В кратком обзоре рассматриваются вопросы взаимоотношений генетических маркёров и нутриентов с точки зрения их значимости для развития многофакторных заболеваний. Приводятся примеры генетически обусловленных индивидуальных особенностей в уровне ряда нутриентов; вовлечённости нутриентов в метаболические пути (в частности, в фолат-зависимый метаболизм одноуглеродных соединений) и функционирование отдельных генов; а также данные об ассоциациях нутриентов и задействованных в регуляции уровня нутриентов генов (и полиморфных вариантов) с заболеваниями многофакторной природы.

Соотношение полов в первом триместре беременности сдвинуто в сторону мужского за счет повышенной элиминации эмбрионов женского пола. Одной из причин этого явления может быть нарушение процесса инактивации Х-хромосомы. В настоящей работе проведен анализ характера инактивации Х-хромосомы во внезародышевых тканях спонтанных и индуцированных абортусов с кариотипом 46, ХХ. В цитотрофобласте хориона у спонтанных и у индуцированных абортусов обнаружена как равновероятная, так и асимметричная инактивация. Во внезародышевой мезодерме контрольной группы эмбрионов выявлена только равновероятная инактивация, тогда как у 15% спонтанных абортусов (СА) наблюдалось смещение этого показателя. Наибольшая частота избирательной инактивации одного из родительских гомологов наблюдалась в группе с отсутствием развитого эмбриона и среди эмбрионов от женщин с привычным невынашиванием беременности. Одной из причин наблюдаемых результатов может быть компартментализация клеток в малоклеточной бластоцисте, приводящая к неслучайному перераспределению и преобладанию во внутренней клеточной массе клеток с активной Х-хромосомой, несущей аберрации, несовместимые с нормальным эмбриональным развитием.

Development of central and peripheral nervous system is one of the most complicated processes of embryogenesis. Dendritogenesis is an important component of this process because properties of dendritic branching define input and output signals received by neuron. Moreover, communications between neurons require transition of signal from dendrite of one neuron to axon of another, and this process of signal transduction underlies mechanisms of synaptic plasticity and memory formation. The neural cell adhesion molecules of the immunoglobulin superfamily involved in the control of dendritogenesis. In current review we focus our attention on 6 members of this adhesion molecules family: contactins 1-6. The contactins are proteins that control key events of neurogenesis: adhesion and migration of neuronal cells, orientation of growth of neurites and axons myelination. Functions of contactins are actively studied using model animals that express contactins in central and peripheral nervous system with almost similar to human pattern. Mutations of contactin-encoding genes result in abnormalities of neurogenesis process and development of multiple neurological disorders. Review is devoted to the role of contactin proteins in neurogenesis and nervous system disorders.

Формирование функциональной центральной и периферической нервной системы (ЦНС и ПНС соответственно) - один из самых сложных процессов в развитии. Несомненно, что важнейшим компонентом нейрогенеза является дендритогенез, поскольку степень и характер ветвления дендритов определяют объем входных и выходных сигналов из нейрона. Более того, связь между нейронами осуществляется через формирование синапсов между аксонами и дендритами, что лежит в основе синаптической пластичности и формирования памяти. Процесс дендритогенеза находится под контролем большого семейства нейральных адгезивных белков иммуноглобулинового типа, к которым, в частности, относятся 6 белков семейства контактинов. Контактины контролируют ключевые события нейрогенеза - адгезию нейральных клеток и их миграцию, ориентированный рост нейритов и аксонов и миелинизацию последних. Функции контактинов активно исследуются на модельных животных, у которых, как и у человека, контактины экспрессируются в ЦНС и ПНС, хотя для некоторых из них характерна специфическая региональная локализация. Мутации генов контактинов сопровождаются нарушениями нейрогенеза и как следствие - развитием широкого спектра нейропатологий. Настоящий обзор посвящен анализу данных о роли контактинов в нейрогенезе и развитии нейропатологий.

