Меню Рубрики

Полиморфизм генов при бронхиальной астме

Опубликовано Редакция в 12/06/10 • Категории Педиатрия

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.

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.

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%.

Риск атопии у пробанда при достижении им возраста 7 лет в зависимости от наличия атопии в семейном анамнезе

Семейный анамнез Риск развития атопии (%)
Нет атопии 10
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

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.

Верифицированы несколько групп генов-кандидатов, которые важны в развитии БА.

Гены атопии или гуморального иммунного ответа локализованы в участках хромосомы 5q24-33 и содержат кластер семейства генов цитокинов (IL-4, IL-5, IL-13, IL-3, GM-CSF), ответственный за развитие реакций немедленного типа (IgE-опосредованных реакций). IL-4, IL-13 экспрессируются Th-2 лимфоцитами и способствуют переключению В-клеток на синтез IgE. IL-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-4Rα, FcεRI β, ADRβ2). IL-4Rα — альфа цепь рецептора IL-4. Mitsuyasu et al. [4] сообщили о полиморфном варианте гена Ile50Val IL-4Rα цепи, наличие которого повышает синтез IgE 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 β-субъединицу высокоаффинного рецептора к IgE (FcεRI β), приводит к развитию бронхиальной астмы. Однако аналогичные исследования, проведенные в Италии и Японии, такой закономерности не выявили.

Продукт ADRβ2 (гена β2-адренергического рецептора; 11q13) контролирует лабильность бронхов. Установлен полиморфизм гена ADRβ2 (Arg16Gly и Glu27Gln), определяющий повышенную вероятность развития тяжелой бронхиальной астмы. Более того, больные гомозиготные по этим вариантам гена быстро теряют чувствительность к β2-агонистам и требуют лечения гормональными препаратами [5]. Это является одним из достижений в фармакогенетике БА. Причем ген рецептора IL-4 (IL4RA) и ген, кодирующий β-субъединицу высокоаффинного рецептора к IgE (FcεRI β), могут быть отнесены к генам атопии, а ген ADRβ2 — к генам бронхиальной гиперреактивности.

Южнокорейскими учеными [6] выявлены 2 полиморфных гена CRTH2, экспрессирующихся на поверхности эозинофилов, с однонуклеотидными заменами -466T>C и -129C>A, 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 6p22.3-p21.1 (гиперактивность бронхов), 5q11.2-q14.3 и 6pter-p22.3 (концентрация общего IgE), 3p22.1-q22.1, и 17p12-q24.3 (положительный кожный тест). Однако никакой преобладающей ассоциации среди указанных регионов не обнаружено, что объясняет гетерогенность болезни и вариабельность диагноза в разных популяциях разных стран.

Признано, что многочисленные гены взаимодействуют между собой при БА и атопии, повышая или уменьшая риск развития болезни. При наличии генов, кодирующих IL-13 и IL-4RA (обе ключевые молекулы в Th-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 IL-13, IL-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 антиоксидантной 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 T-хелперов, названная Th17 [9], играющая значимую роль при аутоиммунных заболеваниях.

IL-17 является эффекторным цитокином, который продуцируют Th17 клетки, и его повышенная концентрация выявлена в слюне больных БА [10]. Однако имеются исследования [11] о варианте гена IL-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 CHIT1, CHIA, CHI3L1 сочетается с риском БА.

Относительно недавно был охарактеризован первый позиционно клонированный ген астмы ADAM33 [12] на хромосоме 20p13. 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 1q31 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, SLC11A1). На сегодняшний день известно, что в патологии БА принимают участия белковые продукты генов системы детоксикации ксенобиотиков. Недавними исследованиями Сардарян И.С. [15] изучены фенотипические особенности БА при аллельном полиморфизме генов глутатион-S-трансферазы Т1 (GSTT1), глутатион-S-трансферазы М1 (GSTM1), ангиотензин превращающего фермента (ACE), 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 I\I 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:

