету советского ученого «принял» H. Turner, дополнивший симптомокомплекс такими признаками, как вальгусная деформация локтевых суставов и дисгенезия гонад (яичников). Описанный комплекс симптомов на территории бывшего СССР получил название «синдром Шерешевского–Тернера», в свою очередь, в англоязычной литературе — «синдром Тернера» (англ. «Turner Syndrom»), в немецкоязычной — «синдром Ульриха–Тернера » (нем. «Ullrich–Turner Syndrom») [2].

В 1959 г. знаковым событием стали исследования британского цитогенетика Ch.E. Ford, определившие геномную первопричину данной аномалии — моносомию по Х-хромосоме [1]. По результатам дальнейших генетических исследований, цитогенетические критерии для синдрома Тернера значительно расширились с учетом мозаицизма: в медицинской литературе описано не менее 60 фенотипических вариантов, обусловленных разнообразием лежащих в основе цитогенетических паттернов (45X0 — классический вариант; 46,X,i(Xq) + мозаики с линиями клеток i(Xq); 46,X,del (Xq) + мозаики с линиям клеток del(Xq); 45X0/46XY; 45X/46XX) [3]. Одним из наиболее характерных признаков для большей части фенотипов является первичное бесплодие, обусловленное развитием первичной недостаточности яичников. В 1966 г. при аутопсийном исследовании абортивного материала зародышей с анэуплоидией Singh и Carr. (1966) была обнаружена сохранность зародышевой ткани яичников в течение I триместра беременности с последующим замещением соединительной тканью [4]; в 2003–2004 гг. Modi, Sane и Bhartiya методом обнаружения апоптотической фрагментации ДНК (TUNEL assay) определили сроки апоптоза зародышевых клеток при синдроме Тернера — с 15-й по 22-ю неделю беременности [5].

В 2006 г. в процессе определения первопричины первичной яичниковой недостаточности зародышевых клеток Keefe, Marquard и Liu выдвинули оригинальную гипотезу о возможной взаимосвязи апоптоза зародышевых клеток и укорочении длины концевых участков хромосом — теломер [6].

Теломеры (термин предложен в 1932 г. американским биологом Германом Джозефом Меллером (1890–1967) представляют собой защитные нуклеопротеидные структуры, выполняющие функцию стабилизации и защиты генетического материала от воздействия внешних неблагоприятных факторов. Длина теломеры составляет в среднем 10–15 килобаз (1 килобаза — 1000 азотистых оснований); данные структуры состоят из множества гексамерных нуклеотидных повторов (ТТАГГГ), локализованных на 3’-конце ДНК и сопряженных с 6 видами белковых комплексов «шелтеринов» (TRF1, TRF2, TIN2, RAP1, TPP1, POT1) [7][8]. При репарации ДНК, обусловленной необходимостью поддержания генетического гомеостаза, отмечается укорочение теломер (в среднем на 50–200 нуклеотидных повторов) и в конечном счёте апоптоз, что дает основания описывать теломеры как «своеобразные биологические часы». Соответственно, усугубляющаяся со временем дисфункция теломер влечет за собой фатальные последствия для клеток и для организма в целом: мутации, аберрации, активация протоонкогенов с последующим опухолевым ростом.

В связи с тенденцией к персонализации медицины и поиску геномных, протеомных и метаболомных предикторов внутренних болезней активно изучается корреляция длины теломер у пациентов с соматической патологией: нарушениями углеводного обмена [9][10], сердечно-сосудистыми заболеваниями [11], воспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта [12], ожирением [13–15] и т.д.

Универсальным показателем реализации биологической программы организма является его воспроизводство: в отличие от мужчин, период половой активности которых может длиться до глубокой старости, у женщин данный период ограничен периодом жизни между менархе и снижением овариального резерва с переходом в менопаузу. На основании такой догмы Keefe et al. (2006), Kalmbach et al. (2013) независимо друг от друга выдвинули «теломеразную гипотезу» о физиологической сопутствующей связи между убыванием длины теломеров и объемом овариального резерва в основе формирования первичной яичниковой недостаточности у пациенток с синдромом Тернера [6][16]. В частности, обсуждался вопрос о заведомо запрограммированном ускоренном укорочении теломер в эмбриональном периоде [17]. Авторы гипотезы предполагают наличие нарушения формирования веретена клеточного деления у организмов с моносомией X0 с участием укороченных теломеров в периоды лептотены, зиготены и перехода к пахитене — ключевых стадий профазы I мейотического деления предшественников оогоний. При более запущенном укорочении длины теломер, обусловленном прямыми и косвенными межгенными взаимодействиями (в т.ч. и эпигенетическими), активируются сигнальные пути апоптоза и гибели гоноцитов еще на этапе эмбриогенеза.

В 2018 г. совместными усилиями исследователей из Института наследственной патологии (г. Львов, Украина) и Жешувского технологического университета была проведена экспериментальная работа, касавшаяся теории теломер-обусловленного происхождения геномных и хромосомных аберраций при различных формах анеуплоидий [18]. Генетический материал был выделен путем фенол-хлороформной экстракции, высаливания и растворения в трис-ацетатном буфере (pH 8,0) из ворсин хориона 105 образцов абортивного материала (в период между 5–12-й неделями гестации). Относительная длина теломер измерялась с применением полимеразно-цепной реакции в реальном времени (Real-time polymerase chain reaction). Результаты представлены в табл. 1.

