Медико-генетическое исследование народонаселения Республики Алтай

Современные достижения генетики человека свидетельствуют о значимости генетических факторов в определении уровня здоровья населения. Наследственные болезни и врожденные пороки развития являются одной из ведущих причин ранней детской смертности, заболеваемости и инвалидиза-ции детей [Булыженков, 2003; Назаренко, 1998, 2003; Пузырев, 1991; Пузы-рев и др., 1999; Краснопольская и др., 1996; Лазюк и др., 1983; Лурье, 1984]. Частота младенцев, с врожденными заболеваниями, включая относительно простые, корригируемые состояния, оцениваются как 25 — 60 на 1000 [Булыженков, 2003]. Принимая во внимание то, что наследственные заболевания представляют реальный груз для здоровья в любом обществе [Государственный доклад о состоянии здоровья., 2004], а также учитывая достижения в генетических технологиях и исследованиях генома человека, ВОЗ стала поддерживать исследования в области генетики человека на международном уровне. В «Программе ВОЗ по генетике человека» подчеркивается возрастающая роль этой науки в плане обеспечения улучшения здоровья человека. Одними из приоритетных направлений Программы являются: изучение наследственных болезней (включая муковисцидоз, талассемию, серповиднок-легочную анемию, гемофилию и гемохроматоз), врожденных заболеваний (основные пороки развития) — частые заболевания с наследственным предрасположением (ИБС, семейная гиперхолестеринемия) [Новиков, 2004].

Из более 30 тысяч генов, уже идентифицированных на физической карте генома человека, на сегодняшний день изучены в функциональном отношении около 10— 11 тысяч [Геномика — медицине, 2005]. Растет список наследственных заболеваний, при которых возможно использование молеку-лярно-генетических методов диагностики [Иллариошкин, 1999; Валиев и др., 2003]. Это дает возможность разработки способов профилактики данных заболеваний [Новиков, 2004].

Необходимость дальнейшего улучшения оказания медико-генетической помощи населению очевидна. Экспертами ВОЗ было четко показапо, что медико-генетическая служба относительно недорогая и выгодная по сравнению с тем социальным и финансовым грузом от заболеваний, которого эта служба позволяет избежать [Булыженков, 2003].

Для определения приоритетных направлений развития медико-генетической службы определенного региона необходимы знания о распространенности и спектре врожденных и наследственных болезней у населения этого региона, то есть, необходимы генетико-эпидемиологические исследования популяции [Гингер, Балановская, 2002; Зинченко и др., 2003; Зинченко и др., 2004; Иванов и др., 2003; Кириленко и др., 2003; Мамедова и др., 1996]. На основании данных о частоте той или иной патологии в конкретном регионе или этносе возможно планирование и проведение исследований по изучению наиболее значимых для данной популяции заболеваний. Углубленные исследования моногенных болезней с привлечением молекулярно-гепетических методов диагностики позволяют определить мажорные мутации, вносящие наибольший вклад в груз по данной нозологии в конкретной популяции. Полученные знания в дальнейшем могут быть использованы в практическом здравоохранении.

Основной задачей эпидемиологических исследований является оценка прогноза состояния здоровья последующих поколений. Очевидным стано-. вится факт необходимости комплексного подхода в оценке уровня здоровья конкретной популяции. При этом необходимо учитывать такие особенности, как: историю формирования, динамику значимых факторов в микроэволюции популяций, отягощенность этих популяций наследственной и врожденной патологией, распространенность полиморфизма по генам социально значимых заболеваний. Общепризнанным является тот факт, что такие параметры популяционной структуры, как размер популяции, степень географической и этнической изолированности, её подразделённость, дрейф генов, давление отбора, миграция генов и другие, оказывают непосредственное влияние на распространенность, накопление и спектр моногенных наследственпых заболеваний [Пузырев, 1988; Гинтер и др., 1997, 2002; Назаренко, 1998; Горбунова, Баранов, 1997].

