Ассоциация полиморфизма генов COL1A1, ESR1 и VDR с риском развития дисфункции тазового дна у женщин после родоразрешения

Проблема несостоятельности тазового дна является актуальной ввиду своей распространенности и значительного отрицательного влияния на качество жизни женщин любых возрастных групп. К дисфункции тазового дна (ДТД) относят недержание мочи (НМ) и кала, пролапс тазовых органов (ПТО) и сексуальные расстройства. Чаще всего встречается сочетание данных нарушений; однако в 25% случаев определяется одно из клинически значимых расстройств [1]. Особую роль в развитии ДТД оказывает беременность и процесс родоразрешения, являясь главным фактором риска развития данной патологии [2, 3]. Во время беременности возникают анатомические и физиологические изменения тазового дна, прогрессирование которых может происходить в послеродовом периоде [4]. К акушерским факторам риска развития тазовых дисфункций многие авторы относят родоразрешение крупным плодом, неправильное вставление головки, тазовое предлежание, быстрые и стремительные роды, акушерские травмы промежности, влагалищное оперативное родоразрешение, в частности применение акушерских щипцов [5, 6].

Существуют также факторы риска развития ДТД, которые не связаны с реализацией репродуктивной функции женщины. К ним относят возраст, повышенный индекс массы тела (ИМТ), гиподинамию, курение, хронические заболевания, приводящие к повышению внутрибрюшного давления [7, 8].

По данным Артымук Н.В. и соавт. (2018), частота встречаемости ПТО у женщин после родов составляет 46,6%, расстройства мочеиспускания наблюдаются у 49,7 % женщин, колоректально-анальные – у 43,3% [9]. Ввиду того, что на начальных этапах нарушения тазового дна протекают практически бессимптомно, диагностика их затруднена. Как следствие поздней диагностики, лечение становится отложенным, и чаще всего врачи прибегают к хирургическим методам коррекции только через несколько лет после дебюта заболевания [10]. Таким образом, не вызывает сомнений актуальность темы, а именно, – поиск диагностических маркеров развития ДТД после родов. 

В настоящее время фокус внимания ученых направлен на выявление молекулярно-генетических предикторов формирования недостаточности тазового дна. Это связано с тем, что на развитие ДТД оказывает влияние патология соединительной ткани, которая является основным структурным компонентом тазового дна. Три крупных мета-анализа продемонстрировали значительное влияние семейного анамнеза на развитие или рецидив ПТО с отношением шансов в диапазоне от 1,84 до 2,64 у пораженных родственников первой степени родства [11–13]. Установлено также, что в общей структуре ПТО семейные формы (2 и более случаев среди родственниц 1-й степени родства) составляют 28%, и что в таких семьях заболевание наследуется по аутосомно-доминантному типу с высокой пенетрантностью [14, 15]. На данный момент описано около 32 генетических детерминант, полиморфизмы которых обусловливают функциональные нарушения тазовых органов при генитальном пролапсе. В 2021 г. проведено полногеномное исследование, где группой авторов определены 4 гена, которые вносят значительный вклад в развитие генитального пролапса – ALL1, GDF7, TBX5 и TBX5 [16]. В свою очередь, результаты крупного метаанализа с 2015 по 2020 гг. (США, 2022), представили гены-кандидаты, связанные с развитием генитального пролапса: rs2228480 в гене ESR1, rs12589592 в гене FBLN5, rs484389 в гене PGR и rs1800012 в гене COL1A1 [17].

