Комплексное молекулярно-генетическое исследование при синдроме поликистозных яичников (гены AR, CYP17A1, CYP19A1, CYP11A1, индекс неслучайной / неравновесной инактивации X-хромосомы)

Cиндром поликистозных яичников (СПКЯ) является самой распространенной эндокринопатией среди женщин репродуктивного возраста. Показатели распространенности СПКЯ зависят от используемых критериев диагностики и особенностей исследуемой популяции. Согласно критериям Национального института здоровья США (National Institute of Health, NIH) СПКЯ встречается у 4-8% женщин. По Роттердамским критериям  распространенность СПКЯ достигает 20%.  

Выделяют 4 различных фенотипа СПКЯ:

I – неполный классический̆ фенотип: гиперандрогения (клиническая и биохимическая) и хроническая ановуляция;
II – овуляторная форма: гиперандрогения и поликистоз яичников по данным УЗИ, но с овуляторными циклами;
III – нормоандрогенные формы: хроническая ановуляция и поликистоз яичников без гиперандрогении;
IV – полный или классический фенотип: гиперандрогения, хроническая ановуляция и поликистоз яичников.

Генетические аберрации и полиморфизмы являются важным фактором развития СПКЯ. На сегодняшний день наибольшую роль отводят изменению чувствительности андрогенового рецептора  и неслучайной инактивации Х-хромосомы, а также полиморфизмы генов стероидогенеза CYP11A (ген фермента расщепления боковой цепи), ген CYP17 (ген цитохрома P450 17-гидроксилазы/17, 20-лиазы) и ген CYP19 (ароматаза). 
На молекулярном уровне эффекты андрогенов опосредуются через активацию андрогеновых рецепторов (АР). Ген АR локализуется на Х-хромосоме (Хq11.2-q12) в относительной близости с областью ее инактивации (Хq13). Число CAG-повторов в первом экзоне в норме варьирует от 8 до 35 . Во многих исследованиях была обнаружена обратная зависимость между числом CAG-повторов в гене АР и его активностью. . Выявлено, что короткие аллели с числом повторов менее 22 VNTR (variable number tandem repeat) (CAG)n AR связаны с активацией рецептора, а наличие большого числа повторов (>22) связано с инактивацией гена. 
Также была показана связь коротких аллелей гена АР, сопряженных с его высокой активностью, с нормальными уровнями тестостерона. Это дает основание предположить, что избыточное влияние андрогенов при СПКЯ может быть связано не только с их повышенной продукцией и гиперандрогенемией, но и с активацией АР при нормальных уровнях тестостерона в сыворотке крови. Подобный механизм может лежать в основе формирования так называемого неандрогенного фенотипа СПКЯ, который является одной из четырех форм синдрома. 
Ген AR находится на Х-хромосоме вблизи центра ее инактивации, в связи с этим имеет значение определение неслучайной инактивации Х-хромосомы. У человека аберрации в промоторе Xist обусловливают семейную неслучайную инактивацию Х-хромосомы. Было показано,  что неслучайная  инактивация Х-хромосомы  ассоциирована с различными  патологическими состояниями  репродуктивной системы: преждевременной недостаточности яичников, раком молочной железы и яичников, привычным невынашиванием беременности. 
На ранней стадии развития у эмбрионов женского пола в каждой клетке случайным образом инактивируется одна из двух Х-хромосом. В результате этого процесса происходит формирование мозаичного организма, приблизительно в половине клеток которого активна Х-хромосома, унаследованная от отца, а в другой половине унаследованная от матери. После того, как сделан выбор в пользу инактивации материнской или отцовской Х-хромосомы, она стабильно передается всем дочерним клеткам посредством митоза. Не все женщины имеют равные пропорции клеток с инактивированной отцовской или материнской Х-хромосомой. 
Инактивация Х-хромосомы является примером механизма эпигенетического сайленсинга. Неактивный аллель Х-хромосомы сильно метилирован. 
Инактивированная Х-хромосома покрыта Xist-РНК, который необходим для процесса инактивации. Было показано, что  уровень экспрессии Xist был значительно снижен у пациентов с СПКЯ по сравнению с контрольной группой. Соответственно экспрессию Xist можно использовать для выявления  пациентов с СПКЯ.
Было показано, что сестры с одинаковым CAG генотипом и одинаковой представленностью инактивации Х-хромосомы имели в 30 раз чаще схожие проявления заболевания (фенотип СПКЯ), чем сестры с одинаковым генотипом, но разной представленностью инактивации Х-хромосомы. Также было показано, что неслучайная инактивация Х-хромосомы имеется у каждой второй пациентки с СПКЯ. Кроме того, неслучайная инактивация Х-хромосомы ассоциируется с более высокой частотой коротких аллелей гена АR и его активностью. 
При этом неслучайная инактивация Х-хромосомы нередко выявляется при ряде других нарушений репродуктивной функции, к которым относят преждевременную недостаточность яичников и бедный ответ на стимуляцию овуляции. В связи с этим можно полагать, что неслучайная инактивация Х-хромосомы является маркером заболеваний репродуктивной системы, обусловленных нарушениями фолликулогенеза. Поэтому женщины с неслучайной инактивацией Х-хромосомы, вероятно, должны входить в группу риска по овуляторной дисфункции.
Исследования показали, что тека-клетки яичников у женщин с СПКЯ сверхэкспрессируют ферменты, участвующие в биосинтезе андрогенов. Нарушение выработки андрогенов является ключевым моментом патогенеза СПКЯ.
Ген CYP11A лимитирует скорость реакции образования стероидов в яичниках и надпочечниках. Было доказано, что усиление активности CYP11A лежит в основе повышенной продукции андрогенов.
Ген CYP17, состоящий из 8 экзонов, локализуется на длинном плече 10-й хромосомы и экспрессируется в яичниках и надпочечниках. У носителей аллели А2 (rs743572) отмечается повышенная скорость транскрипции гена, что приводит к ускоренному образованию половых гормонов вследствие усиленной активности фермента. При этом связь между полиморфизмом гена CYP17A1 -34T>C (rs743572) и СПКЯ неоднозначна. Так, одни исследователи указывают на связь полиморфизма – 34T>C гена CYP17A1 с СПКЯ, тогда как другие, напротив, считают, что аллель А2 (-34С) играет незначительную роль в развитии СПКЯ, но может оказывать влияние на гиперандрогенный фенотип.
Снижение ароматазной активности, которая кодируется геном CYP19, также лежит в основе развития СПКЯ. У женщин с дефицитом ароматазы развивается фенотип, характерный для СПКЯ: гиперандрогенизм, первичная аменорея, нарушение работы гипоталамо-гипофизарно-яичниковой оси,  формирование мультифолликулярных яичников. Экспрессия этого  фермента гранулезными  клетками яичников у женщин с СПКЯ достоверно ниже, чем у женщин с сохраненным овуляторным циклом 
Одним из полиморфизмов является тетрануклеотидный повтор (TTTA)n в интроне CYP19. Существует ассоциация ароматазной активности с числом повторов (ТТТА): более высокий уровень сывороточного ФСГ на третий день менструального цикла связан с короткими CYP19 (TTTA)n аллелями; то есть показано негативное влияние коротких CYP19 (TTTA)n аллелей на активность ароматазы. 

