Геногеография детерминантов рецептора витамина D (ген VDR) в популяциях Евразии с разным характером природопользования

Аннотация

Введение. Способность организма к усвоению витамина D определяется, помимо других факторов, активностью тканевого рецептора (vitamin D receptor), которая кодируется геном VDR. Межгрупповые различия в носительстве полиморфизмов VDR мы рассматриваем как результаты отбора, направленного на снижение популяционных частот дезадаптивных вариантов. По данным литературы, аллели A*TaqI (rs731236), G*BsmI (rs1544410), C*ApaI (rs7975232) и A*FokI (rs2228570) выделены как условно «рисковые», ассоциированные со снижением минеральной плотности кости и развитием остеопороза. Мы предположили, что на формирование популяционной специфики частот VDR могло влиять традиционное питание группы, определявшееся принадлежностью к хозяйственно-культурному типу (ХКТ).

Цель исследования: сравнить частоты аллелей A*TaqI, G*BsmI, C*ApaI и A*FokI гена VDR в группах коренного населения с исторически сложившимися системами хозяйствования, ориентированными на преимущественное использование продуктов земледелия, скотоводства или охоты в сочетании с рыболовством.

Материалы и методы. Популяционный полиморфизм VDR исследован на материалах 3463 образцов ДНК, представляющих 76 популяций коренного европеоидного и монголоидного населения Евразии. На основании данных о традициях природопользования выделены группы «земледельцев» (n=49), «скотоводов» (n=13) и «охотников» (n=14).

Результаты. Монголоидные земледельческие группы достоверно отличаются от европеоидных более высоким носительством A*TaqI (p=0,008) и G*BsmI (p < 0,0001). Поскольку скотоводы и охотники представлены только монголоидными популяциями, дальнейшее сравнение проводилось в ХКТ, представленных монголоидами. Фактор принадлежности к ХКТ оказался значимым для частот полиморфизмов G*BsmI и A*FokI (p=0,02). Носительство G*BsmI у скотоводов ниже, чем у охотников (p=0,02). По частотам A*FokI скотоводы и охотники не различаются, но обе эти группы достоверно (p<0,05) отстают от земледельцев.

Заключение. Установлено, что популяционная специфика распределения полиморфизмов VDR связана с расовой принадлежностью группы. В монголоидных популяциях фактор принадлежности к ХКТ значим и, следовательно, мог повлиять на распределение полиморфизмов VDR. Для исследования в популяциях большой европеоидной расы необходимы данные о частотах полиморфизмов VDR в группах скотоводов и охотников-рыболовов европеоидного происхождения.

Литература

Аксенова Е.А., Сильванович А.П., Михайловская А.В., Даниленко Н.Г. Особенности распределения частот полиморфных аллелей гена рецептора витамина D в популяциях этнических белорусов // Молекулярная и прикладная генетика, 2016. Т. 21. С. 71–80.

Каримов Х.Я., Ибрагимов З.З., Мухамедов Р.С., Аширметов А.Х., Резванов А.С. с соавт. Исследование полиморфизма Taq-I гена рецептора витамина D (VDR) и определение его роли в патогенезе остеопороза // Журнал теоретической и клинической медицины, 2015. № 3. С. 29–33.

Катаева Д.Г. Минеральный состав мяса диких копытных Дагестана // Проблемы развития АПК региона, 2019. Т. 2 (38). С. 218–222.

Козлов А.И., Вершубская Г.Г., Лавряшина М.Б., Остроухова И.О. Отражение особенностей традиционного питания в генофондах народов с лесо-таёжным типом природопользования // Вестник Московского университета. Серия XXIII: Антропология, 2020. № 3. С. 46–56. DOI: 10.32521/2074-8132.2020.3.046-056.

Народы мира: историко-этнографический справочник. Ю.В.Бромлей (гл.ред.). М.: Советская энциклопедия. 1988. 624 с.

Скурихин И.М., Тутельян В.А. Химический состав российских продуктов питания. М.: ДеЛи принт. 2002. 236 с.