Таким образом, наиболее оптимальным в генетической эпидемиологии является комплексный подход к изучению популяций, так как он позволяет наряду с медико-генетическими характеристиками груза и спектра наследственных болезней, получить представление о генетической структуре изучаемых регионов, определяющих факторах популяционной динамики. На основании полученных результатов появляется возможность планирования мероприятий по улучшению генетического здоровья населения [Гинтер и др., 1993; Гинтер и др., 1998; Зинченко и др., 2004]. Комплексные исследования в Республике Алтай до настоящего времени не проводились.

Цель исследования: охарактеризовать структуру генетического «груза» народонаселения Республики Алтай, значимости факторов популяционной динамики в формирование генетического разнообразия коренного населения Республики.

Задачи исследования:

1. Изучить отягощенность и разнообразие наследственной патологии у жителей Республики Алтай.

2. Провести молекулярно-генетические исследования гена (копнексин 26), включая мутации и полиморфные варианты, скрининг деле-ции Д (0Л36−1 381 830), захватывающей большую часть гена ОЛЗб (коннек-син 30) и пяти известных митохондриальных мутаций (А 15 550, 7445А>0, 7472тзС, 7510Т>С, 7511Т>С) у пациентов с несиндромальпым нарушением слуха алтайской и русской национальностей и в контрольной группе коренных жителей РА.

3. Определить частоту и структуру врожденных пороков развития у детей до 1 года за 19-летний период в г. Горно-Алтайске.

4. Охарактеризовать генетико-демографические процессы, определяющие формирование генетического разнообразия современных популяций Республики Алтай (поло-возрастной и национальный состав населения, брачная структура, витальные статистики, фамильная и родовая структура).

Научная новизна: Впервые представлено комплексное медико-генетическое исследование современного населения Республики Алтай. Исследовано разнообразие наследственных болезней и их территориальное распределение. Получены дифференцированные оценки величины и структуры груза наследственных болезней с оценкой вклада мутаций в гене СЛ32 в потерю слуха у алтайцев и русскоязычных пациентов, проживающих на территории Республики Алтай. Показано, что высокие значения груза мендели-рующей патологии у коренных жителей РА определяются малыми размерами популяции, достаточно высокой рождаемостью и небольшой миграционной активностью, что ведет к высоким значениям случайной компоненты инбридинга по изонимии. Показано сохранение изолированности современных северных и южных алтайцев. Эпидемиологическими исследованиями распространенности ВПР в г. Горно-Алтайске за 19 лет получены базовые частоты ВПР у детей г. Горно-Алтайска.

Практическая значимость: Данные по распространенности наследственных болезней и врожденных пороков развития позволила предложить и обосновать республиканскую программу: «Развитие медико-генетической службы Республики Алтай». Полученные данные по распространенности мутаций в гене коннексина 26 GJB2) могут быть использованы при обследовании больных с нарушением слуха. Полученный в ходе осуществления медико-генетического консультирования и диагностики сложных случаев наследственной патологии видеои фотоматериал используется в педагогическом процессе в медицинском училище и курсах повышения квалификации средних медицинских работников и врачей.

Положения, выносимые на защиту:

1. В республике наблюдаются межэтнические и межпопуляционные различия в отягощенности, спектре и разнообразии наследственных болезней. Наибольший вклад в общий уровень отягощенности алтайцев моногенной наследственной патологией вносят заболевания с аутосомно-рецессивным типом наследования, для них характерно накопление больных с синдромом микротии и атрезии наружного слухового прохода, низкий вклад гена GJB2 в потерю слуха, из мутаций в гене GJB2 превалирование характерной для азиатских популяций мутации 235delC. Для славянского населения республики вклад в общий уровень отягощенности аутосомно-доминантных и аутосом-но-рецессивных заболеваний одинаков, характерен высокий вклад гена GJB2 в потерю слуха, из мутаций в гене GJB2 максимальный вклад вносит специфичная для европеоидных популяций мутация 35delG.

2. Базовые частоты врожденных пороков развития у детей г. Горно-Алтайска находятся в пределах средних значенй, характерных для ряда популяций Сибири. Наибольший вклад в структуру ВПР у детей г. Горно-Алтайска вносят пороки костно-мышечной и сердечно-сосудистой систем и множественные врожденные пороки развития.

3. Установлена сохраняющаяся изолированность современных северных и южных алтайцев, территориальная подразделенность южных алтайцев.

