CC BY
38
Этнопопуляционные особенности распределения полиморфизма гена IL-1p при Helicobacter ^^/-ассоциированной гастродуоденальной патологии
1 12 3 3
Агеева Е.С. , Штыгашева О.В. , Рязанцева Н.В. , Харьков В.Н. , Степанов В.А.
The etno-population features of IL-1 p gene polimorfism distribution at Helicobacter pylori-associated gastroduodenal pathology
Ageyeva Ye.S., Shtygasheva O.V., Ryazantseva N.V., Khar'kov V.N., Stepanov V.A.
1 Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, г. Абакан
2 Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
3 НИИ медицинской генетики СО РАМН, г. Томск
© Агеева Е.С., Штыгашева О.В., Рязанцева Н.В. и др.
Цель работы — выявить особенности ассоциации полиморфизмов генов интерлейкина-1 IL-1 и антагониста рецептора интерлейкина-1 IL-1Ra у монголоидов и европеоидов, проживающих в Республике Хакасия c Helicobacter pylori-ассоциированной гастродуоденальной патологией (хроническим гастритом и язвенной болезнью). Установлено, что среди хакасов наиболее распространенными являются генотипы СС IL-1P и R4R4 IL-1Ra. У европеоидов между СС +3953 IL-1P и R2R3 IL-1Ra и риском развития язвенной болезни обнаружена ассоциативная взаимосвязь.
Ключевые слова: Helicobacter pylori, язвенная болезнь, хакасы, Th1/Th2-иммунный ответ, аллельный полиморфизм генов, интерлейкин-1.
The aim of this study was to reveal the features of association polymorphisms of interleukin-1 IL-1 and the antagonist of receptor for interleukin-1 IL-1Ra gene polymorphism in Mongoloids and Caucasoid from Khakassia with HP-associated gastroduodenal pathology (chronic gastritis and gastric ulcer). It was revealed that among Khakasses the most widespread genotypes among Khakasses are СС IL-1 в and R4R4 IL-1Ra. The association of СС +3953 and R2R3 genotypes with GU risk in Caucasoids was found.
Key words: Helicobacter pylori, gastric ulcer, Khakasses, Th1/Th2-immune response, allelic polymorphism genes, interleukin-1.
УДК 616.33/.342-02:579.835.12:575.174.015.3
Введение
Эпидемиологическое исследование распространенности язвенной болезни (ЯБ) у жителей Хакасии показало, что ее частота составляет 8,9% у пришлого и 4,5% — у коренного населения при контаминации Helicobacter pylori (Н.р.) 97,8 и 95,2% соответственно. Исследования выявили этноэкологическую обусловленность распределения штаммов Н.р.: у представителей пришлого населения с ЯБ связаны Sj-, S2-субтипы VacA Н.р., у коренного населения — СagA [5, 8]. При изучении иммунофенотипа клеточного инфильтрата собственной пластинки слизистой оболочки желудка были установлены очевидные различия функциональных свойств иммунной системы. Оказалось, что у ко-
ренных жителей более выражена по сравнению с пришлыми активация Т-клеточного и гуморального звеньев иммунного ответа. В связи с этим была высказана гипотеза о наличии более эффективного антибактериального иммунного ответа у хакасов по сравнению с европеоидами [1].
В литературе описаны феномены «африканской загадки», «азиатской загадки», показывающие специфичность различных изолятов Н.р. и их привязанность к разным этносам [15, 17]. Данный факт предполагает существование генетически детерминированных особенностей иммунного ответа и является основой разнообразия Н.р. -ассоциированных заболеваний [4].