  • локусы 2 pter*
  • 2q6 (реакция на домашних клещей)
  • 2q33 (CD28; белок, связывающий инсулиноподобный фактор)
  • 3p24.2-p22 (С-С рецептор хемокина)*
  • 4q35 (интерферонорегулирующий фактор-2)*
  • 5q15 (ген не идентифицирован)
  • 5q23-q33 (IL-3; IL-4; IL-5; IL-9; IL-13; глюкокортикоидный рецептор)**
  • 5q31 (гены регуляции IgE). В непосредственной близости расположены гены бронхиальной гиперреактивности и адренергических b2 рецепторов
  • 6p21.1-p23 (HLA, фактор некроза опухолей α)*
  • 7р15.2 (Т-клеточный рецептор G, IL-6)*
  • 9q31.1 (тропомиозин связывающий белок)*
  • 11р15 (ген не идентифицирован)
  • 11q13 (ген b-цепи высоко аффинного IgE рецептора, триггер аллергических реакций на мастоцитах, передается по материнской линии, отцовский «импринтинг» вероятен)**
  • 12q (синтаза оксида азота)
  • 12q14-q24.33 (сигнальный кондуктор и активатор транскрипции 6; интерферон γ; фактор стволовых клеток; инсулин-подобный фактор роста 1; лейкотриен А4 гидролаза; β субъединица ядерного фактора Y; В-клеточный транслокационный ген 1)**
  • 13q14.3-qtep (трансляционно контролируемый протеин-1 опухоли)*
  • 16q22.1-q24.2 (ген не идентифицирован)
  • 17p11.1-q11.2 (хемокиновый кластер)
  • 19q13 (CD22)
  • 21q21 (ген не идентифицирован)
  • Xq28/Yq28 (рецептор IL-9)

* — общие гены с атопией; ** — 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].

Ю.И. Будчанов, В.М. Делягин

Тверская государственная медицинская академия

Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии, г. Москва

Будчанов Юрий Иванович — кандидат медицинских наук, доцент кафедры клинической иммунологии с аллергологией Тверской государственной медицинской академии.

1. Burr M., Merrett T., Dunstan F., Maguire M. The development of allergy in high-risk children // Clinical and Experimental Allergy, 1997. — v. 27. — Р. 1247-1252.

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. — Том 10. — № 3 — С. 492-503.

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.

Читайте также:  Как себя вести с ребенком у которого астма

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. 338-346.

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» (GSTТ1, 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)

источник

Оценка половозрастных, клинических и функциональных характеристик у больных аллергической и неаллергической бронхиальной астмой. Изучение частоты встречаемости генотипов и аллелей ряда генов и определение ассоциации с риском развития бронхиальной астмы.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полиморфизмы некоторых генов при бронхиальной астме

14.01.04 — внутренние болезни 14.01.25 — пульмонология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

РАЗВОДОВСКАЯ Анастасия Владимировна

Работа выполнена на кафедре внутренних болезней №1 ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор Никулина Светлана Юрьевна

доктор медицинских наук доцент Черкашина Ирина Ивановна

Официальные оппоненты: Логвиненко Надежда Ивановна — доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, кафедра терапии, гематологии и трансфузиологии ФПК и ППВ, профессор кафедры;

Волкова Людмила Ивановна — доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, кафедра внутренних болезней педиатрического факультета, заведующий кафедрой.

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Иркутск.

Защита состоится «19» ноября 2015 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.037.01, созданного на базе ГБОУ ВПО «Красноярский государственный университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России по адресу: 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка,1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ГБОУ ВПО «Красноярский государственный университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России, http://www.krasgmu.ru

Автореферат разослан «___» _________________ 2015 г.

диссертационного совета Д 208.037.01

доктор медицинских наук, доцент Штарик Светлана Юрьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Бронхиальная астма (БА) в настоящее время является одним из наиболее часто-встречаемых бронхолегочных заболеваний, при котором заболеваемость и смертность продолжают расти [Демко И.В., 2012; Bartolomei-Diaz J. A., 2011]. Эпидемиологические исследования последних лет подтверждают высокую распространенность БА, которая варьирует в среднем от 5 до 10% [Ненашева Н.М., 2011; Faiz A., 2012]. Эти факты определяют пристальное внимание исследователей к проблеме профилактики БА[Федосеев Г.Б., 2012].

Наряду с общепризнанными факторами риска БА, такими, как воздействие различных аллергенов, курения и профессиональных вредностей, продолжается поиск новых причин, способствующих возникновению заболевания [Bunyavanich S., 2015]. В результате многочисленных исследований было выяснено, что предполагаемый общий генетический вклад в развитие БА составляет 50-60% [Holloway J. W., 2010; Duru S., 2014; Mathias R. A., 2014].

