Анагаах ухааны хүрээлэнгийн Дотрын эмгэг судлалын сектор
Өгүүллийн PDF-ийг татах
Background and Purpose Liver disease that caused by iron metabolism failure is called Hemochromatosis (clinically “Bronze diabetes”, “Over spotted liver cirrhosis”). The two types of hemochromatosis are primary and secondary. Primary hemochromatosis is caused by a defect in the genes that control how much iron the human body absorb from food. Secondary hemochromatosis usually is the result of another disease or condition that causes iron overload. According to the study there is a real need to study the clinical reveals of hemachromatosis in Mongolian patients. The purpose of the study to determine the hemachromatosis in patients with liver cirrhosis and cancer.
Methods and Materials: The study involved 68 patients with diagnosis Liver cirrhosis and HCC (1st stage) who were hospitalized in Clinic of Gastroenterology of Shastin clinical hospital and “Shagdarsuren” Hepatic hospital from April to July, 2011. All patients were increased blood iron and iron compounded proteins (ferritin, transferrin). DNA analyze have made in Molecular Biological Laboratory of Institute of Biology, Mongolia. Sequencing assay has made in Molecular Biological Laboratory of Humboldt University, Germany.
Results. The patient’s age was 25-86, the mid aging – 55.42±1.7.
The allele frequencies of the C282Y, H63D, and S65C mutation (which in chromosome 6) were 16/136, 11.7% (heterozygous 7, homozygous 2), 9/136, 6.6% (heterozygous 0, homozygous 9), 3/136, 2.2% (heterozygous 0, homozygous 3), equally 28/136, 20.5% (heterozygous 7, homozygous 14).
Conclusions. In conclusion, the occurrence of the C282Y, H63D, and S65C mutation within HFE in this studied cohort of hereditary hemochromatosis. Therefore, these data incline that other factors than the HFE gene may play a role in determining hereditary hemochromatosis in Mongolians.
Pp. 45-49, Tables-2, Figures-8, References-13
Үндэслэл
Орчин үед дэлхий дахинаа анагаахын шинжлэх ухаан хурдацтай хөгжиж хүний биеийн эсэд агуулагдах бэлгийн болон биеийн хромoсом дахь генийг судлаж бүтэц, үүргийг нь тодорхойлж байна. Хромoсом дахь генийн мэдээллийн дагуу хүний биед хэрэгцээт уураг нийлэгжин бие махбодийн үйл ажиллагаанд оролцдог. Хэрэв генийн мэдээлэл өөрчлөгдсөн тохиолдолд түүний бүтээгдхүүн болох уургийн үйл ажиллагаа алдагдан эмнэлзүйд эмгэг шинж илэрдэг өвчнийг удмын өвчнүүд хэмээн нэрлэдэг бөгөөд эдгээр өвчнүүдийн нэг бүлэг нь удамшлын гаралтай төмрийн бодисын солилцоо алдагдахад үүсэх өвчнүүд юм.
Хүний бие махбодод зайлшгүй хэрэгцээт бодисууд (Na, K, Fe, Ca, Mg, Zn) хоол тэжээл болон бусад замаар гаднаас орж ирэхэд түүнийг шимэгдүүлэх, задлах, авч ашиглах болон бие махбодоос ялгаруулахын тулд тодорхой бүтэцтэй уураг, эсгэгүүд шаардагдаж олон төрлийн химийн урвалууд явагддаг. Дээрх уураг, эсгэг ба химийн урвалд шаардлагатай бие махбодод үүсдэг бодисуудын нийлэгжүүлэлт хромoсомд байрлах генийн нуклеотидын дарааллаас хамаарна. Хэрэв генийн өөрчлөлт буюу нуклеотидын дараалал өөрчлөлттэй бол дээр өгүүлсэн бодисуудын шимэгдэлт, ялгаруулалтад оролцох биемахбодод үүсдэг бодисууд өөрчлөгдөн үүргээ гүйцэтгэхгүй эсвэл өөр ямар нэг төрлийн химийн урвалд оролцон биед эмгэг үүсгэх нь бий. Нэгэнт ген дэх нуклеотидын дараалал өөрчлөлттэй бол хэвийн бус уураг үүссээр байх юм уу эсвэл хэрэгцээт уургууд үүсэхгүй байсаар байх болно. Ийм байдлыг бид удамшлын шалтгаанаар тайлбарладаг. Бие махбодод зайлшгүй хэрэгцээт бодис болох төмрийн солилцоо ч мөн дээрх үйл ажиллагаанд хамаарах бөгөөд уураг ферментүүд нь 6-р хромосом дахь HFE генийн нуклеотидын дарааллаар тодорхойлогддог (Beutler.E et al 2002, Allen K J et al 2008, Adams P C et al 2005).
