Chuyên Đề Khóa Luận Tốt Nghiệp Nhằm tiếp cận về hướng nghiên cứu về đặc điểm phân tử của một số bệnh lý rối loạn chuyển hóa cholesterol, lipid và bệnh lý liên quan đến tim mạch, trong ph
TỔNG QUAN
Bệnh cao cholesterol trong máu có tính gia đình (Familial
Bệnh cao cholesterol trong máu có tính gia đình (Familial Hypercholesterolaemia - FH) là bệnh lý di truyền tính trội trên nhiễm sắc thể thường, dẫn đến sự rối loạn chuyển hóa cholesterol trong máu và có biểu hiện bởi sự tăng cao bất thường lượng Low Density Lipoprotein - Cholesterol (LDL - C) trong huyết tương/máu Bệnh FH chính là nguy cơ cao dẫn đến bệnh lý xơ vữa động mạch và động mạch vành (Cardiovascular disease - CVD) (Hartgers et al., 2015; Brown et al., 1986)
Nguyên nhân chính dẫn đến bệnh lý FH là tính chất đa hình, đột biến xuất hiện trên gen mã hóa protein chuyển hóa lipid trong máu: Low Density Lipoprotein Receptor (LDLR), Apolipoprotein B (ApoB) hoặc Protein convertase subtilisin/kexin 9
(PCSK9), Methyltetrahydrofolate reductase (MTHFR) (Hovingh et al., 2013;
Bệnh lý FH ở hai dạng là thể dị hợp tử (Heterozygous Familial hypercholesterolaemia
- HeFH) và thể đồng hợp tử (Homozygous Familial Hypercholesterolaemia - HoFH)
Tỷ lệ mắc bệnh HeFH là 1:500 và HoFH là 1:1.000.000 Ở bệnh nhân mắc bệnh lý HeFH, lượng cholesterol toàn phần và lượng LDL - C lần lượt trong khoảng 350-550 mg/dL và 200-400 mg/dL Trong khi ở bệnh nhân mắc bệnh lý HoFH, lượng cholesterol toàn phần và lượng LDL - C lần lượt trong khoảng 650-1000 mg/dL và >
600 mg/dL (Hovingh et al., 2013; Patel et al., 2015) Hơn nữa, bệnh lý FH dẫn đến nguy cơ mắc bệnh CHD lớn hơn 50% ở tuổi 50 của nam giới và nguy cơ mắc bệnh CHD cao hơn 30% ở tuổi 60 của phụ nữ (Patel et al., 2015) và mắc sớm bệnh lý CAD và CVD (Nordestgaard et al., 2013) Tỷ lệ bệnh nhân FH mắc các bệnh lý khác xấp xỉ trong khoảng 1:300 – 1:500 (Hopkins et al., 2011)
Tổ chức EAS (European Athetosclerosis Society) ghi nhận tỷ lệ mắc bệnh FH được chẩn đoán là 71% ở Hà Lan, 43% ở Na Uy và 6% ở Tây Ban Nha (Najam and Ray, 2015) Ở Mỹ, có khoảng 620.000 bệnh nhân mắc FH (Hopkins et al., 2011) Ở các
Chuyên Đề Khóa Luận Tốt Nghiệp
2 quần thể người Canada gốc Pháp và người Phi gốc Phi, tỷ lệ mắc bệnh FH có thể lên đến 1:100 (Hopkins et al., 2011)
Công bố khoa học của Hopkins (2011) xác định nguy cơ mắc bệnh CHD cao hơn khoảng 20 lần ở những bệnh nhân FH không được điều trị Tỷ lệ bệnh nhân mắc bệnh
FH do bị đột biến trên gen LDLR có nguy cơ cao mắc bệnh xơ vữa động mạch với biểu hiện tăng rất cao lượng cholesterol trong máu (Hopkins et al., 2011)
