Якутия является одним из самых крупных и контрастных по температурному режиму регионов мира, годовая амплитуда температурных показателей составляет порядка 102,8 о C. Зимний период характеризуется колебанием температуры от –30ºС до –70ºС и длится порядка 7 месяцев в году. Таким образом, жители Якутии испытывают длительное воздействие экстремально низких температур, что негативно сказывается на состоянии их здоровья, способствуя развитию холодовой гиперреактивности дыхательных путей. У пациентов с бронхиальной астмой холодовая гиперреактивность дыхательных путей ухудшает течение заболевания, снижая качество жизни [1].
Согласно Федеральным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению 2016 г. бронхиальная астма (БА) является гетерогенным заболеванием, характеризующимся хроническим воспалением дыхательных путей, наличием респираторных симптомов (свистящие хрипы, одышка, заложенность в груди и кашель), возникающих вследствие бронхиальной гиперреактивности, варьирующих по времени и интенсивности, проявляющихся вместе с вариабельной обструкцией дыхательных путей.
В основе бронхиальной гиперреактивности (БГР) при БА лежат повреждение эпителия дыхательных путей, увеличение его проницаемости для аллергенов, раздражение нервных окончаний различными медиаторами воспаления, что и приводит к развитию бронхоспазма.
В механизмах холодовой гиперреактивности дыхательных путей (ХГДП) существенная роль принадлежит неспецифической дегрануляции тучных клеток. Формирование ХГДП связано не только с альтерацией эпителия, но и с уровнем IgE в сыворотке крови. Отмечено, что, чем выше уровень IgE, тем выше уровень БГР, и наоборот. Важную роль в развитии бронхоспазма в ответ на вдыхание холодного воздуха играют лейкотриены. Это подтверждают исследования, в которых доказывается эффективность антагонистов лейкотриеновых рецепторов в предупреждении бронхоконстрикции при эукапнической гипервентиляции холодным воздухом [2].
Таким образом, ХГДП при БА – это результат комплексного воздействия персистирующего воспаления и структурных изменений бронхов, нарушения бронхомоторного тонуса, высокого уровня IgE, изменения функции гладкой мускулатуры бронхов и др.
Способствовать и предрасполагать к развитию ХГДП могут разные факторы: от негативного влияния окружающей среды (низкие температуры, ветер, пыль, смена метеоситуации) до наследственности и сопутствующих заболеваний [3, 4].
В качестве эндогенных (генетических) факторов, предрасполагающих к развитию ХГДП, может быть рассмотрен ген β2-адренорецептора (ADRB2), контролирующий процесс расслабления бронхов.
Согласно современным представлениям нарушение функции β2-адренорецепторов является важным механизмом бронхообструкции, а дефекты структуры или экспрессии белка β2-адренорецептора, как правило, приводят к изменению нормального контроля бронхиального тонуса, что сопровождается изменением ответа на бронхоконстрикторные воздействия [5].
Ген ADRB2 расположен на хромосоме 5q31, имеет 9 полиморфизмов в кодирующей части, некоторые из них ассоциированы с астматическими фенотипами. К ним относятся (rs1042713) A46G – замена нуклеотида аденина на гуанин, приводящая к замене аминокислоты аргинина на глицин в белке Argl6Gly и (rs1042714) C79G – замена нуклеотида цитозина на гуанин, приводящая к замене аминокислоты глутамина на глутаминовую кислоту Gln27Glu.
Результаты в отношении значимости данных полиморфизмов гена ADRB2 противоречивы: в ряде работ установлена значимость полиморфных локусов Arg16Gly и Gln27Glu в патогенезе БА, в формировании ответа пациентов на терапию β2-агонистами [6, 7, 8], в других источниках продемонстрирована их слабая ассоциация с БА [9, 10, 11]. Возможно, такая вариабельность результатов продиктована этническими особенностями исследованных популяций, факторами внешней среды, оказывающими влияние на клиническое течение заболевания, а также выбором препаратов и режимов их использования [12].
В связи с этим целью настоящего исследования явился поиск ассоциаций полиморфных вариантов р. (rs1042713) A46G и р. (rs1042714) C79G гена ADRB2 у детей якутов, больных атопической БА с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей, в условиях низких температур Якутии.
Материалы и методы. Материалом исследования служили образцы ДНК больных атопической БА (n=103) в возрасте 6–15 лет (9,83±3,284) и образцы ДНК группы сравнения, состоявшей из 223 индивидов в возрасте от 9 до 18 лет (17,83±9,106), не имеющих БА и ХГДП в анамнезе. Группа больных БА и клинически здоровых лиц состояла из якутов, проживающих на территории Республики Саха (Якутия). Всем участникам исследования проведено комплексное клинико-функциональное обследование. Диагноз БА установлен на основании критериев, изложенных в национальных согласительных документах [1]. В каждом случае обследование включало двукратное проведение бронхопровокационной пробы с 3-минутной изокапнической гипервентиляцией холодным воздухом (ИГХВ) с интервалом 6 месяцев. Критерием фенотипа БА с ХГДП считалась дважды положительная реакция на бронхопровокационную пробу.
Для определения вклада гена ADRB2 в формирование ХГДП с учетом результатов пробы с ИГХВ из основной группы пациентов с БА (n=103) были сформированы две группы: группу 1 составили больные БА с положительной реакцией на ИГХВ (n=39), в группу 2 были включены пациенты с отрицательной реакцией на холодовую бронхопровокацию (n=64).
Молекулярно-генетическое исследование проводилось в лаборатории популяционной генетики и лаборатории наследственной патологии отдела молекулярной генетики ЯНЦ КМП. Анализ включал поиск ассоциаций полиморфных вариантов (rs1042713) A46G и (rs1042714) C79G гена ADRB2 с ХГДП.
