БИОЛОГИЯ
Т.Е. Ещжанов, А.Ю. Акпарова, М.Т. Абишев1, Р.И. Берсимбай Оценка ассоциации полиморфизма генов GSTT1, GSTМ1 и GSTР1 с
хронической обструктивной болезнью легких
(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Казахстан )
1Городская больница №2, г. Астана, Казахстан )
Проведен анализ распределения генов GSTT1, GSTМ1 и GSTР1 в выборке больных хронической обструктивной болезнью легких в сравнении с контрольной группой. Выявлено статистически достоверное увеличение генотипов GSTT1-, GSTМ1- и GSTР1 val/val по сравнению с контролем.
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является глобальным и быстро прогрессирующим мультифакторным заболеванием дыхательной системы, проявляющееся частично обратимой бронхиальной обструкцией, характеризующееся прогрессированием и нарастающими явлениями хронической дыхательной недостаточности. [1]. С развитием ХОБЛ связано воспаление, которое возникает на воздействие ингалируемых патогенных частиц или газов и характеризуется повышенным содержанием макрофагов и CD8-лимфоцитов. Также c формированием ХОБЛ связывают факторы, регулирующие пролиферацию соединительной ткани: системы коллагенолиза и фибринолиза.
Наиболее распространенным методом изучения генетических механизмов ХОБЛ является поиск ассоциаций заболевания с полиморфизмом кандидатных генов[2]. За последние годы в ходе генетических исследований были выявлены многочисленные гены, обусловливающие предрасположенность к заболеванию ХОБЛ [2-3]. Развитие ХОБЛ в основном связывают с участием генов ингибиторов сериновых протеаз, медиаторов воспаления, генов детоксикации ксенобиотиков и др. [3]. Имеющиеся результаты нередко носят противоречивый характер, что подтверждает необходимость дальнейшего проведения исследований в этом направлении.
Исследования последних лет показывают, что свободнорадикальное окисление играет ключевую роль в патогенезе многих заболеваний легких [4-7]. Легкие наиболее уязвимы в отношении оксидативного повреждения, так как непосредственно подвергаются действию кислорода, а также оксидантов, содержащихся в загрязненном воздухе. На ткань легких прямо воздействуют оксиданты, образующиеся при курении.
В процессе эволюции выработались определенные способы адаптации организма к действию ксенобиотиков, включающие токсико-кинетические, структурные, иммунологические, метаболические и токсико-динамические механизмы. При этом ведущее значение придается ферментам биотрансформации и детоксикации ксенобиотиков, метаболизирующим токсические соединения экзогенного и эндогенного происхождения, а также иммунной системе, эволюционно предназначенной для обнаружения и элиминации генетически чуждой информации. В последние годы активно изучается роль полиморфизма генов биотрансформации ксенобиотиков системы глутаионтрансфераз (GSTT1,GSTМ1,GSTР1) в предрасположенности к развитию заболеваний органов дыхания, в том числе и к ХОБЛ.
Целью нашего исследования явилось установление роли и вовлеченности генов детоксикации ксенобиотиков в предрасположенность к развитию ХОБЛ.
Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршыcы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №4
Материал и методы
Исследованы образцы ДНК 60 больных ХОБЛ казахской национальности, находившихся на лечении в пульмонологическом отделении Онкологического диспансера г. Астаны и терапевтическом отделении Национального научного медицинского центра МЗ РК, из них 48 мужчин и 12 женщин. Средний возраст больных составил 58±7,8 лет.
Диагноз ХОБЛ устанавливался согласно Международной классификации болезней 10- го пересмотра с учетом рекомендаций Global initiative for chronic obstructive lung disease пересмотра 2008 г. (GOLD, 2008). У 35 больных (58,3%) заболевание было средней степени тяжести, у 25 больных (41,7%) - ХОБЛ тяжелой степени тяжести. Длительность болезни в среднем составила 13,8±10,3 лет. У 12-и больных ХОБЛ сочеталась с бронхиальной астмой (БА), у 11-и - с внебольничной пневмонией, у 5-и - с бронхоэктатической болезнью.
Курящих было 40 человек (66,7%) со средним стажем курения 30,2±11,2 лет. Индекс курения составил 29,4±4,2. Контакт с профессиональными вредными факторами отмечали 26% больных, преимущественно это были цемент и ацетон. Отягощенная наследственность по бронхо-легочной патологии была у 24,3% больных.
