Сниженная экспрессия генов нейрогенеза как биомаркер болезни Паркинсона у носителей мутаций в гене GBA: валидация анализа данных транскриптомного исследования
А. И. Безрукова,
К. С. Башарова,
И. В. Милюхина,
А. A. Тимофеева,
К. А. Сенкевич,
С. Н. Пчелина,
Т. С. Усенко https://doi.org/10.24884/1607-4181-2022-29-1-37-45
Аннотация
Цель исследования — проведение валидации результатов, полученных нами ранее в ходе анализа транскриптома первичной культуры макрофагов периферической крови пациентов с болезнью Паркинсона, ассоциированной с мутациями в гене лизосомного фермента глюкоцереброзидазы GBA (GBA-БП), в котором была выявлена сниженная экспрессия генов нейрогенеза EGR1 (early growth response protein 1), NR4A2 (nuclear receptor 4A2), JUNB (transcription factor jun-B) у пациентов с GBA-БП.
Методы и материалы. В исследование включены 14 пациентов с GBA-БП, 15 GBA-носителей, 30 пациентов с болезнью Паркинсона (БП) и 44 индивидуума контрольной группы. Оценка относительного уровня мРНК генов нейрогенеза EGR1, NR4A2, JUNB в мононуклеарах периферической крови проводилась методом количественной полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени с использованием флюоресцентных зондов TaqMan или флуоресцентного ДНК-красителя EvaGreen.
Результаты. Относительный уровень мРНК гена JUNB в мононуклеарах периферической крови был понижен в группе пациентов с GBA-БП по сравнению с контрольной группой (p = 0,034). Также было выявлено, что относительный уровень мРНК гена NR4A2 в мононуклеарах периферической крови был повышен среди GBA-носителей, по сравнению с пациентами с GBA-БП, пациентами с БП и контролем (p = 0,0029, p = 0,00045, p = 0,0024 соответственно). Статистически значимых различий в уровне мРНК гена EGR1 между всеми исследуемых группами выявлено не было (p>0,05).
Заключение. GBA-БП характеризуется пониженной экспрессией гена JUNB по сравнению с контролем и гена NR4A2 относительно GBA-носителей.
Об авторах
А. И. Безрукова
Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра „Курчатовский институт“
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Безрукова Анастасия Игоревна - аспирант лаборатории молекулярной генетики человека.
123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
К. С. Башарова
Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова Национального исследовательского центра „Курчатовский институт“
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Башарова Катерина Сергеевна - аспирант лаборатории молекулярной генетики человека.
Гатчина.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
И. В. Милюхина
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой Российской академии наук
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Милюхина Ирина Валентиновна - кандидат медицинских наук, врач-невролог, младший научный сотрудник Отдела молекулярно-генетических и нанобиологических технологий, ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова; руководитель Научно-клинического центра нейродегенеративных заболеваний и ботулинотерапии, ИМЧ им. Н.П. Бехтеревой РАН.
Санкт-Петербург.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
А. A. Тимофеева
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Тимофеева Алла Аркадьевна - кандидат медицинских наук, врач-невролог, доцент кафедры неврологии и нейрохирургии.
Санкт-Петербург.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
К. А. Сенкевич
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Сенкевич Константин Алексеевич - кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник Отдела молекулярно-генетических и нанобиологических технологий.
Санкт-Петербург.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
С. Н. Пчелина
Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра „Курчатовский институт“; Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Пчелина Софья Николаевна - доктор биологических наук, заведующая отделом молекулярно-генетических и нанобиологических технологий, ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова; заведующая лабораторией молекулярной генетики человека, ПИЯФ им. Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт».
Санкт-Петербург; Гатчина.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
Т. С. Усенко
Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра „Курчатовский институт“; Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Усенко Татьяна Сергеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Отдела молекулярно-генетических и нанобиологических технологий, ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова; старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики человека, ПИЯФ им. Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт».
Санкт-Петербург; Гатчина.
Конфликт интересов:
Конфликт интересов отсутствует
Список литературы
1. Balestrino R., Schapira A. H. V. Parkinson disease // European Journal of Neurology. - 2020. - Vol. 27, № 1. -P 27-42. Doi: 10.1111/ene.14108.
2. Blauwendraat C., Nalls M. A., Singleton A. B. The genetic architecture of Parkinson's disease // The Lancet Neurology. - 2020. - Vol. 19, № 2. - P. 170-178. Doi: 10.1016/S1474-4422(19)30287-X.