Все образцы ДНК были выделены из цельной венозной крови методом фенол-хлороформной экстракции (коллекция биоматериала ЯНЦ КМП с использованием УНУ «Геном Якутии», рег. № USU_507512).
Генотипирование образцов ДНК осуществляли путем анализа продуктов ПЦР – амплификации специфических участков генома с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. Разделение продуктов ПЦР проводили при помощи электрофореза в 8%-ном полиакриламидном геле с последующей визуализацией с использованием видеосистемы (Vilber-Louren, Франция). Характеристика исследуемых полиморфизмов и условия ПЦР представлены в таблице 1.
Характеристика полиморфных вариантов и условия ПЦР-ПДРФ анализа гена ADRB2
источник
Изучение влияния полиморфных вариантов генов-кандидатов на развитие и течение бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких. Особенности морфологической конституции больных бронхиальной астмой и их родственников в генетическом прогнозе.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Клинико-генетические аспекты бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких
14.01.04 — внутренние болезни
диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации» на кафедре внутренних болезней №1 и ГУ НИИ терапии СО РАМН, г. Новосибирск
профессор Никулина Светлана Юрьевна
доктор медицинских наук, профессор Логвиненко Надежда Ивановна
доктор медицинских наук, профессор Демко Ирина Владимировна
доктор медицинских наук, профессор Смирнова Светлана Витальевна
доктор медицинских наук, профессор Волкова Людмила Ивановна
Ведущая организация: ФГУ «НИИ пульмонологии» ФМБФ России
Защита состоится «____» _______________2010 г. в ____ часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 208.037.01 при Красноярском государственном медицинском университете имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого (660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д.1).
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Красноярского государственного медицинского университета имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого.
Автореферат разослан «____» ___________2010 г.
Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций кандидат медицинских наук, доцент С.Ю. Штарик
бронхиальный астма обструктивный генетический прогноз
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Последние десятилетия ознаменовались большими успехами в диагностике и лечении БА и ХОБЛ. Тем не менее, БА и ХОБЛ остаются важнейшей медицинской, социальной проблемой и принадлежат к числу наиболее распространенных заболеваний (Авдеев С.Н., 2006; GINA, 2007; COLD, 2007; Masoli M., Fabian D., Holt S. et al., 2004).
БА относится к числу типичных мультифакториальных заболеваний. Установлена важная роль наследственности в возникновении заболевания (Балаболкин И.И., 2003; Василевский И.В. с соавт., 2003; Украинцева С.В., 1998; Чучалин А.Г., 1999). Дискуссионным остается вопрос о типе наследования БА, так как многочисленные исследования дают весьма противоречивые результаты (Фрейдин М.Б., 2001; Wjjjst M., Fischer G., Immervoll T. et al., 1999).
Данных о пенетрантности БА чрезвычайно мало. B. Sibbald (1997) и M.Gradly et al. (1982) определили аутосомно-доминантный тип наследования БА с неполной пенетрантностью. М.Б.Фрейдин (2001) установил, что атопическая БА наследуется по рецессивному типу с 50% пенетрантностью. В популяции г. Красноярска пенетрантность БА не изучалась.
Среди большого числа генов, которые могут принимать участие в формировании предрасположенности к развитию БА, внимание привлекают гены хемокиновых рецепторов CCR5, CCR2, ген фактора некроза опухолей альфа (TNF) и ген рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms). Ген c-fms кодирует рецептор, играющий важную роль в пролиферации и дифференцировке моноцитов и макрофагов (Максимов В.Н., 2007). Ген TNF отвечает за синтез TNF-б, являющийся одним из ключевых медиаторов воспалительной реакции (Buckova D. et al., 2002). Гены хемокиновых рецепторов CCR5 и CCR2 ответственны за направленную миграцию и выход из сосудистого русла в ткани иммунокомпетентных клеток (Blank U. et al.,1989; Muller A.L., Lukacs N.W., 2004). В немногочисленных работах показана важная роль полиморфизма этих генов в формировании различных заболеваний органов дыхания (Manes S. et al., 2003; Anthony W. et al., 2003; Lavergne E. et al., 2004). В то же время, существует довольно противоречивая информация об их роли в отношении развития БА (Witte J.S. et al., 2002; Schuh S.M. et al., 2002). Кроме того, работ, посвященных исследованию ассоциативной связи нарушений в системе указанных генов с БА на семейном материале, крайне мало.
Как БА, так и ХОБЛ — представляют собой хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей. В настоящее время мало информативных диагностических маркеров, надежно дифференцирующих БА и ХОБЛ, поэтому их поиск продолжается (Шмелев Е.И., 2002, 2003). Разработка современных достоверных методов, позволяющих диагностировать БА и ХОБЛ на раннем этапе развития, формировать группы риска с целью проведения первичной профилактики развития БА и ХОБЛ, а также прогнозировать особенности течения этих заболеваний, является одной из актуальных проблем пульмонологии. Перспективными для этих целей являются исследования, посвященные изучению генетических основ БА и ХОБЛ (Ивчик Т.В., 1999; Викторова Т.В. с соавт., 2007; Ходжаянц Н.Е., 2004; Sakao S. et al., 2001; Joos L. et al., 2002). Следует отметить, что роль полиморфизма генов CCR5 и TNF при ХОБЛ изучена недостаточно (Корытина Г.Ф. с соавт., 2008; Сеитова Г.Н., 2006; Higham M.A et al., 2000; Huang S.L., 1997; Kucukaycan М. et al., 2002; Sakao S. et al., 2001), а данные о полиморфизме генов ССR2 и с-fms у больных ХОБЛ в литературе полностью отсутствуют.