Удамшлын шалтгаант хемохроматоз нь төмрийн солилцооны алдагдлаас үүсэх бүлэг эмгэгийн тоонд орох бөгөөд хүний биеийн 6-р хромосомд байрлах HFE генийн C282Y, H63D мутац болон hepcidin, hemojuvelin мутац өөрчлөлт, TFR2 (трансферриний хүлээн авуур), SLC11A3 (ферропортины ген), DMT-1 (металл зөөгч уураг) уургуудын өөрчлөлтөөс үүсдэг (Подымова.С.Д 2000, Anderson GJ 2007, Donovan A, Roy CN et al 2006, Pietrangelo A 2001).
Манай оронд төмөр дутагдлын цус багадалтын талаар хийсэн судалгаанаа, Г.Энхдолгор нарын элэгний порфири өвчний талаар хийсэн судалгаанаас өөр төмрийн бодисын солилцоо болон төмрийн хуримтлалын талаар судалгаа шинжилгээний ажил хомс байгаа юм. Иймээс төмрийн хуримтлалын талаар болон хемохроматозыг Монголчуудад илрүүлэх шаардлагатай байгаа нь харагдаж байна.
Бид 2006 онд “Хемохроматоз, Вильсоны өвчин, альфа-1-антитрипсины дутал, удамшлын шалтгаант элэгний пигментийн солилцооны өвчнүүдийн клиник, генетикийн зэхэц судалгаа” сэдэвт суурь судалгааны ажилаар элэгний бодисын солилцооны өвчнүүдийн талаар онолын судалгаа хийсэн бөгөөд бид Монгол хүмүүст тохиодож байгаа хемохроматозын шалтгаант элэгний цирроз өвчнийг илрүүлэх, хемохроматозын оношлогоо эмчилгээний асуудлыг шинжлэх ухааны үндэслэлтэйгээр тогтоох эрдэм судалгааны ажил болгож цусны ийлдэс дэх төмөр болон төмөрт нэгдлүүдийн хэмжээг судлаж эмнэлзүйд гарах өөрчлөлтийг судлан цаашид хемохроматоз өвчнийг үүсгэгч удмын шалтгааныг буюу генийн өөрчлөлтийг, цаашилбал ялган оношлох шаардлагатай бусад өвчнүүдийн талаар судлах шаардлага тулгарсан юм.
Зорилго:
Удамшлын шалтгаант хемохроматозын генийн мутацийг Монгол хүнд тодорхойлох ба бусад төмрийн хамааралтай бодисын солилцооны эмгэгүүдийг ялган оношлох.
Зорилт:
- Анхдагч хемохроматозтой хүмүүст молекулбиологийн өндөр мэдрэмж бүхий аргуудыг ашиглан HFE генийн бүтцийн өөрчлөлт мутацийг олж илрүүлэх тэдгээрийн тохиолдол, давтамжийг судлах
- Төмөр хуримтлагдах бусад удмын эмгэгүүдийг судлах, ялган оношлох
СУДАЛГААНЫ АЖЛЫН ҮР ДҮН – 1
Молекул генетикийн судалгаа
Молекул биологийн салбар өндөр хөгжсөн өнөө үед төмрийн бодисын солилцоонд оролцдог уургуудыг кодлогч генийн байрлалыг тогтоож, кодыг уншиж тайлбарлажээ.