4. Накопление моногенной патологии у алтацев, особенно аутосомно-рецессивной, обусловлено небольшими размерами популяции, относительно высокой рождаемостью, брачной ассортативностью по национальному признаку и низкой миграционной активностью населения.

Апробация работы: Основные результаты исследования доложены и обсуждены на научно-практической конференции МЗ РА «Актуальные проблемы здравоохранения Республики Алтай» (Горно-Алтайск, 2001; 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения клинической генетики» (Москва, 2003 г.), VII научной конференции ГУ НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН «Актуальные проблемы клинической генетики» (Томск, 2004 г.), межлабораторном научном семинаре ГУ НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН (Томск, 2005).

выводы.

1. На основе генетнко-эпидемиологического исследования популяций коренного и русского населения Республики Алтай показана этническая специфичность в распространенности и отягощенности наследственной мендели-рующей патологии. Общая отягощенность наследственными заболеваниями коренного населения составила 3.8 случая на 1000 населения, в том числе частота аутосомно-доминантной патологии составила 1.1×10″, аутосомно.

3 3 рецессивной — 2.6×10″ и Х-сцепленной — 0.1×10″. У русского населения республики общая отягощенность НП составила 1,2 на 1000 населения. Частоты распределились следующим образом: с аутосомно-доминаптным типом на.

3 3 следования — 0,5×10″, с аутосомно-рецессивным — 0,5×10″ и Х-сцепленным — 0,1×10″ 3.

2. Сравнительный анализ разнообразия наследственных болезней показал, что их спектр имеет национальные и внутриэтнические особенности распространения. Установлен факт накопления в республике больных с синдромом микротии и атрезии наружного слухового прохода.

3. Выявлена этноспецифичность в распространении мутаций и полиморфизма в гене СЛ32. В потерю слуха у алтайцев отмечается относительно низкий вклад мутаций в гене У пациентов алтайской национальности частота хромосом с мутациями в гене составили 8.3%, из них 6.67% имели мутации 235ёе1С, специфичную для азиатских популяцийпоказана высокая частота гетерозиготного носительства 235с1е1С в конторольной выборке коренных жителей — 4.6%- установлена высокая частота специфичных для азиатских популяций полиморфных вариантов гена (16.7% хромосом пациентов и 13.1% - в контрольной алтайской выборке имели полиморфизм У271- 11.7% хромосом пациентов и 6.5% - в контрольной выборке имели полиморфный вариант [У271- Е1 Мв]). У пациентов русской национальности с высокой частотой выявлена специфичная для европеоидов мутация 35с1еЮ (34.4%).

4. Определены базовые частоты врожденных пороков развития у детей г. Горно-Алтайска на основе использования нескольких систем регистрации: 9 «легко» диагностируемых форм у детей первых семи дней жизни регистрировалась с частотой 4,6%о- 19 форм, учитываемым в Европейском регистре «Е1ЖОСАТ» — 9,4%о- 21 форма, учитываемая согласно системе мониторинга ВПР в Российской Федерации — 6,1%овсе зарегистрированные формы врожденных пороков развития — 19,6%о.

5. Показано, что основной вклад в структуру ВПР у детей г. Горно-Алтайска вносят пороки костно-мышечной (37.68%), сердечно-сосудистой систем (18.22%>) и множественные ВПР (8.9%).

6. Для сельских популяций Республики Алтай характерно: относительно высокая по сравнению со средними показателями по России рождаемость (возрастная группа 0−20 лет составляет 35.3 — 46.1%) — преобладание однонациональных браков (80 — 100%>) — низкая миграционная активность (индекс миграции, оцененный по родовой принадлежности составил 0.007 — 0.073- по фамильной принадлежности — 0.023 — 0.084) — высокая случайная компонента инбридинга по изонимии (от 0.014 до 0.140).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В ходе выполнения настоящего исследования проведено изучение груза наследственной патологии, мутаций в гене вЛВ2 у населения алтайской и русской национальностей, частоты и структуры ВИР у новорожденных и детей до 1 года в г. Горно-Алтайске и генетико-демографической структуры трех населенных пунктов Республики Алтай.