В процессе изучения заболеваний с наследственной предрасположенностью очень важно определение фенотипических предикторов болезни. В качестве таких фенотипических предикторов могут быть использованы конституциональные особенности человека. Генетическая конституция может быть рассмотрена в виде предпосылки при формировании любой патологии человека» (Бубнов Ю.И., 1990). В литературе имеются единичные работы, посвященные выяснению взаимосвязей особенностей типа телосложения и БА (Бургарт Т.В. с соавт., 2008; Рыбас А.В., 2007; Либердовская Е.Д., 2009). Перечисленные обстоятельства определили цель и задачи настоящего исследования.
Изучение влияния полиморфных вариантов генов-кандидатов на развитие и течение бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких, а также выявление особенностей морфологической конституции больных бронхиальной астмой и их родственников для осуществления генетического прогноза и оптимизации профилактики данных заболеваний.
1. Изучить пенетрантность бронхиальной астмы в семьях, проживающих в г. Красноярске.
2. Исследовать полиморфные варианты генов хемокиновых рецепторов CCR5 и CCR2, фактора некроза опухолей-б (TNF), рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms) у больных бронхиальной астмой, их родственников и лиц контрольной группы и провести анализ ассоциаций аллельных вариантов, включенных в исследование генов, с бронхиальной астмой и ее клиническими проявлениями.
3. Определить полиморфные варианты генов хемокиновых рецепторов CCR2 и CCR5, фактора некроза опухолей-б (TNF) и рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms) у больных ХОБЛ.
4. Выявить соматометрические особенности больных БА и их родственников и оценить взаимосвязь между полиморфизмом генов хемокиновых рецепторов CCR2 и CCR5, фактора некроза опухолей-б (TNF), рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms) и соматометрическими показателями больных бронхиальной астмой.
5. Установить фенотипические предикторы бронхиальной астмы.
Научная новизна результатов исследования
В настоящей работе впервые определена пенетрантность бронхиальной астмы в семьях, проживающих в г. Красноярске.
Впервые изучен полиморфизм генов хемокиновых рецепторов CCR5 и CCR2, гена фактора некроза опухолей-б (TNF) и гена рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms) в семьях больных бронхиальной астмой и больных ХОБЛ.
Впервые проведена оценка относительного вклада антропометрических факторов у жителей г. Красноярска в развитие бронхиальной астмы и изучена связь полиморфных вариантов генов хемокиновых рецепторов CCR2 и CCR5, фактора некроза опухолей-б (TNF) и рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms) с антропометрическими признаками больных бронхиальной астмы.
Практическая значимость работы
Полученные данные расчетов пенетрантности бронхиальной астмы позволяют предполагать генетический риск развития этой патологии в семьях.
Изучение полиморфных вариантов генов хемокиновых рецепторов CCR5 и CCR2, фактора некроза опухоли-б (TNF) и рецептора макрофаг-колониестимулирующего фактора (c-fms) у больных бронхиальной астмой и ХОБЛ позволяет выявить молекулярно-генетические различия при этих заболеваниях, а также осуществить генетический прогноз развития заболеваний в семьях.
Учет морфологических признаков у родственников больных с бронхиальной астмой в семье имеет существенное значение для определения прогноза и выработки профилактических мероприятий развития бронхиальной астмы.
Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедрах КрасГМУ при подготовке студентов и врачей.
Внедрение результатов исследования в практику
По теме диссертационного исследования внедрены рац. предложения:
1. «Проведение семейного анализа с использованием стандартизированных упрощенных родословных в семьях больных с бронхиальной астмой».
2. «Соматотипологическая характеристика больных бронхиальной астмой для определения прогноза тяжести течения заболевания».
3. «Клинико-функциональный алгоритм диагностики бронхиальной астмы».
Результаты исследования внедрены в лечебно-диагностическую практику специализированного пульмонологического отделения МУЗ ГКБ №20, терапевтических и поликлинических отделений МУ ГБ №2 и МУ ЦГБ г. Лесосибирска.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Пенетрантность бронхиальной астмы в семьях г. Красноярска составляет 78%, что свидетельствует о высокой экспрессии мутантного аллеля.
2. Вклад в риск развития бронхиальной астмы вносит генотип II гена CCR5. У больных аллергической бронхиальной астмой аллель D гена хемокинового рецептора ССR5 может рассматриваться в качестве протективного фактора в отношении развития аллергической бронхиальной астмы. Носительство генотипа pq гена c-fms — предрасполагающий фактор формирования неаллергической БА.
3. Носительство гомозиготного генотипа V/V гена CCR2 является протективным фактором в отношении развития других аллергических заболеваний (аллергический ринит и атопический дерматит), а носительство аллеля 64I является предрасполагающим фактором в отношении развития аллергии.
4. Значимое снижение частоты генотипа 64V/V гена CCR2 является протективным фактором, а наличие редкого аллеля 64I предрасполагающим фактором в отношении развития ХОБЛ. Генотип A/A и аллель А полиморфизма -308 G/A гена фактора некроза опухоли TNF являются генетическими предикторами ХОБЛ.
5. Жировой дизморфизм является фенотипическим маркером аллергической бронхиальной астмы, ассоциированной с генотипом II гена CCR5.
Диссертация является самостоятельным научным трудом, выполненным на базе кафедры внутренних болезней №1 Красноярского государственного медицинского университета им. профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого и ГУ НИИ терапии СО РАМН. Автором осуществлялся набор обследованных лиц, оценка их клинического состояния, постановка диагноза, проведение соматометрического исследования по методу Бунака В.В., Галанта И.Б. в модификации Чтецова В.П. и соавт. (1978). Автор участвовала в проведении функциональных методов исследования: спирографии, пикфлоуметрии. Автором проведен поиск и анализ литературы по теме диссертации, статистическая обработка результатов, анализ полученного материала, написание публикаций и диссертации.
