Точечные мутации в митохондриальном геноме скелетной мускулатуры у больных остеоартритами
- Авторы: Гончаров А.Г.1, Джигхаев А.Х.1,2, Лобанова В.В.1, Козенков И.И.1, Хайбулин Э.В.1, Попадьин К.Ю.1, Гунбин К.В.1
-
Учреждения:
- Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
- Федеральный центр высоких медицинских технологий
- Выпуск: Том 28, № 2 (2025)
- Страницы: 263-270
- Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
- URL: https://ogarev-online.ru/1028-7221/article/view/284850
- DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-17012-PMI
- ID: 284850
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Остеоартриты (ОА) относятся к наиболее распространенным заболеваниям костно-мышечной системы сопровождающимся высоким уровнем инвалидизации. В патогенезе этих возраст-ассоцированных заболеваний среди ведущих факторов выделяют взаимосвязанные между собой процессы «воспалительного старения» и митохондриальной дисфункции, которые приводят к развитию хронического воспаления и деградации всех компонентов сустава. В статье приведены результаты оценки уровня точечных мутаций в митохондриальном геноме околосуставной мышечной ткани у пациентов с первичным (экспериментальная группа) и посттравматическими (контрольная группа) ОА. В исследовании приняло участие 67 добровольцев в возрасте старше 53 лет с основным диагнозом «посттравматический или первичный гонартроз / коксартроз 3-й стадии». Диагноз ставился на основании анамнеза, жалоб, клинической картины и данных рентгенологического обследования. Материалом для исследования были образцы мышечной ткани объемом от 80 до 100 кубических миллиметров, полученные при выполнении операции по эндопротезированию коленного или тазобедренного суставов. Для выделения, обогащения и очистки было адаптировано несколько методик, которые позволили получать из биопсийного материала до 500 нг митохондриальной ДНК (мтДНК). Подготовленные библиотеки мтДНК проходили секвенирование на NGS-платформе. Биоинформатический анализ проводился с использованием программ: MitoHPC (для выявления редких однонуклеотидных мутаций мтДНК), MitoSAlt (для выявления редких делеций на уровне мтДНК) и Splice-Break2 (для выявления редких делеций на уровне РНК-транскриптов мтДНК). Обнаружены точечные мутации A189G (аденин в гуанин в позиции 189) и T408A (тимин в аденин в позиции 408). В контрольной группе у 7 пациентов обнаружена мутация A189G и у 8 волонтеров T408A (у 6 из 9 человек выявлены обе мутации). В экспериментальной группе мутация A189G найдена у 43 из 58 пациентов, T408A – у 35 добровольцев. В этой группе у волонтеров обе мутации отмечены у 19 испытуемых. Уровень частоты мутаций, выраженный в частоте аллелей (VAF), в экспериментальной группе достоверно превышал показатели контрольной группы. В экспериментальной группе, в отличие от контрольной, установлена достоверная коррелятивная связь между наличием повышенного уровня мутаций в митохондриальном геноме и рядом клинико-лабораторных показателей добровольцев. Описанные в работе мутации в митохондриальном геноме околосуставной мышечной ткани, по-видимому, связаны как с процессами старения, так и с непосредственным развитием возраст-ассоциированной патологии – остеоартрита. Выявленные у наших пациентов из экспериментальной группы повышенные уровни мутаций в позициях 189 и 408 регуляторной области митохондриального генома, по-видимому, связаны как с повышенным уровнем мутаций, характерным для патологического старения, так и, возможно, с генотоксическим влиянием повышенных доз нестероидных противовоспалительных средств на митохондриальный геном.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
А. Г. Гончаров
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Автор, ответственный за переписку.
Email: agoncharov59@mail.ru
к.м.н., старший научный сотрудник Центра иммунологии и клеточных биотехнологий
Россия, КалининградА. Х. Джигхаев
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта; Федеральный центр высоких медицинских технологий
Email: agoncharov59@mail.ru
к.м.н., доцент кафедры хирургических дисциплин Высшей школы медицины ОНК «Институт медицины и наук о жизни»; заведующий отделением травматологии и ортопедии
Россия, Калининград; КалининградВ. В. Лобанова
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Email: agoncharov59@mail.ru
младший научный сотрудник Центра геномных исследований
Россия, КалининградИ. И. Козенков
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Email: agoncharov59@mail.ru
младший научный сотрудник Центра геномных исследований
Россия, КалининградЭ. В. Хайбулин
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Email: agoncharov59@mail.ru
младший научный сотрудник Центра геномных исследований
Россия, КалининградК. Ю. Попадьин
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Email: agoncharov59@mail.ru
к.б.н., старший научный сотрудник Центра геномных исследований
Россия, КалининградК. В. Гунбин
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Email: agoncharov59@mail.ru
к.б.н., старший научный сотрудник Центра геномных исследований
Россия, КалининградСписок литературы
- Зоткин Е.Г., Дыдыкина И.С., Лила А.М. Воспалительная теория старения, возраст-ассоциированные заболевания и остеоартрит // РМЖ, 2020. № 7. С. 33-38. [Zotkin E.G., Dydykina I.S., Lila A.M. Inflammatory theory of aging, age-related diseases and osteoarthritis. RMZh = Russian Medical Journal, 2020, no. 7, pp. 33-38. (In Russ.)]