Nordestgaard và cộng sự (2013) ghi nhận các trường hợp mắc bệnh FH thể dị hợp tử (HeFH) nếu không được điều trị thì có nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành sớm (Coronary Heart Disease - CHD) ở nam giới và nữ giới lần lượt trước 55 và 60 tuổi, các trường hợp mắc bệnh FH này có lượng cholesterol toàn phần từ 8-15 mmol/L (310-580 mg/dL) Đồng thời, trường hợp mắc bệnh FH ở thể đồng hợp tử (HoFH) nếu không được điều trị thì có nguy cơ mắc bệnh CHD sớm ở nam giới và nữ giới trước 20 tuổi, các bệnh nhân này có lượng cholesterol 12-30 mmol/L (460-1160 mg/dL) Vì vậy, việc phân tích/xác định đặc điểm phân tử bệnh lý FH, tập trung trên các gen tham gia hoặc liên quan đến sự chuyển hóa cholesterol trong máu là rất cần thiết để làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, xơ vữa động mạch (Coronary Artery Disease - CAD) và CHD (Nordestgaard et al., 2013)
2 Gen Proprotein convertase subtilisin/kexin 9 (PCSK9)
Gen PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin 9) định vị trên nhiễm sắc thể người 1p32, gồm 13 exon (Abifadel et al., 2003; Seidah et al., 2014; NCBI) Gen PCSK9 mã hóa protein PCSK9 – là một dạng protease serine, được sản xuất bởi tế bào gan (Najam & Ray, 2015)
PCSK9 có vai trò trong cơ chế chuyển hóa cholesterol trong cơ thể người, thông qua quá trình tái chuyển hóa/kiểm soát lượng LDLR trên bề mặt tế bào và kiểm soát lượng LDL - C (Miyake et al., 2008; Najam & Ray., 2015) Ở trạng thái tiền chất: “ProPCSK9” là thể “Subtilisin kexin isoenzyme - 1 (SKI - 1)/ site - 1 - protease (S1P)” có trọng lượng 75 kiloDalton ProPCSK9 có vai trò quan trọng trong quá trình cân bằng nội môi cholesterol thông qua việc xử lý các protein
Chuyên Đề Khóa Luận Tốt Nghiệp
3 liên kết nguyên tố điều hòa Sterol (Abifadel et al., 2003) “ProPCSK9” được biến đổi trong lưới nội chất theo cơ chế tự xúc tác (Autocatalyse) để tạo thành PCSK9 trưởng thành có trọng lượng 62 kiloDalton với cấu trúc protein gồm có: vùng peptide tín hiệu (1-30 amino acid), một prodomain (31-152 amino acid), một xúc tác (153-421 amino acid) và một miền C-terminal (422-692 amino acid) (Nozue et al., 2017) Protein
PCSK9 chủ yếu được sinh tổng hợp bởi tế bào gan và biểu hiện cao trong ruột và thận (Nozue et al., 2017)
PCSK9 tăng cường hoạt động dẫn đến thúc đẩy hoạt động thủy giải protein thụ thể LDLR trong thể endosome và lysosome ở gan thụ thể lipoprotein mật độ thấp (LDLR), dẫn đến tăng nồng độ LDL - C trong huyết thanh (Nozue et al., 2017) Sự rối loạn ở cấp độ phân tử: nucleic acid (gen, mRNA) và protein đối với gen PCSK9 là nguyên nhân dẫn đến rối loạn nồng độ LDL – C trong máu (Nozue et al., 2017)
2.3 Tính chất đột biến trên gen PCSK9 và bệnh cao cholesterol trong máu có tính gia đình
Tính chất đột biến trên gen PCSK9 là một trong những nguyên nhân di truyền, dẫn đến bệnh lý cao cholesterol trong máu có tính chất gia đình ở thể trội (NCBI; GeneCard) Theo công bố khoa học của Nordestgaard (2013) có khoảng 20 dạng đột biến xuất hiện gen PCSK9 và tỷ lệ mắc bệnh FH do đột biến trên gen PCSK9 chiếm khoảng 1% (Nordestgaard et al., 2013)
2.4 Tình hình nghiên cứu đột biến của gen PCSK9 trên thế giới