Апробация основных положений работы
Основные положения исследования доложены и обсуждены на межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы заболеваний органов дыхания в условиях Севера» (Якутск, 2008 г.), на краевой пульмонологической конференции «Актуальные вопросы респираторной медицины» (Красноярск, 2008 г.), на заседании терапевтического общества (Красноярск, 2009 г.), на III Сибирском конгрессе «Человек и лекарство» (Красноярск, 2009 г.), на заседании проблемной комиссии по специальности «внутренние болезни» ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно — Ясенецкого Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации», 17 мая 2010 г..
По материалам диссертации опубликовано 28 научных работ в центральной и местной печати, из них 15 — в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ.
Диссертация изложена на 368 страницах, иллюстрирована 45 рисунками и 136 таблицами. Она состоит из введения и глав: обзора литературы, материалов и методов, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов и выводов. Библиографический указатель включает 526 источников: 198 отечественных и 328 зарубежных.
Материал и методы исследования
В период с 2003 по 2008 гг. обследовано 548 больных БА и 96 больных ХОБЛ, проходивших стационарное лечение в пульмонологическом отделении МУЗ ГКБ № 20 г. Красноярска. Основным критерием включения в основную группу являлось наличие синдрома бронхиальной обструкции.
Критерии отбора в основную группу:
1. Наличие подтверждённого диагноза БА у пробанда;
2. Родственники пробанда с подтверждённым диагнозом БА;
3. Родственники пробанда с подтверждённым диагнозом других
4. Родственники пробанда без атопических заболеваний;
5. Больные с подтверждённым диагнозом ХОБЛ;
6. Место основного проживания — г. Красноярск;
7. Способность больного выполнять необходимые процедуры;
8. Согласие на исследование.
1. Больные с неуточнённым диагнозом БА и ХОБЛ;
2. Больные БА и ХОБЛ с другими хроническими и острыми заболеваниями легких (рак легких, туберкулёз, пневмония, ТЭЛА и др.);
3. Больные БА в сочетании с ХОБЛ;
4. Больные БА и ХОБЛ с тяжёлой сопутствующей и сочетанной патологией (инфаркт миокарда, нестабильная стенокардия, застойная сердечная недостаточность и др.);
5. Жители Красноярского края;
6. Лица моложе 16 лет и лица с перенесёнными травмами опорно — двигательного аппарата для проведения соматометрического исследования;
7. Пациенты, не способные правильно выполнять дыхательный маневр при определении ФВД.
Согласно критериям включения и исключения, было отобрано 98 чел (они являлись пробандами) и дальнейшее исследование проведено на материале их семей. Таким образом, в основную группу вошли 98 пробандов, больных БА, 238 их родственников I, II, III степени родства и 96 больных с диагнозом ХОБЛ. Все обследованные являлись европеоидами, жителями г. Красноярска.
Согласно цели и задач исследования родственники пробандов были разделены на 3 подгруппы:
1 подгруппа — родственники с БА (55/238 — 23,11%)
2 подгруппа — родственники, у которых на основании клинико- инструментального исследования были диагностированы другие аллергические заболевания (аллергический ринит, атопический дерматит, поллиноз, крапивница и т.д. — 69/238 — 28,99%)
3 подгруппа — здоровые родственники (без атопических заболеваний) (114/238 — 47,9%). В дальнейшем родственники, имеющие БА, были соединены с группой пробандов (все больные БА).
Из 98 пробандов, больных БА, было 30 мужчин и 68 женщин. Средний возраст пробандов этой группы был 51,0 (43,0; 60,0), из них мужчин 50,5 (25,3; 65,0), женщин — 51,0 (43,5; 57,0). Среди 238 родственников было 91 мужчин и 147 женщин. Средний возраст родственников составил 30,0 (20,0; 45,0), из них мужчин — 27,0 (19,0; 40,0), женщин — 33,0 (20,7; 46,0).
Родственников с БА было 55 человек (19 мужчин и 36 женщин), с другими аллергическими заболеваниями — 69 человек (22 мужчин и 47 женщин) и здоровых родственников — 114 человек (50 мужчин и 64 женщин). Средний возраст родственников с БА составил 43,0 (22,0; 62,5), из них мужчин — 40,0 (22,0; 55,0); женщин — 44,0 (22,0; 64,3). Средний возраст родственников с аллергическими заболеваниями был 28,0 (19,0; 36,8), из них мужчин — 23,0 (17,8; 29,3), женщин — 32,0 (20,0; 40,0). Средний возраст здоровых родственников составил 28,0 (19,0; 40,0), из них мужчин — 25,0 (18,8; 35,3) и женщин — 32,0 (20,0; 43,8). Среди больных ХОБЛ мужчины составляли 94,79%. Средний возраст больных ХОБЛ составил 68,5 (59,8; 74,0).
В 98 семьях пробандов проведено генеалогическое исследование. Проанализировано 98 родословных. Оценена частота встречаемости БА и других аллергических заболеваний в каждом поколении.
В 62 семьях больных БА и у 96 больных ХОБЛ проведены молекулярно-генетические исследования. Молекулярно-генетические исследования проведены на базе ГУ НИИ терапии СО РАМН (г. Новосибирск). При оценке полиморфизма генов у больных БА, их родственников и больных ХОБЛ в качестве контроля использовали популяционную выборку здоровых лиц, жителей г. Новосибирска, n= 464, средний возраст 35,0 (29,0; 45,0), обследованных в рамках международного проекта ВОЗ «МОНИКА» (Мониторинг заболеваемости и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний). Данные генотипирования предоставлены ГУ НИИ терапии СО РАМН (Новосибирск) и получены в рамках договора о сотрудничестве от 01.12.2008г.
Соматометрические исследования проведены у членов 51 семьи больных БА. В соматометрическое исследование были включены 89 пробандов без БА и 180 их родственников I и II степени родства (контрольная группа). Условиями для включения в данную контрольную группу были: отсутствие синдрома бронхиальной обструкции, нормальные показатели ФВД по данным спирометрии. Среди 89 пробандов контрольной группы, включенных в соматометрическое исследование, было 35 мужчин и 54 женщины. Средний возраст их составил 44,0 (34,5; 51,0). Среди родственников этой группы были 61 мужчина и 119 женщин. Средний возраст родственников составил 25,0 (18,0; 40,5).