По результатам оценки и сравнения относительной длины теломер было выявлено, что длина теломер в образцах с самопроизвольным выкидышем (нормальный кариотип, синдром Тернера, трисомия 21, трисомия 16, триплоидия) в целом достоверно меньше по сравнению с материалом, полученным в результате искусственного прерывания беременности. Данные результаты являются неспецифичными в отношении синдрома Тернера, т.к. демонстрируют разницу между совокупностью образцов с нормальным кариотипом (46,ХХ/46,XY), с одной стороны, и совокупностью образцов с разнообразными анеуплоидиями — с другой. В данном исследовании сравнительные исследования между подгруппами в рамках последней совокупности не проводились, что дает пищу для дальнейших изысканий в данном направлении с расширенной выборкой в будущем. Полученные результаты более подробно представлены ниже в табл. 2.

В медицинской литературе отмечаются попытки проведения исследований in vivo c целью подтвердить/опровергнуть ускоренное укорочение теломер у лиц с синдромом Тернера по сравнению с обладателями физиологически нормального кариотипа. Так, в 2001 г. в European Journal of Human Genetics опубликовано проведенное на базе Университетской больницы г. Орхус (Дания) исследование, посвященное молекулярно-биологическим и геронтологическим аспектам синдромам Тернера. [19] В нем приняли участие с одной стороны — когорта из женщин молодого (23,7±1,9 года) и более старшего (47,1±3,8 года) возраста (n=30) с кариотипом 45X0 (экспериментальная группа), с другой — женщины молодого (24,8±3,0 года) и старшего (42,9±6,5 года) возраста (n=30) с кариотипом 46XX (контрольная группа). С помощью методики саузерн-блоттинга выполнена оценка скорости укорочения длины теломер (RTFL, Telomere Restriction Fragment Length), выделенных из культуры лейкоцитов периферической крови. В настоящем исследовании группой исследователей была выдвинута гипотеза о тенденции к более стремительному укорочению длины теломер у пациентов старшей возрастной группы с синдромом Тернера. Результаты наглядно отображены в табл. 3.

Результаты исследований показывают, что убедительных данных за подтверждение выдвинутой гипотезы нет. Нельзя не отметить, что исследование было проведено в 2000– 2001 гг., задолго до разработки концепции «доказательной медицины» на относительно малой выборке (n=60), и не имело прецедента в научном мире, в связи с чем его повторное проведение по современным принципам является насущным.

По данным многолетних наблюдений, пациентки с синдромом Тернера имеют в онтогенезе особо высокий риск сердечно-сосудистой патологии, как врожденной, так и приобретенной. Согласно данным многолетнего (с 1977 по 2017 г.) клинического исследования на базе кардиохирургической клиники Mayo Clinic Rochester, из 281 пациентки выделена 51 пациентка (средний возраст — 28 лет, вариабельность от 8 до 41), прошедших по крайней мере 1 плановое кардиохирургическое вмешательство. По данным катамнеза, у пациенток с синдромом Тернера (45X0) обнаружен обширный спектр сочетанных терапевтических и кардиохирургических патологий (и их комбинаций), несвойственный индивидуумам с физиологически нормальным кариотипом 46,XX/XY (табл. 4). [20]. Наличие у пациентов генотипа 45,X0 (в т.ч. мозаичных вариантов) лежит в основе фенотипа особо высокого риска сердечнососудистой смертности, затрудняет на практике процессы предоперационной подготовки, выполнения высокотехнологичных кардиохирургических вмешательств, ведения послеоперационного периода, снижает шансы на здоровое долголетие.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В распоряжении англоязычной текстовой базы данных медицинских и биологических публикаций Национального центра биотехнологической информации (NCBI) США имеется ограниченный объем исследований, посвященных патологии теломер при синдроме Тернера. Основными недостатками их проведения являются малый объем и избегание математической оценки корреляции с соматической патологией (ишемическая болезнь сердца, пороки развития сердечно-сосудистой системы). Несмотря на весь накопленный клинический опыт ведения пациентов с синдромом Тернера, ключевые омиксные (протеомные и метаболомные) аспекты заболевания остаются «белым пятном». Процесс прицельного изучения взаимосвязи аберрации теломер с пороками развития и функционирования жизненно важных органов и систем находится лишь на стадии инициации. Важнейшие условия для продвижения данного процесса — организация многолетних международных мультицентровых исследований in vivo с привлечением клиницистов и молекулярных биологов и набор обширной выборки пациентов, в т.ч. с «мозаичным» кариотипом.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Исследование выполнено в рамках государственного задания «Влияние эпигенетических факторов на течение менопаузы у женщин с эндокринопатиями аутоиммунного генеза в рамках формирования модели “здорового старения”» 2021–2023 г.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Мокрышева Н.Г., Григорян О.Р., Панкратова М.С., Михеев Р.К. — концепция и дизайн исследования; Михеев Р.К., Шереметьева Е.В., Абсатарова Ю.С. — сбор и обработка материала; Михеев Р.К., Григорян О.Р., Панкратова М.С. — написание текста; Григорян О.Р., Панкратова М.С., Андреева Е.Н., Шереметьева Е.В. — редактирование. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.