Неоднозначно мнение ученых о влиянии полиморфизма гена коллагена I и III типов COL1A1 и COL3A1, как основных структурных компонентов соединительной ткани, на развитие ПТО [18–21]. Существуют также данные о влиянии полиморфизма гена ESR1 – частота его встречаемости у женщин с ПТО в сочетании с малыми формами недифференцированной дисплазии соединительной ткани (НДСТ) составляет 75% и 53% у пациенток с ПТО, не имеющих признаков ДСТ [22]. Вместе с тем, начато изучение влияния витамина D и его дефицита на развитие ДТД. Так, в исследовании отечественных ученых Мехтиевой Э.Р. и соавт. (2017) показано, что ассоциации локусов инсерционно-делеционного полиморфизма и полиморфизма типа варьирующего числа тандемных повторов гена коллагена Col3A1, полиморфизма гена Col1A1, гена рецептора витамина D могут быть рассмотрены, как предикторы развития несостоятельности тазового дна [23].

Все существующие научные труды в большинстве случаев основаны на данных, полученных в ходе изучения ПТО и НМ тяжелой степени у пациенток старшей возрастной группы. Учитывая вышеизложенное, целью нашего исследования явилось определить влияние полиморфизма генов коллагена I типа, рецепторов эстрогена и витамина D на раннее формирование ДТД у женщин после родоразрешения.

Материалы и методы

Для решения поставленных задач проведено открытое проспективное когортное исследование с участием 120 женщин после естественного родоразрешения в 2020–2021 гг. Все пациентки были распределены на 2 группы: в основную (1-ю) группу были включены 67 женщин, у которых через 6 месяцев после родов произошло развитие ДТД в виде ПТО и НМ. В контрольную (2-ю) группу вошли 53 пациентки, у которых через 6 месяцев после родов не произошло формирования ДТД. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ «Уральский НИИ ОММ» Минздрава России.

Всем женщинам было проведено молекулярно-генетическое исследование на базе лаборатории генетики, с определением полиморфизма гена, кодирующего белки, участвующие в формировании соединительной ткани, а именно структуры коллагена I типа (COL1A1:-1997 C>A [rs1107946], COL1A1:1546 G>T [rs1800012]), гена рецептора эстрогенов (ESR1:-397 T>C [rs2234693], ESR1:-351 A>G [rs9340799]), гена рецептора витамина D (VDR:2 A>G [rs 10735810], VDR:283 G>A [rs1544410]). ДНК выделяли из 0,5 мл венозной крови, взятой в пробирку с ЭДТА в качестве антикоагулянта, с помощью реагентов «Проба ГС-Генетика» (ООО «НПО ДНК-Технология»). Для оценки количества выделенной геномной ДНК использовали набор реагентов «КВМ» контроля взятия материала для метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) (НПО «ДНК-Технология», Россия). В исследование брали не менее 1,0 нг геномной ДНК на реакцию. Генотипирование образцов по аллельным вариантам исследуемых генов проводили методом аллель-специфичной ПЦР в «режиме реального времени» со снятием кривых плавления продуктов амплификации. Анализ результатов ПЦР проводили в автоматическом режиме программного обеспечения детектирующего амплификатора ДТ-96 (НПО «ДНК-Технология», Россия).

Для выявления симптомов ПТО всем женщинам был проведен гинекологический осмотр в покое и при натуживании (в положении лежа на гинекологическом кресле). Для выявления симптомов НМ, помимо субъективных жалоб пациенток, проводились функциональные пробы для определения наличия или отсутствия расстройств мочеиспускания: кашлевая проба и проба Вальсальвы (при наполненном мочевом пузыре).

Статистический анализ

Обрaбoтка cтaтистичeских дaнных прoвeдeна с использованием Excеl, SРР Stаtistics 22.0, Statistica for Windows 10 (TIBCO Software Inc., Palo Alto, CA, USA). Для показателей распространенности генотипов указывали абсолютное значение и относительную величину в процентах, для проверки статистических гипотез использован критерий χ².

Результаты и обсуждение

Возраст пациенток в группах наблюдения охватывал интервал от 18 до 45 лет. При изучении антропометрических показателей достоверных различий между пациентками исследуемых групп выявлено не было. У женщин обеих групп наблюдались нормальные параметры веса, роста, а также индекса массы тела (ИМТ) (табл. 1).