- Середа А.П., Кочиш А.А., Черный А.А., Антипов А.П., Алиев А.Г., Вебер Е.В., Воронцова Т.Н., Божкова С.А., Шубняков И.И., Тихилов Р.М. Эпидемиология эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов и перипротезной инфекции в Российской Федерации // Травматология и ортопедия России, 2021. Т. 27, № 3. C. 84-93. [Sereda A.P., Kochish A.A., Cherny A.A., Antipov A.P., Aliev A.G., Veber E.V., Vorontsova T.N., Bozhkova S.A., Shubnyakov I.I., Tikhilov R.M. Epidemiology of Hip And Knee Arthroplasty and Periprosthetic Joint Infection in Russian Federation. Travmatologiya i ortopediya Rossii = Traumatology and Orthopedics of Russia, 2021, Vol. 27, no. 3, pp. 84-93. (In Russ.)]
- Arbeithuber B., Hester J., Cremona M.A., Stoler N., Zaidi A., Higgins B., Anthony K., Chiaromonte F., Diaz F.J., Makova K.D. Age-related accumulation of de novo mitochondrial mutations in mammalian oocytes and somatic tissues. PLoS Biol., 2020, Vol. 18, no. 7, e3000745. doi: 10.1371/journal.pbio.3000745.
- Basu S., Xie X., Uhler J.P., Hedberg-Oldfors C., Milenkovic D., Baris O.R., Kimoloi S., Matic S., Stewart J.B., Larsson N.G., Wiesner R.J., Oldfors A., Gustafsson C.M., Falkenberg M., Larsson E. Accurate mapping of mitochondrial DNA deletions and duplications using deep sequencing. PLoS Genet., 2020, Vol. 16, no. 12, e1009242. doi: 10.1371/journal.pgen.1009242.
- Battle S.L., Puiu D.; TOPMed mtDNA Working Group; Verlouw J., Broer L., Boerwinkle E., Taylor K.D., Rotter J.I., Rich S.S., Grove M.L., Pankratz N., Fetterman J.L., Liu C., Arking D.E. A bioinformatics pipeline for estimating mitochondrial DNA copy number and heteroplasmy levels from whole genome sequencing data. NAR Genom. Bioinform., 2022, Vol. 4, no. 2, lqac034. doi: 10.1093/nargab/lqac034.
- Cao H., Zhou X., Xu B., Hu H., Guo J., Wang M., Li N., Jun Z. Advances in the study of mitophagy in osteoarthritis. J. Zhejiang Univ. Sci. B, 2024, Vol. 25, no. 3, pp. 197-211.
- Debsharma S., Pramanik S., Bindu S., Mazumder S., Das T., Pal U., Saha D., De R., Nag S., Banerjee C., Chandra Maiti N., Ghosh Z., Bandyopadhyay U. NSAID targets SIRT3 to trigger mitochondrial dysfunction and gastric cancer cell death. iScience, 2024, Vol. 27, no. 4, 109384. doi: 10.1016/j.isci.2024.109384.
- Del Bo R., Bordoni A., Martinelli Boneschi F., Crimi M., Sciacco M., Bresolin N., Scarlato G., Comi G.P. Evidence and age-related distribution of mtDNA D-loop point mutations in skeletal muscle from healthy subjects and mitochondrial patients. J. Neurol. Sci., 2002, Vol. 202, no. 1-2, pp. 85-91.
- Hjelm B.E., Rollins B., Morgan L., Sequeira A., Mamdani F., Pereira F., Damas J., Webb M.G., Weber M.D., Schatzberg A.F., Barchas J.D., Lee F.S., Akil H., Watson S.J., Myers R.M., Chao E.C., Kimonis V., Thompson P.M., Bunney W.E., Vawter M.P. Splice-Break: exploiting an RNA-seq splice junction algorithm to discover mitochondrial DNA deletion breakpoints and analyses of psychiatric disorders. Nucleic Acids Res., 2019, Vol. 47, no. 10, e59. doi: 10.1093/nar/gkz164.
- Lacan M., Thèves C., Amory S., Keyser C., Crubézy E., Salles J.P., Ludes B., Telmon N. Detection of the A189G mtDNA heteroplasmic mutation in relation to age in modern and ancient bones. Int. J. Legal Med., 2009, Vol. 123, no. 2, pp. 161-167.
- Li M., Schröder R., Ni S., Madea B., Stoneking M. Extensive tissue-related and allele-related mtDNA heteroplasmy suggests positive selection for somatic mutations. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2015, Vol. 112, no. 8, pp. 2491-2496.
- Mazumder S., Bindu S., De R., Debsharma S., Pramanik S., Bandyopadhyay U. Emerging role of mitochondrial DAMPs, aberrant mitochondrial dynamics and anomalous mitophagy in gut mucosal pathogenesis. Life Sci., 2022, Vol. 305,120753. doi: 10.1016/j.lfs.2022.120753.
- Mazumder S., De R., Sarkar S., Siddiqui A.A., Saha S.J., Banerjee C., Iqbal M.S., Nag S., Debsharma S., Bandyopadhyay U. Selective scavenging of intra-mitochondrial superoxide corrects diclofenac-induced mitochondrial dysfunction and gastric injury: A novel gastroprotective mechanism independent of gastric acid suppression. Biochem. Pharmacol., 2016, Vol. 121, pp. 33-51.
- Wachsmuth M., Hübner A., Li M., Madea B., Stoneking M. Age-related and heteroplasmy-related variation in human mtDNA copy number. PLoS Genet., 2016, Vol. 12, no. 3, e1005939. doi: 10.1371/journal.pgen.1005939.
- Wang Y., Michikawa Y., Mallidis C., Bai Y., Woodhouse L., Yarasheski K.E., Miller C.A., Askanas V., Engel W.K., Bhasin S., Attardi G. Muscle-specific mutations accumulate with aging in critical human mtDNA control sites for replication. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2001, Vol. 98, no. 7, pp. 4022-4027.
Дополнительные файлы