Количество изученных генетических предикторов постоянно возрастает [Смирнова А.Ю. и соавт., 2014], что дает право говорить о генетическом полиморфизме БА. Остается неясным, какие гены и их сочетание способствуют развитию БА, в том числе в различных этнических группах [Чучалин А. Г., 2011].

В настоящее время внимание исследователей обращено на ассоциацию БА с однонуклеотидными полиморфизмами (ОНП) генов: rs1804470 трансформирующего фактора роста бета-1 (TGF-в1), rs231775 цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (CTLA4), rs4129267 рецептора интерлейкина 6 (IL6R), rs1051730 никотинового рецептора 3 (CHRNA3). Полиморфизмы этих генов воспроизведены на популяции жителей Азии [Che Z. et al, 2014; Hawkins G. A. еt al, 2012; Nie W. et al, 2012; Wilk J. B. et al, 2012]. Литературные данные об ассоциации БА с такими генами, как: rs1828591 белкового гена регуляции тканей (HHIP), rs1799895 гена внеклеточной супероксиддисмутазы (SOD3) полностью отсутствуют. Поэтому представляется актуальным изучение влияния полиморфизмов генов tgf-в1, ctla4, hhip, il6r, chrna3, sod3 на развитие БА, что позволит проводить раннюю диагностику, даст возможность формировать группы риска развития БА, оптимизировать первичную профилактику, а в дальнейшем, возможно, и терапию данного заболевания.

Изучить влияние полиморфизмов генов tgf-в1, ctla4, hhip, il6r, chrna3, sod3 на развитие БА для осуществления генетического прогноза и оптимизации первичной профилактики данной патологии.

1. Оценить половозрастные, клинические и функциональные характеристики у больных аллергической и неаллергической бронхиальной астмой.

2. Определить вклад полиморфизмов генов (rs1804470 гена трансформирующего фактора роста бета-1 (TGF-в1); rs231775 гена цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (CTLA4); rs1828591 белкового гена регуляции тканей (HHIP); rs4129267 гена рецептора интерлейкина 6 (IL6R); rs1051730 гена никотинового рецептора 3 (CHRNA3); rs1799895 гена внеклеточной супероксиддисмутазы (SOD3)) в развитие аллергической БА.

3. Исследовать участие полиморфизмов генов (rs1804470 гена трансформирующего фактора роста бета-1 (TGF-в1); rs231775 гена цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (CTLA4); rs1828591 белкового гена регуляции тканей (HHIP); rs4129267 гена рецептора интерлейкина 6 (IL6R); rs1051730 гена никотинового рецептора 3 (CHRNA3); rs1799895 гена внеклеточной супероксиддисмутазы (SOD3)) в развитии неаллергической БА.

Научная новизна результатов исследования

В результате выполнения данной работы впервые у больных БА, жителей г. Красноярска, изучена частота встречаемости генотипов и аллелей ряда генов (трансформирующего фактора роста бета-1 (rs1800470 TGF-в1), цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (rs231775 CTLA4), рецептора интерлейкина 6 (rs4129267 IL6R) и никотинового рецептора 3 (rs1051730 CHRNA3)) и определены ассоциации с риском развития БА. бронхиальный астма ген аллель

Впервые установлено, что носительство аллеля А rs1800470 гена TGF-в1 в гомозиготном (АА) и гетерозиготном (AG) вариантах является предиктором развития неаллергической БА, а гомозиготный генотип GG и носительство аллеля G rs1800470 гена TGF-в1 играют протективную роль в отношении неаллергической БА.

Впервые показано, что гомозиготный генотип GG и носительство аллеля G rs231775 гена CTLA4 является фактором риска развития аллергической БА, а носительство аллеля А в гомозиготном (AA) и гетерозиготном (AG) rs231775 гена CTLA4 вариантах играет протективную роль в отношении данного заболевания.

Наличие аллеля С полиморфизма rs4129267 гена IL6R является предиктором развития неаллергической БА независимо от пола и аллергической БА у мужчин. Аллель Т rs4129267 гена IL6R выполняет протективную роль в отношении БА, независимо от ее генеза.

Носительство аллеля А полиморфизма rs1051730 гена CHRNA3 может быть маркером повышенного риска развития БА, как аллергического, так и неаллергического генеза, независимо от пола. Аллель G гена rs1051730 CHRNA3 определяет защитную функцию в отношении БА.