У всех пациенток исследуемых групп роды были через естественные родовые пути без проведения влагалищных операций (вакуум-экстракция плода, акушерские щипцы). Большинство пациенток с развившейся ДТД были повторнородящими. Анализ акушерских факторов риска развития тазовой дисфункции у женщин исследуемых групп представлен в таблице 2. Средний вес новорожденных в группе пациенток с ДТД был статистически значимо больше и составил 3555,08±428,10 г, в сравнении со 2-й группой – 3393,21±305,1 г (p<0,05).

Результаты анализа данных молекулярно-генетического типирования полиморфизма генов, регулирующих синтез коллагеновых волокон I типа соединительной ткани (COL1А1:-1997 C>A, COL1A1:1546 G>T), генов альфа-рецепторов эстрогенов (ESR1:-397 T>C; ESR1:-351 A>G) и витамина D (VDR:283 G>A, VDR:2 A>G), свидетельствуют, что характер распределения аллелей и генотипов по полиморфным вариантам исследуемых генов в обеих подгруппах соответствует равновесию Харди–Вайнберга (табл. 3).

Возможное влияние генотипа на формирование ранней ДТД после родов оценивалось по общей, мультипликативной, доминантной и рецессивным моделям.

При анализе распределения генотипов по полиморфным маркерам исследуемых генов согласно общей модели выявлено, что вариант гена эстрогеновых рецепторов ESR1:A-351G GG регистрировался значимо чаще у пациенток основной группы, чем у женщин группы контроля (ОШ=7,36 (95% ДИ 1,60–33,81); p=0,004). Напротив, генотипы -351 A>G АА (ОШ=0,40 (95% ДИ 0,19–0,83); p<0,05) и -397 T>C ТТ (ОШ=0,41 (95% ДИ 0,18–0,90); p<0,05) гена ESR1 значимо чаще встречались среди здоровых женщин в сравнении с пациентками основной группы (табл. 4).

Использование мультипликативной генетической модели позволило установить, что среди пациенток с развившейся ДТД после родов носительство минорного аллеля G полиморфного маркера ESR1:A-351G встречается чаще, чем среди здоровых женщин (ОШ=2,61 (95% ДИ 1,48–4,61), p<0,001), у которых отмечается преимущественное носительство аллеля ESR1:-351 А (ОШ=0,38 (95% ДИ 0,22–0,68), p<0,001). Носительство минорного аллеля С полиморфного маркера ESR1:Т-397С значимо чаще было обнаружено у пациенток основной группы (ОШ=1,90 (95% ДИ 1,13–3,19), p=0,015); в то время у женщин контрольной группы отмечено преимущественное носительство аллеля Т полиморфного маркера ESR1:Т-397С  (ОШ=0,53 (95% ДИ 0,31–0,89), p=0,015)  (рис. 1).

Рис. 1. Отношения шансов для исследуемых полиморфных маркеров генов COL1A1, ESR1, VDR и ДТД после родов (мультипликативная модель)

Анализ рецессивной модели показал, что носительство генотипа ESR1:-351 GG чаще регистрировалось в группе женщин с ДТД (ОШ=7,36; (95% ДИ 1,60–33,81), р=0,004). У здоровых женщин встречались генотипы, содержащие аллель ESR1:-351 A в гомо- или гетерозиготном состоянии (ОШ=0,14 (95% ДИ 0,03–0,63), р=0,004) (рис. 2).

Рис. 2. Отношения шансов для исследуемых полиморфных маркеров генов COL1A1, ESR1, VDR и ДТД после родов (рецессивная модель)

Так как выявлена ассоциация полиморфизма ESR1:A-351G с развитием ДТД, генотип -351 A>G GG гена ESR1 можно расценивать, как генотип «риска» развития данной патологии после родов. Напротив, присутствие в генотипе вариантного аллеля -351 A гена ESR1 в гомо- или гетерозиготном состоянии снижает шанс развития ДТД у женщин после родов.