Диагноз БА устанавливался в соответствии с Глобальной стратегией лечения и профилактики БА (GINA 2002, 2006, 2007) на основании жалоб на приступы затрудненного дыхания или приступообразный кашель, купирующиеся ингаляцией в2 — агонистов, наличия обратимой бронхиальной обструкции, подтвержденной объективными методами обследования (суточный разброс ПСВ?20%, прирост ОФВ1?12%). Степень тяжести и обострения БА определяли по общепринятым критериям (GINA 2002, 2006, 2007).
Диагноз АтД, крапивницы, АР и поллиноза устанавливался на основании критериев, изложенных в национальных согласительных документах (Хаитов Р.М., 2000; ARIA, 2001).
Диагноз ХОБЛ устанавливали по рекомендациям, представленным программой GOLD (2006, 2007гг.) на основании жалоб на хронический кашель, выделение мокроты и нарастающую по своей интенстивности одышку, наличие факторов риска в анамнезе и результатов исследования ФВД (ОФВ1/ФЖЕЛ СА. ДНК выделяли по стандартной методике из лейкоцитов периферической крови. Изучение полиморфных вариантов исследуемых генов проводили с помощью амплификации соответствующих участков генома методом ПЦР, используя структуру праймеров и параметры температурных циклов, описанных в литературе (Воевода М.И. с соавт., 2002; Yudin N.S et al., 1998; Warzocha К.et al., 1998).
Соматометрическое исследование проводили по методу Бунака В.В., И.Б. Галанта в модификации Чтецова В.П. и соавт. (1978).
При статистической обработке материала использовали стандартный алгоритм статистических процедур (Афифи А., Эйзен С., 1982; Поллард Д., 1982), при этом методы статистической обработки применялись в зависимости от характера учетных признаков и числа групп сравнения. Для определения характера распределения количественных показателей, использовали критерий Шапиро-Уилкса. При отсутствии нормального распределения описательная статистика представлена в виде медианы и перцентелей. Для определения значимости различий при множественном сравнении применяли критерий Крускала-Уоллиса, для попарного сравнения — критерий Манна-Уитни. При нормальном распределении показателей использована описательная статистика, представленная в виде среднего значения и стандартной ошибки среднего. Достоверность различий нормально распределенных показателей в сравниваемых группах определялась с использованием критерия Стъюдента (t-критерия).
Возрастную динамику количественных показателей изучали с помощью линейно-регрессионного анализа. Поправку на возраст вводили, используя данные регрессионной зависимости по формуле (Фалконер Д.С., 1985):
где yi — корригированное значение исходной величины признака i го индивида; Ti — возраст i-го индивида; T — возраст, к которому приводятся все значения (принимали равным среднему возрасту индивидов конкретной половозрастной группы); b — коэффициент регрессии признака на возраст.
Для последующего изучения взаимосвязей количественных признаков и генетического анализа данные подвергались нормировке:
Качественные критерии представлены в виде процентных долей со стандартной ошибкой доли. Для определения статистической значимости отличий между качественными признаками применяли критерий хи-квадрат (ч 2 ). Если ожидаемые частоты были менее 5, то использовался точный критерий Фишера. Сила связи между изученными признаками определялась при помощи критерия корреляции Пирсона и при непараметрическом распределении — Спирмена.
В антропометрических исследованиях использован метод главных компонент (Епископян А.И., Ордуханян А.А., 1985, Ан С.В., 1986, Беспалько И.Г., 1991). Различия в распределении частот аллелей и генотипов изучаемых генов между группами оценивали посредством критерия ч 2 . Когда объем выборки не превышал 5 случаев, применяли критерий Фишера. Относительный риск (OR — odds ratio) заболевания по конкретному аллелю или генотипу вычисляли как отношение шансов (OШ — odd ratio) (Bland J.M., Altman D.G., 2000). Подсчитывали OШ по стандартной формуле: ОШ=(aЧd)/(bЧc), где a — частота аллеля (генотипа) в выборке больных, b- частота аллеля (генотипа) в контрольной группе, c — сумма частот остальных аллелей (генотипов) в выборке больных, d — сумма частот остальных аллелей (генотипов) в контрольной выборке. OШ указан с 95%-ным доверительным интервалом (Confidence interval CI) (Лакин Г.Ф., 1990; Флейс Дж., 1989). Различия считали статистически значимыми при р
Распределение частот генотипов и аллелей гена CCR5 у больных бронхиальной астмой и контрольной группы
источник
Аннотация научной статьи по медицине и здравоохранению, автор научной работы — Будчанов Юрий Иванович, Делягин В. М.
Обсуждается генетический компонент развития бронхиальной астмы . Гены-кандидаты расположены на хромосомах 2, 4, 7, на кластере цитокинов, на хромосоме 5 и на хромосоме 6 в области MHC.
Похожие темы научных работ по медицине и здравоохранению , автор научной работы — Будчанов Юрий Иванович, Делягин В.М.,
Authors discussed genetic component development of bronchial asthma. Candidate genes located on chromosomes 2, 4, 7, on a cluster of cytokines, on chromosome 5 and on chromosome 6 in the MHC.
Ю.и. БудНАИоВ, В.М. делягин 636.082.12:616.248
Тверская государственная медицинская академия
Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии, г. Москва
Генетика бронхиальной астмы
кандидат медицинских наук, доцент кафедры клинической иммунологии с аллергологией Тверской государственной медицинской академии 170100, г. Тверь, ул. Советская, д. 3, тел. (4822) 32-17-79
Обсуждается генетический компонент развития бронхиальной астмы. Гены-кандидаты расположены на хромосомах 2, 4, 7, на кластере цитокинов, на хромосоме 5 и на хромосоме 6 в области МНС.
