Роль полиморфизмов генов PNPLA3, MBOAT7 и TM6SF2 в развитии неалкогольной жировой болезни печени при метаболическом синдроме

ВВЕДЕНИЕ

Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) — это состояние, поражающее, по разным оценкам, до 30% взрослого населения и связанное в первую очередь с избыточным накоплением жира в печени, которое может варьировать от незначительных степеней выраженности до стеатоза и стеатогепатита [1]. В настоящее время считается, что НАЖБП является печеночной манифестацией метаболического синдрома [2]. Безусловно, роль в развитии данного состояния играют несбалансированная диета, богатая углеводами и насыщенными жирными кислотами, а также низкая физическая активность, способствующие набору избыточного веса в абдоминальной области [3]. Однако исследования последних 10 лет показывают, что функциональность белков, отвечающих за метаболизм жирных кислот, равно как и выраженность их экспрессии, могут вносить определенный вклад не только в развитие самой НАЖБП, но и в дальнейшую прогрессию данного состояния до фиброза и цирроза с возможной гепатоцеллюлярной карциномой [4]. В русскоязычной литературе более всего изучена распространенность и вклад полиморфизма гена rs738409 PNPLA3 в развитие НАЖБП, остальным же генам, связанным с течением данного заболевания, уделено гораздо меньше внимания как в оригинальных исследованиях, так и в обзорной литературе. Поэтому поиск литературы преимущественно производился в англоязычных базах данных (PubMed). В качестве запросов использовались следующие ключевые слова «PNPLA3 and nonalcoholic fatty liver disease», «TM6SF2 and nonalcoholic fatty liver disease», «MBOAT7 and nonalcoholic fatty liver disease». В обзор включались оригинальные исследования, клинические испытания и метаанализы за последние 10 лет (2011–2021).

ВЛИЯНИЕ ГЕНА PNPLA3 НА РАЗВИТИЕ НЕАЛКОГОЛЬНОЙ ЖИРОВОЙ БОЛЕЗНИ ПЕЧЕНИ

Ген PNPLA3 кодирует белок адипонутрин, который крайне активно экспрессируется в клетках сетчатки глаза и стеллатных клетках печени. Если говорить о выраженности экспрессии белка в печени в целом, то можно отметить, что его экспрессия в стеллатных клетках значительно превосходит таковую в гепатоцитах. Активность данного гена регулируется уровнем ретинола в клетке: чем выше его содержание в клетке, тем ниже экспрессия данного гена, инсулин, напротив, обладает активирующим воздействием. Экспрессируемый белок адипонутрин в стеллатных клетках обладает выраженной гидролитической активностью по отношению к ретинолу и лизофосфатидной кислоте и участвует в образовании липидных капель. При мутации PNPLA3 rs738409 (I148M) ретинил-эстеразная активность данного белка не проявляется, однако ацилтрансферазная активность по отношению к лизофосфатидной кислоте становится выше [5–7]. Происходящая при данной мутации замена изолейцина на метионин приводит к изменению конформации активного центра таким образом, что субстрат более не способен связаться с ним. Вероятно, вышеописанные изменения и приводят к избыточному накоплению жиров в клетках печени [8]. Исследование D. Linden и соавт. подтверждает это, проведенная ими терапия антисмысловыми олигонуклеотидами (или же антисенс-терапия, блокирующая синтез определенного белка путем блокирования мРНК антисмысловыми олигонуклеотидами)у мышей, приводящая к сайленсингу гена, вызвала уменьшение доли жировой ткани в печени [9]. Фенотипические проявления данного полиморфизма связываются с повышенным индексом массы тела, печеночным ожирением и стеатозом и повышением уровня биохимических показателей, например аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ) [10].