Выявлены достоверные различия в отягощенности менделирующей патологией между коренным и русскоязычным населением Республики Алтай: у алтайцев показаны более высокие значения для АД и АР наследуемой патологии. При этом больший вклад в общую отягощенность НП у данного этноса вносят АР заболевания (2.57±0.22) по сравнению с АД (1.14±0.14). Для русского населения республики получены значительно меньшие и примерно равные значения отягощенности АР (0.53±0.06) и АД (0.54±0.06) патологией. При оценке Х-сцепленной патологии получены статистически незначимые отличия между сравниваемыми группами: отягощенность у алтайцев составила 0.13, у русских 0.12 на 1 ООО человек.

Некоторые национальные особенности отмечаются и в спектре наследственных заболеваний. В настоящем исследовании больные ФКУ преимущественно русского происхождения. Лишь два из 10-ти зарегистрированных больных, являлись потомками смешанных браков. Вероятно, частота данных мутаций значительно ниже у алтайцев, как впрочем, и у других азиатских этносов [Пузырев и др., 1999]. Семейные случаи синдрома микротии с атрезией слухового прохода зафиксированы только у алтайцев (с частотой 43.92×10″ 5), случаи данной патологии у больных русского происхождения были спорадические. Этот синдром с высокой частотой ранее был обнаружен в Туве [Пузырев и др., 1999]. С учетом того, что для алтайского и тувинского народов было показано наличие общих генетических основ, представляется интересным в дальнейшем проведение совместных научных исследований по поиску мутантного гена, являющегося причиной указанной патологии. В мутантного гена, являющегося причинои указанной патологии. В ходе исследований у алтайцев выявлена редкая патология — гипоплазия эмали зубов, у славянского населения данная патология не зафиксирована.

Выявлена этноспецифичность и при анализе вклада мутаций в гене GJB2 в наследственные нарушения слуха. В алтайской выборке пациентов лишь в 8.3% из проанализированных хромосом были выявлены мутации в гене GJB2. Из них специфичная для азиатских популяций мутация 235delC составила 6.67%. У русских пациентов 46.9% проанализированных хромосом имели мутации в гене GJB2, из них максимальный вклад в общий груз вносила специфичная для европеоидных популяций мутация 35delG (34.4%).

Как уже было отмечено, до настоящего времени сохраняются районы преимущественного проживания отдельных племен и родов коренных жителей Алтая. Повышение миграционной активности, расширение брачного рынка начались относительно недавно. Коэффициенты миграции, оцененные по изонимии, в анализируемые временные периоды составили: для Кулады 0,1 860 — 0,19 451- для Бешпельтира 0,3 163 — 0,10 663- для Курмач-Байгола 0,18 306 — 0,6 635. Сохранение внутриэтнической подразделенности. подтверждается результатами изучения родоплеменного состава (гл. 6.1) и анализа брачной структуры (гл. 6.3), что согласуется с ранее проведенными мо-лекулярно-генетическими исследованиями — анализом полиморфизма Alu-повторов в различных территориальных группах алтайцев [Хитринская и др., 2002]. Вероятно, в связи с этим отмечается некоторая территориальная «ограниченность» той или иной наследственной патологии — проявление эффекта дрейфа гена/ эффекта основателя. Так, миотония Томсена диагностирована лишь у теленгитов Улаганского и Кош-Агачского районов, синдром микро-тии с атрезией слухового прохода максимально встречается в центральных районах (Усть-Канский, Онгудайский, Шебалинский), где преимущественно проживает этническая группа алтай-кижи. Также только в этих районах обнаружены больные артрогриппозом.

Подводя итоги настоящего исследования, нужно отметить, что особенности частоты и распространения наследственной патологии в современной популяции коренных жителей Республики Алтай во многом определились особенностями генетико-демографических процессов, протекающих в них. Относительно небольшая численность, достаточно высокая рождаемость, брачная ассортативность по национальному признаку создают предпосылки для распространения отдаленных близкородственных браков, хотя существует запрет на родственные браки, и не было зарегистрировано ни одного изонимного брака в анализируемый период. Возможно, этим объясняется суммарное накопление аутосомно-рецессивно наследуемой патологии у коренных жителей.