Чирич Е.Г., Бабина М.П. Изучение химического состава и пищевой ценности мяса диких животных // Ученые Записки Витебской академии ветеринарной медицины, 2014. Т. 50. № 1-1. С. 202–204.

Ahmed A.E., Sakhr H.M., Hassan M.H., El-Amir M.I., Ameen H.H. Vitamin D receptor rs7975232, rs731236 and rs1544410 single nucleotide polymorphisms, and 25-hydroxyvitamin D levels in Egyptian children with type 1 diabetes mellitus: effect of vitamin D co-therapy. Diabet. Metab Syndr Obes., 2019, 12, pp. 703-716. DOI: 10.2147/DMSO.S201525.

Al-Ghafari A.B., Balamash K.S., Doghaither H.A.A. Relationship between serum vitamin D and calcium levels and Vitamin D Receptor gene polymorphisms in colorectal cancer. BioMed Res. Internat., 2019, 1, pp. 1-7.

Amar A., Afzal A., Hussain S.A., Hameed A., Khan A.R., et al. Association of vitamin D receptor gene polymorphisms and risk of urolithiasis: results of a genetic epidemiology study and comprehensive meta-analysis. Urolithiasis, 2020, 48 (5), pp. 385-401. DOI: 10.1007/s00240-019-01157-7.

Amato M., Pacini S., Aterini S., Punzi T., Gulisano M., et al. Iron indices and vitamin D receptor polymorphisms in hemodialysis patients. Adv. Chronic Kidney Dis., 2008, 15 (2), pp. 186-190. DOI: 10.1053/j.ackd.2008.01.013.

Ansari M.G.A., Mohammed A.K., Wani K.A., Hussain S.D., Alnaami A.M., et al. Vitamin D receptor gene variants susceptible to osteoporosis in Arab post-menopausal women. Curr. Issues Mol. Biol., 2021, 43 (3), pp. 1325-1334. DOI: 10.3390/cimb43030094.

Arai H., Miyamoto K.-I., Taketani Y., Yamamoto H., Iemori Y., et al. A Vitamin D Receptor gene polymorphism in the translation initiation codon: effect on protein activity and relation to bone mineral density in Japanese women. J. Bone Mineral Res., 1997, 12 (6), pp. 915–921. DOI: 10.1359/jbmr.1997.12.6.915

Balanovska E.V., Zhabagin M.K., Agdzhoyan A.T., Chukhrayeva M.I., Markina N.V., et al. Population biobanks: organizational models and prospects of application in gene geography and personalized medicine. Russ. J. Genet., 2016, 12, pp.1371-1387.

Banjabi A., Al-Ghafari A., Kumosani T., Kannan K., Fallatah S.M. Genetic influence of vitamin D receptor gene polymorphisms on osteoporosis risk. Int. J. Health Sci. (Qassim), 2020, 14 (4), pp. 22-28.

Beckmann M., Václavík T., Manceur A. Šprtová L., von Wehrden H., et al. glUV: A global UV-B radiation dataset for macroecological studies. Methods Ecol. Evol., 2014, 5 (4), pp. 372–383.

Bhanushali A.A., Lajpal N., Kulkarni S.S., Chavan S.S., Bagadi S.S., et al. Frequency of FokI and TaqI polymorphism of vitamin D receptor gene in Indian population and its association with 25-hydroxyvitamin D levels. Indian J. Hum. Genet., 2009, 15 (3), pp. 108–113.

Bid H.K., Mittal К.В. Study of vitamin-D receptor (VDR) gene start codon polymorphism (Fok I) in healthy individuals from North India. Indian J. Hum. Genet., 2003, 9 (2), pp. 51-54.

Chen W.C., Chen H.Y., Hsu C.D., Wu J.Y., Tsai F.J. No association of vitamin D receptor gene BsmI polymorphisms with calcium oxalate stone formation. Mol. Urol., 2001, 5(1), pp. 7-10. DOI: 10.1089/109153601750124203.