Также предполагается, что эстроген у женщин может оказывать протективный эффект и снижать негативное влияние, вызванное данной мутацией. Возможно, именно это может приводить к более выраженной НАЖБП у мужчин [11]. Полиморфизм rs738409 способен влиять на развитие неалкогольного стеатогепатита и фиброза, а в дальнейшем и цирроза у пациентов с НАЖБП [12][13]. Отмечаются повышенный риск развития печеночной декомпенсации и гепатоцеллюлярной карциномы, а также повышение риска смерти от болезней печени. Важно отметить, что наличие фиброза в стадии F3–F4 в сочетании с данным полиморфизмом являлось единственным независимым предиктором гепатоцеллюлярной карциномы [14]. Кроме этого, наличие данного полиморфизма связывается с повышением общей смертности в популяции [15].

Отмечается и роль полиморфизма rs738409 в развитии почечной недостаточности на фоне НАЖБП. Например, показано повреждение почечных клубочков и канальцев у пациентов с НАЖБП [16][17].

При пересадке печени необходимо учитывать наличие мутации гена PNPLA3 не только у реципиента, но и у донора, поскольку экспрессия именно этого варианта в печени (в отличие от внепеченочной экспрессии) способствует развитию печеночного ожирения после трансплантации, если донор тоже имеет данную мутацию [18][19].

У детей наличие полиморфизма PNPLA3 p. Ile148Met также связано с развитием НАЖБП и повреждением печени в раннем возрасте [20].

Полиморфизм rs738409 является одним из самых изученных в контексте влияния на возникновение и развитие НАЖБП. Также известны и конформационные изменения в самом адипонутрине, приводящие к нарушению его работы в печени.

ВЛИЯНИЕ ГЕНА TM6SF2 НА РАЗВИТИЕ НЕАЛКОГОЛЬНОЙ ЖИРОВОЙ БОЛЕЗНИ ПЕЧЕНИ

Другим полиморфизмом, связанным с неблагоприятным течением НАЖБП, является TM6SF2 rs58542926 [21]. Несмотря на то что его влияние на особенности метаболизма жирных кислот в печени широко описано, структура самого белка изучена в куда меньшей степени. Предполагается, что данный белок имеет от 7 до 10 трансмембранных (ТМ) доменов, также для него идентифицированы тандемные повторы в области ТМ-доменов и консервативный домен EXPERA, имеющий стерол-изомеразную активность. Это позволяет предположить, что роль этого белка может быть связана с метаболизмом стерола [22][23]. Связь данного полиморфизма с вышеуказанной патологией подтверждается у европейской и азиатской популяций, однако для жителей Латинской Америки, например, бразильцев, не обнаружено значительной ассоциации мутантного генотипа TM6SF2 с развитием НАЖБП и неалкогольного стеатогепатита. Это необходимо учитывать при экстраполяции результатов исследований на представителей разных рас и этнических принадлежностей [24][25]. Важно отметить, что мутация влияет на стабильность белка и период его полужизни в клетке. Проявляются эти изменения следующим образом: происходит уменьшение секреции триглицеридов печенью, кроме того, оказывается влияние на экспрессию аполипопротеина B (АпоB). АпоВ накапливается в эндоплазматическом ретикулуме, и его дальнейший транспорт в аппарат Гольджи блокируется, что, в свою очередь, мешает транспорту холестерола из клетки [26]. Сам TM6SF2 выполняет свою функцию по стабилизации АпоВ, связываясь с ним в пространстве. В этом комплексе участвует белок ERLIN, который, не взаимодействуя с АпоВ, связывается с TM6SF2, способствуя стабилизации комплекса с АпоВ [27].

Кроме этого, носительство мутантного генотипа ТТ полиморфизма rs58542926 влияет на состав переносимых липопротеинами жирных кислот. Так, липопротеины очень низкой плотности 1 (ЛПОНП1) и ЛПОНП2 содержали меньше ненасыщенных жирных кислот, однако число насыщенных жирных кислот в них возрастало [28]. Поэтому влияние TM6SF2 на белки-транспортеры может являться частью того механизма, который обуславливает эффекты, оказываемые на метаболизм жирных кислот впечени.

