FARNESYL DIPHOSPHATE SYNTHASE (FDRS) AND GERANYLGERANYL DIPHOSPHATE SYNTHASE (GGSP1) GENE POLYMORPHISMS AND EFFICIENCY OF THERAPY WITH BISPHOSPHONATES IN RUSSIAN WOMEN WITH POSTMENOPAUSAL OSTEOPOROSIS: A PILOT STUDY

Genetic factors that are an important hereditary component determining a predisposition to osteoporosis (OP) are 60–80% responsible for bone mineral density (BMD). Some polymorphic genes have been previously shown to affect the efficiency of performed anti-osteoporotic therapy.Objective: to study the impact of farnesyl diphosphate synthase (FDRS) and geranylgeranyl diphosphate synthase (GGSPI) gene polymorphisms on BMD changes during 12-month therapy with bisphosphonates (BP) in women with postmenopausal OP.Subjects and methods. The investigation enrolled 53 women with OP. Spine and proximal femur BMD was determined using X-ray densitometry before and after BP treatment. The -99A/C and -8188T ins/del polymorphisms in the FDPS and GGPS1 genes were investigated using real-time polymerase chain reaction.Results and discussion. The BMD changes were less marked in women with the C allele of C/T -99/C polymorphism in the FDPS gene than those in carriers of the genotype AA: 2.3±3.6 and 4.4±3.8% (р = 0.062) in the spine; 0.6±3.1 and 2.8±4.5% (р = 0.075) in the femoral neck; 0.5±2.9 and 2.5±2.8% (р = 0.020) in the entire femur, respectively. Femoral neck densitometry showed a significantly weaker response to BP treatment in the patients carrying the mutant genotype del/del of GGSP1 -8188T ins/del polymorphism than in those with the wild-type genotype ins/ins (0.8±4.2 and 4.1±2.5%, respectively; р = 0.030). No significant differences for this polymorphism were found in other areas of BMD measurement.Conclusion. The described pilot study has indicated that the examined FDPS and GGSP1 gene polymorphisms may be predictors for a response to BP therapy in patients with OP. Further investigations that will contribute to the choice of the most effective therapy for this disease are needed to confirm our results

Ассоциация между низким исходным уровнем экспрессии генов энергетического метаболизма в крови и развитием клинической ремиссии в ответ на терапию тофацитинибом у больных ревматоидным артритом