Ключевые слова; бронхиальная астма, наследственность, генетика.
Tver State Medical Academy
Federal Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Moscow
Genetics of bronchial asthma
Authors discussed genetic component development of bronchial asthma. Candidate genes located on chromosomes 2, 4, 7, on a cluster of cytokines, on chromosome 5 and on chromosome 6 in the MHC.
Key words; bronchial asthma, heredity, genetics.
Бронхиальная астма (БА) — заболевание с выраженной наследственной предрасположенностью. Дети, имеющие родственников первой линии родства с БА, имеют высокий риск развития клинических проявлений астмы [1]. Некоторые клиницисты большое внимание уделяют признакам мезенхимальной дисплазии как внешним маркерам генетических особенностей. У пациентов с БА часто встречаются множественные стигмы дисморфогенеза, патология соединительной ткани, кожные факомы. По итогам близнецовых исследований, генетический вклад в развитие БА оценивается в 30-70%.
БА — типичное заболевание мультифакториальной природы, развитие которого определяется взаимодействием наследственных факторов (мутаций или сочетаний аллелей) и факторов среды.
В последние годы генетические исследования при астме ведутся по нескольким направлениям: выявление вариантов генов, которые могут предсказать ответ на терапию, выявление вариантов генов, которые связаны с развитием болезни и играющих решающую роль в патофизиологии заболевания.
Риск атопии у пробанда при достижении им возраста 7 лет в зависимости от наличия атопии в семейном анамнезе
Семейный анамнез Риск развития атопии (%)
Один из родителей страдает атопией 20
Сиблинги страдают атопией 35
Оба родителя страдают атопией, но разными вариантами 42
Оба родителя страдают атопией, клиническая форма идентична 75
2° ^л_ ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Верифицированы несколько групп генов-кандидатов, которые важны в развитии БА.
Гэны атопии или гуморального иммунного ответа локализованы в участках хромосомы 5q24-33 и содержат кластер семейства генов цитокинов (^-4, 1Ь-5, ^-13, ^-3, GM-CSF), ответственный за развитие реакций немедленного типа (1дЕ-опосредованных реакций). ^-4, IL-13 экспрессируются Т11-2 лимфоцитами и способствуют переключению В-клеток на синтез 1дЕ. 1Ь-5 и GM-CSF — цитокины, обеспечивающие созревание, выживание и хемотаксис эозинофилов. К этой группе также относят HLA-DR (гены молекул II класса МНС) — важные молекулы, участвующие в презентации антигена. Имеющиеся сегодня данные свидетельствуют, что полиморфизм генов интерлейкинов и их рецепторов является важным генетическим фактором возникновения БА и атопии [2, 3].
Гены рецепторных молекул (IL-4Ra, Fc£RI в, ADRр2). IL-4Ra — альфа цепь рецептора 1Ь-4. М^иуаэи е1 а1. [4] сообщили о полиморфном варианте гена Ile50Vаl IL-4Ra цепи, наличие которого повышает синтез !дЕ и является одним из определяющих наследственных факторов возникновения атопической формы заболевания. В 17% случаев замена одного аминокислотного остатка (изолейцина лейцином в позиции 181) в гене, кодирующем р-субъединицу высокоаффинного рецептора к !дЕ (Fc£RI р), приводит к развитию бронхиальной астмы. Однако аналогичные исследования, проведенные в Италии и Японии, такой закономерности не выявили.
Продукт ADRр2 (гена р2-адренергического рецептора; 11|13) контролирует лабильность бронхов. Установлен полиморфизм гена ADRр2 (Arg16Gly и Glu27Gln), определяющий повышенную вероятность развития тяжелой бронхиальной астмы. Более того, больные гомозиготные по этим вариантам гена быстро теряют чувствительность к р2-агонистам и требуют лечения гормональными препаратами [5]. Это является одним из достижений в фармакогенетике БА. Причем ген рецептора ^-4 (IL4RA) и ген, кодирующий р-субъединицу высокоаффинного рецептора к !дЕ (Fc£RI р), могут быть отнесены к генам атопии, а ген ADRр2 — к генам бронхиальной гиперреактивности.
Южнокорейскими учеными [6] выявлены 2 полиморфных гена CRTH2, экспрессирующихся на поверхности эозинофилов, с однонуклеотидными заменами -466Т>С и -129С>А, которые тесно связаны с инфильтрацией эозинофилами дыхательных путей у больных с аспирин-индуцированной БА. Гены факторов транскрипции — STAT6, JAK1, JAK3 [7] ассоциированы с наличием БА. Последний мета-анализ объединил результаты 11 исследований [8]. Выявлены хромосомные регионы, содержащие ведущие гены восприимчивости к БА, при использовании самых строгих статистических критериев. К ним относятся 6р22.3-р21.1 (гиперактивность бронхов), 5q11.2-q14.3 и 6р1ег-р22.3 (концентрация общего !дЕ), 3р22.1 2 сигнализации), выявлен в 2,5 раза больший риск развития БА, чем у индивидуумов с наличием одного гена. Исследование четырех генов показало, что комбинация определенного однонуклеотидного полиморфизма (SNPs) в ^-13, ^-4, IL4RА, и STAT 6 сопровождается 16,8-кратным увеличением риска БА. Эти сведения указывают на значение изучения взаимодействия генов при сложных болезнях и объясняют их роль в развитии и прогрессировании болезни.
Имеется предположение, что эндогенная БА — аутоиммунное заболевание, опосредованное аутоантителами к эпителиальному антигену. Не исключено, что появление аутоантител связано с генетически обусловленным дефицитом антиокси-дантной системы. Свободные радикалы способны превращать макромолекулы в аутоантигены. На их возникновение иммунная система отвечает выработкой специфических аутоантител. В организме запускается аутоиммунный процесс, который в конечном итоге и приводит к БА. В этой связи относительно недавно обнаружена субпопуляция Т-хелперов, названная ТМ7 [9], играющая значимую роль при аутоиммунных заболеваниях.