Известно, что Н.р. вызывает в слизистой оболочке желудка хроническое воспаление. Воспалительный
процесс регулируется комплексом цитокинов, уровень которых определяется полиморфизмом кодирующих их генов [11, 16]. Одним из наиболее важных цитокинов Н.р.-ассоциированного воспаления является ГЬ-1 [10]. Интерлейкин объединяет ключевые механизмы развития гастродуоденальной патологии: выраженность провоспалительной реакции, проапоптотическое действие, гипоацидный эффект [3, 9]. Полиморфизм генов подразумевает существование высоко- и низко-продуцирующих вариантов. Генотипы ТТ +3953 гена 1Ь-1р и R2R2 гена 1Ь-1Яа ассоциированы с более высокой активностью промоторов генов и приводят к гиперпродукции цитокинов [2].
Цель работы — изучение особенностей распределения полиморфизма генов интерлейкина-1р (1Ь-1р) и антагониста рецептора ГЬ-1 1Ь-1Ка у коренного и пришлого населения Хакасии и выявление возможных связей с Н.р. -ассоциированной гастродуоденальной патологией.
Материал и методы
Обследовано 123 этнически чистых хакаса (коренное население) и 119 европеоидов (русских, пришлое население). В группы исследования были включены 122 больных хроническим гастритом (ХГ) (64 хакаса и 58 европеоидов), 60 больных ЯБ двенадцатиперстной кишки (29 хакасов и 31 европеоид), сопоставимых
по полу. Средний возраст хакасов составил (44,3 ± ± 9,3) года, европеоидов — (42,7 ± 10,8) года (от 17 до 55 лет). Контрольная группа состояла из 60 практически здоровых доноров (30 хакасов и 30 европеоидов) с аналогичными характеристиками по полу и возрасту.
Диагноз ХГ и ЯБ основывался на данных эндоскопического исследования и морфометрии. Для выявления Н. р. -инфекции использовали гистоскопиче-ский метод с окраской по Гимзе и быстрый уреазный HELPIL-тест. Специфические иммуноглобулины G к Н. р. определяли в сыворотке крови методом твердофазного иммуноферментного анализа в соответствии с инструкцией («ИмДи-спектр», г. Новосибирск).
Для исследования аллельных полиморфизмов генов ДНК выделяли из венозной крови методом фенол-хлороформной экстракции. Амплификацию С +3953Т 1Ь-1р проводили с использованием следующих прай-меров: F 5' GTTGTCATCAGACTTTGACC 3' и R 5'
TTCAGTTCATATGGACCAGA 3'. Наличие аллеля С формирует сайт рестрикции для Taq I [14].
Исследование полиморфизма 1Ь-1Ка проводили с использованием праймеров: F 5'
CTCAGCAACACTCCTAT 3' и R 5' TCCTGGTCTGCAGGTAA 3', фланкирующих полиморфный регион с вариабельным количеством тан-демных повторов — 86 п.н. [13].
Продукты полимеразной цепной реакции анализировали с помощью электрофореза в 4%-м агароз-ном геле с последующей визуализацией с бромистым этидием под ультрафиолетовым светом. В качестве маркера размера ДНК использовали плазмиду pUC19, расщепленную рестриктазой MspI («Сибэн-зим», г. Новосибирск).
Оценку и сравнение параметров распределения уровней 1Ь-1р и 1Ь-1Ка у больных ХГ, ЯБ и в контроле проводили с помощью общепринятых статистических процедур. Для сравнения частот аллелей использовали критерий х2 с поправкой Йейтса на непрерывность. Анализ ассоциации полиморфизмов с ХГ, ЯБ — с помощью критерия отношения шансов (ОШ).
Результаты и обсуждение
Установлено, что у хакасов чаще, чем у европеоидов, встречался аллель С +3953 гена 1Ь-1р. Наиболее распространенным генотипом были гомозиготы СС +3953 1Ь-1/3. У больных ЯБ количество гомозигот СС было больше, чем у больных ХГ и здоровых доноров (84,0; 63,5 и 73,2% соответственно, р < 0,05). Гетеро-зиготы СТ встречались чаще у пациентов с ХГ (36,5%), чем у больных ЯБ (16,0%; р < 0,05) и здоровых доноров (25,2%). Гомозиготы ТТ в проведенном исследовании были редким генотипом и обнаружены только в контрольной группе (1,6%) (табл. 1).
