Особенности морфофункциональных параметров эритроцитов у здоровых девушек с разными генотипами J/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Башкирский государственный университет

Особенности морфофункциональных параметров эритроцитов у здоровых девушек с разными генотипами J/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента

Антипина Т.В., Галимьянова Л.К., Хажиева Е.А., Шамратова В.Г.

Аннотация

эритроцит полиморфизм ген фермент

Изучены особенности количественных и морфофункциональных характеристик эритроцитов, а также их взаимосвязей у обладателей разных генотипов инсерционно-делеционного J/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента (АПФ). Установлены генотипические различия размеров эритроцитов, их наполненности гемоглобином, а также осмотической резистентности. При наличии в генотипе аллели J продемонстрирована связь между численностью эритроцитов, гематокритом, при генотипе JJ - содержанием гемоглобина и устойчивостью мембран эритроцитов.

Ключевые слова: ангиотензин-превращающий фермент, гемоглобин, гематокрит, осмотическая резистентность

Abstract

Main features of morphological and functional parameters of erythrocytes in healthy girls with different i/d genotypes of gene polymorphism of angiotensin-converting enzyme

Antipina T.V., Galimyanova L.K., Khazhieva E.A., Shamratova V.G., Bashkir State University

The main features of the quantitative morphological and functional characteristics of erythrocytes, as well as their relationships among the owners of different genotypes of the insertion-deletion J/D polymorphism gene of the angiotensin-converting enzyme (ACE), were studied. Genotypic differences in the size of erythrocytes, their fullness with hemoglobin, and osmotic resistance are established. In the presence of the J allele in the genotype, a connection was demonstrated between the number of erythrocytes, hematocrit with the JJ genotype, hemoglobin content and the stability of erythrocyte membranes.

Keywords: angiotensin-converting enzyme, hemoglobin, hematocrit, osmotic resistance

Ген ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) является важным физиологическим регулятором артериального давления и водно-солевого обмена. J/D полиморфизм гена АПФ влияет на метаболизм и гипертрофию скелетной мускулатуры в ответ на физические упражнения [5, С. 26], [1, C. 170]. АПФ отвечает за регулирование воспалительных реакций, эритропоэз и насыщение тканей кислородом [10, C. 22], [9, C. 79]. I аллель гена АПФ определяет оптимальный сосудистый тонус, преобладание медленных мышечных волокон, позволяет переносить кислородную недостаточность. Установленные многочисленными исследованиями связи J/D полиморфизма гена АПФ с различными показателями кардиореспираторной системы организма и спортивной успешностью свидетельствуют о вовлечении данных генов в регуляцию кислородтранспортной системы организма. Так, выносливость у лиц с аллелью I может быть связанна с увеличением кровотока в мышцах и энергетических ресурсов, повышенным транспортом кислорода, а также повышенным содержанием миоглобина в мышцах [3, C. 38], [2, C.88]. У юношей установлено влияние I/D полиморфизма гена АПФ на средний объем эритроцитов крови, однако оно проявляется только при высокой двигательной активности и не обнаруживается у физически малоактивных юношей. Этот факт расценивается как фактор адаптации организма к интенсивным двигательным нагрузкам в зависимости от состояния сосудистого тонуса у обладателей разных генотипов [7, C. 77], [8, C. 78]. Поскольку параметры красной крови имеют четко выраженные гендерные различия, цель настоящей работы заключается в изучении связей функционального состояния эритроцитарного звена крови с генотипическими особенностями девушек.

У 200 здоровых девушек - студенток в возрасте 18 - 22 лет забиралась венозная кровь, которая использовалась для изучения морфофункциональных характеристик эритроцитов и для методики генотипирования. Количество эритроцитов (RBC), содержание гемоглобина (Hb), средний объем эритроцитов (МСV), среднее содержание Hb в отдельном эритроците (MCH), среднюю концентрацию Hb в клетке (MCHC) определяли с помощью автоматического анализатора «Mindray BC-3600» производства «Mindray» (Китай). Осмотическую резистентность эритроцитов (ОРЭ) изучали путем определения оптической плотности растворов гемоглобина после разрушения эритроцитов в серии гипотонических растворов хлорида натрия в понижающейся концентрации от 0,8% до 0,1% [4, C. 67], [6, C. 15]. Процент гемолиза эритроцитов (X) вычисляли при различных разведениях хлорида натрия по формуле: X=(E0 /Emax)·100, где Е0 - экстинкция исследуемой пробы, Еmax - экстинкция, соответствующая 100% гемолизу, X - процент гемолиза. По результатам осмотического гемолиза строили эритрограммы и определяли значения концентрации NaCl, при которой разрушалось 50% (ОРЭ50) эритроцитов.