Результаты проведенного анализа доминантной модели распределения частот генотипов выявили значимость полиморфного маркера ESR1:Т-397С в риске развития ДТД: присутствие в генотипе вариантного аллеля -397 С гена ESR1 в гомо- или гетерозиготном состоянии повышает риск развития данной патологии (ОШ=2,46 (95% ДИ 1,11–5,44), р<0,05).  Генотип -397 ТТ гена эстрогенового рецептора наоборот, дает протективный эффект в отношении развития у женщин ДТД после родов (ОШ=0,41 (95% ДИ 0,18–0,90), р<0,05).  Аналогичная тенденция наблюдается и при распределении генотипов и аллелей по полиморфизму ESR1:-351 A>G. Наличие в генотипе вариантного аллеля -351 G гена ESR1 в гомо- или гетерозиготном состоянии повышает риск развития ДТД у женщин после родов (ОШ=2,53 (95% ДИ 1,20–5,29), р<0,05). Напротив, присутствие генотипа АА гена ESR1:A-351G снижает риск развития данной патологии (ОШ=0,40 (95% ДИ 0,19–0,83), р<0,05) (рис. 3). 

Рис. 3. Отношение шансов для исследуемых полиморфных маркеров генов COL1A1, ESR1, VDR у женщин групп исследования (доминантная модель)

Нами был проведен методом логистической регрессии расчет влияния негенетических и генетических маркеров на развитие ДТД после родов (табл. 5). В первом столбце показаны р-значения и ОШ для связи негенетических маркеров (возраст и паритет) с развитием ДТД (однофакторная логистическая регрессия). Согласно нашим расчетам, значимые связи с развитием ДТД имеют три полиморфных маркера: ESR1:-397 TT, ESR1:-351 AA, ESR1:-351 GG.  Во втором столбце представлены р-значения и ОШ для связи генетических маркеров с развитием данной патологии (однофакторная логистическая регрессия). Третий столбец представляет собой расчет р-значений и ОШ в логистической регрессии, содержащий одновременно 2 показателя: негенетический и генетический маркеры (двухфакторная логистическая регрессия).

Данный анализ показал, что включение негенетических маркеров в логистическую регрессию не приводит к исчезновению влияния генетических маркеров на развитие ДТД. Соответственно, генетический полиморфизм, который имел статистически значимые связи с ДТД в однофакторном приближении, сохраняет свою статистическую значимость и в присутствии статистически значимых негенетических факторов риска.

Считается, что ДТД у женщин является результатом НДСТ, и что патологические изменения соединительной ткани больше, чем роды и акушерские травмы тазового дна, способствуют развитию данной патологии. При разработке компьютерной модели фенотипические признаки НДСТ (гиперподвижность суставов, склонность к вывихам, растяжение связочного аппарата суставов) определены, как статистически значимые факторы риска в прогнозировании ДТД у женщин после родоразрешения [24]. Как правило, НДСТ имеет генетическое происхождение, а нарушение структуры тканей ведет к патологии формообразования органов и систем [25].

Известно, что коллаген I типа является структурным компонентом стенок влагалища, крестцово-маточных связок и париетальной фасции таза. В свою очередь, коллаген III типа в малом тазу преобладает в стенках крупных кровеносных сосудов и в рыхлой соединительной ткани, окружающей влагалище и другие внутренние органы. Данные фибриллообразующие типы коллагена придают эластичность и механическую прочность соединительной ткани, а также влияют на рост и дифференцировку клеток экстрацеллюлярного матрикса. Коллаген типа I представляет собой гетеродимер, состоящий из двух α1-цепей и одной α2-цепи, кодируемых генами COL1A1 и COL1A2 соответственно. Ген COL1A1 кодирует про-альфа1-цепи коллагена I типа, тройная спираль которого состоит из двух альфа1-цепей и одной альфа2-цепи. Данный ген расположен на 17 хромосоме 17q21.33, количество экзонов 51. Считается, что генетический вариант в гене COL1A1 влияет на соотношение цепей коллагена α1 и α2, нарушения которого могут, в свою очередь, приводить к повреждению структуры соединительной ткани и ослаблению тазового дна.

