Clinical-morphological parallels of the PNPLA3 gene polymorphism in patients with nonalcoholic fatty liver disease

Full Text

АЛТ - аланинаминотрансфераза АСТ - аспартатаминотрансфераза ГЦК - гепатоцеллюлярная карцинома ЛПОНП - липопротеиды очень низкой плотности НАЖБП - неалкогольная жировая болезнь печени НАСГ - неалкогольный стеатогепатит ПЦР - полимеразная цепная реакция СД - сахарный диабет В настоящее время неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) является наиболее частой причиной заболеваний печени в развитых странах. Распространенность НАЖБП составляет 20-35% от общей численности населения [1]. НАЖБП имеет широкий круг клинико-инструментальных симптомов и может проявляться гистологически в виде простого стеатоза и неалкогольного стеатогепатита (НАСГ), к которому относятся стеатоз, лобулярное воспаление, баллонная дистрофия гепатоцитов с фиброзом или без него [2]. Хотя простой стеатоз обычно имеет доброкачественный прогноз, НАСГ гораздо чаще прогрессирует до фиброза, цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) [3]. Точные механизмы, ответственные за развитие и прогрессирование НАЖБП, в настоящее время остаются предметом дискуссий. В настоящее время появляется все больше доказательств того, что генетические факторы, а также факторы окружающей среды играют важную роль в прогрессировании НАЖБП [4-6].Ген PNPLA3 (Patatin-Like Phospholipase Domain Containing 3), также известный как адипонутрин, располагается в 22-й хромосоме и кодирует белок, состоящий из 481 аминокислоты и экспрессирующийся в наибольшей степени в звездчатых клетках печени, гепатоцитах и клетках сетчатки. Белок, кодируемый адипонутрином, относится к семейству пататиноподобных фосфолипаз и имеет гидролазную активность в отношении триглицеридов, ацилтрансферазную активность к лизофосфатидной кислоте, а также эстеразную активность к ретинола пальмитату. Замена изолейцина на метионин в 148-й позиции аминокислотной последовательности приводит к потере этих функций и накоплению триглицеридов и ретинола пальмитата в печени [7, 8]. Ассоциация гена PNPLA3 с НАЖБП. В 2008 г. S. Romeo и соавт. [5] провели исследование, включившее 2111 участников разных национальностей. Методом полногеномного анализа ассоциаций авторам исследования удалось впервые выявить полиморфизм гена PNPLA3 I148M (rs738409 C>G) и определить более высокую восприимчивость к НАЖБП у носителей данной мутации. Кроме того, исследователи отметили связь между адипонутрином и повышенным уровнем аланинаминотрансферазы (АЛТ) в сыворотке у латиноамериканцев. В исследовании, проведенном в 2009 г. S. Sookoian и соавт. [9], подтвердились выводы, сделанные S. Romeo и соавт., при этом дополнительно было показано, что носительство адипонутрина не только увеличивает восприимчивость к НАЖБП, в том числе НАСГ, но и, вероятно, влияет на тяжесть течения заболевания, согласно результатам гистологического исследования. Наибольшие изменения наблюдались у гомозигот по rs738409 G-аллелю. В данной категории участников исследования отмечались более выраженный стеатоз и более высокие показатели АЛТ и аспартатаминотрансферазы (АСТ). Аналогичные результаты были получены и другими авторами [10, 11]. Эти результаты были обобщены в метаанализах [12, 13]. Однако в ряде исследований не обнаружено связи между наличием данного гена и уровнями аминотрансфераз [14, 15]. Так, в исследовании, проведенном K. Kantartzis и соавт. [16], включившем 130 мужчин и 200 женщин в возрасте от 16 до 69 лет, несмотря на наличие более выраженного стеатоза, у носителей двух rs738409 G-аллелей не наблюдалось более высоких значений аминотрансфераз в сравнении с другими группами. Поскольку НАЖБП тесно связана с метаболическим синдромом, у ряда исследователей были попытки связать rs738409 G-аллель с параметрами, определяющими метаболический синдромом. Действительно, некоторые авторы наблюдали связь между PNPLA3 I148M и инсулинорезистентностью и