Genetic Risk Factors for Multiple Kidney Stone Formation in the Russian Population


O.I. Apolihin, A.V. Sivkov, O.V. Konstantinova, P.A.Slominskij, T.V. Tupicyna, D.N. Kalinichenko

1Research Institute of Urology and Interventional Radiology n.a. N.A. Lopatkin – Branch of National Medical Radiological Research Centre of Minzdrav of Russia; 2Institute of Molecular Genetics of RAS, Moscow
This study examines the association of multiple kidney stones with polymorphisms of urolithiasis candidate genes in the Russian population. A total of 75 adult patients with multiple stones (the main group) residing in the Central Russia and 189 healthy adults (control group) from the same region underwent genetic testing. The study group consisted of 41 (54.7%) males and 34 (45.3%) females with mean age 44.5±14 years. The material for the study was samples of venous blood. Spectrum and frequency of polymorphic variants of four urolithiasis candidate genes were determined using real time PCR: the Klotho gene (KL, rs526906), vitamin D receptor gene (VDR, rs1540339), gene of the extracellular calcium-sensitive receptor (CASR, rs2202127), calcium release-activated calcium modulator 1 (ORAI1, rs7135617). Fisher angular conversion and χ2 tests showed association between the genetic polymorphisms of ORAI1 and multiple kidney stone formation in the Russian population. No association was found between multiple kidney stones and polymorphisms of genes encoding KL, VDR, CASR. These results indicate that genetic factors, in particular polymorphic variants of the ORAI calcium release-activated calcium modulator 1 (ORAI1, rs7135617), may affect multiple kidney stone formation in the Russian population.

Введение. Причины возникновения мочекаменной болезни целенаправленно изучают многие и многие десятилетия. Это обусловлено широкой распространенностью заболевания: по мировым данным, уролитиазом страдают до 13% населения [1]. По российским официальным статистическим данным 2012 г., показатель заболеваемости уролитиазом на 100 тыс. населения по Российской Федерации составил 550,5, а абсолютное число зарегистрированных пациентов – 787 555, также отмечается увеличение количества заболевших за 10 лет на 25,1% [2]. В урологических отделениях доля больных уролитиазом составляет 30–40% [3].

За последние годы в диагностике и лечении заболевания достигнуты большие успехи [4–7], однако все равно рецидивы возникают у 11% – через 2 года после первого эпизода и у 39% пациентов через 15 лет [8].

Это заставляет вновь обратить пристальное внимание на вопросы этиологии и патогенеза заболевания, потому что единой концепции камнеобразования до настоящего времени не существует [9]. В то же время, по данным литературы, у 40–50% пациентов с уролитиазом обнаруживают отягощенный семейный анамнез по этому заболеванию [1, 9].

В последнее десятилетие основным направлением изучения генетических факторов риска развития уролитиаза стало выявление его ассоциации с полиморфными вариантами того или иного гена. В зарубежных работах была выявлена ассоциация возникновения мочекаменной болезни с полиморфизмом некоторых генов, таких как KL [10], VDR [11], CASR [12], ORAI1 [13]. В НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н. А. Лопаткина также проводятся исследования ассоциации мочекаменной болезни с полиморфизмами разных кандидатных генов. Выявлена связь возникновения мочекаменной болезни в российской популяции с полиморфизмом генов VDR и ORAI1. Для генов TNFRSF11B, TNFSF11, ESR1, KL, CASR, SLC26A6 такой зависимости обнаружено не было [14]. Выявлена ассоциация полиморфизма гена ORAI1 с развитием кальцийоксалатного уролитиаза [15]. Также была установлена связь между нерецидивной формой заболевания и полиморфизмом гена ORAI1, между рецидивной формой и полиморфизмом гена CASR [16].

Целью данного исследования явился поиск ассоциации множественных камней почек с полиморфизмами кандидатных генов уролитиаза в российской популяции.

Материалы и методы. С помощью методов молекулярной генетики обследованы 75 пациентов с множественными камнями (основная группа) из Центральной России и 189 здоровых лиц (контрольная группа) из того же региона. Средний возраст больных основной группы составил 44,5±14 лет.

В основную группу вошли 41 (54,7%) мужчина и 34 (45,3%) женщины.

Для проведения анализа полиморфных ДНК-маркеров в кандидатных генах у пациентов с уролитиазом и в контрольной группе были созданы две коллекции ДНК, выделенной из венозной крови обследуемых лиц посредством стандартного фенолхлороформного метода или с использованием набора AxyPrepBlood Genomic DNA Miniprep Kit («Axygene», США). Осуществлен анализ полиморфных вариантов четырех кандидатных генов мочекаменной болезни: гена Клото (KL, rs526906), гена рецептора витамина D (VDR, rs1540339), гена внеклеточного кальцийчувствительного рецептора (CASR, rs2202127), гена модулятора активатора высвобождения кальция 1 (ORAI1, rs7135617).