У европеоидов доминирующим генотипом являлся СС +3953 1Ь-1@, который чаще встречался у больных ХГ и ЯБ по сравнению с контролем (58,9; 70,6 и 45,6% соответственно, р < 0,05). У представителей европеоидной популяции выявлена взаимосвязь между наличием генотипа СС +3953 1Ь-1@ и риском развития ЯБ (ОШ 2,9; 95%-й доверительный интервал (ДИ) 1,6—5,6). У больных ЯБ частота встречаемости СТ +3953 1Ь-1@ была ниже, чем в контроле (17,6 и 33,3% соответственно). Такая же закономерность определялась в отношении ТТ +3953 1Ь-1р у пациентов с ЯБ относительно контро-
Агеева Е. С., Штыгашева О.В., Рязанцева Н.В. и др.Этнопопуляционные особенности распределения полиморфизма гена IL-1B..
ля (11,8 и 21,1% соответственно, р < 0,05). У пациентов с ХГ частота генотипов СТ и ТТ +3953 1Ь-1/3 составляла 24,8 и 16,3% соответственно (табл. 1).
Таблица 1
Распределение частот генотипов и аллелей гена C +3953 T IL-1ß у хакасов и европеоидов — носителей Helicobacter pylori, больных хроническим гастритом и язвенной болезнью, %
Показатель Хакасы Европеоиды
Контроль Больные Контроль Больные
ХГ ЯБ ХГ ЯБ
Генотипы
СС 73,2 63,5 84,0 2 45,6 3 58,9 1 70,6 1, 3
СТ 25,2 36,5 16,0 2 33,3 24,8 17,6 1
ТТ 1,6 0 0 21,1 3 16,3 11,8
Аллели
С 85,8 81,7 92,0 2 62,2 3 71,3 79,4 13
Т 14,2 18,3 8,0 2 37,8 3 28,7 20,6 1, 3
1 р < 0,05 — достоверность различий показателей по сравнению с контролем.
2 р < 0,05 — достоверность различий показателей по сравнению с больными хроническим гастритом.
3 р < 0,05 — при сравнении европеоидов и хакасов.
При оценке полиморфизма гена lL-1Ra у хакасов удалось обнаружить, что основным генотипом, который доминировал во всех обследованных группах хакасов, был вариант R4R4 (75,4% — у больных ХГ, 76,0% — у пациентов с ЯБ и 79,6% — в контроле). Вторым по частоте встречаемости оказался R3R4, доля которого у пациентов с ХГ составляла 14,2%, у больных ЯБ — 20,0%, у здоровых доноров — 10,7%. Редкими генотипами были гомозиготы R3R3 и R2R2, а также гетерозиготы R2R4 lL-1Ra (табл. 2).
Таблица 2
Распределение частот генотипов и аллелей гена IL-1Rü у хакасов
и европеоидов — носителей Helicobacter pylori, больных хроническим гастритом и язвенной болезнью, %
Показатель Хакасы Европеоиды
Контроль Больные Контроль Больные
ХГ ЯБ ХГ ЯБ
Генотипы
R2R2 2,9 1,7 0 5,1 9,5 3 12,4
R2R3 0,0 0,0 0,0 2,9 12,2 1 18,1 1
R2R4 0 1,7 0 19,1 14,3 3 21,7
R3R3 6,8 7,0 4,0 11,6 9,7 17,4 3
R3R4 10,7 14,2 20,0 1 27,4 3 21,8 3 11,5 1, 2
R4R4 79,6 75,4 76,0 33,9 3 32,5 3 18,9 1 2 3
Аллели
R2 2,9 2,6 0 16,1 3 22,8 3 32,3 1
R3 12,2 14,1 14,0 26,8 3 26,7 3 32,2 3
Я4 | 84,9 83,3 86,0 57,1 3 50,5 3 35,5 1 2 3
1 р < 0,05 — достоверность различий показателей по сравнению с контролем.
2р < 0,05 — с больными хроническим гастритом.
