persmedРоссийский журнал персонализированной медициныRussian Journal for Personalized Medicine2782-38062782-3814ФОНД АЛМАЗОВА10.18705/2782-3806-2023-3-6-42-49HAICPEpersmed-204Research ArticleГЕНЕТИЧЕСКИЕ РИСКИ И ПРИЧИНЫ ЗАБОЛЕВАНИЙGENETIC RISKS AND CAUSES OF DISEASESЭпигенетика и мультифакторные болезниEpigenetics and multifactorial diseasesВохмянинаН. В.VokhmyaninaN. V.

Вохмянина Наталья Васильевна, д.м.н., профессор кафедры клинической лабораторной диагностики, биологической и общей химии им. В. В. Соколовского

Кирочная ул., 41, Санкт-Петербург, 191015

Vokhmyanina Natalia V., MD, PhD, professor of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Biological and General Chemistry named after V. V. Sokolovsky

Kirochnaya str., 41, Saint Petersburg, 191015

Natalya.Vokhmyanina@szgmu.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И. И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNorth-Western State Medical University named after I. I. Mechnikov,Russian Federation202316012024364249Copyright © Вохмянина Н.В., 20242024Вохмянина Н.В.Vokhmyanina N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://persmed.elpub.ru/jour/article/view/204

В настоящее время эпигенетика подробно и активно изучается, определено ее значение в развитии мультифакторных заболеваний. В связи с этим в последнее время появилось большое количество публикаций, в которых анализируются результаты исследований с использованием эпигенетических маркеров. Полученные многообещающие результаты свидетельствуют о возможности раннего выявления и прогнозирования многих мультифакторных заболеваний. В настоящем обзоре кратко изложены теоретические основы эпигенетики и эпигенетических механизмов. Рассмотрено участие эпигенетики в формировании мультифакторной патологии на примере целиакии, рассеянного склероза и сердечно-сосудистых заболеваний, подтвержденное выявленными эпигенетическими маркерами.

At present, epigenetics is being studied in detail and actively, and the significance of epigenetics in the development of multifactorial diseases has been determined. In this regard, a large number of publications have recently appeared that analyze the results of studies using epigenetic markers. The obtained promising results indicate the possibility of early detection and prediction of many multifactorial diseases. This review briefly outlines the theoretical foundations of epigenetics and epigenetic mechanisms. The participation of epigenetics in the formation of multifactorial pathology is considered on the example of celiac disease, multiple sclerosis and cardiovascular diseases, confirmed by the identified epigenetic markers.