Полиморфные варианты анализируемых генов определяли методом ПЦР в режиме реального времени с использованием тест-систем компании «Applied Biosystems» в контрольной группе и у больных мочекаменной болезнью.

Для определения достоверности различия частот встречаемости генотипов между сравниваемыми группами использовали критерий χ2, для определения достоверности различия частот встречаемости аллелей между сравниваемыми группами – метод углового преобразования Фишера.

Результаты и обсуждение. В таблице представлены результаты, свидетельствующие как о достоверных различиях в частотах полиморфизмов кандидатных генов уролитиаза между основной и контрольной группами, так и о недостоверных.

При определении полиморфизма гена KL частота генотипов оказалась следующей: в контрольной группе генотип С/С был выявлен в 70,3% случаев; С/Т – в 26,6%; Т/Т – в 3,1%, у пациентов с множественными камнями – в 72, 26,7 и 1,3% случаев соответственно. Установлено, что отличия в частотах генотипов в группах являются недостоверными (p=0,704, χ2=0,7). В контрольной группе частота аллеля С составила 83,6%, Т – 16,4%, в основной – 85,3 и 14,7% соответственно. Различия в частотах аллелей также оказались недостоверными (p=0,351; см. таблицу).

Для гена VDR частота генотипа G/G в контрольной группе составила 26,5%, в основной – 38,7%; генотипа G/А – 50,8 и 41,3%, генотипа А/А – 22,7 и 20% соответственно в отсутствие достоверности различий между группами (p=0,1, χ2=4,6). В контрольной группе частота аллеля G отмечена в 51,9% случаев, A – в 48,1%, в основной – в 59,3 и 40,7% соответственно (p=0,056; см. таблицу).

При определении полиморфизма гена CASR частоты генотипов оказались следующими: в контрольной группе генотип А/А регистрировали в 47% случаев, А/G – в 42,5%; G/G – в 10,5%, у пациентов с множественными камнями – в 41,3, 45,3 и 13,4% соответственно; различия между группами недостоверны (p=0,587, χ2=1,03). Частота аллеля А в контрольной группе составила 68,3%, G – 31,7%, в основной – 64 и 36% соответственно (p=0,175; см. таблицу).

Для гена ORAI1 частота генотипа G/G в контрольной группе – 13,2%; G/Т – 50,8%; Т/Т – 36%, у пациентов с множественными камнями – 33,3, 42,7 и 24% соответственно. Выявлено, что отличия в частоте генотипов в контрольной выборке и выборке пациентов с мочекаменной болезнью статистически значимы (p=0,0007, χ2=14,56). Частота аллеля G в контрольной группе – 38,6%; в основной – 54,7%, аллеля T – 61,4 и 45,3% соответственно. Различия в частоте аллелей в группах также оказались достоверными (p=0,0005; см. таблицу).

Таким образом, определены достоверные отличия в частотах полиморфизмов гена ORAI1 между контрольной группой и группой больных с множественными камнями. Отличия достоверны как по генотипам, так и по аллелям. Анализ частот генотипов и аллелей показывает, что у больных с множественными мочевыми камнями повышается частота аллеля G c 38,6 до 54,7%, генотипа G/G – c 13,2 до 33,3% по сравнению с контрольной группой. Для остальных трех генов (KL, VDR, CASR) отличия были недостоверными.

Сравнение полученных данных с результатами, полученными Y. Chou [13] в единственной зарубежной работе по данному гену, проведенной в китайской популяции, указывает на то, что связь мочекаменной болезни с геном ORAI1 выявлена в российской и китайской популяциях. В единственной зарубежной работе [13] по гену ORAI1, проведенной в китайской популяции, также установлена ассоциация мочекаменной болезни с геном ORAI1. Стоит отметить, что в китайскую работу при подобном объеме основной и контрольной групп были включены только пациенты с кальциевым уролитиазом и не проводилось изучение возможной связи между формированием множественных мочевых камней и полиморфизмом указанного гена.

Выводы

  1. Полученные результаты свидетельствуют о том, что на характер течения мочекаменной болезни в российской популяции могут оказывать влияние генетические факторы. Существует связь между характером течения уролитиаза в российской популяции и полиморфными вариантами генов: выявлена ассоциация множественных камней почек с геном модулятора активатора высвобождения кальция 1 (ORAI1, rs7135617) как по генотипам, так и по аллелям.
  2. Зависимости между формированием множественных камней при уролитиазе и полиморфизмами гена Клото (KL, rs526906), гена рецептора витамина D (VDR, rs1540339), гена внеклеточного кальцийчувствительного рецептора (CASR, rs2202127) не обнаружено.