Background. Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease of unknown etiology, characterized by erosive arthritis (synovitis) and systemic inflammation. Janus kinase (JAK) inhibitors (JAKi) are small molecules that block major signal pathways of many cytokines a growth factors, associated with RA. Identification of patients sensitive to JAKi before treatment could significantly improve therapy outcomes. Currently it is not possible to predict JAKi efficacy in every patient, while some patients are non-responsive to the drug, other develop adverse effects. JAKi effect in RA patients has been recently associated with alterations in mitochondrial function and ATP production. Therefore, we hypothesized that baseline metabolic status of RA patients prior to drug administration can predict the therapeutic outcome.Objective: to investigate the predictive value of baseline expression of genes involved in energy generation in the blood of RA patients, for treatment response to JAKi.Patients and methods. We examined peripheral blood of 28 RA patients aged 52.2±15.6 years, average disease duration 3.5 years (range 0.6–19), treated with Tofacitinib (TOFA, 5–10 mg twice a day) during three months and 26 healthy age-matched control subjects. Clinical response was assessed by disease activity score (DAS28-ESR), immunological status by measurements of serum levels of anti-citrullinated protein antibodies (ACPA), rheumatoid factor (RF), and C-reactive protein (CRP). Gene expression was assessed in peripheral blood cells by realtime reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). At baseline all patients had Steinbrocker radiographic stage II–III. Most patients (85.7%) were ACPA and RF positive. Thirteen patients had medium, others – high RA activity.Results and discussion. JAKi treatment significantly decreased the inflammatory disease activity according to DAS28. At the end of the study 17 patients demonstrated moderate disease activity (3.2<DAS28<5.1), 4 patients retained high disease activity while 7, attained remission (DAS28 <2.6). Disease remission, achieved on TOFA treatment, was accompanied by significant decrease in CRP and the number of swollen and tender joints. ESR values were not changed significantly. Gene expression analysis revealed that RA patients, which attained clinical remission after TOFA treatment, demonstrated significantly lower baseline expression of genes associated with glycolysis (pyruvate kinase, PKM2) and oxidative phosphorylation (succinate dehydrogenase, SDHB) compared to other examined RA patients, but higher expression of the abovementioned genes compared to control subjects. Moreover, RA patients who attained clinical remission demonstrated a trend to increase of these gene expressions within follow-up period, while in the rest of patients these gene expression was tending to downregulate.Conclusion. Clinical remission in RA patients treated with JAKi is associated with significantly lower baseline expression of genes associated with energy generation pathways (PKM2 and SDHB) compared to other examined subjects.Ревматоидный артрит (РА) – аутоиммунное заболевание неизвестной этиологии, которое характеризуется эрозивным артритом (синовитом) и системным воспалением. Ингибиторы Янус-киназ (иJAK) являются низкомолекулярными соединениями, блокирующими основные сигнальные пути многих цитокинов и факторов роста, ассоциированных с РА. Выявление до начала лечения пациентов, чувствительных к иJAK, может значительно улучшить результаты терапии. В настоящее время невозможно предсказать эффективность иJAK в каждом случае, поскольку у одних больных может наблюдаться недостаточная восприимчивость к препарату, а у других – развиться нежелательные реакции. Недавно было показано, что действие иJAK у больных РА связано с изменениями митохондриальной функции и продукции АТФ. На этом основании было высказано предположение, что оценка метаболического статуса пациента с РА до начала лечения позволяет прогнозировать результаты терапии.Цель исследования – изучить возможность прогнозирования ответа больных РА на терапию иJAK по базальной экспрессии генов энергетического метаболизма в крови.Пациенты и методы. Была исследована кровь 28 больных РА в возрасте 52,2±15,6 года со средней длительностью заболевания 3,5 (0,6–19) года, получавших тофацитиниб (ТОФА, 5–10 мг 2 раза в день) в течение 3 мес, и 26 здоровых лиц (контроль). Клинический ответ оценивали по динамике активности заболевания (DAS28-СОЭ), иммунологический статус – по сывороточным уровням антител к циклическому цитруллинированному пептиду (AЦЦП), ревматоидного фактора (РФ), CРБ. Экспрессию генов определяли в клетках периферической крови посредством обратно-транскриптазной полимеразной цепной реакции в режиме реального времени. Исходно все больные имели II–III рентгенологическую стадию РА по Штейнброкеру. Большинство (85,7%) пациен- тов были позитивными по АЦЦП и РФ. При этом 13 больных имели умеренную, остальные – высокую активность РА.Результаты и обсуждение. Согласно оценке по DAS28, терапия иJAK значительно снижала исходные показатели воспалительной активности РА. После окончания исследования у 17 пациентов наблюдалась умеренная активность заболевания (3,2<DAS28<5,1), у 4 сохранялась высокая активность, а 7 достигли ремиссии (DAS28 <2,6). У пациентов, достигших ремиссии на фоне терапии ТОФА, отмечалось значительное уменьшение сывороточного уровня СРБ и числа припухших и болезненных суставов. Уровень СОЭ существенно не изменился. Анализ экспрессии генов показал, что эти пациенты имели статистически значимо более низкие исходные уровни генов, связанных с гликолизом (пируваткиназа, PKM2) и окислительным фосфорилированием (сукцинатдегидрогеназа, SDHB), по сравнению с другими больными РА, но более высокие уровни указанных генов по сравнению со здоровыми лицами. Также у больных, достигших ремиссии, экспрессия этих генов имела тенденцию к увеличению в процессе терапии, тогда как у остальных пациентов – к снижению.Заключение. Достижение клинической ремиссии у больных РА на фоне терапии иJAK обусловлено более низкой базовой экспрессией генов, связанных с генерацией энергии (PKM2 и SDHB), по сравнению с остальными пациентами

Полиморфизмы STAT4 rs7574865 G/T и IRF5 rs2004640 G/T как маркеры предрасположенности к ювенильному идиопатическому артриту. Что может дать генетика для понимания его гетерогенности?