Нокаутная по данному гену культура клеток HuH7 показала повышенное накопление мононенасыщенных и насыщенных жирных кислот. Данные клетки имели сниженное количество фосфатидилхолина и фосфотидилэтаноламина в мембранах. Данные фосфолипиды, как правило, и несут в себе мононенасыщенные и насыщенные жирные кислоты. При этом отмечается повышение их внутриклеточной концентрации [29]. Сходный эффект наблюдается и у пациентов — носителей данного варианта нуклеотидной последовательности. В плазме крови наблюдается дефицит полиненасыщенных жирных кислот, они куда меньше включаются в триглицериды и фосфатидилхолин. Кроме этого, сниженная экспрессия гена TM6SF2 может влиять на коэкспрессируемые гены. Например, гены, связанные с образованием триглицеридов и ЛПОНП, также имели меньшую экспрессию, тогда как гены, связанные с окислением жирных кислот, экспрессировались гораздо сильнее [30].

Иные проявления связываются с влиянием на биохимические показатели крови. Показано, что у детей с ожирением наличие данного варианта нуклеотидных последовательностей связано с низкими уровнями триглицеридов, липопротеинов низкой плотности и холестерола в крови, при этом уровень АЛТ был повышен. Кроме этого, было отмечено наличие стеатоза печени [31]. У взрослых пациентов — носителей данной мутации отмечаются изменения в метаболизме глюкозы и уровнях адипонектина и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида после приема пищи [32]. Кроме этого, данный полиморфизм связан с повышением риска развития фиброза и тем, насколько он будет выражен, а также со значительной жировой инфильтрацией печени [33][34]. Для этого гена, как и для PNPLA3, отмечается влияние на состояние почек у пациентов с НАЖБП. У данной группы пациентов наблюдается более высокая оцененная скорость клубочковой фильтрации, но при этом альбуминурия выражена в меньшей степени [35]. Также можно отметить, что диетотерапия у пациентов с данным полиморфизмом имеет ряд особенностей. Так, повышение количества рыбы в рационе (как источника полиненасыщенных жирных кислот) связывается с большим риском развития НАЖБП. Но в целом авторы подчеркивают, что применение диеты для пациентов с НАЖБП способно нивелировать негативные метаболические аспекты данной мутации [36][37].

Несмотря на то что проявления полиморфизма TM6SF2 rs58542926 изучены достаточно хорошо, сама структура этого белка и возможные конформационные изменения, связанные с данной нуклеотидной заменой, требуют дополнительных исследований.

ВЛИЯНИЕ ГЕНА MBOAT7 НА РАЗВИТИЕ НЕАЛКОГОЛЬНОЙ ЖИРОВОЙ БОЛЕЗНИ ПЕЧЕНИ

Ген MBOAT7 расположен на длинном плече 19 хромосомы, его продуктом является белок LPIAT1, который представляет собой ацилтрансферазу. Это трансмембранный белок с 6 ТМ-доменами, предполагается, что его каталитический центр расположен во внутриклеточном пространстве. LPIAT1 проявляет наибольшую активность по отношению к полиненасыщенным жирным кислотам, в частности, к 20:4-CoA и 20:5-CoA, используя их в качестве доноров ацильного остатка для образования фосфолипидов. Миссенс-мутация rs641738 приводит к потере ацилтрансферазной активности этого белка [38][39]. Показано, что функциональная недостаточность данного белка у мышей, которых кормили кормом с высоким содержанием жиров, привела к развитию стеатоза и фиброза. В культуре клеток печени in vitro отмечается избыточное накопление триглицеридов и коллагена, что является следствием нарушения работы LPIAT1 [40]. Наличие полиморфизма rs641738 ассоциировано с риском развития гепатоцеллюлярной карциномы [41].