Literature


1. Attanasio M. The genetic components of idiopathic nephrolithiasis. Pediatr. Nephrol. 2011;26(3):337–346.

2. Аполихин О.И., Сивков А.В., Москалева Н.Г., Солнцева Т.В., Комарова В.А. Анализ урологической заболеваемости и смертности в Российской Федерации за десятилетний период (2002–2012). Экспериментальная и клиническая урология. 2014;2:4–12.

3. Избранные лекции по урологии. Под ред. Лопаткина Н.А., Мартова А.Г. М.: Литтерра, 2008.

4. Аляев Ю.Г., Кузьмичева Г.М., Колесникова М.О, Руденко В.И., Мельников Д.В., Чернобровкин М.Г. Клиническое значение физико-химического исследования состава мочевых камней и мочи. Урология. 2009;1:8–12.

5. Дутов В.В., Уренков С.Б., Паршенкова И.Г., Румянцев А.А., Мамедов Э.А. Особенности чрескожной нефролитотрипсии у пациентов с мочекаменной болезнью единственной почки. Урология. 2015;2:52–55.

6. Eisner B.H., Goldfarb D.S., Pareek G. Pharmacologic treatment of kidney stone disease. Urol. Clin. North Am. 2013;40(1):21–30.

7. Bagga H.S., Chi T., Miller J., Stoller M.L. New insights into the pathogenesis of renal calculi. Urol. Clin. North Am. 2013;40(1):1–12.

8. Rule A., Lieske J., Li X., Melton L.J., Krambeck A.E., Bergstralh E.J. The ROKS nomogram for predicting a second symptomatic stone episode. American Society of Nephrology. 2014;25:2878–2886.

9. Тиктинский О.Л., Александров В.П. Мочекаменная болезнь. СПб.: Питер, 2000. 384 с.

10. Xu C., Song R., Yang J., Jiang B., Wang X.L., Wu W., Zhang W. Klotho gene polymorphism of rs3752472 is associated with the risk of urinary calculi in the population of Han nationality in Eastern China. Gene. 2013;2:494–497.

11. Wang S., Wang X., Wu J., Lin Y., Chen H., Zheng X., Zhou C., Xie L. Association of vitamin D receptor gene polymorphism and calcium urolithiasis in the Chinese Han population. Urol. Res. 2012;4:277–284.

12. Vezzoli G., Terranegra A., Aloia A., Arcidiacono T., Milanesi L., Mosca E., Mingione A., Spotti D., Cusi D., Hou J., Hendy G.N., Soldati L.; GENIAL network (Genetics and Environment in Nephrolithiasis Italian Alliance), Paloschi V., Dogliotti E., Brasacchio C., Dell'Antonio G., Montorsi F., Bertini R., Bellinzoni P., Guazzoni G., Borghi L., Guerra A., Allegri F., Ticinesi A., Meschi T., Nouvenne A., Lupo A., Fabris A., Gambaro G., Strazzullo P., Rendina D., De Filippo G., Brandi M.L., Croppi E., Cianferotti L., Trinchieri A., Caudarella R., Cupisti A., Anglani F., Del Prete D. Decreased transcriptional activity of calciumsensing receptor gene promoter 1 is associated with calcium nephrolithiasis. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2013;98:3839–3847.

13. Chou Y., Juo S., Chiu Y., Liu M.E., Chen W.C., Chang C.C., Chang W.P., Chang J.G., Chang W.C. A polymorphism of the ORAI1 gene is associated with the risk and recurrence of calcium nephrolithiasis. J. Urol. 2011;5:1742–1746.

14. Аполихин О.И., Сивков А.В., Константинова О.В., Сломинский П.А., Тупицына Т.В. Калиниченко Д.Н. Поиск полиморфных вариантов кандидатных генов мочекаменной болезни в российской популяции. Экспериментальная и клиническая урология. 2013;3:56–60.

15. Аполихин О.И., Сивков А.В., Константинова О.В., Сломинский П.А., Тупицына Т.В. Калиниченко Д.Н. Генетические факторы риска различных форм уролитиаза в российской популяции. Тезисы докладов ХХII Российского национального конгресса «Человек и лекарство». 2015. С. 16.

16. Константинова О.В., Аполихин О.И., Сивков А.В., Сломинский П.А., Тупицына Т.В. Калиниченко Д.Н. Генетические факторы риска рецидивирования мочекаменной болезни в россииской популяции. Тезисы докладов ХХII Российского национального конгресса «Человек и лекарство». 2015. С. 54.


About the Autors


Correspondence author: O.V. Konstantinova– Ph.D., Principal Research Fellow at Department of Urolithiasis;
e-mail: konstant-ov@yandex.ru


Similar Articles


Бионика Медиа