Анх 1996 онд АНУ-д эрдэмтэн John N. Feder, Roger K. Wolff нар Mercator genetics-ын хамт олонтойгоо Menlo Park, California-д хүний биеийн 6-р хромсом дээр байрлах HFE ген удамшлын гаралтай буюу анхдагч HFE хамааралт хемахроматозыг нөхцөлдүүлж байгааг байршилзүйн клончлох (positional cloning) аргаар тодорхойлсон (Cullen L. M. 1999). Santos M болон түүний хамтрагч нар 1998 онд хийсэн судалгаандаа тулгуурлан хемохроматозоор өвчилсөн ихэнх хүмүүсийн хувьд MHC I бүлгийн үндсэн бүрдэл болох ген нь төмрийн солилцооны алдагдалд хүргэж байна хэмээн үзжээ.
HFE ген нь 348 амин хүчлийн дараалалтай эсийн мембраны MHC I бүлгийн уураг буюу эсийн мембран дээрх трансферрины уураглаг бүтэцтэй хүлээн авуурыг кодлодог ба төмөр агуулсан трансферрин уурагтай холбогдох үйл ажиллагааг нөхцөлдүүлж эсийг төмрөөр хангах үүрэгтэй (Pietrangelo A 2002; Adams P C et al 2005; Allen K J et al 2008). Мөн уг хүлээн авуур нь эсэд төмөр хэрэгцээтэй байгааг мэдээлж байдаг. Трансферрины рецепторын ферритины молекултай холбогдсон нэгдэл нь эс дотор ороод трансферрин эерэг нэгдэл болон үндсэн уураг буюу HFE генийн бүтээгдхүүн болж задардаг (Roy.C 1999). 1999 онд эрдэмтэн Lebron J. Bjorkman биомэдрэг аргыг ашиглан HFE генийн бүтээгдхүүн болох уургийн талстын бүтцийг судалж үзсэн бөгөөд судалгааны үр дүнд дээрх уураг нь төмөртэй холбогдсон трансферрины рецепторын бүтэцтэй нягт холбоотой байгааг тодорхойлжээ. HFE генээр үүсгэгдсэн эмгэг трансферрины рецептор болон рН нөлөөт трансферрины рецептор нь эсийн гаднаас эс рүү төмөр зөөвөрлөх үүрэгтэй байгааг уг судалгааны ажлын үр дүн харуулсан.
Picture 1. The mutation of transferrin receptor locates in cell membrane which is molecule of MHC class 1. Protein encodes by HFE gene in chromosome 6
Source: Janine Genschel, Lkhagvasuren Sodnomtsogt et al, “Liver Manifestation in Wilson Disease: Role of the HFE genotype” 2003
Генийн мутацийн мөн чанар нь 845-д байрлалтай нуклеотид гуанин аденинаар солигдсоноор 282- д байрлах цистеины аминхүчлийг HFE уураг дахь тиррозиноор солигдоход хүргэнэ. Энэ өөрчлөлтийг C282Y гэдэг. Өвчтөнүүдийн 85- 90% нь дээрх мутац илэрдэг. Алдагдсан цистеин хоёрдогч цистеинтэй нэгдэн дисульфидийн холбоо үүсгэх ба энэ цаашлаад альфа-3 зангилаа үүсгэнэ. Мутаци буюу өөрчлөлт гарсан уурганд зангилаа үүсэхгүй ба HFE уураг нь бета-2 микронлобулинтэй холбогдох боломжгүй болдог.
Төгсгөлд нь мутаци өөрчлөлтийг идэвхжүүлэгч буюу дарангуйлагч хүчин зүйлүүдийн талаар авч үзэх шаардлага тулгарна. Эдгээр хүчин зүйлүүдгүйгээр HFE ген нь өөрийнхөө байрлалд орж үүргээ гүйцэтгэж чадахгүй. Удамзүйн C282Yийг генийн мутаци гэж ойлгож болох бөгөөд энэ нь уургийн үйл ажиллагааны алдагдал (нокаут)- ыг илэрхийлнэ.