Comorbidity or a combination of several diseases in the same individual is a common and widely investigated phenomenon. However, the genetic background for non–random disease combinations is not fully understood. Modern technologies and approaches to genomic data analysis enable the investigation of the genetic profile of patients burdened with several diseases (polypathia, disease conglomerates) and its comparison with the profiles of patients with single diseases. An association study featuring three groups of patients with various combinations of cardiovascular disorders and a control group of relatively healthy individuals was conducted. Patients were selected as follows: presence of only one disease, ischemic heart disease (IHD); a combination of two diseases, IHD and arterial hypertension (AH); and a combination of several diseases, including IHD, AH, type 2 diabetes mellitus (T2DM), and hypercholesterolemia (HC). Genotyping was performed using the “My Gene” genomic service (www.i–gene.ru). An analysis of 1,400 polymorphic genetic variants and their associations with the studied phenotypes are presented. A total of 14 polymorphic variants were associated with the phenotype “IHD only,” including those in the APOB, CD226, NKX2–5, TLR2, DPP6, KLRB1, VDR, SCARB1, NEDD4L, and SREBF2 genes, and intragenic variants rs12487066, rs7807268, rs10896449, and rs944289. A total of 13 genetic markers were associated with the “IHD and AH” phenotype, including variants in the BTNL2, EGFR, CNTNAP2, SCARB1, and HNF1A genes, and intragenic polymorphisms rs801114, rs10499194, rs13207033, rs2398162, rs6501455, and rs1160312. A total of 14 genetic variants were associated with a combination of several diseases of cardiovascular continuum (CVC), including those in the TAS2R38, SEZ6L, APOA2, KLF7, CETP, ITGA4, RAD54B, LDLR, and MTAP genes, along with intragenic variants rs1333048, rs1333049, and rs6501455. One common genetic marker was identified for the “IHD only” and “IHD and AH” phenotypes: rs4765623 in the SCARB1 gene; two common genetic markers, rs663048 in SEZ6L and intragenic rs6501455, were identified for the “IHD and AH” phenotype and a combination of several diseases (syntropy); there were no common genetic markers for the “syntropy” and “IHD only” phenotypes. Classificatory analysis of the relationships between the associated genes and metabolic pathways revealed that lipid–metabolizing genes are involved in the development of all three CVC variants, whereas immunity-response genes are specific to the “IHD only” phenotype. The study demonstrated that comorbidity presents additional challenges in association studies of disease predisposition, since the genetic profile of combined forms of pathology can be markedly different from those for isolated “single” forms of a disease.

Коморбидность, или сочетание нескольких заболеваний у одного индивида, - явление распространенное и широко исследуемое. Однако генетические основы неслучайного сочетания болезней остаются недостаточно изученными. Современные технологии и методы анализа геномных данных делают возможным определение генетического профиля у больных, «обремененных» множеством болезней (полипатии, конгломераты болезней), и его сравнение с профилем больных отдельными формами патологии. Проведено ассоциативное исследование трех групп больных с различными сочетаниями сердечно-сосудистых заболеваний и контрольной группы. Выборки больных формировались по принципу только одного заболевания - ишемическая болезнь сердца (ИБС), сочетание двух заболеваний - ИБС и артериальная гипертония (АГ), сочетание нескольких болезней - ИБС, АГ, сахарный диабет типа 2 (СД2) и гиперхолестеринемия (ГХ). Генотипирование проводили на платформе геномного сервиса «Мой ген» (www.i-gene.ru). Представлен анализ ассоциаций более 1400 генетических полиморфных вариантов с изучаемыми фенотипами. С фенотипом «только ИБС» ассоциировано 14 полиморфных вариантов, в том числе, относящихся к генам APOB, CD226, NKX2-5, TLR2, DPP6, KLRB1, VDR, SCARB1, NEDD4L, SREBF2, и варианты в межгенных промежутках rs12487066, rs7807268, rs10896449 и rs944289. С фенотипом «ИБС в сочетании с АГ» ассоциировано 13 генетических маркеров, в том числе в генах BTNL2, EGFR, CNTNAP2, SCARB1, HNF1A и межгенные полиморфные варианты rs801114, rs10499194, rs13207033, rs2398162, rs6501455, rs1160312. С сочетанием нескольких болезней сердечно-сосудистого континуума (ССК) ассоциировано 14 генетических маркеров, в том числе в генах TAS2R38, SEZ6L, APOA2, KLF7, CETP, ITGA4, RAD54B, LDLR и MTAP и варианты в межгенных промежутках rs1333048, rs1333049 и rs6501455. Для фенотипов «только ИБС» и «ИБС в сочетании с АГ» выявлен один общий генетический маркер - rs4765623 гена SCARB1; для «ИБС в сочетании с АГ» и сочетанием нескольких заболеваний (синтропией) выявлено два общих генетических маркера - rs663048 гена SEZ6L и rs6501455, находящийся в межгенном регионе; между «синтропией» и «только ИБС» не найдено общих генов из числа изученных. В результате классифицирующего анализа принадлежности ассоциированных генов к основным метаболическим путям организма установлено, что гены липидного обмена вовлечены в формирование всех трех вариантов течения болезней ССК, а гены иммунного ответа специфичны для «изолированной» формы ИБС. Показано также, что коморбидность представляет собой дополнительную сложность на пути использования данных ассоциативных генетических исследований в тестах наследственной предрасположенности к заболеваниям, так как генетический профиль сочетанных заболеваний может отличаться от профиля отдельных, не сочетанных форм патологии.