Интерпретация:

Х-взвешенное среднее биалелльное значение  количества CAG-повторов гена AR (активность рецептора AR)

X-взвешенное биалелльное среднее значение CAG-повторов гена AR ниже 22 предрасполагает к повышению активности андрогенового рецептора, а менее 20 - с высокой долей вероятности прогнозирует наличие у женщины симптомов гиперандрогении.
Положительный результат теста определение X-взвешенного биалелльного среднего значения CAG-повторов вариабельного региона гена AR повышает вероятность гиперандрогении у пациентки, но не является диагностическим. Для постановки диагноза гиперандрогения или СПКЯ тестирование рекомендовано оценивать в совокупности с биохимическими исследованиями и клиническими данными при участии лечащего врача.

Неслучайная инактивация X-хромосомы

Обнаружение сдвига инактивации X-хромосомы более 65% свидетельствует о нарушении процессов метилирования половых хромосом у женщин, что может приводить к различным нарушениям репродуктивной функции и развитию симптомокомплекса гиперандрогении.
Случайная активация X-хромосомы позволяет исключить одну из генетических причин нарушений репродуктивной функции у женщин, однако не противоречит диагнозу бесплодие, первичная яичниковая недостаточность, гиперандрогения.

Количество (tttta)-повторов в гене CYP11A1

Число (tttta)-повторов в гене CYP11A1 отличное от 4 и/или 6 с высокой долей вероятности свидетельствует о нарушении работы фермента P450scc (side chain cleavage), расщепляющего боковую цель холестерина в ходе начальных этапах стероидогенеза. Гомозиготное носительство «нестабильных» аллелей повышает вероятность развития генетически детерминированной гиперандрогенемии. Однако положительный результат тестирования не свидетельствует о наличие у пациентки гиперандрогении и/или СПКЯ, окончательный диагноз ставится на основании совокупности биохимических, инструментальных и клинических данных при участии лечащего врача.

Обнаружение полиморфизма rs743572 гена CYP17A1

Положительный результат исследования с высокой долей вероятности свидетельствует о нарушении функции фермента P450c17, кодируемого геном CYP17A1. Гомозиготное носительство полиморфизма предрасполагает к развитию генетически обусловленной гиперандрогении.

Обнаружение полиморфизма rs700518 гена CYP19A

Положительный результат исследования с высокой долей вероятности свидетельствует о нарушении функции фермента P450arom (ароматаза), кодируемого геном CYP19A1. Гомозиготное носительство полиморфизма предрасполагает к развитию генетически обусловленной гиперандрогении.