Бид судалгаанд хамрагдсан 68 өвчтөний цусны дээжээс ялгасан ДНХ-г ХБНГУ-ын Хүмбольдтын их сургуулийн Гастроэнтерологийн институт болон Монгол улсын Анагаах ухааны хүрээлэн хоёрын хамтын ажиллагааны гэрээний хүрээнд тус институтын молекул биологийн лабораторит хийлээ. Хамрагдсан нийт 68 өвчтөний 136 аллелаас C282Y, H63D, S65C мутацийн аллелийн давтамж 16/136 буюу 11.7% (хетерозигот 7, хомозигот 2), 9/136 буюу 6.6% (хетерозигот 0, хомозигот 9), 3/136 буюу 2.2% (хетерозигот 0, хомозигот 3), нийт 28/136 буюу 20.5% (хетерозигот 7, хомозигот 14) байлаа.
Picture 2. C282Y mutation
[C282Y] Мутаци нь HFE генийн амин хүчлийн 282-р байрлалд цистейн амин тирозин амин хүчлээр солигдсоноос нуклеотидийн 845-р локусд гуанин нь аденинаар өөрчлөгдсөн. Хэвийн үедээ цистейн амин хүчил хоорондоо дисульфидийн гүүр бүхий холбоо үүсгэн холбогддог байсан нь химийн бүтцийн хувьд эрс ялгаатай ароматик цагираг агуулсан нь тирозин амин хүчлээр солигдсоноос дээрх дисульфидийн гүүр эвдэрч бета 2-микроглобулин харилцан үйлчлэлцэж холбогдох чадвараа алддаг байна. Өөрөөр хэлбэл трансферрины рецептор нь лигандтайгаа холбогдох үйл явц алдагддаг байна.
Picture 3. Amino acid detection of C282Y mutation
Picture 4. H65D mutation
[H65D] Мутаци нь HFE генийн амин хүчлийн 63- р байрлалд хистидин амин хүчил нь аспаргины амин хүчлээр солигдсоноос нуклеотидийн 187- р локусд цитозин нь гуанинаар өөрчлөгдсөн.
Гэхдээ амин хүчлийн энэхүү өөрчлөлт нь трансферринрецепторын үйл ажиллагаатай огт холбоогүй бөгөөд орчны pH-с хамааран зохицуулагддаг HFE уураг/трансферрины рецептор/трансферрины харилцан холбоонд хоёр карбооксил групп бүхий солигдсон аспаргинины хүчлийн нөлөөгөөр орчны pH-д нөлөөлснөөр дээрх генийн өөрчлөлт үүсдэг байна. Дээрх гурван уургийн харилцан үйлчлэл алдагдсанаас генийн өөрчлөлт үүсдэг байна.
Picture 5. Amino acid detection of H65D mutation
Picture 6. S65C mutation
[S65C] Мутаци нь HFE генийн амин хүчлийн 65-р байрлалд өөр хоорондоо химийн бүтцийн хувьд ялгаатай серин амин хүчил цистейн амин хүчлээр солигдсоноос удамшлын хемохроматоз өвчин үүсгэх шалтгаан болдог байна.
Picture 7. Amino acid detection of S65C mutation
Picture 8. HFE gene mutation detected in gel electroforesion assay
Зураг 8-т хемoхроматозыг нөхцөлдүүлэгч 3 мутацийн нэг болон 2 аллелд илэрч байгаа байдлыг харуулжээ.
Table 1. HFE gene genotype in hemochromatosis
Хетерозигот генийн өөрчлөлт илэрсэн 7 өвчтөн нь 47-61 насны эрэгтэйчүүд байсан ба эмнэлзүйд арьс харлах, ам цангах, их шээх, түрүү булчирхайн өөрчлөлт илэрсэн. Лабораторийн шинжилгээнд цусны ийлдэс дэх төмөр, ферритин, трансферрины хэмжээ ихэссэн. Элэгний цирроз оноштой 5, Элэгний хавдар оноштой 2 өвчтөн байлаа.