Allele-frequency distributions for gene polymorphisms associated with autoimmune and allergic diseases, as well as the regulation of immunoglobulin E and cytokines levels, were studied in 26 populations of Northern Eurasia. There was no significant correlation between the values of average expected heterozygosity by 44 gene polymorphisms and climate or geographic factors. Population groups exhibited clustering according to their geographic location. The degree of genetic differentiation among populations and the selective neutrality of gene polymorphisms were also assessed. The results demonstrate substantial genetic diversity and differentiation of human populations by the genes studied.

Изучали распределение частот аллелей полиморфных вариантов генов, ассоциированных с аутоиммунными и аллергическими заболеваниями, а также с регуляцией уровня иммуноглобулина E и цитокинов в 26 популяциях Северной Евразии. Не обнаружено статистически значимой корреляции между значениями средней ожидаемой гетерозиготности по 44 полиморфным вариантам генов и климато-географическими факторами. Наблюдается кластеризация популяционных групп в соответствии с их принадлежностью к различным географическим регионам. Исследовали также, какова степень генетической дифференциации между популяциями и наблюдается ли селективная нейтральность полиморфизма генов. Показано значительное генетическое разнообразие и дифференциация популяций человека по изученным генам.

Early stages of human embryonic development are characterized by the spatiotemporal coincidence of events of total epigenetic genome reprogramming and elevated level of mosaic forms of numerical chromosome abnormalities. It is possible that the abnormal reprogramming of various regions of the genome can lead to violations of local epigenetic chromatin organization and gene expression, which affect the correct chromosome segregation during mitosis. In this study, a comparative analysis of the methylation index of LINE-1 retrotransposon, which largely reflects the methylation profile of the genome, is performed in placental tissues of spontaneous abortions with complete and mosaic forms of aneuploidy and with a normal karyotype, as well as in the control group of induced abortions of the first trimester of pregnancy. It was shown that extraembryonic mesoderm and chorionic cytotrophoblast of spontaneous abortions with chromosomal mosaicism are characterized by the highest index of LINE-1 methylation among all studied groups. At the same time, the excessive hypomethylation of transposable genetic element was registered in spontaneous abortions with normal karyotype. We hypothesize that violations of parental genome demethylation during epigenetic reprogramming at preimplantation stages of development may be associated with an increased frequency of mitotic errors in chromosome segregation, which leads to the formation of a mosaic karyotype.

Ранние этапы эмбрионального развития человека характеризуются пространственно-временным совпадением событий тотального эпигенетического репрограммирования генома с возрастанием частоты мозаичных форм числовых хромосомных нарушений. Можно предположить, что аномалии этого процесса в различных областях генома приводят к нарушениям локальной организации хроматина и экспрессии генов, что нарушает также правильную сегрегацию хромосом в митозе. Мы сравнивали индексы метилирования ретротранспозона LINE-1, характеризующие профиль метилирования генома, в плацентарных тканях спонтанных абортусов человека с чистыми и мозаичными формами анеуплоидий, с нормальным кариотипом, а также индуцированных абортусов первого триместра беременности в качестве контроля. Впервые показано, что, по сравнению с другими изученными группами, во внезародышевой мезодерме и цитотрофобласте хориона спонтанных абортусов с хромосомным мозаицизмом индекс метилирования LINE-1 максимален. В то же время у спонтанных абортусов с нормальным кариотипом метилирование мобильного генетического элемента существенно понижено. Высказана гипотеза, что нарушения в процессе деметилирования родительских геномов при эпигенетическом репрограммировании на предымплантационных этапах развития могут быть связаны с повышением частоты ошибок митотической сегрегации хромосом, что приводит к формированию мозаичного кариотипа.