3 р < 0,05 — при сравнении европеоидов и хакасов.
У пациентов с ХГ — представителей европеоидной популяции чаще встречались Я2Я2 и Я2Я3 1Ь-1Ка по сравнению с контролем. Их частота при ХГ составила 9,5 и 12,2% соответственно. В контрольной группе эти показатели составили 5,1 и 2,9% соответственно. Их доля была незначительной относительно контроля. Среди европеоидов, больных ЯБ, частота генотипов И2Я2, И2Я3 и И2Я4 1Ь-1Яа составила 12,4; 18,1 и 21,7% соответственно и была выше, чем в контроле (табл. 2). Между генотипом И2Я3 1Ь-1Яа и риском развития ЯБ установлена ассоциативная взаимосвязь (ОШ 7,1; 95%-й ДИ 1,9—31,4). Доля всех остальных генотипов по сравнению с контролем так же как и у больных ХГ была незначительной (табл. 2).
Ассоциация разных субтипов Н.р. с риском развития ЯБ у европеоидов и монголоидов (81-, 82-субтипы УасЛ Н.р. у пришлых жителей, СagA — у коренных жителей) оказывает влияние на формирование существенных различий в патогенезе Н.р. -ассоциированных заболеваний желудка.
При обследовании европеоидов и хакасов зарегистрированы значительные отличия в клинических проявлениях ЯБ. Среди мужчин-европеоидов синдром язвенно-подобной диспепсии регистрировался в 3 раза чаще, изжога — в 2,8 раза по сравнению с мужчинами-хакасами. Синдром правого подреберья регистрировался среди женщин-европеоидов в 3,5 раза чаще, чем у женщин-хакасок. Частота эзофагита и недостаточности кардии была достоверно выше у лиц с ЯБ в обеих популяциях по сравнению с больными ХГ. Частота эрозий гастродуоденальной зоны равнялась 36,2% у европеоидов с ЯБ и 17,8% в контрольной группе (р < 0,001). У хакасов эти показатели составляли соответственно 13,5 и 11,3% (р > 0,05). ЯБ у европеоидов чаще обострялась и носила более агрессивный характер как по частоте клинических синдромов, так и по характеру осложнений. Так, язвенные кровотечения отмечены у 17,3% европеоидов, перфорации желудка — у 4,3%, стеноз привратника — у 4,9%, а среди хакасов эти показатели составляли соответственно 8,2 (р < 0,05); 4,7 (р > 0,05) и 2,4% (р > 0,05) [7].
Полученные ранее данные свидетельствуют о том, что у европеоидов с ЯБ регистрировались низкие величины рН в теле желудка. При этом отмечалось ухудшение ощелачивающей функции в антральном отделе. Среди хакасов с ЯБ высокая кислотность в теле желудка фиксировалась на 36% чаще, чем у пациентов с ХГ, хотя данные отличия не были достоверными [7]. С одной стороны, эти факты противоречат характеру распределения заболевания у хакасов и европеоидов, так как высокая кислотность является «фактором агрессии» [12]. С другой стороны, особенности кислотопродукции у хакасов и европеоидов также могут быть связаны с характером экспрессии ГЬ-1р, одного из ингибиторов кислотной продукции.
Необходимо отметить, что провоспалительное действие ГЬ-1р зависит не только от повышения или понижения экспрессии ГЬ-1р или ГЬ-Жа, но и от комбинации ГЬ-1р и ГЬ-Жа. Эффекты ГЬ-1р реализуются после взаимодействия со специфическим мембранным рецептором. Регулятором эффектов ГЬ-1р является антагонист ГЬ-Жа, который, связываясь с рецептором, подавляет потенциально повреждающий провоспали-тельный эффект ГЬ-1р. Высокая продукция ГЬ-Жа подавляет эффекты ГЬ-1р, но одновременно с этим по принципу отрицательной обратной связи увеличивается продукция ГЬ-1р, развивается хроническое перси-стирующее воспаление. Продукция ГЬ-Жа тоже увеличивается.