Оценки отягощенности наследственной патологией коренных жителей районов локализации изученных населенных пунктов варьировали в широких пределах. Минимальные оценки получены для Онгудайского района (район локализации села Кулада): АД — 0.66%оАР — 0.45%о. Возможно, данный факт можно объяснить тем, что в Куладе при максимальной для данных популяций доле внутриэтнических браков (100%), была минимальная доля эндолокальных браков (22.2- 11.0- 11.8%), максимальный индекс миграции, рассчитанный по частоте встречаемости фамилий (0.084), увеличение во времени доли невест, родившихся в других районах РА (7.4- 18.5- 30.8%) и за пределами республики (3.8- 4.6- 7.0%), — таким образом достигалось генетическое разнообразие и «разбавление» патологических аллелей.

В Турачакском районе (район локализации села Курмач-Байгол) показаны наименьшая отягощенность АД патологией (0.54%о) и значительно выше по сравнению с Онгудайским районом отягощенность АР патологией (2.47%о). В Курмач-Байголе было показано минимальное фамильное разнообразие (0.51- 0.60- 0.51), высокая доля эндолокальных браков (18.2- 30.0- 57.1%), причем эта доля увеличивалась в анализируемое время, а значит популяция «закрывалась» и в ней могло происходить увеличение доли браков между отдаленными родственниками, повышался риск регистрации браков между носителями патологических рецессивных аллелей.

Для Чемальского района (район локализации села Бешпельтир) показаны максимальные значения «груза» как АД (9.39%о), так и АР (10.7%о) патологии. Значительная отягощенность НП данной популяции может быть объяснено тем, что здесь отмечена самая высокая по сравнению с двумя другими популяциями рождаемость (возрастная группа 0−20 лет составила 46.1%) — вероятно, происходит семейное накопление менделирующих болезней. С другой стороны, здесь отмечен высокий индекс миграции, оцененный по частоте встречаемости фамилий (0.057), то есть, популяция стремительно преобразовывается и распространенность наследственной патологии, возможно, является отражением не только собственной популяционной структуры, но и тех популяций, откуда происходили мигранты при условии эндогамии среди них. При этом есть вероятность их вклада в отягощенность популяции АР патологией. Повышение частоты АД патологии может являться следствием привнесения мигрантами какой-то доли мутантных доминантных генов.

В общем, отягощенность АД и АР патологией у коренного населения Алтая соизмерима с таковой в городской популяции Туркмении (соотношение АД: АР патологии в Туркмении составила 0.86: 2.31) [Гинтер и др., 1983], в РА — 1.14: 2.57. В туркменских популяциях были получены значимые показатели неслучайной компоненты инбридинга вследствие положительной брачной ассортативности по национальному признаку (от 0,0625 у туркмен-нохурли до 0,2 267 в Геок-Тепинском районе Ашхабадской области). При анализе динамики брачной структуры в исследованных популяциях алтайцев также отмечена положительная брачная ассортативность по национальному признаку и высокие показатели случайной компоненты инбридинга.

Спектр болезней у русского населения РА незначительно отличается от распространенности НБ в большинстве европеоидных популяций [Мамедова и др., 1996; Петрин, 1991; Назаренко, 1998; Салюкова, 1993]. Из пяти часто встречающихся заболевания у русского населения РА лишь синдромы Меньера (АД) и Пендреда (АР) по литературным данным не являлись частыми для других популяций.

Анализ спектра НГТ выявил интересный, на наш взгляд, факт: 4 из 5 наиболее часто встречающихся АР заболевания у алтайцев являютя частыми и для тувинцев. Отмечено, что одна и та же АР патология, в отличие от АД, редко бывает частой для нескольких популяций. Наличие четырех общих частых АР болезней для тувинцев и алтайцев служит, вероятно, еще одним доказательством их этнической близости. В связи с данным фактом, нами проведено более детальное сравнение особенностей генетической структуры и отягощенности НП тувинской и алтайской популяций (табл. 35).