мультифакторные болезниэпигенетикаэпигенетические маркерыэпигенетические механизмыepigeneticsepigenetic markersepigenetic mechanismsmultifactorial diseasesReferencesWaddington CH. The epigenotype. 1942. Int J Epidemiol. 2012 Feb;41(1):10. DOI: 10.1093/ije/dyr184. Epub 2011 Dec 20. PMID: 22186258.Waddington CH. The epigenotype. 1942. Int J Epidemiol. 2012 Feb;41(1):10. DOI: 10.1093/ije/dyr184. Epub 2011 Dec 20. PMID: 22186258.Щуко А.Г., Веселов А.А., Юрьева Т.Н. и др. Эпигенетика и способы ее реализации. Сибирский научный медицинский журнал. 2017;37(4):26–35.Shchuko AG, Veselov A A, Yurieva TN, et.al, Epigenetics and methods of its realization Sibirskij nauchnyj medicinskij zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2017;37(4):26–35. In RussianСмирнов В.В., Леонов Г.Е. Эпигенетика: теоретические аспекты и практическое значение. Журнал: Лечащий врач. 2016. № 12. С. 26–30.Smirnov VV, Leonov GE. Epigenetics: theoretical aspects and practical value Lechaschi Vrach. 2016;(12):26–30. In RussianПаткин Е.Л., Квинн Дж. Эпигенетические механизмы предрасположенности к комплексным патологиям человека. Экологическая генетика. 2010, Т. VIII, № 4. С. 44–56. DOI: 10.17816/ecogen112371.Patkin EL, Quinn J. Epigenetical mechanisms of susceptibility to complex human disease Ecological genetics. 2010. Vol. VIII, № 4. P. 44–56. In RussianПаткин Е.Л., Софронов Г.А. Эколого-зависимые болезни человека. Эпигенетические механизмы возникновения и наследования. Медицинский академический журнал. 2015, т. 15, № 3. С. 7–23. DOI: 10.17816/MAJ115019.Patkin EL, Sofronov GA. Environment-dependent human disease: the epigenetic mechanisms of their development and inheritance Medical academic journal. 2015. Vol. 15. N. 3. P. 7–23. In RussianDas A. Epigenetics, the Environment, and Children’s Health Across Lifespans. Berlin: Springer, 2016. Р. 353–359.Das A. Epigenetics, the Environment, and Children’s Health Across Lifespans. Berlin: Springer, 2016. Р. 353–359.Баранов В.С., Баранова Е.В. Геном человека, эпигенетика многофакторных болезней и персонифицированная медицина. Междисциплинарный научныйи прикладной журнал «Биосфера», 2012;4(1):76–85. DOI:10.24855/biosfera.v15i1.790.Baranov VS, Baranova EV. Human genome, epigenetics of complex diseases and personalized medicine Biosfera, 2012, т. 4, № 1. С. 76–85. In RussianБаранов В.С. Геномика и предиктивная медицина. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2021;36(4):14–28. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2021-36-4-14-28.Baranov VS. Genomics and predictive medicine. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2021;36(4):14–28. In RussianПузырев В.П. Феномо-геномные отношения и патогенетика многофакторных заболеваний. Вестник РАМН. 2011. № 9. С. 17–27.Puzyrev VP. Phenome-genome relations and pathogenetics of multifactorial disease. Vestnik Rossiiskoi Akademii Meditsinskikh Nauk. 2011. № 9: 17–27. In RussianEstela G, Toraño, et al. The Impact of External Factors on the Epigenome:In Utero and over Lifetime. BioMed Research International, vol. 2016, Article ID 2568635, 17 pages, 2016. https://doi.org/10.1155/2016/2568635Estela G, Toraño, et al. The Impact of External Factors on the Epigenome:In Utero and over Lifetime. BioMed Research International, vol. 2016, Article ID 2568635, 17 pages, 2016. https://doi.org/10.1155/2016/2568635Sevini F, Giuliani C, Vianello D, et al. mtDNA mutations in human aging and longevity: controversies and new perspectives opened by high-throughput technologies // Exp. Gerontol. 2014. V. 56. P. 234–244.Sevini F, Giuliani C, Vianello D, et al. mtDNA mutations in human aging and longevity: controversies and new perspectives opened by high-throughput technologies // Exp. Gerontol. 2014. V. 56. P. 234–244.Cielo D, Galatola M. Fernandez-Jimenez N, et al. Combined Analysis of Methylation and Gene Expression Profiles in Separate Compartments of Small Bowel Mucosa Identified Celiac Disease Patients’Signatures. Sci Rep. 2019. P. 10020. DOI:10.1038/s41598-019-46468-2.Cielo D, Galatola M. Fernandez-Jimenez N, et al. Combined Analysis of Methylation and Gene Expression Profiles in Separate Compartments of Small Bowel Mucosa Identified Celiac Disease Patients’Signatures. Sci Rep. 2019. P. 10020. DOI:10.1038/s41598-019-46468-2.Gnodi E, Meneveri R, Barisani D. Celiac disease: From genetics to epigenetics. / World J Gastroenterol. 2022 Jan 28;28(4):449–463. DOI: 10.3748/wjg.v28.i4.449. PMID: 35125829; PMCID: PMC8790554.Gnodi E, Meneveri R, Barisani D. Celiac disease: From genetics to epigenetics. / World J Gastroenterol. 2022 Jan 28;28(4):449–463. DOI: 10.3748/wjg.v28.i4.449. PMID: 35125829; PMCID: PMC8790554.Hearn NL. Comparison of DNA methylation profiles from saliva in Coeliac disease and non-coeliac disease individuals / Hearn NL, Chiu CL, Lind JM. // BMC Med Genomics 2020. P. 13:16. DOI:10.1186/s12920-020-0670-9.Hearn NL. Comparison of DNA methylation profiles from saliva in Coeliac disease and non-coeliac disease individuals / Hearn NL, Chiu CL, Lind JM. // BMC Med Genomics 2020. P. 13:16. DOI:10.1186/s12920-020-0670-9.Киселев И.С., Кулакова О.Г., Бойко А.Н., Фаворова О.О. Вовлечение эпигенетического механизма метилирования ДНК в развитие рассеянного склероза Acta Naturae. 