Ученые из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» определили гены, влияющие на индивидуальную восприимчивость человека к болям в спине. Данное открытие позволяет понять, почему одни люди испытывают интенсивные болевые ощущения при незначительных изменениях позвоночника, в то время как другие не замечают дискомфорт даже при выраженных заболеваниях. Статья об этом опубликована в международном журнале Spine Journal .
«Природа болей в спине оказалась гораздо сложнее и многообразнее, чем предполагалось изначально. В ходе исследования было установлено, что наибольший вклад вносят не гены, непосредственно связанные со спиной или позвоночником, а гены, регулирующие работу нервной системы. За ними следуют гены, участвующие в формировании костно-хрящевых структур позвоночника — их влияние значительно меньше, хотя они и оказывают воздействие на здоровье позвоночника. Гены, ответственные за функционирование иммунной системы, занимают последнее место в списке, поскольку их роль в развитии боли также ограничена», — сообщает младший научный сотрудник межинститутской лаборатории молекулярной палеогенетики и палеогеномики ФИЦ ИЦиГ СО РАН Елизавета Евгеньевна Елгаева.
Обнаружение изменений на магнитно-резонансной томографии (МРТ) поясничного отдела позвоночника не всегда связано с болью в спине. Некоторые пациенты ощущают интенсивную боль при незначительных отклонениях от нормы на снимках, в то время как другие не испытывают никаких симптомов даже при серьезных заболеваниях позвоночника. Данное явление давно вызывает интерес у специалистов с точки зрения медицины. Проведенные исследования позволили объяснить такое несоответствие. Выяснилось, что ключевую роль играет генетика: вероятность возникновения болевых ощущений зависит от индивидуальной генетической предрасположенности. Если у человека высокая наследственная склонность к хронической боли, даже незначительные структурные нарушения позвоночника могут спровоцировать появление болезненных симптомов. В то же время, у людей с пониженной генетической чувствительностью к боли, существенные отклонения на МРТ могут протекать бессимптомно.
«Более семи лет назад наша лаборатория начала исследования, направленные на выявление участков генома, ассоциированных с болью в спине. Анализ данных из открытого биобанка Великобритании (выборка, насчитывающая около полумиллиона человек), позволил первоначально обнаружить всего три гена. Однако, благодаря использованию разработанных нами методик многомерного анализа, круг изучаемых состояний был расширен, и мы включили схожие виды хронической боли, например, боль в коленях, бедре и шее, а впоследствии — головные и боли в животе. В результате удалось выявить более десяти генов, участвующих в регуляции хронической боли, которая характеризуется продолжительностью более трех месяцев, — рассказала исследовательница.
Идентификация определенных генов позволит разрабатывать персонализированные прогнозы риска возникновения болей в спине. Метод предполагает следующее: при условии выявления надежных генетических маркеров, увеличивающих вероятность развития заболевания, пациентам может быть предложено пройти генетическое тестирование. Информация о генотипе позволит оценить вероятность развития серьезных повреждений позвоночника. Модели такого рода создаются следующим образом: первоначально выявляются генетические факторы, ассоциированные с заболеванием, после чего формируется модель, учитывающая специфический генотип каждого человека по этим факторам. Каждому генотипу присваивается коэффициент, отражающий его влияние на общий риск развития заболевания. Он обычно устанавливается на основе результатов масштабных геномных исследований.
Точность прогнозирования боли в спине, как и при других заболеваниях, зависящих от множества генов, пока не является идеальной. Тем не менее, улучшение прогностических методов и включение дополнительных данных о пациенте (его образа жизни, истории болезни, факторов риска) в будущем способно повысить точность прогнозов и сделать этот метод значимым элементом медицинской практики.
Ученые ФИЦ ИЦиГ СО РАН ведут совместную работу с врачами из Новосибирского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии (НИИТО) им. Я.Л. Цивьяна Минздрава России и Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии (ЦИТО) им. Н.Н. Приорова Минздрава России (Москва). В качестве объектов для дальнейших исследований были выбраны пациенты с различной степенью дегенерации межпозвонковых дисков. Некоторые из них уже получали соответствующее лечение. У пациентов, которым была проведена операция, были получены тканевые образцы — образцы межпозвоночных дисков, характеризующиеся разной степенью дегенерации. Эти образцы будут использованы для анализа изменений в активности генов по сравнению с нормальным уровнем. Это позволит выявить гены, контролирующие процесс дегенерации позвоночника, что, в свою очередь, даст более глубокое понимание механизмов развития дегенеративных изменений межпозвонковых дисков и причин возникновения болей в спине.
«В настоящее время активно проводится анализ выборки, сформированной совместно с коллегами из НИИТО и ЦИТО. Ожидается скорое появление первых публикаций, содержащих эпидемиологические данные. В дальнейшем планируются исследования в области генетики заболевания. В частности, предусмотрен масштабный геномный анализ ассоциаций, в ходе которого будет проверен каждый участок генома для выявления участков, связанных с дегенерацией межпозвонковых дисков и других костно-хрящевых структур позвоночника. Еще одна приоритетная задача – определение генов, характеризующихся аномальной экспрессией, то есть проявляющих либо избыточную активацию, либо подавление, — подчеркнула Елизавета Елгаева.
Данный материал создан при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проведения Десятилетия науки и технологий.
Ирина Баранова
Фото Елены Трухиной