X-chromosome microsatellite markers are a convenient tool for studying genetic variability in human populations and DNA identification, especially during the decreased informativeness of autosomal markers. The results of genetic analysis of Siberian populations by ten X-linked microsatellite markers (DXS8378, GATA172D05, DXS7132, DXS9898, DXS7423, DXS8377, DXS101, DXS6809, DXS6789, and HPRTB) are presented. The allele frequencies, criminalistics parameters, and genetic relations between populations were calculated. The average level of expected heterozygosity (He) was 0.73 in populations. The total level of genetic differentiation in ten populations was relatively low (Fst = 0.031) compared to the level determined by autosomal and Y chromosome markers. The high probability of the establishment of differences (PD) between two unrelated individuals using a ten X-STR marker system was demonstrated. The average PD value in the panel of ten X chromosome microsatellite markers was 0.9999999997 in women and 0.999998 in men. The total level of genetic differentiation in a pool of ten populations is 0.03186.

X-хромосомные микросателлитные маркеры - удобный инструмент для изучения генетического разнообразия в популяциях человека и ДНК-идентификации, особенно при сниженной информативности аутосомных маркеров. Представлены результаты генетического анализа популяций Сибири по 10 Х-сцепленным микросателлитным маркерам (DXS8378, GATA172D05, DXS7132, DXS9898, DXS7423, DXS8377, DXS101, DXS6809, DXS6789, HPRTB). Рассчитаны частоты аллелей, криминалистические параметры, генетические взаимоотношения между популяциями. Средний уровень ожидаемой гетерозиготности (He) в популяциях составил 0.73. Общий уровень генетической дифференциации в 10 популяциях оказался относительно невысоким (Fst = 0.031) в сравнении с уровнем, определенным по аутосомными и Y-хромосомным маркерам. Показана высокая вероятность установления различий (PD) между двумя неродственными индивидами с использованием 10 X-STR-маркерной системы. Среднее значение PD в панели из 10 X-хромосомных микросателлитных маркеров составило 0.9999999997 у женщин, 0.999998 - у мужчин. Общий уровень генетической дифференциации в пуле из 10 популяций равен 0.03186.

Allele frequencies and genetic diversity in the population of Teleuts were assessed by the Alu repeat polymorphism at eight autosomal loci (ACE, APOA1, PLAT, F13, PV92, A25, CD4, D1). For comparison, the study included previously obtained data on the Alu polymorphism in 19 indigenous populations of Siberia. On the dendrogram of genetic distances, the Teleut population is located in the cluster of Siberian ethnic groups, which are similar in origin, geography, and cultural traditions.

Проанализированы частоты аллелей и генетическое разнообразие популяции телеутов по полиморфизму Alu-повторов в восьми аутосомных локусах (АСЕ, APOA1, PLAT, F13, PV92, A25, CD4, D1). Для сравнения в исследование включены ранее полученные данные по полиморфизму Alu-элемента в 19 популяциях коренных жителей Сибири. На дендрограмме генетических расстояний популяция телеутов располагается в кластере сибирских этносов, близких по происхождению, географии и культурным традициям.

The genetic variability of the DMPK locus has been studied in relation to six SNP markers (rs2070736, rs572634, rs1799894, rs527221, rs915915, and rs10415988) in Yakuts with myotonic dystrophy (MD) in the Yakut population and in populations of northern Eurasia. Significant differences were observed in the allele frequencies between patients and a population sample of Yakuts for three SNP loci (rs915915, rs1799894, and rs0415988) associated with a high chance of disease manifestation. The odds ratios (OR) of MD development in representatives of the Yakut population for these three loci were 2.59 (95% CI, p = 0,004), 4.99 (95% CI, p = 0.000), and 3.15 (95% CI, p = 0.01), respectively. Haplotype TTTCTC, which is associated with MD, and haplotype GTCCTT, which was observed only in Yakut MD patients (never in MD patients of non-Yakut origin), were revealed. A low level of variability in the locus of DMRK gene in Yakuts (H e = 0.283) compared with other examined populations was noted. An analysis of pairwise genetic relationships between populations revealed their significant differentiation for all the examined loci. In addition, a low level of differentiation in territorial groups of Yakut populations (F ST = 0.79%), which was related to the high subdivision of the northern Eurasian population (F ST = 11.83%), was observed.