Chorti A., Achilla C., Tsalkatidou D., Moysidis M., Cheva A., et al. A pilot study of the association VDR polymorphisms with primary hyperparathyroidism. In Vivo, 2023, 37 (3), pp. 1111–1116. DOI: 10.21873/invivo.13186.

Chowdhary R., Khan R.B., Masarkar N., Malik R., Goel S.K. An association of VDR gene polymorphism in hypovitaminosis D mediated secondary hyperparathyroidism in adolescent girls; a tertiary hospital study in Central India. Steroids, 2022, 185: 109054. DOI: 10.1016/j.steroids.2022.109054.

Cocolos A.M., Muresan A., Caragheorgheopol A., Ghemigian M., Ioachim D., et al. Vitamin D status and VDR polymorphisms as prognostic factors in differentiated thyroid carcinoma. In Vivo, 2022, 36 (5), pp. 2434-2441. DOI: 10.21873/invivo.12977.

Colombini A., Brayda-Bruno M., Lombardi G., Croiset S., Vrech V., et al. FokI polymorphism in the Vitamin D Receptor Gene (VDR) and its association with lumbar spine pathologies in the Italian population: a case-control study. PLoS ONE, 2014, 9 (5): e97027.

Djurovic J., Stamenkovic G., Todorovic J., Aleksic N., Stojkovic O. Polymorphisms and haplotypes in VDR gene are associated with female idiopathic infertility. Hum. Fertil. (Camb)., 2020, 23 (2), pp. 101–110. DOI: 10.1080/14647273.2018.1515503.

ElRawi H.A., Ghanem N.S., ElSayed N.M., Ali H.M., Rashed L.A., et al. Study of vitamin D level and Vitamin D Receptor polymorphism in hypothyroid Egyptian patients. J. Thyroid Res., 2019: 3583250. DOI: 10.1155/2019/3583250.

Falleti E., Bitetto D., Fabris C., Cussigh A., Fontanini E., et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms and hepatocellular carcinoma in alcoholic cirrhosis. World J. Gastroenterol., 2010, 16 (24), pp. 3016–3024.

Ferrari S., Rizzoli R., Manen D., Slosman D., Bonjour J.P. Vitamin D receptor gene start codon polymorphisms (FokI) and bone mineral density: interaction with age, dietary calcium, and 3'-end region polymorphisms. J. Bone Miner. Res., 1998, 13 (6), pp. 925-930. DOI: 10.1359/jbmr.1998.13.6.925.

Garnero P., Borel O., Sornay-Rendu E., Delmas P.D. Vitamin D receptor gene polymorphisms do not predict bone turnover and bone mass in healthy premenopausal women. J. Bone Mineral Res., 1995, 10 (9), pp. 1283–1288. DOI: 10.1002/jbmr.5650100902.

Gennari L., Becherini L., Mansani R., Masi L., Falchetti A., et al. Fok I polymorphism at translation initiation site of the Vitamin D Receptor Gene predicts bone mineral density and vertebral fractures in postmenopausal Italian women. J. Bone Mineral Res., 1999, 14 (8), pp. 1379–1386.

Göring H. Vitamin D in nature: a product of synthesis and/or degradation of cell membrane components. Biochemistry (Mosc), 2018, 83 (11), pp. 1350-1357. DOI: 10.1134/S0006297918110056.

Gunes S., Bilen C.Y., Kara N., Asci R., Bagci H., et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms in patients with urolithiasis. Urol. Res., 2006, 34 (1), pp. 47-52. DOI: 10.1007/s00240-005-0033-1.

Inoue N., Watanabe M., Ishido N., Katsumata Y., Kagawa T., et al. The functional polymorphisms of VDR, GC and CYP2R1 are involved in the pathogenesis of autoimmune thyroid diseases. Clin. Exp. Immunol., 2014, 178 (2), pp. 262–269. DOI: 10.1111/cei.12420.

Ivanova J., Doukova P., Boyanov M., Popivanov P. Fokl and BsmI polymorphisms of the vitamin D receptor gene and bone mineral density in a random Bulgarian population sample. Endocrine, 2006, 29 (3), pp. 413–418.