Результаты сравнивали с контрольной группой из 64 практически здоровых лиц в возрасте от 18 до 45 лет преимущественно казахской национальности.
Полиморфизм генов GSTT1,GSTМ1,GSTР1 оценивали с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Условия ПЦР-амплификации для генов GST были следующими:
инициирующий этап 94◦C, 5 мин., затем следовал блок из 35 циклов: 94◦C, 2 мин., 59◦C, 1 мин. и 72◦C, 1 мин.; и этап финальной элонгации - 72◦C, 10 мин.
Продукты амплификации анализировали в 7,5% полиакриламидном геле в присутствии бромистого этидия и визуализацией фрагментов в проходящем УФ-свете. Наличие или отсутствие полос, соответствующих размеру исследуемых генов позволяло судить о наличии или отсутствии делеционных полиморфизмов. Статистический анализ результатов генотипирования генов выполнен с использованием программы Software GraphPad Instat tm Copyrigh (V. 2.04. Ralf Stahlman, Purdue University).
Показателем относительного риска (OR), выявляющие подверженность генов детоксикации ксенобиотиков мутационным изменениям в результате действия радиации рассчитывали по стандартной формуле: OR =a/b × d/c, где:a - количество людей в группе ХОБЛ, имеющих мутантный генотип; b - количество людей в группе ХОБЛ, имеющих нормальный генотип; c - количество людей в контрольной группе, имеющих мутантный генотип; d - количество людей в контрольной группе, имеющих нормальный генотип. Достоверный доверительный интервал вычисляли по формулам:
CImin= exp(lnOr−1,96p
(1/a+ 1/b+ 1/c+ 1/d));
CImax= exp(lnOr+ 1,96p
(1/a+ 1/b+ 1/c+ 1/d)).
Достоверность различий (Р) между группами определяли с использованием χ2 и t- критерия Стьюдента. Уровень вероятностей 0,05 использовался как критерий значения.
Результаты и их обсуждение
Из приведенных в таблице 1 данных видно, что частота встречаемости нулевых вариантов GSTM1 и GSTT1 у больных ХОБЛ значительно превышает таковую в контрольной группе.
Различия по частоте встречаемости GSTМ1 «- »и GSTT1 «- »оказываются статистически достоверными (χ2=32,98 при df=1, р<0,05 и χ2=8,17 при df=1, р<0,004, соответственно).
Полученные результаты свидетельствуют в пользу большей подверженности лиц-носителей генотипов GSTM1 «-»и GSTТ1 «- »риску заболеть ХОБЛ. Величина OR при этом составила 13,15 и 2,86 соответственно (таблица 1).
172
Т.Е. Ещжанов, А.Ю. Акпарова, М.Т. Абишев, Р.И. Берсимбай
Таблица 1- Относительный риск влияния полиморфизмов генов GSTM1, GSTT1 и GSTР1 на развитие хронической обструктивной болезни легких
Гены Генотип ХОБЛ,
чел (%)
Контроль, чел (%)
OR CI (95%)
χ2 Р
GSTM1 +/+, +/- 6 (10%) 38 (59,4%) 0,08 0,03 - 0,20
32,98 1,0E-8
-/- 54 (90%) 26 (40,6%) 13,15 4,94 - 35,05 GSTT1 +/+, +/- 24 (40%) 42 (65,6%) 0,35 0,17 - 0,72
8,17 0,004 -/- 36 (60%) 22 (34,4%) 2,86 1.38 - 5.94
GSTР1 ile/ile 8 (13,3%) 8 (12,5%) 1,08 0,38 - 3,08
18,12 2,0E-5
ile/val 16 (26,7%) 50 (78,1%) 0,10 0,04 - 0,23 val/val 36 (60%) 6 (9,4%) 14,50 5,41 - 38,89
По данным Васильевой М.В. (2006) у больных ХОБЛ частота нефункционального генотипа GSTM1 «- »как в общей группе, так и среди курящих пациентов с ХОБЛ была значимо повышена по сравнению с контролем [7]. По данным других исследователей [6, 8], в большинстве популяций ассоциация нулевого генотипа гена GSTT1 с ХОБЛ отсутствует. Найдена ассоциация нулевого генотипа GSTM1 с риском заболевания ХОБЛ [9, 10].Таким образом, предыдущие исследования роли ферментов GSTM1 и GSTT1 в патогенетических механизмах развития ХОБЛ имеют противоречивый характер.Нами получены подтверждающие сведения участия этих генов в предрасположенности к развитию заболевания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) Report 2008. www.gold.com.