3. Sidransky E., Lopez G. The link between the GBA gene and parkinsonism // The Lancet Neurology. - 2012. - Vol. 11, № 11. - P. 986-998. 4. Doi: 10.1016/S1474-4422(12)70190-4.
4. Balestrino R., Tunesi S., Tesei S. et al. Penetrance of Glucocerebrosidase (GBA) Mutations in Parkinson's Disease: A Kin Cohort Study // Journal of Movement Disorder. - 2020. - Vol. 35, № 11. - P. 2111-2114. Doi: 10.1002/mds.28200.
5. Senkevich K., Rudakou U., Gan-Or Z. New therapeutic approaches to Parkinson's disease targeting GBA, LRRK2 and Parkin // Neuropharmacology. - 2022. - Vol. 202. -P. 108822. Doi: 10.1016/j.neuropharm.2021.108822.
6. Usenko T., Bezrukova A., Basharova K. et al. Comparative Transcriptome Analysis in Monocyte-Derived Macrophages of Asymptomatic GBA Mutation Carriers and Patients with GBA-Associated Parkinson's Disease // Genes. - 2021. - Vol. 12, № 10. - P. 1545. Doi: 10.3390/genes12101545.
7. Emelyanov A. K., Usenko T. S., Tesson C. et al. Mutation analysis of Parkinson's disease genes in a Russian data set // Neurobiology of Aging. - 2018. - Vol. 71. - P. 267.e7-267. e10. Doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2018.06.027.
8. Boyum A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of monuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at 1 g // Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation Supplementary. -1968. - Vol. 97. - P. 77-89.
9. Livak K. J., Schmittgen T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ДДСТ method // Methods. - 2001. - Vol. 25, № 4. -P. 402-408. Doi: 10.1006/meth.2001.1262.
10. Wang B., Guo H., Yu H. et al. The Role of the Transcription Factor EGR1 in Cancer // Frontiers in Oncology. -2021. - Vol. 11. - P. 642547. Doi: 10.3389/fonc.2021.642547.
11. Ляшенко Е. А., Полуэктов М. Г., Левин О. С. Расстройство поведения в фазу сна с быстрыми движениями глаз // Неврология и психиатрия. Спецвып.: Сон и его расстройства - 2. - 2014. - T. 22. - C. 58-63.
12. Yu Q., Huang Q., Du X. et al. Early activation of Egr-1 promotes neuroinflammation and dopaminergic neurodegeneration in an experimental model of Parkinson's disease // Experimental Neurology. - 2018. - Vol. 302. - P. 145-154. Doi: 10.1016/j.expneurol.2018.01.009.
13. Saucedo-Cardenas O., Quintana-Hau J. D., Le W. D. et al. Nurr1 is essential for the induction of the dopaminergic phenotype and the survival of ventral mesencephalic late dopaminergic precursor neurons // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1998. - Vol. 95, № 7. - P. 4013-4018. Doi: 10.1073/pnas.95.7.4013.
14. Zetterstrom R. H., Solomin L., Jansson L. et al. Dopamine neuron agenesis in Nurr1-deficient mice // Science. -1997. - Vol. 276, № 5310. - P. 248-250. Doi: 10.1126/science.276.5310.248.
15. Jankovic J., Chen S., Le W. D. The role of Nurr1 in the development of dopaminergic neurons and Parkinson's disease // Progress in Neurobiology. - 2005. - Vol. 77, № 1-2. -P. 128-138. Doi: 10.1016/j.pneurobio.2005.09.001.
16. Liu H., Liu H., Li T. et al. NR4A2 genetic variation and Parkinson's disease: Evidence from a systematic review and meta-analysis // Neuroscience Letters. - 2017. - Vol. 650. -P. 25-32. Doi: 10.1016/j.neulet.2017.01.062.
17. Le W.-D., Xu P., Jankovic J. et al. Mutations in NR4A2 associated with familial Parkinson disease // Nature Genetics. - 2003. - Vol. 33, № 1. - P. 85-89. Doi: 10.1038/ng1066.
18. Sleiman P. M. A., Healy D. G., Muqit M. M. K. et al. Characterisation of a novel NR4A2 mutation in Parkinson's disease brain // Neuroscience Letters. - 2009. - Vol. 457, № 2. - P.75-79. Doi: 10.1016/j.neulet.2009.03.021.
19. Ruiz-Sánchez E., Yescas P., Rodriguiez-Violante M. et al. Association of polymorphisms and reduced expression levels of the NR4A2 gene with Parkinson's disease in a Mexican population // Journal of the Neurological Sciences. - 2017. - Vol. 379. - P. 58-63. Doi: 10.1016/j.jns.2017.05.029.