Коллагеновые волокна играют важную роль в формировании связочного аппарата тазового дна. Однако, отечественное исследование Вишневского Л.В. и соавт. (2020) не показало ассоциации между полиморфизмом генов COL1A1, COL3A1, COL18A1, отвечающих за синтез молекулы коллагена, и развитием тазовой дисфункции [26].

Проведенный нами анализ распределения генотипов COL1A1 также не выявил различий между пациентками с развившейся ДТД и контрольной группой. Мы получили результаты, по данным которых, полиморфизм гена COL1A1 -1997 С>А и 1546 G>Т не оказывает значимого влияния на развитие ДТД у женщин через 6 месяцев после естественных родов.

В соединительной ткани, в отличии от клеток вагинального эпителия, остается постоянно высоким содержание эстрогеновых рецепторов. Поэтому коллаген, являющийся основным структурным компонентом, представляется эстроген-чувствительной основой тазового дна [27]. Эстрогены повышают образование коллагена в соединительной ткани. Активность эстрогена также затрагивает другие органы и ткани, включая скелетные мышцы. Эстрогены представляют собой небольшие липофильные вещества, которые могут напрямую проникать в ядро ​​или цитозоль клеток-мишеней, где они связываются с рецепторами эстрогена (ERα и ERβ). Эстрогеновый рецептор является лиганд-зависимым фактором транскрипции, имеющим базовую общую структуру среди рецепторов стероидных гормонов, а также рецепторов тиреоидных гормонов, ретиноевых кислот и витамина D. Данный ген расположен на длинном плече хромосомы 6 (6q25.1-q25.2) и содержит 22 экзона.  Также известно, что эстрогены и их рецепторы могут играть определенную роль в метаболизме коллагена и поддержании целостности экстрацеллюлярного матрикса [28]. Роль эстрогеновых рецепторов в развитии ПТО отмечена в ходе полученных результатов исследования Lang J.H. et al., где было обнаружено снижение их концентрации в поддерживающих связках тазового дна у женщин в пременопаузе [29]. Это послужило основанием для изучения влияния полиморфизма гена эстрогенового рецептора ESR1 на развитие ДТД.

Многие современные исследования подтверждают влияние полиморфизма гена эстрогенового рецептора на развитие ПТО. В основном, научные труды направлены на изучение молекулярно-генетической природы патологии у пациенток с тяжелой степенью пролапса и его рецидивирования после хирургического лечения.  Опубликованное исследование Nakad B. et al. (2017) подтверждает, что полиморфизм гена ESR1 значимо чаще встречался у пациенток с ПТО 3–4 стадии по классификации POP-Q в сравнении с женщинами контрольной группы [30]. Кроме того, по результатам исследования 196 пациенток (Китай, 2020) было определено, что полиморфизм гена ESR1 rs17847075 и rs2234693 был значительно связан с риском развития пролапса гениталий [31]. 

Полученные результаты нашего исследования показали, что предиктором раннего развития ДТД после родов является носительство полиморфизма гена ESR1 -397 Т>С и  -351 А>G , который может быть рассмотрен в качестве гена-кандидата недостаточности тазового дна.

Подтверждение ассоциации полиморфизма гена эстрогенового рецептора с ПТО было найдено в крупном систематическом обзоре Allen-Brady K. еt al. (2022), где были идентифицированы гены-предикторы, связанные с развитием генитального пролапса – rs2228480 в гене ESR1, rs1800012 в гене COL1A1, а также rs12589592 в гене FBLN5 белка фибулина, участвующего в синтезе и объединении эластических волокон и  rs484389 в гене PGR рецептора прогестерона [17].