Jain R. When too much sun is never enough: Association of the VDR gene polymorphisms with insulin resistance. PhD thesis. Auckland: Auckland University of Technology MAppSc, 2010. 172 pp.

Jafar T., Tripathi G., Mehndi A.A., Mandal K., Gulati S., et. al. Vitamin D Receptor gene polymorphisms in Indian children with idiopathic nephrotic syndrome. Int. J. Hum. Genet., 2009, 9, pp. 49-55.

Jafarpoor A., Jazayeri S.M., Bokharaei-Salim F., Ataei-Pirkooh A., Ghaziasadi A., et al. VDR gene polymorphisms are associated with the increased susceptibility to COVID-19 among Iranian population: A case-control study. Int. J. Immunogenet., 2022, 49 (4), pp. 243-253. DOI: 10.1111/iji.12585.

Ji G.-R., Yao M., Sun C.-Y., Li Z.-H., Han Z. BsmI, TaqI, ApaI and FokI polymorphisms in the vitamin D receptor (VDR) gene and risk of fracture in Caucasians: A meta-analysis. Bone, 2010, 47 (3), pp. 681-686.

Kaushik H., Mahajan R., Dabas G., Shrivastava N., Ashraf R., et al. A cross-sectional study to find association of VDR gene polymorphism with non-syndromic congenital ichthyosis and with vitamin D deficiency. Arch. Dermatol. Res., 2023, 315 (3), pp. 551-557. DOI: 10.1007/s00403-022-02399-z.

Kozlov A.I., Vershubskaya G.G. Blood Serum 25-Hydroxyvitamin D in Various Populations of Russia, Ukraine, and Belarus: A Systematic Review with Elements of Meta-analysis. Hum. Physiol., 2017, 43 (6), pp. 729-740. DOI: 10.1134/S0362119717060044.

Kozlov A.I., Vershubskaya G.G. Systematic review on vitamin D levels in various populations of the Russian North. Hum. Physiol., 2019, Vol. 45 (5), pp. 565-575. DOI: 10.1134/S0362119719050062.

Kozlov A., Vershubsky G., Kozlova M. Indigenous peoples of Northern Russia: Anthropology and health. Circumpolar Health Suppl., 2007, 1, pp. 1-184.

Kozlov A.I., Vershubskaya G.G., Nagornaya E.G., Voronina M.M., Pylev V.Yu., et al. Distribution of VDR Gene Polymorphisms in Northern Eurasia Populations. Med. Res. Arc., 2024, 12 (10): 5897. DOI: 10.18103/mra.v12i10.5897.

Latacz M., Rozmus D., Fiedorowicz E., Snarska J., Jarmołowska B., et al. Vitamin D Receptor (VDR) gene polymorphism in patients diagnosed with colorectal cancer. Nutrients, 2021, 13 (1): 200. DOI: 10.3390/nu13010200.

Leonard W.R., Sorensen M.V., Galloway V.A., Spencer G.J., Mosher M.J., et al. Climatic influences on basal metabolic rates among circumpolar populations. Amer. J. Hum. Biol., 2002, 14 (5), pp. 609-620.

Lorentzon M., Lorentzon R., Nordström P. Vitamin D receptor gene polymorphism is related to bone density, circulating osteocalcin, and parathyroid hormone in healthy adolescent girls. J. Bone Miner. Metab., 2001, 19 (5), pp. 302–307.

Magiełda-Stola J., Kurzawińska G., Ożarowski M., Karpiński T.M., Drews K., et al. The significance of VDR genetic polymorphisms in the etiology of preeclampsia in pregnant Polish women. Diagnostics (Basel), 2021, 11 (9): 1698. DOI: 10.3390/diagnostics11091698.

Mahto H., Tripathy R., Das B.K., Panda A.K. Association between vitamin D receptor polymorphisms and systemic lupus erythematosus in an Indian cohort. Int. J. Rheum. Dis., 2018, 21, pp. 468-476. DOI: 10.1111/1756-185X.13245.