Высокопродуцирующий генотип R2R2 ГЬ-Жа был редким у хакасов и не встречался у больных этой группы, страдающих язвенной болезнью. Наиболее распространенными вариантами среди представителей коренного населения являлись генотипы СС ГЬ-1р и R4R4 IL-1Ra, ассоциированные с низким уровнем экспрессии соответствующих белковых молекул, а следовательно, возможно, с мягким провоспалительным эффектом. Выявленные особенности клинических проявлений у хакасов и европеоидов могут быть связаны с наличием у хакасов наиболее распространенных генотипов R3R4 и R4R4 1Ь-1Яа, а у европеоидов -генотипов R2R2 и R2R3 И-1Ка. Для R2R3 И-1Ка была показана ассоциация с риском развития язвенной болезни у европеоидов (ОШ = 7,1, 95%-й ДИ 1,9— 31,4).
ГЬ-1р инициирует мощный воспалительный ответ, в результате чего происходит выраженное повреждение собственного эпителия, разрушение желез, изме-
няется рН содержимого желудка, что приводит к элиминации патогена. Однако, «покидая» антральный отдел, Н. р. мигрируют в тело желудка, формируя по-пуляционные особенности локализации язвенных дефектов. Действительно, соотношение язв двенадцатиперстной кишки, антрального отдела и тела желудка составило среди русских 3,5 : 0,8 : 1,0, у хакасов — 1,7 : 1,0 : 1,0 [7].
В целом при сравнении полученных результатов с данными литературы показано, что ассоциации полиморфизмов тт 1Ь-1Яа и С +3953Т ¡1-10 с ЯБ и ХГ среди хакасов имеют распределение, характерное и для других этнических групп коренного населения, проживающего на территории Сибири. В частности, выявлено, что телеуты Кемеровской области имеют подобные хакасам особенности распределения частот аллелей и генотипов 'УМШ ¡Ь-1Яа [6].
Заключение
Обнаруженные в результате настоящего исследования иммуногенетические особенности являются одним из объяснений дифференциации иммунного реагирования и клинических признаков Н.р. -ассоциированной гастродуоденальной патологии у представителей монголоидной и европеоидной популяций, проживающих на территории Республики Хакасия. Резюмируя анализ популяционных особенностей ассоциации полиморфизма генов системы интерлейкина-1, нужно отметить, что наиболее распространенные среди хакасов низкопродуцирующие полиморфные варианты генов интерлейкинов формируют иммунный ответ, характеризующийся более выраженной по сравнению с пришлым населением активацией Т-клеточного и гуморального звеньев иммунного ответа. Это свидетельствует о наличии более эффективного антибактериального иммунногенотипа у хакасов. В то же время более агрессивное течение ЯБ, характерное для европеоидов, может быть связано с действием разных факторов, приводящих к прогрессированию местного воспаления, в том числе и с характером распределения полиморфных генов интерлейкинов системы ГЬ-1.
Литература
1. Агеева Е.С., Штыгашева О.В., Цуканов В.В., Рязанцева Н.В. Иммунологические особенности течения гастро-дуоденальной патологии у жителей Хакасии // Иммунология. 2009. № 3. С. 162—165.
Агеева Е. С., Штыгашева О.В., Рязанцева Н.В. и др.Этнопопуляционные особенности распределения полиморфизма гена IL-1ß..
2. Громова А.Ю., Симбирцев А.С. Полиморфизм генов семейства IL-1 человека // Цитокины и воспаление. 2005. № 2. С. 24—35.
3. Кононов А.В. Генетическая регуляция и фенотип воспаления при Helicobacter pylori-инфекции // Арх. патологии. 2009. № 71 (5). С. 57—63.
4. Кононов А.В., Поморгайло Е.Г., Филипенко М.Л. и др. Полиморфизм генов IL-1ß, антагониста его рецепторов и фенотип воспалительной реакции слизистой оболочки желудка при хеликобактерной инфекции // Молекулярная медицина. 2010. № 1. С. 42—45.