Di Taranto và cộng sự (2017) xác định một số dạng biến thể xuất hiện trên gen PCSK9 gây nên bệnh lý FH: (1) Dạng rối loạn làm giảm chức năng protein PCSK9 (Loss Of Function - LOF) gây nên tăng lượng LDLR trên màng tế bào và thúc đẩy sự chuyển hóa và giải phóng cholesteorl vào máu; (2) Dạng rối loạn làm tăng chức năng protein PCSK9 (Gain Of Function - GOF) dẫn đến làm giảm lượng LDLR và làm tăng lượng LDL - C (Patel et al., 2015; Di Taranto et al., 2017)
Công trình nghiên cứu của Rashid và cộng sự (2005) sử dụng mô hình chuột để chứng minh tính chất đột biến ở gen PCSK9 làm gián đoạn chức năng bình thường của PCSK9 và còn làm giảm lượng LDL - cholesterol và làm tăng tác dụng hạ lipid máu của statin (Rashid et al., 2005) Năm 2005, Cohen và cộng sự nghiên cứu và phát hiện
Chuyên Đề Khóa Luận Tốt Nghiệp
Gen Methyltetrahydrofolate reductase (MTHFR)
Gen MTHFR nằm trên nhiễm sắc thể số 1 (1p36.3), bao gồm 12 exon, mã hóa protein MTHFR Đây là dạng protein “dimeric” có trọng lượng khoảng 77 kiloDalton (Goyette et al., 1994) với khoảng 656 acid amin (Froese et al., 2018)
Protein MTHFR giữ vai trò trong quá trình chuyển hóa amino acid, hình thành các cấu trúc protein và là enzyme xúc tác phản ứng hóa học liên quan đến sự hình thành vitamin B9, còn được gọi là folate (Real et al., 2010)
Protein MTHFR là dạng enzyme Methylenetetrahydrofolate reductase tham gia vào sự biến đổi 5,10 - methylene - tetrahydrofolate (CH2-THF) thành 5 - methyl - tetrahydrofolate (CH3-THF) Đây phản ứng tạo ra dạng đồng cơ chất (CH3-THF) cần thiết cho quá trình chuyển hóa gồm nhiều bước để chuyển hóa homocysteine huyết tương tạo thành methionine, theo dạng methyl hóa lặp lại (remethylation) (Froese et al., 2018)
Trong trường hợp gen MTHFR bị đột biến dẫn đến chức năng của protein MTHFR bị hỏng, hệ quả làm cho lượng homocysteine huyết tương tăng cao, làm giảm lượng folate (vitamin B9) cũng như các amino acid khác, gây nên hiện tượng huyết khối (Frosst et al., 1995)
Chuyên Đề Khóa Luận Tốt Nghiệp
3.3 Tính chất đột biến trên gen MTHFR và bệnh cao cholesterol máu có tính gia đình
Công trình nghiên cứu của Frosst và cộng sự (1995) ghi nhận tính chất đa hình
MTFHR C677T là dạng đột biến xảy ra ở nucleotide 677 của gen MTHFR, dẫn đến nucleotide C đổi thành T, làm cho cấu trúc protein MTHFR bị sai hỏng tại amin acid 222: Alanine (A) bị thay thế bởi Valine (V) (Frosst et al., 1995)
Công trình nghiên cứu của Kawashiri và cộng sự (2000) ghi nhận lượng homocysteine huyết tương tăng nhẹ là một yếu tố nguy cơ độc lập/đặc trưng đối với bệnh xơ vữa động mạch, bệnh động mạch vành (CAD) Bên cạnh đó, nhóm tác giả chứng minh các dạng đột biến xuất hiện trên gen MTHFR dẫn đến tiến triển bệnh