Marasli E., Ozdolap S., Sarikaya S. Relationship between FokI polymorphism in the vitamin D receptor gene and fibromyalgia syndrome. Intern. J. Rheumatic Dis., 2016, 19, pp. 1063–1068.

Marozik P., Tamulaitiene M., Rudenka E., Alekna V., Mosse I., et al. Association of Vitamin D Receptor gene variation with osteoporosis risk in Belarusian and Lithuanian postmenopausal women. Front. Endocrinol., 2018, 9: 305. DOI: 10.3389/fendo.2018.00305

Meng Y.F., Xin Q., Lu J., Xiao P., Li J. Association between single nucleotide polymorphisms in the vitamin D receptor and incidence of dry eye disease in Chinese Han population. Med. Sci. Monit., 2019, 25, pp. 4759-4765. DOI: 10.12659/MSM.915434.

Mossetti G., Vuotto P., Rendina D., Numis F.G., Viceconti R., et al. Association between vitamin D receptor gene polymorphisms and tubular citrate handling in calcium nephrolithiasis. J. Intern. Med., 2003, 253, pp. 194–200.

Murthykumar K., Arjunkumar R., Jayaseelan V.P. Association of vitamin D receptor gene polymorphism (rs10735810) and chronic periodontitis. J. Investig Clin. Dent., 2019, 10 (4): e12440. DOI: 10.1111/jicd.12440.

Munkhbayarlakh S., Kao H.F., Hou Y.I., Tuvshintur N., Bayar-Ulzii B., et al. Vitamin D plasma concentration and vitamin D receptor genetic variants confer risk of asthma: a comparison study of Taiwanese and Mongolian populations. World Allergy Organ. J., 2019, 12 (11): 100076. DOI: 10.1016/j.waojou.2019.100076.

Newmark H., Dantoft W., Ghazal P. Evolutionary origin of the interferon–immune metabolic Axis: the sterol-vitamin D link. Front. Immunol., 2017, 8: 62. DOI: 10.3389/fimmu.2017.00062.

Özaydin E., Dayangac-Erden D., Erdem-Yurter H., Derman O., Coşkun T. The relationship between Vitamin D Receptor gene polymorphisms and bone density, osteocalcin level and growth in adolescents. J. Pediatr. Endocrinol. Metabol., 2010, 23 (5), pp. 491–496.

Pakpahan C., Wungu C.D.K., Agustinus A., Darmadi D. Do Vitamin D receptor gene polymorphisms affect bone mass density in men?: A meta-analysis of observational studies. Ageing Res. Rev., 2022, 75: 101571. DOI: 10.1016/j.arr.2022.101571.

Pike J.W., Meyer M.B. The vitamin D receptor: new paradigms for the regulation of gene expression by 1,25-Dihydroxyvitamin D3. Endocrinol. Metab. Clin. N. Am., 2010, 39, pp. 255–269. DOI: 10.1016/j.ecl.2010.02.007.

Rajaram M., Selvarajan S., Neelamegan R., Kamalanathan S., Gunaseelan V., et al. Effects of genetic polymorphisms in vitamin D metabolic pathway on vitamin D level and asthma control in South Indian patients with bronchial asthma. Lung India, 2019, 36 (6), pp. 483-491. DOI: 10.4103/lungindia.lungindia_23_19.

Randerson-Moor J.A., Taylor J.C., Elliott F., Chang Y.M., Beswick S., et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms, serum 25-hydroxyvitamin D levels, and melanoma: UK case–control comparisons and a meta-analysis of published VDR data. Eur. J. Cancer, 2009, 4 (18), pp. 3271–3281.

Rasoul M.A., Haider M.Z., Al-Mahdi M., Al-Kandari H., Dhaunsi G.S. Relationship of four vitamin D receptor gene polymorphisms with type 1 diabetes mellitus susceptibility in Kuwaiti children. BMC Pediatrics, 2019, 19 (1): 71. DOI: 10.1186/s12887-019-1448-0.

Rahman M.M., Nawfal T., Khabir F.A., Hosen M.B., Washif M., et al. Impact of vitamin D binding protein (GC) and vitamin D receptor (VDR) gene polymorphism on the risk of developing preeclampsia. Biochem. Biophys. Rep., 2023, 35: 101526. DOI: 10.1016/j.bbrep.2023.101526.