Гормонально-активный метаболит витамина D кальцитриол 1, 25(ОН)2 D оказывает плейотропный эффект, который реализуется через рецепторы витамина D (VDR). Роль витамина D в организме не сводится исключительно к его участию в фосфорно-кальциевом обмене. Его рецепторы расположены также в мышцах, кишечнике, почках, сердце, молочный железе, поджелудочной железе и иммунной системе. Стимулирующий эффект на синтез кальцитриола оказывают эстрогены, пролактин и соматотропный гормон. Во время роста, беременности и лактации потребность в кальции повышается, что приводит к увеличению активности 1α-гидроксилазы. Описано, что у 62,5% беременных встречается недостаточность и дефицит витамина D [32].

Современные ученые начали поиск ответа на вопрос: оказывает ли влияние витамин D и связанное с ним дефицитное состояние на развитие ДТД. Группой зарубежных авторов в 2022 г. установлено, что дефицит витамина D может быть важным фактором, связанным с генитальным пролапсом [33]. Анализ результатов 150 женщин показал, что дефицит данного витамина способствует значительному снижению силы мышц тазового дна, однако значимой корреляции между указанными состояниями не обнаружено [34].

В 2022 г. исполнилось 100 лет с момента открытия витамина D, и, по данным эпидемиологических исследований, его недостаток и дефицит остаются широко распространенным проблемой, как в России, так и за рубежом. В последние годы получены результаты многоцентровых, когортных исследований, в которых изучена роль полиморфизма гена VDR в развитии патологии различных органов и систем человека.  Рецептор витамина D является ядерным рецептором семейства лиганд-активирующих факторов транскрипции и индуцирует как геномную, так и негеномную регуляцию различных биологических функций, точный механизм которых в настоящий момент изучается. Ген VDR расположен на коротком плече хромосомы 12 (12q13.1) и состоит из 9 экзонов и 8 интронов. Он имеет высокую вариабельность полиморфных последовательностей, которые возникают как в кодирующих, так и некодирующих частях гена, и это ведет к изменениям его функции за счет активации экспрессии гена, реже – структуры белка.

Молекулярно-генетический анализ гена VDR показал, что полиморфизмы rs7975232 и rs1544410 были значимо связаны с ДТД в группах с дефицитом и недостаточностью витамина D [35]. В нашем исследовании мы не обнаружили связи полиморфизма гена VDR 283 G>A и 2 A>G c ранним развитием ДТД у пациенток после родоразрешения.

Заключение

Поиск молекулярно-генетических маркеров выявил связь полиморфизма гена ESR1 в локусах -351 A>G и -397 T>C с формированием ПТО и НМ у женщин через 6 месяцев после естественных родов.

Не было обнаружено взаимосвязи полиморфизма гена COL1A1 и гена VDR с ранним развитием ДТД после родоразрешения.

Обнаружение у женщин носительства полиморфизма rs2234693 и rs9340799 гена-кандидата ESR1, ассоциированного с риском развития ДТД после родов, позволяет в практике врача акушера-гинеколога сформировать группу повышенного риска развития данной патологии. Это поможет создать персонифицированный подход к послеродовой реабилитации таких пациенток в аспекте профилактики ПТО и НМ. Данной группе женщин могут быть дополнительно рекомендованы консервативные методы реабилитации, например, применение вагинальных тренажеров, электромиостимуляторов или динамической квадриполярной радиочастоты, в дополнение к стандартным послеродовым рекомендациям. Данная группа женщин нуждается в обязательном динамическом наблюдении врача акушера-гинеколога по окончании послеродового периода, а также через 6 и 12 месяцев после родов.

Целесообразно проведение дальнейших исследований для диагностики и профилактики раннего развития ДТД в целях улучшения качества жизни женщин репродуктивного возраста.