СУДАЛГААНЫ АЖЛЫН ҮР ДҮН - 2
Арьсны хожуу үеийн порфири (Porphyria cutanea tarda)-ийн үед UROD ген, Африкийн төмөр ихдэлтийн үед SLC40A1 ген, өсвөр үеийн хемохроматоз RGM, HJV ген, Фридрихийн атакси FXN ген, удамшлын атрансферринеми болон хипотрансферринемийн үед TF ген, удамшлын церулоплазмины дутагдлын үед СР генийн өөрчлөлт тус тус илэрдгийг гадаадын судлаачдын бүтээлүүдээс тодорхойлсон бөгөөд эдгээр генийн өөрчлөлтийг цаашдаа манай орны нөхцөлд судлах зайлшгүй шаардлага байна. Бид зөвхөн хемохроматоз өвчний хэлбэрүүдийг судлаж үзэхэд генийхээ өөрчлөлтөөс хамааран дотроо хэд хэдэн хэлбэрүүдэд хуваагддаг байна.
Table 2. Differential diagnose of hemochromatosis
Хүснэгтээс харахад дэлхийд хемохроматоз өвчнийг үндсэн 4 бүлэг болгодог бөгөөд эдгээр нь хоорондоо генийн мутациараа онцлог бөгөөд эдгээр өвчнүүдийг үүсгэх генийн өөрчлөлтийг судлаж эмнэлзүй, лабораторийн шинжилгээгээр ялган оношлох боломж хомс байдагийг харгалзан үзэж генийн шинжилгээг хийх нь чухал ач холбогдолтой юм. Дан ганц төмөр хэмээх бодисын бие махбодид явагдах бодисын солилцоонд оролцдог уургуудын өөрчлөлтөөс хамаарч маш олон өвчин тохиолдож байгааг хооронд ялган оношлож молекул генетикийн судалгааг дэлхийн түвшинд хүргэх шаардлагатай байна.
Дүгнэлт:
- Цусан дахь төмөр болон төмөрт нэгдлийн хэмжээ ихэссэн элэгний циррозба элэгний хавдар оноштой өвчтөнүүдэд хемохроматозыг батлахад хүний биеийн 6-р хромосомын HFE генийн C282Y, H63D, S65C мутациуд Монголчуудад мөн онцлог байна.
- Хемохроматозыг хемохроматозын бусад хэлбэрүүдээс молекул генетикийн аргаар ялган оношлох шаардлагатай байна.
2. Подымова.С.Д “Болезни печени”, 2000, Москва, глава 8, ст-225
3. Энхдолгор.Г ба бусад “Порфирины өвчний оношлогоо эмчилгээ” Монголын анагаах ухаан, 1986, 3(59), http://www.mongolmed. mn/article/1445
4. Энхдолгор.Г ба бусад “Элэгний шинж тэмдэгийн порфири өвчин” Монголын анагаах ухаан, 1987, 3(63), http://www.mongolmed.mn/ article/2873
5. Adams P C et al, “Hemochromatosis and iron-overload screening in a racially diverse population”, 2005, N Engl J Med 352:1769, / PMID:15858186/
6. Allen K J et al, “A prospective study of mutations in the HFE gene and development of hereditary haemochromatosis disease”, 2008, N Engl J Med, 2008
7. Anderson GJ “Mechanisms of iron loading and toxicity”, 2007, Am J Hematol 82(12):1128–1131. doi:10.1002/ajh.21075
8. Beutler.E et al, “HFE hereditary haemochromatosis mutation in the USA”, 2002, Lancet 359:211, / PMID 11812557/
9. Cullen L.M, Anderson G.J et al Genetics of hemochromaosis. Annu. Rev. Med. 1999, №50. P.87-98
10. Donovan A, Roy CN et al “The ins and outs of iron homeostasis”, 2006, Physiology (Bethesda) 21:115–123. doi:10.1152/physiol.00052.2005
11. Genschel.J, Lkhagvasuren.S et al, “Liver Manifestation in Wilson Disease: Role of the HFE genotype” April 2003, Gastroenterology Vol.124, issue 4, Supplement 1, page A666
12. Pietrangelo A, “Physiology of iron transport and the hemochromatosis gene”, 2001, Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 282: G403–G414, 2002; 10.1152/ajpgi.00404.2001.
13. Roy C.N et al The hereditary hemochromatosis protein, HFE, specifically regulates transferringmediated iron uptake in HeLa cells, J. Biol. Chem 1999 Vol 26 №274(13). P.9022-9028