20. Gazon H., Barbeau B., Mesnard J.-M. et al. Hijacking of the AP-1 Signaling Pathway during Development of ATL // Frontiers in Microbiology. - 2017. - Vol. 8. - P. 2686. Doi: 10.3389/fmicb.2017.02686.
21. Schlingensiepen K. H., Wollnik F., Kunst M. et al. The role of Jun transcription factor expression and phosphorylation in neuronal differentiation, neuronal cell death, and plastic adaptations in vivo // Cellular and Molecular Neurobiology. - 1994. - Vol. 14, № 5. - P. 487-505. Doi: 10.1007/BF02088833.
22. Winter C., Weiss C., Martin-Villalba A. et al. JunB and Bcl-2 overexpression results in protection against cell death of nigral neurons following axotomy // Brain research. Molecular brain research. - 2002. - Vol. 104, № 2. - P. 194-202. Doi: 10.1016/s0169-328x(02)00378-9.
23. Grozdanov V., Bliederhaeuser C., Ruf W. P. et al. Inflammatory dysregulation of blood monocytes in Parkinson's disease patients // Acta Neuropathologica. - 2014. - Vol. 128, № 5. - P. 651-663. Doi: 10.1007/s00401-014-1345-4.
24. Pchelina S., Baydakova G., Nikolaev M. et al. Blood lysosphingolipids accumulation in patients with parkinson's disease with glucocerebrosidase 1 mutations // Journal of Movement Disorder. - 2018. - Vol. 33, № 8. - P. 1325-1330. Doi: 10.1002/mds.27393.
25. Ortega R. A., Torres P. A., Swan M. et al. Glucoce-rebrosidase enzyme activity in GBA mutation Parkinson's disease // Journal of clinical neuroscience. - 2016. - Vol. 28. -P. 185-186. Doi: 10.1016/j.jocn.2015.12.004.
26. Pchelina S., Emelyanov A., Baydakova G. et al. Oligomeric a-synuclein and glucocerebrosidase activity levels in GBA-associated Parkinson's disease // Neuroscience Letters. -2017. - Vol. 636. - P. 70-76. Doi: 10.1016/j.neulet.2016.10.039.
27. Zukin R., Jover-Mengual T., Yokota H. et al. Molecular and Cellular Mechanisms of Ischemia-Induced Neuronal Death // Stroke: Pathophysiology, Diagnosis, and Management. - 2004. - P. 829-854. Doi: 10.1016/B0-44-306600-0/50049-3.
28. Wassouf Z., Hentrich T., Samer S. et al. Environmental Enrichment Prevents Transcriptional Disturbances Induced by Alpha-Synuclein Overexpression // Frontiers in Cellular Neuroscience. - 2018. - Vol. 12. - P. 112. Doi: 10.3389/fncel.2018.00112.
29. Basharova K., Bezrukova A., Bogdanova D. et al. P.114 Contribution of the SNCA gene and genes involved in autophagy in the pathogenesis of GBA-associated parkinson's disease // European Neuropsychopharmacology. - 2021. -Vol. 44. - P. S10-S11. Doi: 10.1016/j.euroneuro.2021.01.021
Дополнительные файлы
Рецензия
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Изучение молекулярных и клеточных компонентов патогенеза социально-значимых заболеваний для разработки методов ранней диагностики и лечения» (регистрационный номер № 121060200125-2). Работа в части анализа данных и неврологического осмотра группы пациентов, проходивших лечение в Институте мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, осуществлялась в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (регистрационный номер № 122041500044-1).
Для цитирования:
Безрукова А.И., Башарова К.С., Милюхина И.В., Тимофеева А.A., Сенкевич К.А., Пчелина С.Н., Усенко Т.С. Сниженная экспрессия генов нейрогенеза как биомаркер болезни Паркинсона у носителей мутаций в гене GBA: валидация анализа данных транскриптомного исследования. Учёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова. 2022;29(1):37-45. https://doi.org/10.24884/1607-4181-2022-29-1-37-45
For citation:
Bezrukova A.I., Basharova K.S., Miliukhina I.V., Timofeeva A.A., Senkevich K.A., Pchelina S.N., Usenko T.S. Reduced expression of neurogenesis genes as biomarkers of Parkinson's disease associated with mutations in the GBA gene: validation of the data analysis of transcriptome study. The Scientific Notes of the Pavlov University. 2022;29(1):37-45. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1607-4181-2022-29-1-37-45
Просмотров: 133
Послать статью по эл. почте 