Практическая значимость работы

Полиморфизмы генов трансформирующего фактора роста бета-1 (rs1800470 TGF-в1), цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (rs231775 CTLA4), рецептора интерлейкина 6 (rs4129267 IL6R), никотинового рецептора 3 (rs1051730 CHRNA3) являются генетическими предикторами развития БА и определяют риск развития данного заболевания.

Определение данных полиморфизмов генов позволит формировать группы риска лиц, угрожаемых по развитию БА, и совершенствовать меры первичной профилактики среди них.

Внедрение результатов исследования в практику

Результаты исследования апробированы и внедрены в лечебно-диагностическую практику специализированного пульмонологического отделения КГБУЗ «КМКБ№20 им. И. С. Берзона» г. Красноярска, приемно-диагностического отделения КГБУЗ «КМКБ№4» г. Красноярска.

Теоретические и практические положения, изложенные в диссертации, используются в учебном процессе при подготовке студентов на кафедре внутренних болезней №1 КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого.

1. Генетическими предикторами развития аллергической БА являются: гомозиготный генотип GG по редкому аллелю и аллель G гена цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (rs231775 CTLA4), аллель С гена рецептора интерлейкина 6 (rs4129267 IL6R) среди мужчин, аллель А гена никотинового рецептора 3 (rs1051730 CHRNA3).

2. Гомозиготный генотип АА по распространенному аллелю и аллель А гена трансформирующего фактора роста бета-1 (rs1800470 TGF-в1), аллель С гена рецептора интерлейкина 6 (rs4129267 IL6R) и аллель А гена никотинового рецептора 3 (rs1051730 CHRNA3) являются генетическими факторами риска развития неаллергической БА.

3. Протективное влияние в формировании предрасположенности к развитию аллергической БА оказывает аллель А в гомозиготном и гетерозиготном вариантах гена цитотоксического Т-лимфоцит — связанного иммуноглобулина 4 (rs231775 CTLA4), аллель Т гена рецептора интерлейкина-6 (rs4129267 IL6R), аллель G гена никотинового рецептора 3 (rs1051730 CHRNA3).

4. Гомозиготный генотип GG и аллель G гена трансформирующего фактора роста бета-1 (rs1800470 TGF-в1), аллель Т гена рецептора интерлейкина-6 (rs4129267 IL6R), аллель G гена никотинового рецептора 3 (rs1051730 CHRNA3) выполняют протективную функцию в отношении риска развития неаллергической БА.

Диссертация является самостоятельным научным трудом, выполненным на базе кафедры внутренних болезней №1 Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого и лаборатории молекулярно-генетических исследований терапевтических заболеваний ФГБУ «НИИ терапии и профилактической медицины» СО РАМН (г. Новосибирск).

Автор лично принимал участие во всех этапах выполнения работы: осуществлялось обследование больных БА и оценка их клинического состояния, постановка диагноза, проведение клинико-инструментальной и молекулярно-генетической диагностики. 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 краевой конференции «Актуальные вопросы пульмонологии, аллергологии, иммунологии» (Красноярск, 2015 г.), а также на заседании проблемной комиссии по терапии ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения Российской Федерации» 29.06.2015 г.

Опубликовано по теме диссертации 4 работы в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ, и 1 методические рекомендации.

Материал диссертации изложен на 192 страницах, иллюстрирован 9 рисунками и 72 таблицами. Работа состоит из введения, глав: обзор литературы; материалы и методы исследования; результатов исследования: клинико-функциональная характеристика больных бронхиальной астмой; генетический полиморфизм кандидатных генов у больных бронхиальной астмой и лиц контрольной группы; а также заключения; выводов; практических рекомендаций; списка литературы. Библиографический указатель включает 269 источников: 85 отечественных и 184 зарубежных.

В соответствии с Хельсинской декларацией, для проведения диссертационного исследования получено разрешение Локального этического комитета (протокол исследования № 36/2011 от 22.12.2011г.) при «КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России и было подписано информированное согласие на проведение молекулярно-генетического исследования всеми участниками.

Согласно целям и задачам, с учетом критериев включения и исключения, было проведено обследование 100 человек с БА, которые составили основную группу исследования.