Полиморфизм генов изучали в лаборатории кафедры генетики БГПУ им. Акмуллы. Амплификация проводилась с помощью ПЦР на термоциклере «Терцик» производства компании «ДНК технология». Для этого использовалась реакционная смесь объемом 20 мкл, содержащая 1,5 мкл буфера (50 мМтрис-НСI, рН = 8,8; 15 мМ (NH4)2SO4; 5 мМ МgCI2; 0,01% твин - 20; 0,01% желатина); 0,1 мкл геномной ДНК; смесь dNTP (по 200 мкл каждого), 1 единицу Taq ДНК-полимеразы Termus aquaticus (производства фирмы «Cилекс», г. Москва) и по 10 пМ каждого из локус-специфичных олигонуклеотидных праймеров с определенной концентрацией в зависимости от амплифицируемого локуса.

Связи между параметрами эритроцитов изучали методом факторного анализа.

Результаты исследования

В соответствие с генотипической принадлежностью были сформированы три группы: лица, обладающие генотипом DD (80 человек), JD (92 человека) и JJ (28 человек). В среднем все учтенные показатели в трех группах обследованных девушек колебались в границах нормы. На рис. 1 представлена гистограмма, отражающая варьирование общего содержания гемоглобина в группах обследованных.

Рис. 1 - Содержание гемоглобина в крови девушек с разными генотипами J/D полиморфизма гена АПФ

Согласно проведенному исследованию, у обладателей генотипа DD концентрация гемоглобина ниже, чем у носителей аллеля J (JD и JJ), причем отличие достоверно по сравнению c генотипом JD. Общая численность эритроцитов в периферической крови и их общий объем (гематокрит) не имели генотипических особенностей.

Изучение индивидуальных характеристик эритроцитов показало наличие значимых генотипических различий по объему отдельных клеток, содержанию в них гемоглобина, насыщенности клеток гемоглобином и величине анизоцитоза. На рис. 2 представлены размеры эритроцитов в группах обследованных девушек. Видно, что у носителей генотипа JJ объем эритроцитов ниже, чем у обладателей аллели D.

Рис. 2 - Средний объем эритроцитов в группе у девушек с разными генотипами J/D полиморфизма гена АПФ

Рис. 3 отражает концентрацию гемоглобина в отдельных эритроцитах. В противоположность объему клеток, их наполненность гемоглобином оказалась наиболее высокой у обладателей JJ генотипа. При сравнении среднего содержания и средней концентрации гемоглобина выяснилось, что эти показатели достоверно выше в группе девушек с JJ генотипом, чем у носителей DD генотипа гена АПФ.

Рис. 3 - Средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах в крови у девушек с разными генотипами J/D полиморфизма гена АПФ

При гетерозиготном генотипе эритроциты имеют наиболее крупные размеры, а по содержанию и концентрации гемоглобина в отдельных клетках обладатели JD генотипа занимают промежуточное положение.

Сравнение осмотической резистентности эритроцитов в отдельных группах девушек проводили по величинам ОРЭ50, что соответствует устойчивости основной популяции зрелых эритроцитов (рис.4).

Рис. 4 - Осмотическая резистентность эритроцитов (ОРЭ 50) с разными генотипами J/D полиморфизма гена АПФ

Видно, что наименьшей устойчивостью эритроцитов отличаются обладатели генотипа DD. Выяснилось, что в этой группе резистентность популяции зрелых эритроцитов достоверно ниже, чем у носителей аллелей J (JD и JJ). Что касается обладателей аллели J, то между ними не выявлено достоверных отличий показателей устойчивости эритроцитов.