снижением уровня плазменного триглицерида у тучных пациентов и у лиц азиатского происхождения [16-18]. Однако подавляющее большинство исследований показали, что PNPLA3 I148M не коррелирует с проявлениями метаболического синдрома [5, 11, 16, 19, 20]. Так, в исследовании E.K. Speliotes и соавт. [11], включившем 592 участника европейского происхождения с НАЖБП, не выявлено никаких ассоциаций PNPLA3 I148M с индексом массы тела, уровнем триглицеридов, липопротеидов высокой плотности и липопротеидов низкой плотности и сахарным диабетом (СД) 2-го типа. В 2011 г. S. Sookoian и соавт. [13] провели систематический обзор, охвативший 16 исследований, с целью оценить силу влияния rs738409 G-аллеля на восприимчивость к НАЖБП и тяжесть ее течения. В этом анализе продемонстрировано, что гомозиготы по rs738409 G-аллелю склонны к более выраженному накоплению жира в печени и имеют более агрессивное течение заболевания в сравнении с гетерозиготами и гомозиготами по rs738409 С-аллелю. Однако все включенные исследования показали отсутствие существенных различий между генотипами относительно индекса массы тела, уровней глюкозы и инсулина, а также индекса инсулинорезистентности. В то же время некоторые исследования установили, что PNPLA3 I148M значительно влияет на развитие и тяжесть фиброза у пациентов с НАЖБП [10, 12, 22, 23]. Так, в 2010 г. L. Valenti и его коллеги [10] при анализе результатов, полученных методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) у 591 пациента с гистологически подтвержденной НАЖБП, отметили, что у гомозигот по rs738409 G-аллелю чаще наблюдаются НАСГ и прогрессирующий фиброз печени в сравнении с гетерозиготами и гомозиготами по rs738409 С-аллелю. Данная ассоциация наблюдалась вне зависимости от выраженности метаболического синдрома. Схожие данные получены и в исследовании, проведенном Y. Rotman и соавт. [12] в когорте из 894 взрослых и 223 детей с установленной НАЖБП. Ген PNPLA3 I148M имел сильную связь с гистологическими параметрами агрессивного течения заболевания (воспалением, наличием телец Мэллори, фиброзом) [12]. Кроме того, в исследовании, в рамках которого у 899 пациентов европейского происхождения с хроническими заболеваниями печени проведены генотипирование и эластография печени, М. Krawczyk и соавт. [22] удалось установить значимую связь между PNPLA3 I148M и снижением эластичности печени. Что было еще более важным, ассоциация между геном и развитием фиброза печени прослеживается не только у взрослых, но и у детей. Так, в проспективном исследовании, включившем 149 детей и подростков итальянского происхождения с НАЖБП, подтвержденной биопсией, перивенулярный фиброз наблюдался у 31% пациентов с генотипом rs738409 СС, у 48% пациентов с генотипом rs738409 CG и у 74% пациентов с генотипом rs738409 GG. Распространенность перипортального фиброза, согласно полученным результатам исследования, имела обратную зависимость от носительства rs738409 G-аллеля и составила 26% у пациентов с генотипом rs738409 CC, 18% - у пациентов с генотипом rs738409 CG и 9% - у больных с генотипом rs738409 GG. Данная корреляция не зависела от выраженности сопутствующих факторов [23]. В 2014 г. опубликованы результаты метаанализа, охватившего данные 9915 пациентов - участников 24 исследований. Целью этого систематического обзора являлась оценка влияния PNPLA3 I148М на развитие фиброза печени и ГЦК. Авторы установили статистически значимую связь между PNPLA3 I148M и продвинутым фиброзом печени у пациентов с НАЖБП. Также они отметили, что, по данным девяти исследований (2937 пациента), включенных в анализ, PNPLA3 I148М связан с повышенным риском развития ГЦК у пациентов с НАСГ и с алкогольным циррозом печени [24]. В 2014 г. в Таиланде A. Khlaiphuengsin и соавт. [25] проведено исследование, включившие 388 пациентов с ГЦК различной этиологии, авторы ретроспективно исследовали влияние полиморфизма PNPLA3 на развитие ГЦК вирусной и невирусной этиологии. Исследователи