Критериями включения были: наличие подтвержденного диагноза БА; больные БА европеоидного происхождения, проживающие в г. Красноярске; способность больных выполнять необходимые процедуры; согласие больных на исследование. Критериями исключения были: больные с неуточненным диагнозом БА; больные БА с другими хроническими и острыми заболеваниями легких (ХОБЛ, рак легких, туберкулез, пневмония, ТЭЛА и др.); больные БА с тяжелой сопутствующей и сочетанной патологией (инфаркт миокарда, нестабильная стенокардия, застойная сердечная недостаточность и др.); больные, не способные правильно выполнять дыхательный маневр при определении функции внешнего дыхания.

Диагноз БА был установлен в соответствии с критериями «Глобальной стратегии лечения и профилактики бронхиальной астмы» 2011 г. [GINA 2011]. Диагноз БА у всех больных был ранее установлен, о чем свидетельствовала представленная медицинская документация. Больные БА при включении в исследование находились в стабильном состоянии, вне обострения заболевания в течение последних двух месяцев.

Все больные БА были подразделены на 2 подгруппы: 1-ю подгруппу составили больные аллергической БА в количестве 68 чел.; 2-ю подгруппу — больные неаллергической БА в количестве 32 чел.

Среди больных, включенных в исследование было 25 мужчин, медиана возраста для них составила 37,0 [21,5;54,5] лет, и 75 женщин, для них медиана составила — 51,0 [41,0;59,0] год. В качестве контроля использовали популяционную выборку относительно здоровых лиц без бронхолегочной патологии жителей Октябрьского района г. Новосибирска, n = 645, медиана возраста — 51,00 лет [30,01; 60,00], обследованных в рамках международных проектов MONICA и HAPIEE. Данные генотипирования предоставил ФГБУ «НИИТПМ» СО РАМН (г. Новосибирск) в рамках договора о сотрудничестве от 01.12.2008 г. Больные основной и контрольной групп по полу и возрасту были сопоставимы.

Всем больным БА было проведено клинико-инструментальное исследование по следующей программе: клинический осмотр, лабораторное обследование (ФЛГ, ЭКГ), оценка атопического статуса, оценка ФВД (СПГ с пробой) и молекулярно-генетические исследования.

Молекулярно-генетическое исследование проводилось в ФГБУ «НИИТПМ» СО РАМН г. Новосибирска. Всем больным после венепункции кубитальной вены производился забор 10,0 мл венозной крови в одноразовые стерильные вакуумные пробирки с ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) (BD Vacutainer®). Выделение дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) из лейкоцитов крови проводилась методом фенол-хлороформной экстракции [Смит К.и соавт., 1990; Шабалина В.Н., 1994].

При статистической обработке материала применяли стандартный алгоритм статистических процедур, при этом методы статистической обработки использовались в зависимости от характера учетных признаков и числа групп сравнения [Афифи А., Эйзен С., 1982].

Для определения характера распределения количественных показателей применялся критерий Шапиро-Уилкса. При отсутствии нормального распределения описательная статистика представлялась в виде медианы и квартилей. Для определения значимости различий при множественных сравнениях использовали критерий Крускала-Уоллиса, для парных сравнений — критерий Манна-Уитни. При нормальном распределении показателей описательная статистика представлена в виде средней арифметической и среднеквадратического отклонения. Статистическая значимость различий нормально распределенных показателей в сравниваемых группах определялась с использованием критерия Стьюдента (t-критерия) [Шабалина В.Н., 1994]. Качественные критерии представлены в виде процентных долей со стандартной ошибкой доли [Флейс Дж., 1989]. Расчет ошибок для 0% производился по методике А.М. Меркова [Мерков А. М., Поляков Л. Е.,1974].При сравнении качественных показателей с целью оценки статистической значимости различий между группами использовали метод хи-квадрат (ч 2 ), с поправкой на непрерывность. При ожидаемых значениях признака 5 и менее в таблицах «2Ч2» использовался точный критерий Фишера. Различия во всех случаях оценивали, как статистически значимые при р?0,05. Сила связи между изученными признаками определялась при помощи коэффициента корреляции Пирсона и при непараметрическом распределении — коэффициента корреляции Спирмена. Сила корреляционной связи между признаками оценивалась по коэффициенту r (таблица 1).