Некоторое количество исследований посвящено влиянию вышеуказанного полиморфизма на течение НАЖБП у детей с ожирением. В исследовании PANIC показано, что носители мутантного аллеля Т имели склонность к более выраженному ожирению, повышенному уровню С-реактивного белка и АЛТ. При этом необходимо отметить, что для детей с мутацией в данном участке отмечалась тенденция увеличения активности АЛТ. За 2 года наблюдений показатель АЛТ вырос с 7% до 10% от нормального уровня [42]. При этом исследование 2021 г. не показало связи между наличием мутации rs641738 и изменением активности АЛТ и АСТ у детей с ожирением [43]. Подобное противоречие, безусловно, требует более тщательного исследования и накопления данных для однозначных выводов. Для этого полиморфизма, как и для других, отмечается влияние этноса на проявление его негативных эффектов. У детей из европеоидной популяции данный полиморфизм оказался связан с повышенным уровнем инсулина и сниженной чувствительностью к нему, а также с большим процентом печеночного жира. Однако этот эффект не был обнаружен у детей из латиноамериканской и африканской популяций [44].

В целом можно говорить о том, что роль полиморфизма rs641738 в развитии НАЖБП, а также его влияние на структурную и функциональную активность экспрессируемого геном MBOAT7 белка изучены довольно слабо, равно как и фенотипические проявления в различных группах пациентов с НАЖБП.

СОВОКУПНОЕ ВЛИЯНИЕ ГЕНОВ PNPLA3, TM6SF2 И MBOAT7 НА РАЗВИТИЕ НЕАЛКОГОЛЬНОЙ ЖИРОВОЙ БОЛЕЗНИ ПЕЧЕНИ

Нельзя не упомянуть о совокупном влиянии носительства данных полиморфизмов на состояние пациентов с НАЖБП. Показано, что аддитивный эффект полиморфизмов TM6SF2 E167K и PNPLA3 I148M способствует увеличению экспрессии геновSREBP-1c (транскрипционный фактор, регулирующий доступность холестерола в клетке) и FASN (ген синтазы жирных кислот), при этом отдельный вклад этих мутаций в усиление экспрессии был гораздо меньше [45]. Также наличие полиморфизмовPNPLA3 и TM6SF2 связывается с повышением уровня аминотрансфераз в крови [46]. Для полиморфизмов генов TM6SF2 и MBOAT7 не отмечается совокупного влияния на состояние печени и развитие фиброза. Кроме того, их взаимодействие не влияетна оказываемые ­полиморфизмом PNPLA3 rs738409 эффекты [47].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вышеописанные полиморфизмы генов PNPLA3, TM6SF2 и MBOAT7 способны оказывать различные эффекты. В первую очередь они влияют на саму структуру белков, которые описаны для адипонутрина и LPIAT, что приводит к потере их ацилтрансферазной активности. Для белка, являющегося продуктом гена TM6SF2, плохо описаны как его структура, так и эффект данной замены на функционирование и регуляцию работы других белков, вовлеченных в метаболизм жирных кислот в печени. Хотя накопленная в ходе исследований информация позволяет делать некоторые выводы об особенностях функционирования данных белков в норме и патологии, требуются дополнительные исследования. Зачастую фенотипические проявления вышеописанных генов связаны не только с влиянием на состояние печени, они способны негативно влиять на работу почек. Исследования последних 10 лет показывают, что мутации генов PNPLA3, TM6SF2 и MBOAT7 как по отдельности, так и совокупно оказывают негативное влияние на метаболизм жиров в печени и на его регуляцию, однако данных недостаточно, чтобы повсеместно применять полученные знания в диагностике и терапии. Вопросы, связанные с изучением влияния работы белков — участников липидного обмена на состояние печени при НАЖБП, требуют дополнительных исследований.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Финансирование осуществляется в рамках Госзадания № 0287-2021-0005 «Исследование молекулярно-генетических и регуляторно-метаболических механизмов функциональной активности клеток иммунной системы в норме и при иммунопатологических состояниях».

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. СмирноваvО.В. — получение и анализ данных, написание статьи; Лагутинская Д.В. — получение и анализ данных, написание статьи. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.