пришли к выводу, что полиморфизм гена увеличивал риск формирования ГЦК у пациентов, страдающих алкогольной болезнью печени и НАСГ, но не у пациентов с хроническими вирусными гепатитами. В частности, распространенность генотипа rs738409 GG сопоставима между пациентами с ГЦК вирусной этиологии и группой контроля, тогда как у пациентов с ГЦК в исходе НАСГ частота встречаемости генотипа rs738409 GG наблюдалась в два раза чаще, чем в группе ГЦК, ассоциированной с вирусными заболеваниями печени, и в контрольной группе [25]. Следует отметить, что на сегодняшний день имеются также данные о том, что PNPLA3 I148M демонстрирует потенциальный половой диморфизм относительно восприимчивости к НАЖБП [11, 13]. При анализе когорты с НАСГ E.K. Speliotes и соавт. [11] отметили, что влияние PNPLA3 I148M на гистологические характеристики НАЖБП выше у женщин, чем у мужчин. Этот вывод подтверждается результатами мета-регрессионного анализа, который продемонстрировал отрицательную корреляцию между мужским полом и влиянием PNPLA3 I148M на содержание жира в печени [13]. Кроме половых различий, проявления полиморфизма гена имеют и этнические особенности. Консорциум проекта «1000 геномов» определил значительную этническую вариабельность в распространенности PNPLA3 rs738409 [26]. Лица латиноамериканского происхождения имеют более высокую распространенность жирового гепатоза (45%), чем представители белой расы (33%) и темнокожие испытуемые (24%) [27]. Исследование, целью которого являлась оценка демографических характеристик пациентов с криптогенным циррозом в окружной больнице США с определением расовых и этнических различий, показало, что, несмотря на схожую распространенность СД среди пациентов латиноамериканского и африканского происхождения, распространенность криптогенного цирроза у латиноамериканцев в 3,1 раза выше, чем среди лиц африканского происхождения, а распространенность среди афроамериканцев в 3,9 раза ниже, чем среди лиц европеоидной расы [28]. У лиц латиноамериканского происхождения вариативность PNPLA3 влияет не только на степень содержания жира в печени, но и на повышение уровней аминотрансфераз в крови [29, 30]. Среди латиноамериканских пациентов мексиканские американцы, изученные в проекте «1000 геномов», имели в 34,4% случаев генотип rs738409 GG и в 42,2% - генотип rs738409 СG. Не удивительно, что в недавно проведенном исследовании E.R. Kallwitz и соавт., включившем 12 133 участника, обнаружена более высокая распространенность НАЖБП у лиц мексиканского происхождения в сравнении с другими группами обследованных латиноамериканцев. Некоторые исследования показывают, что генотип rs738409 GG связан с развитием и прогрессированием НАЖБП и в азиатских когортах, в том числе в китайской, японской, корейской и индийской популяциях [31-36]. Механизмы влияния полиморфизма гена PNPLA3 на течение НАЖБП. Несмотря на доказанную связь между PNPLA3 I148M и НАЖБП, конкретные механизмы участия PNPLA3 I148M в развитии и прогрессировании заболевания до сих пор неясны. Проявление гена PNPLA3 регулируется на транскрипционном уровне путем стимулирующего действия инсулина на индукцию экспрессии транскрипционных факторов - белком, связывающим стерол-чувствительный элемент (SREPB-1c), и белком, связывающим элемент, распознающий углеводы (ChREBP), регулирующие липогенез в клетках печени [37]. Наиболее широко изученным вариантом PNPLA3 является rs738409. Полиморфизм rs738409 связан с заменой цитозина на гуанин в nt444 (c.444 C>G), что, как следствие, приводит к замещению изолейцина на метионин в структуре белка, кодируемого PNPLA3. Увеличение доли жиров в клетках печени происходит из-за ингибирования ферментативного гидролиза эмульгированных триглицеридов за счет замены изолейцина на метионин, приводящей к удлинению боковой цепи белка и ограничению доступа субстрата к каталитическому участку фермента, несмотря на сохранную функциональность каталитической диады [38]. Так, мутантный