Juvenile idiopathic arthritis (JIA) is a multifactorial immune-mediated inflammatory disease in childhood, the most common type of rheumatic disease in children. It is characterized by the polygenic type of hereditary predisposition.Objective: to study the association of STAT4 rs7574865 G/T and IRF5 rs2004640 G/T polymorphisms with the predisposition to certain JIA subtypes in the Russian pediatric population.Patients and methods. The investigation enrolled 177 patients, including 66 patients diagnosed with JIA and 111 healthy unrelated volunteers (a control group). Of the 66 patients with JIA there were 30 (45%) with oligoarthritis: 20 (67%) with human leukocyte antigen B27(HLA-B27)-positive JIA (that was associated with enthesitis, HLA-B27 positive JIA (JIA-B27), 10 (33%) with anterior uveitis concurrent with antinuclear antibody-positive JIA (JIA-uveitis); 20 (30%) with polyarticular JIA (JIA-poly), seronegative for rheumatoid factor; and 16 (24%) with systemic JIA (JIA-sys). As a control for genotyping STAT4 rs7574865 G/T and IRF5 rs2004640 G/T polymorphisms, the investigators studied 103 and 111 DNA samples from healthy adult volunteers, respectively. STAT4 rs7574865 G/T and IRF5 rs2004640 G/T polymorphisms were investigated using allele-specific real-time polymerase chain reaction (RT-PCR).Results and discussion. In the oligoarticular JIA group, the frequency of the STAT4 T allele was significantly higher than that in the control group (38.3 and 20.4%, respectively; p=0.004). This allele was also significantly more common in the JIA-B27 (35.0 and 20.4%, respectively; p=0.044) and JIA-uveitis (45.0 and 20.4%, respectively; p=0.021) groups compared with the control one. No significant differences were found in the frequency of the mutant STAT4 T allele between the control group and the JIA-sys and JIA-poly groups. Regression analysis showed that the identification of the STAT4 T allele was associated with the high risk of a predisposition to oligoarticular JIA as a whole (odds ratio, OR 2.43; 95% confidence interval (CI) 1.23–4.70; p=0.007), as well as to the antinuclear antibody-positive oligoarticular JIA with uveitis (JIA-uveitis): the risk in T allele carriers was 3.2 times higher than that in the control (OR 3.19; 95% CI 1.09–9.06; p= ). A high risk for predisposition was also found in the JIA-B27 subgroup compared with the control (OR 2.10; 95% CI 0.38–4.60; p=0.070). There were no statistical differences in the frequency of genotypes and alleles of the IRF5 rs2004640 G/T polymorphism between the entire group of JIA as a whole and its individual clinical types, as well as the control group.Conclusion. This pilot study confirmed that the STAT4 rs7574865 G/T polymorphism was associated with the risk of oligoarticular JIA, mainly that of JIA-uveitis and JIA-B27.