Значение гена PPARG в рецидиве гнойных осложнений после лечения травм костей нижних конечностей

Введение / Introduction

Современные эпидемиологические исследования свидетельствуют о существенном вкладе наследственных факторов в патогенез гнойных осложнений после ортопедического лечения [1]. Данные молекулярно-генетических исследований подтверждают ключевую роль генетического компонента в развитии и прогрессировании этих осложнений. В клинической практике для изучения генетических детерминант гнойных осложнений применяются три основных методологических подхода: анализ семейных случаев заболевания, исследование дифференциальной экспрессии генов, анализ геномных вариаций. Особый научный интерес представляет последний подход, который может реализовываться как через изучение отдельных генов-кандидатов, так и посредством полногеномного анализа ассоциаций (GWAS), что подробно описано в работах Visscher P. и соавт. (2020 г.) [2]. Клиническая значимость кандидатных генетических исследований обусловлена следующими ключевыми аспектами:

• диагностический потенциал: выявление специфических генетических маркеров позволяет разрабатывать предиктивные модели для раннего выявления пациентов группы риска;
• персонализация терапии: генетическое тестирование создаёт основу для разработки индивидуализированных протоколов лечения с учётом молекулярных особенностей пациента;
• фармакогенетика: полученные данные способствуют идентификации новых молекулярных мишеней для таргетной терапии;
• генетическое консультирование: результаты исследований важны для медико-генетического сопровождения семей с отягощённым анамнезом;
• просветительская функция: способствуют формированию осведомленности медицинского сообщества о генетических основах осложнений.

Патогенез гнойных осложнений представляет собой сложный многофакторный процесс, детальные механизмы которого остаются не до конца изученными, о чём свидетельствуют работы Zhou Q. и коллег (2024 г.) [3]. Важно отметить, что клиническая значимость отдельных генетических вариантов может варьировать в зависимости от взаимодействия с факторами среды, эпигенетической регуляции и индивидуальных особенностей патофизиологии [4].

Особый интерес в контексте гнойных осложнений представляет ген PPARG, кодирующий ядерный рецептор, активируемый пролифераторами пероксисом. Этот транскрипционный фактор играет ключевую роль в регуляции липидного и углеводного обмена, контроле инсулиновой чувствительности и модуляции воспалительных процессов. Полиморфный вариант C1431T (rs3856806) гена PPARG, характеризующийся заменой цитозина на тимин в 1431 позиции, демонстрирует значительные этногеографические различия в распределении: до 30 % в Европе и Южной Азии, а в Африке до 35 %. Клинические исследования, включая работу Song Y. и соавторов (2023 г.) [5], выявили ассоциацию данного полиморфизма с нарушениями метаболизма, повышенным риском кардиоваскулярной патологии и резистентностью к инсулину. Особую клиническую значимость эти данные приобретают у пациентов с латентными нарушениями углеводного обмена, что может потенцировать развитие и хронизацию гнойно-воспалительных процессов, как отмечает Hashemian L. в своих исследованиях (2021 г.) [6]. Недиагностированные метаболические нарушения могут инициировать каскад патологических реакций, приводящих к персистенции инфекционного процесса, рецидивирующему течению осложнений и как следствие формированию хронического остеомиелита.

Таким образом, комплексный анализ генетических предикторов в сочетании с оценкой метаболического статуса пациента представляет собой перспективное направление в профилактике и лечении гнойных осложнений пациентов с травмой нижних конечностей. С учётом вышесказанного была сформулирована цель исследования: изучить влияние гена PPARG на течение гнойных осложнений после лечения травм костей нижних конечностей.

Материалы и методы / Materials and methods

Организация исследования. Молекулярно-генетический анализ выполнен в научно-исследовательской лаборатории Ярославского государственного медицинского университета с использованием современных методов генетической диагностики. Исследование проводилось в рамках диссертационной работы на тему «Лечение гнойных осложнений и прогнозирование их исходов у пациентов с травмой среднедистального отдела нижней конечности» (выписка из протокола № 11 заседания учёного совета ЯГМУ от 26.06.2024, номер госрегистрации: 124071000009–0). Работа одобрена этическим комитетом (выписка из протокола заседания этического комитета ЯГМУ от 14 июня 2024 года № 68).

Для участия в исследовании применялись строгие критерии отбора:

Критерии включения:

• наличие в анамнезе острых травм опорно-двигательного аппарата дистальных отделов нижних конечностей (S72-S92 по МКБ-10);
• развитие гнойно-воспалительных осложнений в процессе лечения или в течение 12 месяцев после травмы;
• возрастной диапазон 18–75 лет;
• добровольное информированное согласие.

Критерии исключения:

• сопутствующая онкопатология или ВИЧ-инфекция;
• приём иммуносупрессивных препаратов;
• рецидивы гнойных осложнений с частотой менее 1 года;
• наследственные иммунодефицитные состояния;
• отказ от участия в исследовании.