Rendina D., Mossetti G., Viceconti R., Sorrentino M., Castaldo R., et al. Association between vitamin D receptor gene polymorphisms and fasting idiopathic hypercalciuria in recurrent stone-forming patients. Urology, 2004, 64 (4), pp. 833-838. DOI: 10.1016/j.urology.2004.05.013.

Ruggiero M., Pacini S., Amato M., Aterini S., Chiarugi V. Association between vitamin D receptor gene polymorphism and nephrolithiasis. Miner. Electrolyte Metab., 1999, 25 (3), pp. 185-190. DOI: 10.1159/000057443.

Salimi S., Eskandari F., Rezaei M., Sandoughi M. Vitamin D Receptor rs2228570 and rs731236 Polymorphisms are susceptible factors for systemic lupus erythematosus. Adv. Biomed. Res., 2019, 8: 48. DOI: 10.4103/abr.abr_19_19.

Selvaraj P., Chandra G., Jawahar M.S., Rani M.V., Rajeshwari D.N., et al. Regulatory role of Vitamin D receptor gene variants of BsmI, ApaI, TaqI, and FokI polymorphisms on macrophage phagocytosis and lymphoproliferative response to mycobacterium tuberculosis antigen in pulmonary tuberculosis. J. Clin. Immunol., 2004, 24 (5), pp. 523–532.

Seo I.Y., Kang I.H., Chae S.C., Park S.C., Lee Y.J., et al. Vitamin D receptor gene Alw I, Fok I, Apa I, and Taq I polymorphisms in patients with urinary stone. Urology, 2010, 75 (4), pp. 923-927. DOI: 10.1016/j.urology.2009.10.006.

Shahbazi S., Alavi S., Majidzadeh-A.K., Ghaffarpour M., Soleimani A., et al. BsmI but not FokI polymorphism of VDR gene is contributed in breast cancer. Med. Oncol., 2013, 30 (1): 393. DOI: 10.1007/s12032-012-0393-7.

Sioka C., Papakonstantinou S., Markoula S., Gkartziou F., Georgiou A., et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms in multiple sclerosis patients in Northwest Greece. J. Negative Res. BioMed., 2011, 10 (1): 3.

Song D.K., Lee H., Hong Y.S., Sung Y.A. Vitamin D receptor and binding protein polymorphisms in women with polycystic ovary syndrome: a case control study. BMC Endocr. Disord., 2019, 19: 145. DOI.org/10.1186/s12902-019-0477-x

Swapna N., Vamsi U.M., Usha G., Padma T. Risk conferred by FokI polymorphism of vitamin D receptor (VDR) gene for essential hypertension. Indian J. Hum. Genet., 2011, 17 (3), pp. 201–206. DOI.org/10.4103/0971-6866.92104.

Tokita A., Matsumoto H., Morrison N.A., Tawa T., Miura Y., et al. Vitamin D receptor alleles, bone mineral density and turnover in premenopausal Japanese women. J. Bone Miner. Res., 1996, 11 (7), pp. 1003-1009. DOI: 10.1002/jbmr.5650110718.

Uitterlinden A.G., Fang Y., van Meurs J.B.J., Pols H.A.P., van Leeuwen J.P.T.M. Genetics and biology of vitamin D receptor polymorphisms: Review. Gene, 2004, 338, рр. 143-156.

Wang S., Wang X., Wu J., Lin Y., Chen H., et al. Association of vitamin D receptor gene polymorphism and calcium urolithiasis in the Chinese Han population. Urol. Res., 2012, 40 (4), pp. 277–284. DOI: 10.1007/s00240-011-0438-y.

Yamagata Z., Myamura T., Iijima S., Asaka A., Sasaki M., et al. Vitamin D receptor gene polymorphism and bone mineral density in healthy Japanese women. The Lancet, 1994, 344 (8928): 1027. DOI: 10.1016/s0140-6736(94)91690-x.