2. Lomas DA, Silverman EK. The genetics of chronic obstructive pulmonarу disease // Respir.
Res. - 2001.V. 2(1). P. 20-26.
3. Берсимбай Р.И.,Акпарова А.Ю.,Байгенжин А.К.Роль полиморфизма генов в предрасположенности к бронхиальной астме и хронической обструктивной болезни легких //
Вестник ЕНУ им.Л.Н.Гумилева (сер.естеств.наук).- №4(77).-2010.-С.401-41
4. Пай Г.В., Кузмина Л.П., Ковчан О.В., Петрова Н.В., Спицын В.А. Генетические маркеры бронхолегочных заболеваний профессионального генеза на примере анализа полиморфных генов глутатион-S-трансферазы М1 и цитохрома Р-450А1 // Медицинская генетика.2003. Т.25.
С.223-226.
5. Ахмадишина Л.З., Корытина Г.Ф., Кочетова О.В., Мингазова С.Р., Бакиров А.Б., Викторова Т.В. Профессиональный хронический бронхит: роль полиморфных вариантов генов ферментов-антиоксидантов в формировании предрасположенности к заболеванию //
Пульмонология. 2008. №2. С.68-72.
6. Ishii T., Matsuse T., Teramoto S. et al. Glutathione -S - transferase P1 (GSTP1) polymorphism in patients with chronic obstructive pulmonary disease // Thorax. 1999. V. 54. P.693 - 696.
7. Васильева М.В. Генетические и иммунологические параллели у больных раком легкого и бронхиальной астмой // Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. мед. наук. - Томск.
- 2006. - С. 12-20.
8. Cheng S. L., Yu C.J., Chen C.J. and Yang P.C. Genetic polymorphism of epoxide hydrolase and glutathione-S-transferase in COPD // European Respiratory Journal. -2004. -V.23. - P. 6818-824.
9. Sandford A.J., Silverman E.K. Chronic obstructive pulmonary disease. 1: Susceptibility factors for COPD the genotype - environment interaction // Thorax . - 2002. -V. 57. -N.8. -P.736-741.
10. Teramoto S., Ishii T., Matsuse T. Genetic susceptibility to tobacco smoke toxicity and chronic obstructive pulmonary disease // Geriatrics and Gerontology International.- 2002. -№2. -P.1-7.
Ещжанов Т.Е., Акпарова А.Ю., Әбiшев М.Т., Берсiмбай Р. I.
Өкпенiң созылмалы обструктивтi ауруы мен GSTM1, GSTT1 мен GSTР1 гендерi полиморфизмiнiң ассоциациясын бақылау
Бақылау тобымен салыстырғанда өкпенiң созылмалы обструктивтi ауруы (ӨСОА) науқастардың арасында GSTT1, GSTМ1 and GSTР1 генетикалық маркерлердiң таралуы статистикалық тұрғыдан GSTT1 «- », GSTМ1 «- », GSTР1 val/val
173
Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршыcы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №4
генотиптердiң едәуiр өсуi байқалады. Осылайша,GSTT1 «- », GSTМ1 «- », GSTР1 val/val генотиптерi аталған аурудың дамуына алдын ала болжамшысы болуы мүмкiн.
Eshzhanov Т.Е., Akparova A.Ju.,Abishev M.T., Bersimbay R.I.
Analysis of correlation between GSTT1, GSTМ1 and GSTР1 genes polymorphism and chronic obstructive pulmonary disease
Analysis of GSTT1, GSTМ1 and GSTР1 genes distribution in chronic obstructive pulmonary diseases (COPD) patients in comparison with healthy controls revealed statistically reliable increase of GSTT1 «- », GSTМ1 «- », GSTР1 val/val genotypes.
It was suggested that GSTT1 «- », GSTМ1 «- »and GSTР1 val/val genotypes can be predictors of COPD development.
Поступила в редакцию 12.05.11 Рекомендована к печати 28.05.11
174