^-17 является эффекторным цитокином, который продуцируют ТМ7 клетки, и его повышенная концентрация выявлена в слюне больных БА [10]. Однако имеются исследования [11] о варианте гена ^-17, His161Arg, который ассоциирован с протективным эффектом при астме. В 2009 году обнаружены новые гены восприимчивости к БА, не связанные с иммунной системой. Полиморфизм генов хитиназы и хитиназоподобных белков СН!Т1, СН!А, СН^1 сочетается с риском БА.
Относительно недавно был охарактеризован первый позиционно клонированный ген астмы ADAM33 [12] на хромосоме 20р13. Анализ 135 однонуклеотидных полиморфизмов в 23 из них показал наиболее существенную ассоциацию заболевания с вариантом гена ADAM33, который кодирует металлопротеазу, играющую важную роль в функционировании гладких мышц бронхов и фибробластов легкого. Эти данные свидетельствуют о важной роли ADAM33 в ремоделировании дыхательных путей. В настоящее время роль этих генетических вариаций, связанных с восприимчивостью к астме, подтверждена в Саудовской Аравии, Китае [13]. В локусе хромосомы 1|31 в 2010 году был идентифицирован ген DENND1B, который экспрессируется натуральными киллерами и дендритными клетками, кодирует белок, взаимодействующий с рецептором фактора некроза опухоли, и связан с развитием БА [14].
Гены-модификаторы (GSTM1, GSTT1, CYP2E1, NAT2, SL-С1М1). На сегодняшний день известно, что в патологии БА принимают участия белковые продукты генов системы детоксикации ксенобиотиков. Недавними исследованиями Сарда-рян И.С. [15] изучены фенотипические особенности БА при аллельном полиморфизме генов глутатион^-трансферазы Т1 (GSTT1), глутатион^-трансферазы М1 (GSTM1), ангиотензин превращающего фермента ^СЕ), эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS). Выявлено, что ассоциация генотипов GSTT1-\GSTM1- повышает в 5 раз риск развития БА у детей по сравнению с популяцией. У детей при функционально активном генотипе GSTT1+\GSTM1+ в ассоциации с полиморфизмом Ш по гену АСЕ риск развития БА снижается в 7 раз, что позволяет считать данную ассоциацию генотипов протективной.
В заключение можно указать, что к развитию астмы причастны много генов, расположенных на разных хромосомах. Прежде всего это генный комплекс HLA на 6-й хромосоме. Кроме того, с развитием БА связаны:
• 2|6 (реакция на домашних клещей)
• 2|33 ^28; белок, связывающий инсулиноподобный фактор)
• 3р24.2-р22 (С-С рецептор хемокина)*
• 4|35 (интерферонорегулирующий фактор-2)*
• 5|15 (ген не идентифицирован)
• 5|23 i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
• 6р21.1-р23 (HLA, фактор некроза опухолей а)*
• 7р15.2 (Т -клеточный рецептор G, IL-6)*
• 9q31.1 (тропомиозин связывающий белок)*
• 11р15 (ген не идентифицирован)
• 11|13 (ген р-цепи высоко аффинного 1дЕ рецептора, триггер аллергических реакций на мастоцитах, передается по материнской линии, отцовский «импринтинг» вероятен)**
• 12q14-q24.33 (сигнальный кондуктор и активатор транскрипции 6; интерферон Y; фактор стволовых клеток; инсулин-подобный фактор роста 1; лейкотриен А4 гидролаза; р субъединица ядерного фактора Y; В-клеточный транслокационный ген 1)**
• 13q14.3-qtep (трансляционно контролируемый протеин-1 опухоли)*
• 16q22.1-q24.2 (ген не идентифицирован)
• 17р11.1 i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
** — общие гены с атопией и атопическим дерматитом
Данный перечень генов, ответственных за развитие БА, не полон. Не упомянуты гены, участвующие в ремоделировании дыхательных путей, гетерогенна и гиперреактивность дыхательных путей. Все это делает понятным клинический полиморфизм заболевания.
Будет ли возможно в будущем предсказать развитие БА, базируясь на генетическом тестировании? Предсказующая величина тестирования единственного гена при полигенном наследовании болезни очень ограничена как для диагностики, так и в профилактических целях. В будущем прогноз астмы, возможно, будет основываться на оценке комплекса генов, персональных факторов и факторов риска окружающей среды, вместе содействующих развитию, персистенции, прогрессированию или ремиссии БА [16, 17].
1. Burr M., Merrett Т., Dunstan F., Maguire M. The development of allergy in high-risk children // Clinical and Experimental Allergy, 1997.
2. Фрейдин М.Б., Огородова Л.М., Пузырев В.П. Вклад полиморфизма генов интерлейкинов в изменчивость количественных факторов риска атопической бронхиальной астмы // Мед. генетика, 2003. — Т. 2. — № 3. — С. 130-135.
3. Фрейдин М.Б., Брагина Е.Ю., Огородова Л.М., Пузырев В.П. Генетика атопии: современное состояние // Вестник ВОГиС, 2006.
4. Mitsuyasu H., Izuhara K., Mao X.-Q. et al. Ile50Val variants or IL4Ra upregulates IgE synthesis and associates with atopic asthma // Nat. genet., 1998. — v. 19. — Р 119-120.
5. Wechsler M., Lehman E., Lazarus S. et al. National Heart, Lung and Blood Institute’s Asthma Clinical Research Network. beta-Adrenergic receptor polymorphisms and response to salmeterol //American Journal Respir. Crit. Care Medicine, 2006. — v. 173. — P. 519-526.
6. Palikhe N., Kim S-H., Cho B-Y. et al. Genetic variability in CRTH2 polymorphism increases eotaxin-2 levels in patients with aspirin exacerbated respiratory disease // Allergy, 2010. — v. 65. — Р 338346.