Распределение значений коэффициента корреляции

источник

В представленной статье отражен научный обзор литературных данных за последние 20 лет, касающихся гена – супрессора цитокиновых сигналов (SOCS5) и гена рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), на основе материалов баз данных OMIM, PubMed. Были проанализированы механизмы действия генов SOCS5 и EGFR, их структура и функционирование белков, кодируемых этими генами. Также отражены данные опубликованных исследований, которые свидетельствуют о роли генов SOCS5 и EGFR в развитии патологии органов дыхания и других систем органов. На примере ряда исследований продемонстрирована ассоциация данных генов с влиянием на развитие бронхиальной астмы.
Ключевые слова: ген, SOCS5, EGFR, однонуклеотидный полиморфизм, мультифакториальное заболевание, бронхиальная астма.
Для цитирования: Аверьянов А.Б., Черкашина И.И., Никулина С.Ю., Шестовицкий В.А. Полиморфизм генов SOCS5 и EGFR при бронхиальной
астме. Consilium Medicum. 2018; 20 (3): 45–47. DOI: 10.26442/2075-1753_20.3.45-47

Review

Polymorphism of genes SOCS5 and EGFR with bronchial asthma

A.B.Averyanov, I.I.Chercashina, S.Yu.Nikulina, V.A.Shestovitskiy

Prof. V.F.Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. 660022, Russian Federation,
Krasnoyarsk, ul. Partizana Zhelezniaka, d. 1
Averyanov_a007@mail.ru

Abstract
The article presents the scientific literature review of the previous 20 years about gene – supressor of cytokine signaling SOCS5 and gene of epidermal growth factor receptor EGFR adapted from data pool of OMIM, PubMed. Were analised the mechanisms of the gene SOCS5 and gene EGFR, structure and functioning of proteins encoded by these genes. The results of published studies have confirmed the role of SOCS5 gene and EGFR in the pathology of the lungs and other system of organs. For example, some studies have shown аssociation of these genes with the development of asthma.
Key words: gene, SOCS5, EGFR, SNP, multifactorial disease, bronchial asthma.
For citation: Averyanov A.B., Chercashina I.I., Nikulina S.Yu., Shestovitskiy V.A. Polymorphism of genes SOCS5 and EGFR with bronchial asthma. Consilium Medicum. 2018; 20 (3): 45–47. DOI: 10.26442/2075-1753_20.3.45-47