Ювенильный идиопатический артрит (ЮИА) – мультифакторное иммуновоспалительное заболевание детского возраста, самый частый вариант ревматической патологии у детей. Для него характерен полигенный тип наследственной предрасположенности.Целью исследования явилось изучение связи полиморфизмов STAT4 rs7574865 G/T и IRF5 rs2004640 G/T с предрасположенностью к определенным субтипам ЮИА в российской педиатрической популяции.Пациенты и методы. В исследование включено 177 пациентов, в том числе 66 с диагнозом ЮИА, и 111 здоровых неродственных волонтеров (контрольная группа). Из 66 пациентов с ЮИА у 30 (45%) имелся олигоартрит: у 20 (67%) – позитивный по HLA-B27антигену (ЮИА, ассоциированный с энтезитом, HLA-В27-позитивный – ЮИА-В27) и у 10 (33%) – передний увеит в сочетании с позитивностью по антинуклеарному фактору (ЮИА-увеит); у 20 (30%) пациентов выявлен полиартикулярный ЮИА (ЮИА-поли), серонегативный по ревматоидному фактору; у 16 (24%) – системный ЮИА (ЮИА-сис). В качестве контроля для генотипирования STAT4 rs7574865 G/Tи IRF5 rs2004640 G/T-полиморфизмов были исследованы соответственно 103 и 111 образцов ДНК здоровых взрослых волонтеров. Полиморфизмы rs7574865 G/T гена STAT4 и rs2004640 G/T гена IRF5 были изучены с помощью аллель-специфической полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ).Результаты и обсуждение. В группе пациентов с олигоартикулярным вариантом заболевания частота аллеля T STAT4 была достоверно выше, чем в контроле (38,3 и 20,4% соответственно; р=0,004). Встречаемость этого аллеля была также достоверно более высокой в группах ЮИА-В27 (35,0 и 20,4% соответственно; р=0,044) и ЮИА-увеит (45,0 и 20,4% соответственно; р=0,021) по сравнению с контролем. Не обнаружено достоверных различий в частоте мутантного аллеля Т STAT4 между контрольной группой и группами ЮИА-сис и ЮИА-поли. Регрессионный анализ показал, что выявление аллеля T гена STAT4 связано с высоким риском формирования предрасположенности к варианту ЮИА-олигоартрит в целом (отношение шансов, ОШ 2,43; 95% доверительный интервал, ДИ 1,23–4,70; р=0,007), а также к АНФ-позитивному олигоартикулярному ЮИА с увеитом (ЮИА-увеит): у носителей аллеля Т риск был в 3,2 раза выше по сравнению с контролем (ОШ 3,19; 95% ДИ 1,09–9,06; р=0,021). В подгруппе ЮИА-В27 также был обнаружен высокий риск предрасположенности по сравнению с контролем (ОШ 2,10; 95% ДИ 0,38–4,60; р=0,070). Не выявлено статистических различий в частоте генотипов и аллелей полиморфизма rs2004640 G/T гена IRF5 между группой ЮИА в целом и его отдельными клиническими вариантами, а также контрольной группой.Выводы. В настоящем пилотном исследовании подтверждена ассоциация полиморфизма STAT4 rs7574865 G/T с риском развития ЮИА с олигоартикулярным поражением, главным образом для варианта ЮИА-увеит, а также ЮИА-В27