белок накапливается на липидных каплях в клетках печени и предотвращает доступ других липолитических элементов к поверхности капель, делая их метаболически недоступными, что приводит к формированию макровезикулярного стеатоза [39]. У человека PNPLA3 I148M, как было показано, влияет не только на внутрипеченочное ремоделирование, но и снижает темп секреции липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП). Секреция ЛПОНП представляет собой путь выведения липидов из печени, и, следовательно, ослабление этого механизма может отчасти объяснить увеличение их содержания в печени у носителей полиморфизма гена PNPLA3 [40]. В недавнем исследовании показано, что PNPLA3 высоко экспрессирован и синтезируется в звездчатых клетках печени человека и белок, кодируемый геном PNPLA3, участвует в гидролизе сложных ретиноловых эфиров [8]. В последующем продемонстрировано, что у носителей полиморфизма гена PNPLA3 I148M с ожирением и с высоким риском развития НАСГ наблюдались более низкие концентрации циркулирующего свободного ретинола и ретинол-связывающего белка 4, что, вероятно, связано с нарушением гидролиза сложных ретиноловых эфиров в печени и их накоплением под влиянием гена [41]. И, наконец, в исследовании, целью которого являлось изучение влияния полиморфизма гена PNPLA3 на уровень ретинола в печени, показано, что носители данной мутации имели более высокие концентрации вещества в образцах печени [42]. В норме звездчатые клетки находятся в спокойном состоянии и выполняют функцию депо для ретиноидов. В ответ на хроническое воспаление печеночные звездчатые клетки изменяют свой фенотип и переходят из покоящегося состояния в активированное, превращаясь в миофибробластоподобные клетки, секретирующие коллаген, тем самым внося дополнительный вклад в фиброгенез печени [43]. В процессе этих фенотипических изменений происходит потеря ретиноидов, что, вероятно, способствует активации печеночных звездчатых клеток и повреждению печени. Таким образом, влияние PNPLA3 на этот процесс активации еще предстоит уточнить. Роль полиморфизма гена в развитии ГЦК также пока не ясна. Известные на сегодняшний день механизмы, связывающие PNPLA3 I148M с жировым гепатозом и фиброгенезом, недостаточно изучены для того, чтобы объяснить их влияние на возникновение ГЦК. Способствует ли PNPLA3 rs738409 канцерогенезу путем создания благоприятной микросреды в виде стеатоза, воспаления и фиброза, или обладает прямым канцерогенным эффектом, пока неизвестно и требует дальнейшего изучения. Заключение Лица, имеющие полиморфизм гена PNPLA3, имеют высокий риск прогрессирования НАЖБП. Такие пациенты требуют постоянного медицинского мониторинга. Определение полиморфизма гена PNPLA3 I148M, возможно, позволит в будущем определять группы риска с точки зрения прогнозирования течения заболевания и определения целевых групп для диспансеризации и выбора терапевтической тактики. Однако, несмотря на то что в большом числе исследований доказана роль полиморфизма гена PNPLA3 в накоплении внутрипеченочного жира, молекулярные механизмы, связывающие данный факт с воспалением и фиброзом, в настоящее время остаются малоизученными. В будущем необходимо проведение дальнейших исследований с целью выявления особенностей влияния полиморфизма гена на патогенез НАЖБП и идентификации возможных терапевтических мишеней. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

A S Tikhomirova

N.I. Pirogov Russian national research medical University, Ministry of health of Russia

Email: dr.tikhomirovaas@gmail.com

V A Kislyakov

N.I. Pirogov Russian national research medical University, Ministry of health of Russia

I E Baykova

N.I. Pirogov Russian national research medical University, Ministry of health of Russia

I G Nikitin

N.I. Pirogov Russian national research medical University, Ministry of health of Russia; Higher Medical rehabilitation center, Ministry of health of Russia

References

Supplementary files