Изучение взаимосвязей между учтенными параметрами крови у носителей разных генотипов проводилось методом факторного анализа. По матрицам данных обследованных девушек было выделено по два фактора, совместно описывающих 81%, 82% и 97%, соответственно при генотипах DD, JD и JJ (табл.).

Таблица 1 - Факторная структура показателей красной крови и осмотической резистентности эритроцитов девушек с разными генотипами

Примечание: указаны только достоверные корреляции переменных с фактором

Анализ факторных структур позволил обнаружить некоторые генотипические особенности. Так, при генотипе DD не выявляются, а у обладателей аллели J четко прослеживаются связи количественных параметров красной крови (RBC и HCT) с функциональными характеристиками эритроцитов (осмотическая резистентность). Согласно структуре доминирующего фактора (с емкостью 48% и 72%), как при генотипе JD, так и JJ увеличение общей численности эритроцитов и гематокрита сопровождается возрастанием их осмотической устойчивости (снижение концентрации соли, сопровождающееся их гемолизом). Возможно, повышенная резистентность основной популяции зрелых эритроцитов в кровеносном русле обеспечивает оптимальную для организма дыхательную поверхность красной крови. В то же время при носительстве JJ генотипа существенный вклад в дисперсию фактора вносит общая концентрация гемоглобина в крови и среднее содержание гемоглобина в эритроците: повышение HGB и MCH также сочетается с повышением устойчивости мембран эритроцитов к действию гемолитика.

Таким образом, у девушек - обладателей JJ генотипа гена АПФ средний объем эритроцитов ниже, а насыщенность гемоглобином и осмотическая резистентность выше, чем у носителей аллели D. Примечательно, что с осмотической устойчивостью эритроцитов взаимосвязаны не размеры отдельных клеток, а при наличии в генотипе аллели J - суммарные количественные (при генотипе JJ и качественные) параметры красной крови.

Список литературы

1. Аристова И.К. К вопросу о использовании полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента (АСЕ) для определения предрасположенности к разным видам спорта / И.К. Аристова // Научные ведомости. - 2013. - №11. - С. 170 - 172.

2. Ахметов И.И. Использование молекулярно-генетических методов для прогноза аэробных и анаэробных возможностей у спортсменов / И.И. Ахметов // Физиология человека. - 2008. - №3. С. 86 - 91.

3. Бондарева Э. А. Ассоциация четырех полиморфных генетических систем (АСЕ, EPAS, ACTN3 и NOS3) со спортивной успешностью в борьбе самбо / Э. А. Бондарева // Вестник московского университета . - 2010. - №1. - С. 36 - 45.

4. Василевская Н.Л. Методика определения резистентности эритроцитов / Н.Л. Василевская // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1995. - №12. - С. 67-72.

5. Ведяков А.М. Анализ полиморфизма генов АСЕ и BDKRB2 у спортсменов / А.М. Ведяков // Вестник спортивной науки. - 2006. - №1. - С. 32 - 36.

6. Горшкова М.А. Модификация метода определения осмотической резистентности эритроцитов / М.А. Горшкова // Тверской медицинский журнал. - 2017. - №3. - С. 12 - 17.

7. Даутова А.З. Влияние полиморфизмов генов АСЕ и BDRRB2 на показатели кислородтранспортной системы организма юношей в зависимости от уровня двигательной активности / А.З. Даутова // Вестник Адыгейского государственного университета. Сер. Естественно-математические и технические науки. - 2018. - №2. - С. 70 - 78.

8. Попушой А.А. Генетическая предрасположенность женской части коренного населения крайнего севера к сердечно-сосудистой патологии /А.А. Попушой // Проблемы женского здоровья. - 2013. - №1. - С. 12 - 17.

9. Реброва Т.Ю. I/D полиморфизм гена ангиотензинпревращающего фермента у больных ИБС разного пола и возраста / Т.Ю. Реброва // Кардиогенетика. - 2014. - №10. - С. 77 - 81.

10. Dias R. G. A. Genetic polymorphisms determining of the physical performance in elite athletes / R. G. A. Dias, A.d.C. Pereira, C. E. Negrao et. al. // Rev Bras Med Esporte. - 2007. - Vol. 13. - P. 20 - 24.

Размещено на Allbest.ru