7. Moller M., Gravenor M., Roberts S. et al. Genetic haplotypes of Th-2 immune signalling link allergy to enhanced protection to parasitic worms // Human Molecular Genetics, 2007. — v. 16. — Р 1828-1836.
8. Denham S., Koppelman G, Blakey J. et al. Meta-analysis of genome-wide linkage studies of asthma and related traits // Respir. Research, 2008. — v. 9. — р. 38.
9. Weaver C., Hatton R., Mangan P., Harrington L. IL-17 family cytokines and the expanding diversity of effector T cell lineages // Annual Revy Immunology, 2007. — 25. — Р 821-852.
10. Bullens D., Truyen E., Coteur L. et al. IL-17 mRNA in sputum of asthmatic patients: linking T cell driven inflammation and ranulocytic influx? // Respir. Res., 2006. — v. 7. — Р 135.
11. Kawaguchi M., Takahashi D., Hizawa N. et al. IL-17F sequence variant (His161Arg) is associated with protection against asthma and antagonizes wild-type IL-17F activity // Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2006. — v. 117. — Р 795-801.
12. Van Eerdewegh P., Little R., Dupuis J. et al. Association of the ADAM33 gene with asthma and bronchial hyperresponsiveness // Nature, 2002. — v. 418. — Р 426-430.
13. Bazzi M., Al-Anazi M., Al-Tassan N.A. et al. Genetic variations of ADAM33 in normal versus asthmatic Saudi patients // http:// biotechcentersa.org/asthma-genetics/.
14. Sleiman P., Flory J., Imielinski M. et al. Variants of DENND1B associated with asthma in children // New England Journal of Medicine, 2010. — v. 362. — Р 36-44.
15. Сардарян И.С. Фенотипические особенности бронхиальной астмы у детей при различных аллельных полиморфизмах генов «предрасположенности» (GST^, GSTМ1, ACE, eNOS) / Автореф. дисс. к.м.н. — СПб, 2009. — 22 с.
16. Koppelman G., te Meerman G., Postma D. Genetic testing for asthma // Eur. Respir. J., 2008. — v. 32. — Р 775-782.
17. Postma D., Koppelman G. Genetics of asthma: where are we and where do we go? // The Proceedings of the American Thoracic Society, 2009. — v. 6. — Р 283-287.
источник
Роль генов интерлейкинов и их рецепторов в формировании предрасположенности к бронхиальной астме и атопии
Иммунный ответ при БА и/или атопии начинается с взаимодействия аллергена с дендритными клетками слизистой дыхательных путей. Взаимодействие посредством молекул класса II главного комплекса гистосовместимости CD1a+ дендроцитов с рецепторами Т-клеток стимулирует дифференциацию Th0-лимфоцитов в Th2-клетки, способные к секреции интерлейкина 10 (Ил-10) и цитокинов, чьи гены расположены на хромосоме 5q: Ил-3, -4, -5, -9, -13, GM-CSF, а функция тесно связана с гуморальным ответом. При действии антигенов микобактерий и некоторых вирусов CD4+ клетки превращаются в Th1-клетки, секретирующие Ил-2, интерферон-g (Ифн-g ) и лимфотоксин-? (фактор некроза опухолей-?). Поляризация в сторону Th2-ответа активируется Ил-4 и ингибируется Ифн-g и -a . Th1-ответ требует высвобождение Ил-12 макрофагами и дендритными клетками и супрессируется Ил-10 (цит. по: Holgate, 1997).
Th2-клетки высвобождают провоспалительные цитокины, главным образом Ил-4 и -13, которые, взаимодействуя со своими рецепторами на В-клетках, активируют транскрипцию генного локуса тяжелой цепи типа e иммуноглобулинов и вместе с сигналом, передаваемым молекулой CD40 В-клеток, индуцируют переключение изотипов с m на e (Stavnezer J., 1996).
IgE, высвобождаемый активированными В-клетками, связывается с высоко-аффинным (Fce R1) и низко-аффинным (Fce R2; CD23) рецепторами мастоцитов. Когда аллерген взаимодействует с IgE на мастоцитах, Fce R1 инициирует серию внутриклеточных событий, приводящих к высвобождению медиаторов воспаления и хемокинов: гистамина, простагландинов, лейкотриенов, фактора активации тромбоцитов, дегранулированных протеаз, эотаксина и др. (Galli S. J., 1993). Кроме того, эти медиаторы синтезируются эозинофилами, активированными Ил-3, -5, GM-CSF и др. (Gleich, Kita, 1997; Holgate, 1997). Действуя в совокупности, все эти факторы приводят к микроизменениям сосудов стенок воздухоносных путей, сокращениям гладкой мускулатуры бронхов, гиперсекреции слизи. Кроме того, цито- и хемокины, по крайней мере, частично ответственны за миграцию и активацию клеток воспаления и, таким образом, вносят вклад в сохранение патологического процесса (Ricci M. et al., 1997).
Приведенная схема развития воспаления при БА далеко не исчерпывающая. Однако она вполне приемлема с точки зрения поиска генетической основы БА, поскольку содержит все ключевые звенья патогенетического каскада заболевания. Учитывая значительное число агентов, участвующих в развитии воспаления, а также влияние негенетических факторов (наличие в среде аллергенов, возраст, климатические особенности и т.д.) на развитие БА, правомерна будет гипотеза о мультифакториальной природе заболевания. Это обстоятельство сильно осложняет генетический анализ БА. К настоящему моменту идентифицировано более 20 генов-кандидатов БА и атопии (Пузырев В. П. и др., 1998; табл.). Список этот отнюдь не полон и постоянно расширяется.
Гены-кандидаты бронхиальной астмы и атопии
(Пузырев и др., 1998; с дополнениями и изменениями)