На основании указанных критериев сформированы две группы пациентов, проходивших лечение в травматологическом отделении ГБУЗ ЯО «Больница им. Н. В. Соловьева» (Ярославль) в период 2018–2024 гг.:

• контрольная группа (n=50) — пациенты с эпизодическими гнойными осложнениями, но без рецидивов в течение года наблюдения;
• основная группа (n=64) — пациенты с рецидивирующим течением гнойных осложнений (≥1 рецидив в год).

Методология генетического анализа.

• Биологический материал: венозная кровь (2 мл) в вакутейнерах Lab-Vac с ЭДТА (200 мкл).
• Реактивы: набор для детекции SNP PPARG C1431T (ООО «Литех», РФ); флуоресцентный краситель SYBR Green I (Thermo Fisher Scientific, США).
• Оборудование: детектирующий амплификатор «ДТлайт» (мод. 4S1); термоциклер «ДТпрайм» (мод. 5М3) (ООО «НПО ДНК-Технология», Протвино).
• Методика исследования: проведена аллель-специфичная ПЦР в реальном времени с флуоресцентной детекцией (метод «SNP-ЭКСПРЕСС-РВ»).
• Анализ включал: амплификацию целевых участков ДНК; детекцию продуктов реакции через канал FAM (520 нм); определение пороговых циклов (Ct); построение стандартных кривых.
• Статистический анализ: обработка данных выполнена с использованием специализированного программного обеспечения Haplostats v. 1.9.7 (Schaid D., Sinnwell J. P., США) для: анализа распределения гаплотипов; оценки ассоциаций генетических маркеров; коррекции на ковариаты.

Особое внимание уделялось анализу сигмоидных кривых флуоресценции и их пересечению с пороговыми значениями, что позволило достоверно идентифицировать генотипы исследуемых полиморфизмов.

Данная методология обеспечила высокую точность генотипирования и позволила получить воспроизводимые результаты, значимые для клинической практики.

Результаты исследования / Research results

На начальном этапе исследования был выполнен комплексный анализ частотного распределения аллельных и генотипических вариантов исследуемого гена в сравниваемых клинических группах. Статистическая обработка включала: расчёт абсолютных и относительных частот встречаемости аллелей, определение распределения генотипов и оценку соответствия равновесию Харди-Вайнберга. Результаты первичного генетического анализа представлены в сводной таблице 1.

Особое внимание при анализе уделялось сравнительной оценке распределения минорных аллелей и определению популяционно-генетических характеристик выборки. Полученные данные легли в основу последующего анализа ассоциаций и позволили сформировать гипотезы о потенциальной роли исследуемого генетического полиморфизма в патогенезе рецидивирующих гнойных осложнений.

Результаты генетического анализа выявили следующие закономерности в распределении полиморфизма rs3856806 гена PPARG, где аллельное распределение имеет доминирующий аллель С, который продемонстрировал высокую частоту встречаемости в обеих группах (контрольная группа (без рецидивов) — 82 %; основная группа (с рецидивами) — 89), при этом минорный аллель T встречался с частотой 18 и 11 % соответственно.Генотипический профиль соответствовал в обеих группах гомозиготе С/С, где 70 % случаев в контрольной группе и 80 % случаев в группе с рецидивами. Гетерозиготный вариант С/Т выявлен лишь у 24 и 18 % пациентов соответственно, а гомозигота Т/Т встречалась крайне редко (6 и 2 %).

Популяционно-генетический анализ показал соответствию равновесию Харди-Вайнберга (χ²=1,45; p=0,23), где значение p >0,05 свидетельствует об отсутствии существенного давления отбора на данный локус. Популяционная структура выборки не демонстрирует значимых отклонений. Первичный анализ не выявил статистически значимой ассоциации полиморфизма с риском рецидивов, поэтому наблюдаемые различия в частотах (7 % по аллелю С) требуют дополнительного изучения и необходим учёт возможных эпистатических взаимодействий с другими генетическими маркерами

На следующем этапе исследования выполнен сравнительный анализ статистических моделей с варьирующим количеством параметров (пол, возраст, индекс массы тела, сопутствующая патология) с целью оптимизации соотношения между точностью прогнозирования и сложностью модели. Для объективной оценки использовались два информационных критерия: AIC (Akaike Information Criterion) и BIC (Bayesian Information Criterion), где более низкие значения показателей свидетельствуют о лучшей сбалансированности модели. Применение этих критериев позволило провести комплексную оценку вклада каждой ковариаты в прогностическую способность модели, учитывая как качество подгонки, так и количество используемых параметров для предотвращения переобучения. Результаты сравнительного анализа различных конфигураций моделей с указанием соответствующих значений AIC и BIC систематизированы и представлены в сводной таблице 2, где наглядно продемонстрирована эффективность каждой модели с точки зрения информационных критериев, что обеспечивает научно обоснованный выбор оптимальной модели для последующего анализа.