Бронхиальная астма (БА) – хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей, сопровождающееся обратимой бронхиальной обструкцией, в основе развития которого лежит сложный механизм взаимодействия большого количества генов и факторов окружающей среды [1, 2].
Несмотря на то что в последние годы имелись большие успехи в терапии и диагностике БА, данная нозология по-прежнему входит в ранг важной медицинской и социальной проблемы. Актуальность проблемы обусловлена также тем, что БА очень часто является причиной инвалидизации и смертности населения [3]. По имеющимся данным зарубежных [1, 3] и отечественных авторов [4, 5] подтверждается высокая распространенность БА как в России, так и за границей. За последние годы протестировано более чем 500 генов, которые показывают связь с данным заболеванием, и для более чем 100 из них показана ассоциация с БА, на основании чего можно сказать, что данные гены являются генами предрасположенности к ней [1, 6].
По одной из классификаций генов БА все гены предрасположенности можно условно поделить на 4 группы: гены, ассоциированные с легочной функцией, ремоделированием дыхательных путей и бронхиальной гиперреактивностью; гены, связанные с дифференцировкой и функционированием Т-хелперов 2-го типа (Th2); гены врожденного иммунного ответа и иммунорегуляции; гены иммунитета слизистых оболочек [7].
Чаще всего развитие БА ассоциируется с изменениями в системе адаптивного и врожденного иммунного ответа по типу дифференцировки нативных СD4-лимфоцитов-хелперов в Th2-лимфоциты с дальнейшей иммуноглобулин E-сенсибилизацией и формированием аллергического воспаления в дыхательных путях [8].
На сегодняшний день подробно изучено большое количество генов Th2-профиля иммунного ответа, которые влияют на развитие аллергической БА. Например, гены: IFNG, CCR2, TGF-b1, IL4, IL4RA, STAT6, GATA3, TBX21, STAT2, STAT4 [1, 9–12]. Исследований, показывающих взаимосвязь БА с генами Th1-профиля, являющегося антагонистом Th2-иммунитета и тесно связанного с иммунным ответом на бактериальную инфекцию, имеется мало [2]. Однако в последнее время в научных публикациях появляется все больше информации о роли бактериальной флоры, которая колонизирует дыхательные пути и влияет не только на развитие БА, но и на тяжесть ее течения [13, 14]. Из изложенного следует, что изучение генов, которые ответственны за Th1-профиль иммунного ответа в отношении развития БА, весьма актуально.
Одна из главных ролей в определении типа иммунного ответа отводится развитию Т-хелперов, секретирующих разные цитокины [15]. Последующее развитие Т-хелперов, а также их дифференцировку определяют синтезируемые Th1- и Th2-клетками цитокины, которые участвуют в начальной стадии активации при помощи Т-клеточного рецептора. Интерлейкин (ИЛ)-2, интерферон и фактор некроза опухоли продуцируются Тh1-клетками, также они стимулируют эффекторные клеточные реакции для устранения внутриклеточных патогенов. ИЛ-4, 5, 6, 10 и 13 продуцируются Тh2-клетками, а также оказывают влияние на увеличение гуморальных и иммунных реакций против нематод и паразитов. За стимуляцию иммунного ответа посредством тучных клеток и эозинофилов и ускорение аллергических реакций отвечают ИЛ-4 и ИЛ-5. Синтезируемый дендритными клетками и активированными макрофагами ИЛ-12 отвечает за развитие Th1-клеток, в то время как ИЛ-4 является основным цитокином для развития Th2-клеток. Посредством выработки интерферона и ИЛ-4 Th1- и Th2-клетками происходит взаимное ингибирование, которое проявляется подавлением дифференцировки и активности соответствующих популяций Th-клеток [15–20]. JANUS-киназа (JAK)/сигнальный белок и активатор транскрипции (STAT)-сигнальный путь – одни из главных механизмов, с помощью которых рецепторы цитокинов преобразовывают внутриклеточные сигналы. STAT4 и STAT6 активируются ИЛ-12 и ИЛ-4 [19]. ИЛ-4-опосредованная активация STAT6 влияет на экспрессию факторов транскрипции GATA-3 (GATA-связывающего протеина 3), которые приводят к увеличению синтеза Th2-опосредованных цитокинов [21, 22]. В ряде исследований показано, как активация STAT6 после стимуляции ИЛ-4 селективно повреждала Th1-клетки [23, 24], что свидетельствует о роли IL4R-опосредованной сигнализации в фазу первоначальной активации и что оказывает сильное влияние на дифференцировку пути Th-клеток.
EGFR (ген рецептора эпидермального фактора роста) располагается в локусе 11.2 (7p11.2) на коротком плече хромосомы 7. Протеин, который кодируется данным геном, является трансмембранным гликопротеином, который относится к надсемейству протеинкиназы. Данный протеин представляет собой рецептор для членов семьи эпидермального фактора роста (EGF). EGFR является белком, расположенным на поверхности клетки, связывающим EGF. Активирование EGFR происходит при связывании с его специфическими лигандами, которые затем переходят из неактивной формы в активную, что в последующем вызывает автофосфорилирование тирозина в С-концевом домене и активацию последующих каскадов сигнальной трансдукции, ведущей к синтезу ДНК и пролиферации клеток [25–27].