Средневзвешенные значения отягощенности АД и АР патологией в Республике Алтай выше по сравнению с Республикой Тува. При этом разница в отягощенности АД патологией незначительна (1.14 в РА и 0.97 в РТ), а огягощенность АР патологией в Республике Алтай значительно выше — более чем в четыре раза (в РА — 2.57- в РТ — 0.63). При этом генетико-демографические показатели представлены следующим образом. В межнациональные браки в РА (гл. 6.3) вступают значительно чаще, чем в РТ, то есть, вероятно, происходит включение в свой генофонд и патологических генов. Возможно, этим объясняется факт большего разнообразия АД патологии в Республике Алтай (35) по сравнению с Республикой Тыва (30), хотя численность коренного населения РТ значительно превышает численность коренных жителей РА (180.6 и 59.2 соответственно). Процент гомолокальных браков в РА выше, по сравнению с РТ, кроме бешпельтирской популяции (Чемальский район), где данный показатель на уровне средних значений по РТ. И хотя тотальная величина инбридинга (Fjt) в РА равна нулю, а в РТ выше нулевого знака, ее случайная компонента (Fst) на 1−2 порядка выше в РА по сравнению с РТ (0.6 367, 0.9 200, 0.10 933 в РА и 0.82, 0.945, 0.722 в РТ) (табл. 35).

Наличие общих часто встречающихся АР заболеваний в двух рассматриваемых популяциях свидетельствует об их общих генетических основах, и, возможно, единого происхождения мутантных аллелей в далеком прошлом, но в малочисленной алтайской популяции создалось больше условий для их реализации.

В ходе настоящего ретроспективного эпидемиологического исследования установлена частота и описана структура ВПР у новорожденных детей и детей, умерших в возрасте до 1 года городской популяции Республики Алтай. Частота всех форм ВПР за 19-летний период составила 19.6 на 1000 рождений и варьировала в пределах от 8.2%о в 2001 г. до 34.0%о в 1985 г. В 1996, 1997 и 1999 годах зафиксировано достоверное увеличение по сравнению со средними показателями частоты ВПР со значимой мутационной компонентой (МВПР и синдром Дауна). В структуре врожденной патологии преобладают пороки костно-мышечной системы (37.68%), сердечно-сосудистой системы (18.22%о) и множественные ВПР (8.9%).

Итак, полученые результаты исследования характеризуют особенности генофонда современной популяции Республики Алтай по патологическим аллелям и врожденным порокам развития. Эти результаты представляют интерес для формирования структуры организации медико-генетической службы Республики Алтай (Республиканский медико-генетический кабинет, регистр ВПР). Результаты проведенных исследований создали возможность проведения мониторинга генетического здоровья населения Республики Алтай (на индивидуальном и популяционном уровнях). Важно, что всему обследованному населению, особенно тем семьям, которые обременены наследственной патологией и планируют иметь детей, стали доступны доступны медико-генетическое консультирование, пренатальная диагностика и диспансеризация.

Некоторые генетико-демографичеекие особенности и отягощенность наследственной патологией изученных популяций Республики Алтай и Республики Тыва.

Некоторые генетико-демографичеекие параметры Число Отягощенность нозологий НП.

ЧисленГомол ЭндоМежнаность окальгамциоР1Т Рбт АД АР АД АР населеные ные бранальные ния браки, ки, браки, тыс.) % % %.

Республика Тыва1 180.6 30 23 0,97 0,63.

Южные р-ны 53.2 25.0 1,0 0.82 0.82 -0.110 0,73 0,53.

Западные р-ны 63.0 0 0.729 0.945 -0.218 1,91 0,72.

Восточные р-ны 48.3 2,72 0.500 0.722 -0.224 0,38 0,30.

Республика Алтай 59.2 35 23 1.14 2.57.

Онгудайский р-н 69.9 12.8 3.52 0 0.6 367 0.6 967 0.66 0.45.

Чемальский р-н 52.6 38.8 8.93 0 0.9 200 0.10 133 9.39 10.7.

Турачакский р-н 76.3 42.4 31.82 0 0.10 933 0.12 333 0.54 2.47.

1 2 Примечание. — Пузырев и др., 1999; Кучер и др., 2003; - настоящие исследования.