Терапевтический лекарственный мониторинг метотрексата и его метаболитов в эритроцитах и мононуклеарах больных ревматоидным артритом

Objective: to assess the time course of changes in the concentration of methotrexate (MTX) and its main metabolites in the red blood cells (RBC) and mononuclear cells (MNC) of patients with rheumatoid arthritis (RA), by taking into account individual characteristics (age, statin therapy, and smoking).Patients and methods. The investigation enrolled 33 MTX-treated patients (mean age 53.2±11.7 years) with RA, who underwent therapeutic drug monitoring to measure the RBC and MNC concentrations of free MTX and MTX polyglutamates (MTXPGs) with 2, 3, and 4 glutamate residues (MTXPG 2–4) in using tandem chromatomass spectrometry after 4, 12, and 24 weeks of therapy.Results and discussion. Following 12 weeks, the concentration of MTXPG4 in the MNC was higher in patients taking statins, while that of MTX and MTXPG2 in the RBC were significantly lower than in smokers. At 24 weeks, older patients were observed to have a higher MTX level and a lower MTXPG4 concentration in the RBC.Conclusion. After 24 weeks of therapy, the RBC concentration of MTPG4 was lower and that of MTX was higher in older patients than in others, which confirms data on a slower MTX metabolism in the elderly. The use of statins is likely to have a positive impact on the accumulation of MTXPG. There is a statistically significantly lower RBC concentration of MTXPG in at 12 weeks of therapy.Цель исследования – оценка динамики концентрации метотрексата (МТ) и его основных метаболитов в эритроцитах (ЭР) и мононуклеарах (МО) у больных ревматоидным артритом (РА) с учетом индивидуальных особенностей (возраст, терапия статинами и курение).Пациенты и методы. В исследование включено 33 больных РА, получающих МТ (средний возраст 53,2±11,7 года), у которых проводили терапевтический лекарственный мониторинг с определением концентрации свободного МТ, а также МТ полиглутаматов (МТПГ) с 2, 3 и 4 глутаматными остатками (МТПГ 2–4) в ЭР и МО с помощью тандемной хроматомасс-спектрометрии после 4, 12 и 24 нед терапии.Результаты и обсуждение. Через 12 нед концентрация МТПГ4 в МО была выше у больных, получавших статины, а концентрация МТ и МТПГ2 в ЭР оказалась значимо ниже у курильщиков. На 24-й неделе в ЭР у больных старшего возраста отмечены более высокий уровень МТ и более низкая концентрация МТПГ4.Заключение. После 24 нед терапии в ЭР у больных старшего возраста концентрация МТПГ4 была ниже, а уровень МТ – выше, чем у остальных пациентов, что подтверждает данные о более медленном метаболизме МТ в пожилом возрасте. Прием статинов, вероятно, оказывает положительное влияние на накопление МТПГ. У курильщиков выявлена статистически значимо более низкая концентрация МТПГ в ЭР на 12-й неделе терапии

Анализ зависимости между ответом на терапию метотрексатом и его фармакокинетическими показателями при ревматоидном артрите