CHD với biểu hiện tăng nồng độ Hcy huyết tương ở những bệnh nhân FH nam giới (Kawashiri et al., 2000) Đồng thời, Kawashiri và cộng sự (2000) xác định tính chất đa hình C677T là nguyên nhân dẫn đến sự rối loạn nồng độ homocysteine huyết tương: theo hướng tăng cao hơn, đối với các bệnh nhân có xuất hiện tính đa hình C677T ở thể dị hợp tử và thể đồng hợp tử (Kawashiri et al., 2000)
3.4 Tình hình nghiên cứu đột biến của gen MTHFR trên thế giới
Công trình nghiên cứu của Tonstad và cộng sự (1997, 1998) ghi nhận tính chất đa hình C677T gen MTHFR xuất hiện ở các bệnh nhân trẻ nhỏ mắc bệnh FH và có nguy cơ mắc CHD khi biểu hiện Hcy huyết tương cao (Real et al., 2010)
Tiếp đến, Westerbuck và cộng sự (2001) chứng minh trong trường hợp homocysteine cao trong máu dẫn đến tác động đến chức năng của protein SREBP (Sterol Regulatory Element Binding Proteins) có liên quan với sự biểu hiện tăng cholesterol, triglyceride sự tích tụ cholesterol trong máu Hơn nữa, Mikael và cộng sự (2006) chứng minh rằng lượng homocysteine cao trong máu (giá trị homocysteine huyết tương > 14 μmol/L dẫn đến làm giảm HDL - C trong huyết tương ở các bệnh nhân CHD (Real et al., 2010)
Real và cộng sự (2010) phân tích sự xuất hiện đa hình C677T gen MTHFR trên các bệnh nhân có tiền sử gia đình: giá trị huyết tương Hcy cao trong máu tăng cholesterol máu có tính gia đình ở thể dị hợp tử Pinciotta và cộng sự (2005) ghi nhận tính chất đa hình C677T (thể dị hợp CT) xuất hiện trên nhóm bệnh nhân FH ở độ tuổi trưởng
Chuyên Đề Khóa Luận Tốt Nghiệp
6 thành (249 mẫu) là yếu tố nguy cơ chính dẫn đến mắc bệnh CHD và có thể có biểu hiện lâm sàng là Hcy huyết tương tăng cao (Real et al., 2010)
Công trình nghiên cứu của Froese và cộng sự (2018) xác định tính chất đa hình (đột biến) diễn ra trên gen MTHFR là c.677C>T là yếu tố nguy cơ dẫn đến các rối loạn bệnh lý huyết khối mạch máu, bệnh thần kinh, tiểu đường, sảy thai và có thể dẫn đến các bệnh lý ung thư (Froese et al., 2018).
Phương pháp nghiên cứu
4.1 Phương pháp phân tích tổng hợp (Meta –analysis)
Phân tích tổng hợp là công cụ đánh giá dữ liệu có tính hệ thống và là công cụ đắc lực trong những nghiên cứu thực chứng (Zwahlen et al., 2008) Phân tích tổng hợp nhằm giải quyết những vấn đề không đồng nhất (có sự khác nhau) về kết quả khảo sát biến số (các yếu tố/nguyên nhân dẫn đến các bệnh lý, kết quả đáp ứng điều trị bằng các loại thuốc… ), từ đó kết quả phân tích tổng hợp phản ánh rõ nét tính chất đặc trưng của biến số được khảo sát và lời câu hỏi bạn đang hỏi hay liệu có cần nghiên cứu thêm không (Rodseth et al., 2016)
Phân tích tổng hợp theo phương pháp thống kê trên mô hình phân tích tổng hợp ảnh hưởng bất biến (Fixed effects meta-analysis - F) hoặc mô hình phân tích tổng hợp ảnh hưởng ngẫu nhiên (Random effects meta-analysis - R) cho một tiêu chí nhị phân (a dichotomous outcome) với khoảng tin cậy 95% (CI) Tiêu chí lựa chọn mô hình phân tích tổng hợp (Ryan R et al., 2013) dựa vào chỉ số I 2 phản ánh tính bất đồng nhất về biến số khảo sát trong bộ dữ liệu:
- Khi I 2 50% và P