5. Цуканов В.В., Баркалов С.В., Тонких Ю.А., и др. Распространенность CagA-штаммов Helicobacter pylori и язвенная болезнь у населения Восточной Сибири // Терапевт. арх. 2007. № 2. С. 15—18.
6. Шабалдин А.В., Остапцева А.В., Ахматьянова В.Р. и др. Полиморфизм гена рецепторного антагониста интерлей-кина-1 у пришлого и коренного населения Кемеровской области // Иммунология. 2007. № 2. С. 72—74.
7. Штыгашева О.В., Агеева Е.С., Харьков В.Н., Степанов В.А. Гены и болезни хакасов. Красноярск: Поликор, 2010. 296 с.
8. Штыгашева О.В., Цуканов В.В. Ассоциация саg A и vac A штаммов Helicobacter pylori и язвенной болезни в организованной популяции г. Абакана // Рос. журн. гастроэнтерологии, гепатологии и колопроктологии. 2004. № 2. С. 84—87.
9. CamargoM.C., Mera R., Correa P. et al. Interleukin-1B and interleukin-1 receptor antagonist gene polymorphisms and gastric cancer: a meta-analysis // Cancer Epidemiol. Bio-
markers Prev. 2006. V. 15. P. 1674—1687.
10. El-Omar E.M., Carrington M., Chow W.H. et al. Interleukin-1 polymorphisms associated with increased risk of cancer // Nature. 2000. V. 404. P. 398—402.
11. Hwang I.R., Kodama T., Kikuchi S. et al. Effect of polymorphisms on gastric mucosal interleukin-1 beta production in Helicobacter pylori infection // Gastroenterology. 2002. V. 123. P. 1793—1803.
12. Goodwin, C.D. Duodenal ulcer, Campylobacter pylori and the «leaking roof» concept // Lancet. 1988. V. 2. P. 1467— 1469.
13. Joos L., McIntyre L., Ruan J., et al. Association of IL-1B and IL-1 receptor antagonist haplotypes with rate of decline in lung function in smokers // Thorax. 2001. V. 56. P. 863— 866.
14. Laine M.L., Farre M.A., Bart J. et al. The mouthwash: a non-invasive sampling method to study cytokine gene polymorphisms // Periodontal. 2000. V. 71 (8). P. 1315—1318.
15. Perez-Perez G.I., Rothenbacher D., Brenner H. Epidemiology of Helicobacter pylori infection // Helicobacter. 2004. V. 9. P. 1—6.
16. Rad R., Dossumbekova A., Neu B. et al. Cytokine gene polymorphisms influence mucosal cytokine expression, gastric inflammation, and host specific colonization during Helicobacter pylori infection // Gut. 2004. V. 53. P. 1082— 1089.
17. Yamaoka Y., Malaty H.M., Osato M.S. Concervation of Helicobacter pylori genotypes in different ethnic groups in Huoston, Texas. J.Infect.Dis. 2000. Vol. 181 (6). P. 2083— 2086.
Поступила в редакцию 21.04.2011 г.
Утверждена к печати 28.04.2011 г.
Сведения об авторах
Е.С. Агеева — канд. мед. наук, зав. кафедрой фундаментальной медицины и гигиены ХГУ им. Н.Ф. Катанова (г. Абакан).
О.В. Штыгашева — д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой внутренних болезней ХГУ им. Н.Ф. Катанова (г. Абакан).
Н.В. Рязанцева — д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой фундаментальных основ клинической медицины СибГМУ (г. Томск).
В.Н. Харьков — канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории эволюционной генетики НИИ медицинской генетики СО РАМН (г. Томск).
В.А. Степанов — д-р биол. наук, профессор, руководитель лаборатории эволюционной генетики НИИ медицинской генетики СО РАМН (г. Томск).
Для корреспонденции
Агеева Елизавета Сергеевна, тел. 8 (390-2) 34-27-20; e-mail: [email protected]