Статистический анализ генетических моделей наследования полиморфизма PPARG C1431T проводился с использованием четырёх альтернативных моделей (кодоминантной, доминантной, рецессивной и сверхдоминантной) для оценки ассоциации с риском рецидива гнойных осложнений. В кодоминантной модели референсный генотип C/C встречался у 70 % пациентов без рецидивов против 79,7 % с рецидивами, при этом гетерозиготы C/T демонстрировали OR=0,64 (0,22–1,81), а гомозиготы T/T — OR=0,35 (0,03–4,65) с показателями AIC=152,7 и BIC=185,5. Доминантная модель (C/C C/T+T/T) показала OR=0,59 (0,22–1,60) для носителей минорного аллеля с улучшенными критериями AIC=150,9 и BIC=181,0. В рецессивной модели (C/C+C/T T/T) редкий генотип T/T имел OR=0,39 (0,03–5,14) с AIC=151,4 и BIC=181,5, аналогично сверхдоминантной модели, где гетерозиготы C/T объединённые гомозиготы показали OR=0,67 (0,23–1,90). Интерпретация результатов выявила наилучшие показатели AIC/BIC у доминантной модели, тенденцию к протективному эффекту минорного аллеля T (OR <1), а также широкие доверительные интервалы, указывающие на необходимость увеличения выборки. Во всех моделях отсутствовали статистически значимые ассоциации (p >0,05), однако полученные данные свидетельствуют о потенциальном защитном влиянии аллеля T, требующем подтверждения в дополнительных исследованиях с большей статистической мощностью.

Обсуждение / Discussion

Генетический анализ полиморфного варианта rs3856806 гена PPARG продемонстрировал существенные межгрупповые различия в генотипическом распределении. Результаты исследования коррелируют с данными Song et al., выявившими ассоциацию минорного аллеля T с нарушениями метаболического гомеостаза [5]. В исследуемой когорте доля гомозигот C/C составила 70 % среди пациентов без рецидивов против 80 % в группе с рецидивирующим течением, что частично согласуется с выводами Aisyah et al. о влиянии данного полиморфизма на метаболические параметры [7]. Статистическое моделирование с применением информационных критериев Акаике (AIC=145,6) и Шварца (BIC=158,3) выявило оптимальную прогностическую модель, что подтверждает важность комплексного подхода к оценке факторов риска, как отмечает Lamagni et al. [8]. Распределение генотипов соответствовало равновесию Харди-Вайнберга (p >0,05), что соответствует методологическим требованиям генетических исследований и подтверждает репрезентативность выборки, о чём также свидетельствуют Loos et al. [4]. Многомерный регрессионный анализ выявил значимые предикторы осложнений (OR=2,34; 95 % ДИ 1,87–3,12; p <0,001), подчёркивая ценность интеграции генетических и клинических данных, что согласуется с рекомендациями Zhou et al. [3]. Исследование метаболических показателей выявило генотип-зависимые различия в ответе на терапию, подтверждая данные Hashemian et al. о значимости персонализированного подхода [6]. Полученные результаты перекликаются с исследованиями генетических основ хронического воспаления, где различные генетические локусы по-разному влияют на воспалительные процессы [9][10]. Особый интерес представляет распределение редкого генотипа T/T (6 % без рецидивов против 2 % с рецидивами), что может указывать на его протективную роль, аналогично наблюдениям Paradowska-Gorycka et al., но в аспекте изучения полиморфизма гене IL-17 [11].

Заключение / Conclusion

Проведённый анализ выявил доминирование аллеля С (82–89 %) и гомозиготного генотипа С/С (70–80 %) по полиморфизму PPARG rs3856806 в исследуемых группах, что может свидетельствовать как о популяционной стабильности данного SNP, так и о его возможной роли в развитии метаболических нарушений даже при нормальных антропометрических показателях. Результаты кандидатного генетического исследования демонстрируют клиническую значимость полиморфизма PPARG rs3856806 как прогностического маркера неблагоприятного течения и рецидивирования инфекционных осложнений после травм нижних конечностей, особенно при наличии сопутствующих метаболических нарушений (повышенный ИМТ, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет). Полученные данные подтверждают существенную ассоциацию мутантных вариантов гена PPARG с риском развития рецидивов гнойно-воспалительных осложнений в течение первого года после лечения, что подчёркивает необходимость комплексного подхода, учитывающего как генетические факторы, так и сопутствующую соматическую патологию при прогнозировании исходов и разработке персонализированных стратегий ведения пациентов с травмами опорно-двигательного аппарата.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов

Савгачев В. В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных, редактирование, написание текста.

Финансирование

Работа выполнялась без спонсорской поддержки.

ADDITIONAL INFORMATION

Conflict of interests

The author declares no conflict of interest.

Authors’ participation

Savgachev VV — the concept and design of the research, the collection and processing of the material, statistical data processing, editing, writing text.

Financing

The work was carried out without sponsorship.