2021. Т. 13, № (2). C. 45–57. DOI:10.32607/actanaturae.11043.Kiselev IS, Kulakova OG, Boyko AN, Favorova OO. DNA Methylation As an Epigenetic Mechanism in the Development of Multiple Sclerosis Acta Naturae. 2021;13(2):45–57. In RussianВахитов В.А., Кузьмина У.Ш., Бахтиярова К.З. и др. Эпигенетические механизмы патогенеза рассеянного склероза. Физиология человека. 2020. Т. 46. № 1. С. 123–132. DOI:10.31857/S0131164620010154.Vakhitov VA, Kuzmina USh, Bakhtiyarova KZ, et al. Epigenetic Mechanisms of Multiple Sclerosis Pathogenesis. Human Physiology. 2020;46(1):123–132. In RussianAyuso T, Aznar P, et al. Vitamin D receptor gene is epigenetically altered and transcriptionally upregulated in multiple sclerosis. PLoS One. 2017 Mar 29;12(3):e0174726. DOI: 10.1371/journal.pone.0174726. PMID: 28355272; PMCID: PMC5371344.Ayuso T, Aznar P, et al. Vitamin D receptor gene is epigenetically altered and transcriptionally upregulated in multiple sclerosis. PLoS One. 2017 Mar 29;12(3):e0174726. DOI: 10.1371/journal.pone.0174726. PMID: 28355272; PMCID: PMC5371344.Freiesleben S, Hecker M, Zettl UK, et al. Analysis of microRNA and Gene Expression Profiles in Multiple Sclerosis: Integrating Interaction Data to Uncover Regulatory Mechanisms // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 34512.Freiesleben S, Hecker M, Zettl UK, et al. Analysis of microRNA and Gene Expression Profiles in Multiple Sclerosis: Integrating Interaction Data to Uncover Regulatory Mechanisms // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 34512.Ялаев Б.И., Тюрин А.В., Миргалиева Р.Я., Хусаинова Р.И. Роль метилирования ДНК в нарушении костного метаболизма. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(1):67–74. DOI 10.18699/VJ19.463.Yalaev BI, Tyurin AV, Mirgalieva RY, Khusainova RI. The role of DNA methylation in the disorders of bone metabolism. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(1):67–74. In RussianXu F, Li W, Yang X, Na L, et al. The Roles of Epigenetics Regulation in Bone Metabolism and Osteoporosis.Front. Cell Dev. Biol. 2021 Jan 25;8:619301. DOI: 10.3389/fcell.2020.619301. PMID: 33569383; PMCID: PMC7868402.Ялаев Б.И., Тюрин А.В., Миргалиева Р.Я., Хусаинова Р.И. Роль метилирования ДНК в нарушении костного метаболизма. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(1):67–74. DOI 10.18699/VJ19.463.Wang Q, Cai J, Cai XH, Chen L. (2013). miR-346 regulates osteogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells by targeting the Wnt/beta-catenin pathway. PLoS One8:e72266. 10.1371/journal.pone.0072266Xu F, Li W, Yang X, Na L, et al. The Roles of Epigenetics Regulation in Bone Metabolism and Osteoporosis.Front. Cell Dev. Biol. 2021 Jan 25;8:619301. DOI: 10.3389/fcell.2020.619301. PMID: 33569383; PMCID: PMC7868402.Wang P, Cao Y, Zhan D, et al. Influence of DNA methylation on the expression of OPG/RANKL in primary osteoporosis.Int. J. Med. Sci. 2018;151480–1485. 10.7150/ijms.27333Wang Q, Cai J, Cai XH, Chen L. (2013). miR-346 regulates osteogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells by targeting the Wnt/beta-catenin pathway. PLoS One8:e72266. 10.1371/journal.pone.0072266Гребенникова Т.А., Белая Ж.Е., Рожинская Л.Я. и др. Эпигенетические аспекты остеопороза. Вестник РАМН. 2015;70(5):541–548. DOI: 10.15690/vramn.v70.i5.1440Wang P, Cao Y, Zhan D, et al. Influence of DNA methylation on the expression of OPG/RANKL in primary osteoporosis.Int. J. Med. Sci. 2018;151480–1485. 10.7150/ijms.27333Soler-Botija C, Gálvez-Montón C, Bayés-Genís A. Epigenetic Biomarkers in Cardiovascular Diseases. Front Genet. 2019 Oct 9;10:950. DOI: 10.3389/fgene.2019.00950. PMID: 31649728; PMCID: PMC6795132.Grebennikova TA, Belaya ZhE, Rozhinskaya LYa, et al. Epigenetic Aspects of Osteoporosis. Vestnik Rossiiskoi Akademii Meditsinskikh Nauk = Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2015;70 (5):541–548. In RussianWang K, Long B, et al. A circular RNA protects the heart from pathological hypertrophy and heart failure by targeting miR-223. Eur Heart J. 2016 Sep 1;37(33):2602–11. DOI: 10.1093/eurheartj/ehv713. Epub 2016 Jan 21. PMID: 26802132.Soler-Botija C, Gálvez-Montón C, Bayés-Genís A. Epigenetic Biomarkers in Cardiovascular Diseases. Front Genet. 2019 Oct 9;10:950. DOI: 10.3389/fgene.2019.00950. PMID: 31649728; PMCID: PMC6795132.Wu YL, Lin ZJ, Li CC, et al. Epigenetic regulation in metabolic diseases: mechanisms and advances in clinical study. Sig Transduct Target Ther 8, 98 (2023). https://doi.org/10.1038/s41392-023-01333-7Wang K, Long B, et al. A circular RNA protects the heart from pathological hypertrophy and heart failure by targeting miR-223. Eur Heart J. 2016 Sep 1;37(33):2602–11. DOI: 10.1093/eurheartj/ehv713. Epub 2016 Jan 21. PMID: 26802132.Wu YL, Lin ZJ, Li CC, et al. Epigenetic regulation in metabolic diseases: mechanisms and advances in clinical study. Sig Transduct Target Ther 8, 98 (2023). https://doi.org/10.1038/s41392-023-01333-7Wu YL, Lin ZJ, Li CC, et al. Epigenetic regulation in metabolic diseases: mechanisms and advances in clinical study. Sig Transduct Target Ther 8, 98 (2023). https://doi.org/10.1038/s41392-023-01333-7

The authors declare that there are no conflicts of interest present.