The development of therapeutic drug monitoring of methotrexate (MT) remains an important and unresolved problem.Objective: to study the dynamics of the concentration of MT metabolites in groups of patients with different responses to MT therapy, to identify the clinical features of these groups.Patients and methods. The study included 79 patients with rheumatoid arthritis (RA), including 65 (82%) women and 14 (18%) men (mean age 53±11 years). MT monoglutamate was measured in erythrocytes (ER) and mononuclear cells (MO), as well as the main MT metabolites: polyglutamates with 2, 3 and 4 glutamate residues (MTPG2-4), as well as 7-hydroxymethotrexate (7-OH-MT) after 4, 12, 24 and 36 weeks after the start of MT treatment.Results and discussion. Among the patients who completed the 24-week follow-up, 34 responded to MT therapy (Group 1) and 36 did not respond to it (Group 2). Patients of the two groups did not differ in the concentration of various metabolites of MT after 4 weeks, age, body mass index, duration of RA, DAS28 value, radiological stage, functional class, presence of extra-articular manifestations, single and cumulative doses of MT. In the 1st group after 12 weeks of therapy, a higher concentration of 7-OH-MT (ER) was detected, after 24 weeks – a higher concentration of 7-OH-MT (MO) and a lower level of MTPH3 (ER).Conclusion. The concentration of 7-OH-MT after 12 and 24 weeks of therapy was higher in the group of patients who responded to therapy. 7-OH-MT appears to be a more persistent metabolite of MT and therefore more applicable for therapeutic drug monitoring of MT. The level of MT and its metabolites (MT monoglutamate, MTPG2 and 7-OH-MT) gradually decreases over time in responders to therapy. A 7-OH-MT concentration of 14.5 nmol/l may be a predictor of a good response to MT therapy.Разработка терапевтического лекарственного мониторинга метотрексата (МТ) остается важной и до конца не решенной задачей.Цель исследования – изучить динамику концентрации метаболитов МТ в группах пациентов с разным ответом на терапию МТ, выявить клинические особенности этих групп.Пациенты и методы. В исследование включено 79 больных ревматоидным артритом (РА), среди которых было 65 (82%) женщин и 14 (18%) мужчин (средний возраст – 53±11 лет). Проводилось определение в эритроцитах (ЭР) и мононуклерах (МО) моноглутамата МТ, а также основных метаболитов МТ: полиглутаматов с 2, 3 и 4 глутаматными остатками (МТПГ2–4) и 7-гидроксиметотрексата (7-ОН-МТ) через 4, 12, 24 и 36 нед после начала лечения МТ.Результаты и обсуждение. Среди завершивших 24-недельное наблюдение пациентов 34 ответили на терапию МТ (1-я группа) и 36 на нее не ответили (2-я группа). Пациенты двух групп не различались по концентрации различных метаболитов МТ через 4 нед, возрасту, индексу массы тела, длительности РА, величине DAS28, рентгенологической стадии, функциональному классу, наличию внесуставных проявлений, разовой и кумулятивной дозам МТ. В 1-й группе через 12 нед терапии выявлена более высокая концентрация 7-ОН-МТ (ЭР), через 24 нед – более высокая концентрация 7-ОН-МТ (МО) и более низкий уровень МТПГ3 (ЭР).Заключение. Концентрация 7-ОН-МТ после 12 и 24 нед терапии оказалась выше в группе больных, ответивших на терапию. 7-ОНМТ представляется более стойким метаболитом МТ и, следовательно, более применим для терапевтического лекарственного мониторинга МТ. Уровень МТ и его метаболитов (моноглутамата МТ, МТПГ2 и 7-ОН-МТ) у ответивших на терапию со временем постепенно снижается. Концентрация 7-OH-MT 14,5 нмоль/л может являться предиктором хорошего ответа на терапию МТ

ASSOCIATION OF INTERLEUKIN-1β GENE POLYMORPHISM WITH POSTMENOPAUSAL OSTEOPOROSIS IN WOMEN IN THE RUSSIAN POPULATION

Interleukin-1β (IL-1β) is a potential stimulant of bone resorption. IL-1β receptor antagonist (IL-1RA) is a natural inhibitor of the biological effects of IL-1β.Objective: to study the frequency distribution of polymorphisms in the IL-1β and IL-1RA genes and their association with bone mineral density (BMD) in women with primary osteoporosis (OP).Subjects and methods. The distribution of genotype frequency of IL-1β (-511C/T) polymorphism and that of IL-1RA 511C/T polymorphism that is associated with the number of variable tandem repeats (VTR), were investigated in 254 women with OP and 214 healthy women.Results and discussion. IL-1β (-511C/T) genotype carriers were encountered somewhat more frequently among the patients with OP (53.0%) than in the control group (43.4%); however, the differences were insignificant. In these carriers, the risk of OP was 1.5-fold higher than that in those of other genotypes (odds ratio, 1.49; confidence interval, 1.02–2.18; p = 0.041). The patients who were IL-1β T allele (CT- and TT-genotype) carriers had a significantly lower spine (LI–IV) BMD than those who had not this allele (CC-genotype; p = 0.011). The patients and the controls showed no differences in the frequency distribution of IL-1RA gene polymorphism associated with the number of VTR. In the OP group, the carriers of the rare genotype A1A3 in the IL-1RA gene (3.1%) had significantly higher femoral neck BMD (0.698±0.064 g/cm2) than those of the А1А1, А1А2 and А2А2 genotypes (0.613±0.078; 0.607±0.082. and 0.615±0.064 g/cm2; р = 0.003, р = 0.003, and р = 0.002, respectively).Conclusion. IL-1β (-511C/T) polymorphism is associated with lower spine BMD and IL-1RA A1A3 genotype polymorphism is related to higher femoral neck BMD