В последние десятилетия показана важная роль EGF и его рецептора EGFR в канцерогенезе органов дыхания и других систем органов, продемонстрирована решающая роль EGFR в агрессивном росте опухолей [28–34]. В последние несколько лет опубликованы научные работы, демонстрирующие механизм действия EGFR при разных нозологиях [28–36].
Есть исследование, проведенное в Китае, показывающее ассоциацию ревматоидного артрита (РА) с однонуклеотидным полиморфизмом (ОНП) гена EGFR и повышенным уровнем сывороточного белка EGFR, что свидетельствует о важности дальнейшего исследования EGFR как терапевтической мишени при РА [36].
Развитие ряда интерстициальных заболеваний легких, по данным некоторых исследований, ассоциировано с ОНП гена EGFR [35].
Ингибиторы, предназначенные для EGF, разрабатываются к применению в лечении раковых заболеваний, по данным зарубежных исследователей [28, 32].
Все чаще стала обсуждаться вероятная роль гена EGFR в предрасположенности к БА. Показана ассоциация связи гена EGFR с ремоделированием и гиперреактивностью дыхательных путей [37] и бронхолегочной системы при повышенной концентрации EGFR у мышей с БА [38].
SOCS5 – ген – супрессор цитокиновых сигналов, располагается в локусе 21 (2p21) на коротком плече хромосомы 2. Белок SOCS, который кодируется этим геном, содержит SOCSBOX-домен и SH2-домен. Данный белок относится к семейству супрессоров цитокиновых сигналов (SOCS), известных как белковое семейство STAT-индуцированных STAT-ингибиторов (SSI). Члены данного семейства SOCS известны как цитокининдуцируемые негативные регуляторы передачи сигналов цитокинов [39–42]. Специфическая функция данного белка не изучена до конца, но имеются данные, что молекула SOCS5 взаимодействует с цитоплазматическим участком a-цепи рецептора ИЛ-4, кодируемого геном IL4RA, что препятствует развитию Th2-иммунного ответа, повреждая IL-4-зависимый Jak-STAT-каскад, который ответствен за Th2-иммунный ответ [15].
Немногочисленные данные литературы показывают риск заболевания БА с ассоциацией с ОНП гена SOCS5. Исследование ОНП гена SOCS5 у жителей Томской области, различимых по наличию аллергического заболевания (БА) и описторхоза, показало взаимодействие, которое было основано на статистически значимой связи между геном SOCS5 и атопической БА у пациентов, не пораженных Opisthorchis felineus, однако ассоциаций у пациентов, зараженных гельминтами, не было выявлено [43]. Это подтверждает важную роль гельминтной инвазии в качестве экологического фактора, который влияет на связь между генетическими факторами и атопической БА. О. felineus, в частности, уменьшает риск атопической БА, которая связана с полиморфизмом гена SOCS5 [43]. ОНП rs6737848 гена SOCS5 был достоверно связан с астмой в аддитивной модели (р=0,05, отношение шансов – ОШ 0,338, 95% доверительный интервал – ДИ 0,158–0,723) и в доминирующей модели (р=0,02, ОШ 0,284, ДИ 0,126–0,638). Но не обнаруживалось связи с общим уровнем иммуноглобулина E [2].
Также показана защитная роль ОНП гена SOCS5 в отношении развития опухолей. По данным некоторых исследований, ген SOCS5 подавляет опухолевый рост посредством негативного регулирования JAK/STAT и EGF-сигнализации. Разные домены в SOCS5 могут способствовать EGF-сигнализации и регуляции цитокинов [44, 45]. Последующее изучение данного вопроса может повлиять на понимание, как SOCS5 и SOCS6 участвуют в регуляции экспрессии в разных раковых клетках. В то же время уже бытует мнение, что для диагностики рака могут быть применены оба эти фактора [46].
Отрицательное регулирование Тh2-опосредованного ответа на доминант-негативные SOCS3 и SOCS5 может являться мишенью для терапевтического вмешательства при аллергическом конъюнктивите, что было показано в модели на животных [47].
В исследовании на популяции жителей Ирана было показано, что потеря баланса между разными семействами белков SOCS иногда способствует развитию рассеянного склероза [48].
По данным ряда генетических исследований, уже внедряются в клиническую практику генно-терапевтические подходы к терапии БА и других аллергических заболеваний. Доказано, что результаты генетических исследований могут быть применены для проведения индивидуальной терапии.
Все больше накопленных данных свидетельствует о важной роли белков SOCS в регулировании дополнительных сигнальных путей, в том числе рецепторных тирозинкиназ. Экспрессия SOCS5 и его ближайшего гомолога SOCS4 усилилась после терапии EGF, что схоже с механизмом обратной связи. В то же время экспрессия SOCS5 влияет на ощутимое снижение экспрессии уровня EGFR [49]
На фоне всего описанного можно заключить, что гены SOCS5 и EGFR взаимосвязаны между собой и играют ощутимую роль в функционировании разных систем организма. По литературным данным подтверждается их влияние на функцию системы органов дыхания, на основании чего можно предположить кандидатную роль данных генов на развитие БА. Вклад данных генов, даже ввиду имеющихся литературных данных о их влиянии на систему органов дыхания, на риск развития БА изучен недостаточно. Нет исследований ассоциации данных генов с БА в восточносибирской популяции, в частности у жителей Красноярска. На основе этого дальнейшие исследования, направленные на изучение влияния генов SOCS5 и EGFR на развитие БА, являются актуальными.

источник

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *