CC BY
18
Т. В. Борисова, Н. Н. Готовцев, Н. А. Барашков, М. В. Пак, М. П. Алексеева, Н. Н. Иннокентьева, И. В. Морозов, А. А. Бондарь, К. С. Лоскутова, А. В. Соловьев, В. Г. Пшенникова, А. М. Рафаилов, С. Н. Леханова, С. А. Федорова. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ШТАММОВ HELICOBACTER PYLORI, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ В ЯКУТИИ, ПО ДАННЫМ ТРЕХ ГЕНОВ ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА ATPA, MUTY, PPA_
УДК 572.1/4; 579.25
Т. В. Борисова1, Н. Н. Готовцев2, Н. А. Барашков2, М. В. Пак3, М. П. Алексеева3, Н. Н. Иннокентьева1, И. В. Морозов4, А. А. Бондарь4, К. С. Лоскутова1, А. В.
Соловьев1, В. Г. Пшенникова2, А. М. Рафаилов1, С. Н. Леханова1, С. А. Федорова1
Филогенетический анализ штаммов Helicobacter pylori, циркулирующих в Якутии, по данным трех генов домашнего хозяйства atpA, mutY, ppa
'СВФУ им. М.К. Аммосова, г. Якутск, Россия
2Якутский научный центр комплексных медицинских проблем, г. Якутск, Россия 'Республиканская больница №1 - Национальный центр медицины, г. Якутск, Россия 4Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН г. Новосибирск, Россия
Аннотация. Генетическое разнообразие бактерии Helicobacter pylori (H. pylori), которая колонизирует слизистые оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки человека, вызывая различные гастродуоденальные заболевания, схоже с географической подразделенностью Homo sapiens. Данное явление связывают с коэволюцией анатомически современного человека (Anatomically modern human) и H. pylori со времен расселения из африканского континента. В Якутии исследование происхождения штаммов H. pylori ранее не проводилось. Этот вопрос является актуальным, поскольку неизвестно, были ли бактерии H. pylori привнесены европейским населением в XVII веке (как, например, в случае с Mycobacterium tuberculosis), или же местные штаммы имеют автохтонное происхождение. Целью данной работы является филогенетический анализ штаммов H. pylori, циркулирующих в Якутии по данным анализа трех генов домашнего хозяйства atpA, mutY и ppa. Исследовали выборку из 28 образцов ДНК H. pylori, выделенных из биоптатов пациентов с гастродуоденальными заболеваниями, фенольно-хлороформным методом. Филогенетическое дерево, построенное на основе анализа трех генов - atpA, mutY и ppa, включало данные по 1392 штаммам из открытой базы данных «Helicobacter pylori MLST Databases» (https:// pubmlst.org/helicobacter/) и 28 изолятам из Якутии. Выявлен высокий процент европейской популяции H. pylori среди якутов (hpEurope - 89,3%). Полученные результаты можно связать с освоением территории Восточной Сибири русскими землепроходцами, начиная с XVII века с последующей экспансией русскоязычного населения на территорию Якутии. Наличие гаплотипа hpEastAsia было выявлено у 10,7% образцов ДНК. Возможно, это свидетельствует о том, что инфицирование
БОРИСОВА Туяра Валерьевна - студент Института естественных наук СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: borisovatv96@gmail.com
BORISOVA Tuyara Valer'yevna - student, Institute of Natural Sciences, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.
ГОТОВЦЕВ Ньургун Наумович - н. с. Якутского научного центра комплексных медицинских проблем.
E-mail: donzcrew@mail.ru
GOTOVTSEV Nyurgun Naumovich - Scientific researcher, Laboratory of Molecular Genetics, Federal State Budgetary Scientific Institution "Yakut Science Center of Complex Medical Problems".
БАРАШКОВ Николай Алексеевич - к. б. н., в. н. с., руководитель лаборатории Якутского научного центра комплексных медицинских проблем.
E-mail: barashkov2004@mail.ru
BARASHKOV Nikolay Alekseyevich - Candidate of biological sciences, Head of laboratory of Molecular genetics, Federal State Budgetary Scientific Institution "Yakutsk Scientific Center of Complex Medical Problems".
восточноазиатскими штаммами могло произойти недавно, либо эти штаммы являются автохтонными и могут быть отнесены к субгаплотипу hspSiberia, относящемуся к базовому гаплотипу hpEastAsia. Для однозначной дифференциации якутских штаммов H. pylori, относящихся к гаплотипу hpEastAsia, необходимы дополнительные исследования с увеличением размеров выборки и числа маркерных генов для филогенетического анализа.
Ключевые слова: Helicobacter pylori, гастродуоденальные заболевания, филогенетический анализ, гены домашнего хозяйства, ген atpA, ген mutY, генppa, hpEurope, hpEastAsia, Якутия
Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства образования и науки РФ №6.1766.2017 ПЧ, проекта СВФУ им. М.К. Аммосова: «Генетические особенности населения Якутии: структура генофонда, адаптация к холоду, психогенетические характеристики, распространенность некоторых наследственных и инфекционных заболеваний», программы биоресурсных коллекций ФАНО России УНУ «Геном Якутии» ЯНЦ КМП (БРК: 0556-2017-0003) и гранта РФФИ №18-54-16004_НЦНИЛ_а. DOI 10.25587/SVFU.2018.67.18653
ПАК Мария Владимировна - врач-эндоскопист Республиканской больницы №1 - Национального центра медицины.
E-mail: pakmv@mail.ru
PAK Maria Vladimirovna - endoscopist of the endoscopic department of the Republican Hospital №1 National Center of Medicine.
АЛЕКСЕЕВА Мавра Павловна - врач-эндоскопист Республиканской больницы №1 - Национального центра медицины.
ALEXEEVA Mavra Pavlovna - endoscopist of the endoscopic department of the Republican Hospital №1 National Center of Medicine.
ИННОКЕНТЬЕВА Наталья Николаевна - аспирант Медицинского института СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: natalia_inn@mail.ru
INNOKENTYEVA Natalya Nikolaevna - Postgraduate student, Medical Institute, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.
МОРОЗОВ Игорь Владимирович - к. б. н., с. н. с. ЦКП Геномика Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН г. Новосибирск.
E-mail: mor@niboch.nsc.ru
MOROZOV Igor Vladimirovich - Candidate of biological sciences, Senior Researcher of the Center for Collective Use "Genomika" of the Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine of the SB RAS, Novosibirsk.
БОНДАРЬ Александр Анатольевич - к. х. н., н. с. ЦКП Геномика Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН г. Новосибирск.
E-mail: alex.bondar@mail.ru
BONDAR Alexander Anatolyevich - Candidate of chemical sciences, scientific researcher of the Center for Collective Use "Genomika" of the Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine of the SB RAS, Novosibirsk.
ЛОСКУТОВА Кюнняй Саввична - к. м. н., доцент ФПОВ Медицинского института СВФУ им. М.К. Аммосова, главный внештатный патологоанатом Министерства здравоохранения РС (Я).
E-mail: loskutovaks@mail.ru
LOSKUTOVA Kiunniai Savvichna - Candidate of Medical Science, Associate Professor, PFMS Medical Institute, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, chief freelance pathologist of the Ministry of Health of the Republic of Sakha (Yakutia).
СОЛОВЬЕВ Айсен Васильевич - аспирант Института естественных наук СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: nelloann@mail.ru
SOLOVIEV Aysen Vasilyevich - Postgraduate Student, Institute of Natural Sciences, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.
Т. В. Борисова, Н. Н. Готовцев, Н. А. Барашков, М. В. Пак, М. П. Алексеева, Н. Н. Иннокентьева, И. В. Морозов, А. А. Бондарь, К. С. Лоскутова, А. В. Соловьев, В. Г. Пшенникова, А. М. Рафаилов, С. Н. Леханова, С. А. Федорова. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ШТАММОВ HELICOBACTER PYLORI, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ В ЯКУТИИ, ПО ДАННЫМ ТРЕХ ГЕНОВ ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА ATPA, MUTY, PPA_
T. V. Borisova', N. N. Gotovtsev2, N. A. Barashkov2, M. V. Pak3, M. P. Alekseeva3, N. N. Innokentieva', I. V. Morozov4, A. A. Bondar4, K. S. Loskutova', A. V. Solovyev', V. G. Pshennikova2, A. M. Rafailov1, S. N. Lekhanova', S. A. Fedorova'
Phylogenetic analysis of Helicobacter pylori strains circulating in Yakutia by three housekeeping genes atpA, mutY, ppa
'M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia 2Yakut Science Center of Complex Medical Problems, Yakutsk, Russia 'Republican Hospital No. 1 National Center of Medicine, Yakutsk, Russia Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine of the SB RAS, Novosibirsk, Novosibirsk, Russia
Abstract. The genetic diversity of the bacterium Helicobacter pylori (H. pylori), which colonizes the mucous membrane of the stomach and duodenum of a person, causing various gastroduodenal diseases, is similar to the geographical isolation of Homo sapiens. This phenomenon is associated with the joint co-evolution of anatomically modern human and H. pylori since the time of expansion from the African continent. In Yakutia, the origin of H. pylori strains has not been studied before. This issue is relevant, because it is not known whether the H. pylori bacteria were brought to Yakutia by the European population in the 17th century (as in the case of Mycobacterium tuberculosis), or whether the local strains have a different origin. The aim of this work was a phylogenetic analysis of H. pylori strains circulating in Yakutia according to data analysis of three housekeeping genes atpA, mutY and ppa. 28 H. pylori DNA samples were isolated from biopsy specimens of patients with gastroduodenal diseases, was studied phenolchloroform method was used. A phylogenetic tree based on analysis of three genes, atpA, mutY and ppa, included data of 1392 strains from the «Helicobacter pylori MLST Databases» (https://pubmlst. org/helicobacter/) and 28 isolates from Yakutia. A high percentage of the European strains of H. pylori among the Yakuts (hpEurope - 89,3%) was revealed. The obtained result can be associated with Russian colonization of the territory of Eastern Siberia, since the XVII century and the expansion of the Russian-speaking population into the territory of Yakutia. The presence of hpEastAsia haplotype was detected
ПШЕННИКОВА Вера Геннадиевна - к. б. н., н. с. Якутского научного центра комплексных медицинских проблем.
E-mail: pshennikovavera@mail.ru
PSHENNIKOVA Vera Gennadievna - Scientific researcher, Laboratory of Molecular Genetics, Federal State Budgetary Scientific Institution "Yakutsk Scientific Center for Complex Medical Problems".
РАФАИЛОВ Адюм Михайлович - кандидат биологических наук, доцент отделения биологии Института естественных наук, СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: archinay@mail.ru
RAFAILOV Adum Mikhailovich - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Biology, Institute of Natural Sciences, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.
ЛЕХАНОВА Саргылана Николаевна - кандидат медицинских наук, доцент Медицинского института СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: lehanovasn@mail.ru
LEKHANOVA Sargylana Nikolaevna - Candidate of Medical Science, Associate Professor, Medical Institute, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.
ФЕДОРОВА Сардана Аркадьевна - д. б. н., зав. научно-исследовательской лабораторией молекулярной биологии, Института естественных наук СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: sardaanafedorova@mail.ru
FEDOROVA Sardana Arkadievna - Doctor of biological sciences, Head of the Research Laboratory of Molecular Biology Institute of Natural Sciences, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.
in 10.7% of DNA samples, indicating that infection with East Asian strains could have occurred either recently or these strains may be more ancient and can be referred to the hspSiberia subhaplotype isolated from hpEastAsia lines. To unambiguously differentiate the Yakut H. pylori strains related to the hpEastAsia haplotype, additional studies need to be performed with increasing of sample sizes and the number of marker genes for phylogenetic analysis.
Keywords: Helicobacter pylori, gastroduodenal diseases, phylogenetic analysis, housekeeping genes, atpA, mutY, ppa, hpEurope, hpEastAsia, Yakutia.
The research was conducted under the State Assignment from the Russian Federation Ministry of Education and Science # 6.1766.2017 PCh, as part of the M.K. Ammosov NEFU project titled "Genetic characteristics of Yakutia's population: structure of gene pool, adaptation to the cold, psycho-genetic characteristics, prevalence of certain hereditary and infectious diseases", biological resource collections program of the Russian Agency for Scientific Organizations "Genome of Yakutia" by the Yakut Scientific Center (0556-2017-0003), andRFBR # 18-54-16004_National Center of Research Laboratorya.
Введение
Helicobacter pylori (H. pylori) - это грамотрицательная спиралевидная бактерия, которая колонизирует слизистые оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки человека, вызывая различные гастродуоденальные заболевания (хронический гастрит, язву желудка и двенадцатиперстной кишки, MALT-лимфому и рак желудка). С 1994 г. ее относят к канцерогенам первого порядка, т. е. считает канцерогеном, влияние которого безусловно связано с возникновением рака желудка [1]. В 2005 г. первооткрыватели бактерии Робин Уоррен (Robin Warren) и Барри Маршалл (Barry Marshall) были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине «за открытие бактерии H. pylori и ее роли в развитии гастрита и язвы желудка» [2].
Данные о генетическом разнообразии H. pylori позволяют сделать вывод о том, что популяционная изменчивость определенных генов этого микроорганизма очень схожа с популяционным разнообразием людей относительно их географического подразделения [3]. Данное явление связывают с коэволюцией анатомически современного человека и H. pylori со времен расселения из африканского континента. Принято считать, что современные представители Homo sapiens впервые были инфицированы этим микроорганизмом более 100 000 лет назад [4].
В мировом масштабе H. pylori подразделяется на несколько генетически разных популяций, которые характерны для отдельных географических районов и соответствуют определенным гаплотипам: hpEurope, hpSahul, hpEastAsia, hpAsia2, hpNEAfrica, hpAfrica1 и hpAfrica2 [5-7]. Эти современные популяции H. pylori унаследовали свои особенности генофонда от трех предковых популяций, которые могли возникнуть в Африке, Южной Азии и в Восточной Азии (рис. 1). Последующее распространение можно объяснить миграционными потоками людей, такими как доисторическая колонизация Полинезии, Северной и Южной Америки, неолитическое введение сельского хозяйства в Европу и расширение работорговли [5].
В Якутии исследование происхождения штаммов H. pylori ранее не проводилось. Этот вопрос является актуальным, поскольку неизвестно, были ли бактерии H. pylori принесены в Якутию вместе с европейским населением в XVII веке (как, например, в случае с Mycobacterium tuberculosis) [9], или же местные штаммы имеют автохтонное происхождение.
Целью данной работы является филогенетический анализ штаммов H. pylori, циркулирующих в Якутии, по данным анализа трех генов atpA, mutY и ppa.
Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:
1) на основе базы данных «Helicobacter pylori MLST Databases» трех генов домашнего хозяйства Helicobacter pylori: atpA, mutY и ppa - провести филогенетический анализ методом связывания соседей (neighbor-joining method);
Т. В. Борисова, Н. Н. Готовцев, Н. А. Барашков, М. В. Пак, М. П. Алексеева, Н. Н. Иннокентьева, И. В. Морозов, А. А. Бондарь, К. С. Лоскутова, А. В. Соловьев, В. Г. Пшенникова, А. М. Рафаилов, С. Н. Леханова, С. А. Федорова. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ШТАММОВ HELICOBACTER PYLORI, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ В ЯКУТИИ, ПО ДАННЫМ ТРЕХ ГЕНОВ ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА ATPA, MUTY, PPA_
Рис. 1. Схема происхождения семи современных гаплотипов H. pylori от трех предковых гаплотипов: hpAfrical, hpAsia2, hpEastAsia [5, 7, S]
2) охарактеризовать популяционное разнообразие гаплотипов штаммов Helicobacter pylori, циркулирующих в Якутии.
Материалы и методы
Пациенты с гастродуоденальными заболеваниями
Исследуемую выборку составили 28 образцов ДНК H. pylori, выделенные из биоптатов пациентов с гастродуоденальными заболеваниями (хронический гастрит и хронический гастрит с эрозиями и/или язвами) (табл.). Диагноз был подтвержден гистологическими и цитологическими методами исследований гастробиоптатов, взятых при эндоскопии в эндоскопическом отделении Республиканской больницы №1 - Национального центра медицины Министерства здравоохранения Республики Саха (Якутия). Среди исследованных пациентов 11 (39,3%) женщин, 17 (60,7%) мужчин. При распределении по возрасту - 21 (75%) пациент дети и подростки (от S до 17 лет) и 7 (25%) пациентов взрослые (от 21 до 57 лет), средний возраст составил 1S,29 лет. По национальности 24 (S5,7%) пациента якуты, 2 (7,1%) пациента русские, 1 (3,6%) - юкагир и у одного пациента (3,6%), национальность не была указана.
Выделение ДНК и генотипирование
Для выделения ДНК из имеющихся гастробиоптатов использовали фенольно-хлороформный метод. Амплификация трех генов домашнего хозяйства H. pylori (гены, ответственные за основные функции поддержания жизнедеятельности и неподверженные частым мутациям) atpA, mutY и ppa была выполнена с помощью ПЦР-амплификатора фирмы «Bio-Rad». Детекция генов была проведена с использованием ранее известной последовательности олигонуклеотидных праймеров, которые фланкируют область ДНК H. pylori, содержащую эти гены [10]. Визуализация продуктов ПЦР осуществлена при помощи гель-видеодокументационного устройства фирмы «Bio-Rad» с использованием программного обеспечения Image Lab™ Software. Образцы ДНК, выделенные из гастробиоптатов, были депонированы в биоколлекцию образцов ДНК человека УНУ «Геном Якутии» (БРК: 0556-2017-0003).
Секвенирование по Сэнгеру
Определение нуклеотидной последовательности 28 образцов ДНК по генам atpA, mutY, ppa проводилось на автоматическом секвенаторе «ABI Prism 3130XL» (Applied Biosystems, USA) с помощью набора реагентов BigDye® Terminator v3.1. Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems, USA). Для анализа секвенограмм использовали программу Chromas (Version 2:0). Секвенирование проводили на базе ЦКП «Геномика» Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в г. Новосибирск.
Филогенетический анализ
Из открытой базы данных «Helicobacter pylori MLST Databases»» (https://pubmlst.org/
Таблица
Пациенты с гастродуоденальными заболеваниями
№ № гастро-биоптата Возраст Пол Национальность Место рождения Диагноз Степень обсемененности Н. ру1оп
1 87 27 М якут Анабарский р-н Хронический активный гастрит с эпителизи-рованной эрозией +
2 995 21 М якут Горный р-н Хронический активный гастрит ++
3 1002 16 Ж якутка Верхоянский р-н Хронический активный гастрит +
4 1005 28 М якут Нюрбинский р-н Хронический активный гастрит с эпителизи-рованной эрозией +++
5 1006 35 Ж русская Ленский р-н Хронический активный гастрит с лимфоидным фолликулом +++
6 1008 12 М якут г. Вилюйск Хронический активный гастрит с лимфоидными фолликулами ++
7 1009 13 М якут г. Якутск Хронический активный гастрит с эрозией +++
8 1010 17 М русский г. Якутск Хронический активный гастрит с эпителизи-рованной эрозией ++
9 1015 17 М якут Нюрбинский р-н Хронический активный гастрит ++
10 1018 14 Ж якутка г. Якутск Хронический активный гастрит +
11 1021 23 М якут Горный р-н Хронический активный гастрит +
12 1022 14 Ж якутка г. Вилюйск Хронический активный гастрит +
13 1023 40 М якут Усть-Алдан -ский р-н Хронический активный гастрит с эпителизи-рованной эрозией +++
14 1028 16 М не указана Хангаласский р-н Хронический гастрит +
15 1032 16 М якут Мегино-Кан-галасский р-н Хронический активный гастрит +++
16 1035 13 М якут с. Маган Хронический активный гастрит ++
17 1044 57 Ж якутка Оленекский р-н Хронический активный гастрит +++
18 1066 11 Ж якутка Вилюйский р-н Хронический активный гастрит с эпителизи-рованной эрозией ++
19 1068 10 М якут Мегино-Кан-галасский р-н Хронический активный гастрит с лимфоидными фолликулами +++
20 1071 9 М якут Усть-Янский Хронический активный гастрит +
Т. В. Борисова, Н. Н. Готовцев, Н. А. Барашков, М. В. Пак, М. П. Алексеева, Н. Н. Иннокентьева, И. В. Морозов, А. А. Бондарь, К. С. Лоскутова, А. В. Соловьев, В. Г. Пшенникова, А. М. Рафаилов, С. Н. Леханова, С. А. Федорова. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ШТАММОВ HELICOBACTER PYLORI, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ В ЯКУТИИ, ПО ДАННЫМ ТРЕХ ГЕНОВ ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА ATPA, MUTY, PPA_
21 1072 13 Ж якутка г. Якутск Хронический активный гастрит с эпителизированной эрозией ++
22 1074 10 Ж якутка с. Амга хронический активный гастрит с эпителизированной эрозией ++
23 1075 8 Ж якутка г. Якутск хронический активный гастрит с эпителизированной эрозией +++
24 1080 13 М якут г. Якутск хронический активный гастрит с эпителизированной эрозией +
25 1085 14 М юкагир Нижнеколымский р-н хронический активный гастрит с лимфоидными фолликулами ++
26 1086 14 Ж якутка Усть-Янский хронический активный гастрит с эпителизированной эрозией ++
27 1090 14 М якут Верхневи-люйский р-н Хронический активный гастрит ++
28 1157 17 Ж якутка Горный р-н Хронический активный гастрит с эпителизированной эрозией +++
Примечание: + - слабая степень обсемененности H. pylori (до 20 бактериальных клеток в поле зрения, при увеличении в 1000 раз), ++ - умеренная степень обсемененности H. pylori (до 50 микроорганизмов в поле зрения), +++ - выраженная степень обсемененности H. pylori (более 50 микроорганизмов в поле зрения)
helicobacter/) были получены 2769 последовательностей каждого из трех генов домашнего хозяйства H. pylori: atpA, mutY и ppa. Отдельно была проанализирована база данных гаплотипов H. pylori по трем генам atpA, mutY и ppa (1392 штамма). Для построения филогенетических деревьев использовали программное обеспечение MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis) 7.0.26 (Build#; 7170509-x86_64).
Результаты исследования
Филогенетическое дерево было построено на основе трех генов atpA, mutY и ppa и включало данные по 1392 штаммам из базы данных «Helicobacter pylori MLST Databases» (https://pubmlst.org/helicobacter/) и 28 изолятам (среди которых 25 якутов, 2 русских, 1 юкагир и у одного человека национальность не указана), выделенных у пациентов в Якутии (рис. 2). Построенное на основе анализа трех генов домашнего хозяйства филогенетическое дерево соответствует филогенетическим деревьям в других работах [4, 5, 7, 11], построенных на основе семи генов домашнего хозяйства H. pylori. Это указывает на то, что данные этих трех генов достаточны для того, чтобы отражать общую картину, и они могут быть использованы для построения корректного филогенетического дерева.
Как видно на филогенетическом дереве (рис. 2), 25 образцов ДНК H. pylori, выделенные у пациентов в гастродуоденальными заболеваниями в Якутии, распределены по всему кластеру европейского гаплотипа (hpEurope) и только три образца принадлежат восточноазиатскому кластеру (hpEastAsia) (рис. 2).
Обсуждение
Высокий процент европейских линий H. pylori среди якутов (гаплотип hpEurope - 89,3%) можно связать с русскими землепроходцами, которые первыми из европейцев начали освоение территории Восточной Сибири, начиная с XVII века и с последующей экспансией русскоязычного населения на территорию Якутии [12]. Высокое разнообразие европейских линий гаплотипа hpEurope, выявленное в Якутии, может указывать на
Рис. 2. Филогенетическое дерево, построенное на основе трех генов домашнего хозяйства H. pylori (atpA, mutY, ppa). Красными точками обозначены образцы ДНК H. pylori, которые были получены у пациентов с гастродуоденальными заболеваниями в Якутии. Зеленым цветом выделены популяции гаплотипа hpEastAsia, темно-зеленым и серым выделены субгаплотипы hspMaori и hspAmerind. Голубым цветом выделен гаплотип hpEurope, желтым - hpAsia2, синим - hpSahul, розовым - hpAfrical, фиолетовым - hpNEAfrica и красным - hpAfrica2
множественное инфицирование якутов различными вариантами штаммов, которые могли быть привнесены из различных областей европейской части континента.
Наличие гаплотипа hpEastAsia было выявлено у 10,7% образцов ДНК H. pylori, выделенных у пациентов с гастродуоденальными заболеваниями в Якутии. Мы предполагаем, что либо инфицирование восточноазиатскими штаммами могло произойти недавно, либо эти штаммы являются автохтонными и могут быть отнесены к субгаплотипу hspSiberia, относящихся к предковой линии hpEastAsia [2]. Ранее К. Т. Момыналиев [2] на основе изучения 347 штаммов H. pylori, выделенных из азиатской территории России (включая представителей народностей теленгитов, бурятов, чукчей, эвенов, эвенков, кетов, хантов, коряков, удэгейцев, монголов, нанайцев, ненцев, нивхов, тувинцев и якутов), выделил отдельный субгаплотип hspSiberia, который был отнесен к гаплотипу hpEastAsia (рис. 1). Мы не можем исключить возможную принадлежность трех образцов ДНК H. Pylori, относящихся к hpEastAsia, обнаруженных в Якутии, к субгаплотипу hspSiberia, поскольку в открытой базе данных не были представлены последовательности 347 штаммов H. pylori штаммов из работы К. Т. Момыналиева [2]. Однако мы можем исключить принадлежность этих трех образцов из Якутии к субгаплотипам hspMaori и hspAmerind, т. к. по результатам анализа данные субгаплотипы расположены в других частях филогенетического дерева (рис. 2). Возможно, что некоторая часть восточноазиатских штаммов изначально была принесена вместе с предками якутов, а впоследствии замещена европейскими штаммами из-за активного заселения территории Восточной Сибири русскоязычным населением.
Соотношение выявленных гаплотипов H. pylori в Якутии и разнообразие гаплотипов в других регионах мира представлено на рис. 3. Так, в Корее и Сингапуре 100% всей
Т. В. Борисова, Н. Н. Готовцев, Н. А. Барашков, М. В. Пак, М. П. Алексеева, Н. Н. Иннокентьева, И. В. Морозов, А. А. Бондарь, К. С. Лоскутова, А. В. Соловьев, В. Г. Пшенникова, А. М. Рафаилов, С. Н. Леханова, С. А. Федорова. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ШТАММОВ HELICOBACTER PYLORI, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ В ЯКУТИИ, ПО ДАННЫМ ТРЕХ ГЕНОВ ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА ATPA, MUTY, PPA
Рис. 3. Популяционное разнообразие гаплотипов H. pylori в Якутии и в других странах (Корея, Сингапур, ЮАР, США, Канада и Великобритания) [6].
выборки составил гаплотип hpEastAsia (рис. 3), в Великобритании гаплотип hpEurope составил 90%, hpEastAsia и hpAfrical - по 5%, в США 72% составил гаплотип hpAfrical (среди выборки из 18 человек 13 были афроамериканцами), гаплотип hpEurope составил 28%, в Канаде 25% составил гаплотип hpEurope, 75% - hspAmerind (hpEastAsia) [6]. Если сравнивать эти данные с популяционным разнообразием H. pylori в Якутии, то подобное разнообразие можно наблюдать в Великобритании, отличающейся наличием африканских штаммов, и большим процентом восточноазиатских штаммов в Якутии.
Заключение
1. На основе трех генов домашнего хозяйства Helicobacter pylori: atpA, mutY и ppa, успешно прошедших секвенирование, и базы данных «Helicobacter pylori MLST Databases» методом связывания соседей (neighbor-joining method) было реконструировано филогенетическое дерево штаммов H. pylori, циркулирующих в Якутии.
2. Европейское происхождение линий H. pylori показано для 25 образцов, что составило 89,3% выборки. Восточноазиатское происхождение линий H. pylori выявлено у трех образцов ДНК, выделенных у пациентов с гастродуоденальными заболеваниями в Якутии, что составило 10,7% всей выборки.
3. Для однозначной дифференциации якутских штаммов H. pylori, относящихся к гаплотипу hpEastAsia, в дальнейшем необходимы дополнительные исследования с увеличением размеров выборки и увеличением числа маркерных генов для филогенетического анализа.
Л и т е р а т у р а
1. Chuan, Z., Nobutaka Y., Wu Y.-L et al. Helicobacter pylori infection, glandular atrophy and intestinal metaplasia in superficial gastritis, gastric erosion, erosive gastritis, gastric ulcer and early gastric cancer // World J. Gastroenterol. - 2005. - Vol. 11, № 6. - P. 791-796.
2. Момыналиев К. Т. Геномно-протеомная характеристика вариабельности Helicobacter pylori: Автореф. дисс. ... доктор биол. наук (03.00.04) - М., 2009. - 45 с.
3. Covacci A., Telford J.L., Giudice G.D., Parsonnet J., Rappuoli R. Helicobacter pylori virulence and genetic geography // Science. - 1999. - № 284. - P. 1328-1333.
4. Moodley Y., Linz B., Bond R. P., Nieuwoudt M., Soodyall H., Schlebusch C. M., Bernhöft S., Hale J., Suerbaum S., Mugisha L., van der Merwe S. W., Achtman M. Age of the Association between Helicobacter pylori and Man // PLoS Pathogens. - 2012. Vol. 8, № 5.
5. Falush D., Wirth T., Linz B., Pritchard J., Stephens M., Kidd M., Blaser M., Graham D., Vacher S.,
Perez-Perez G., Yamaoka Y., Megraud F., Otto K., Reichard U., Katzowitsch E., Wang X., Achtman M., Suerbaum S. Traces of human migrations in Helicobacter pylori populations // Science. - 2003. № 299. - P. 1582-1585.
6. Linz B., Balloux F., Moodley Y., Manica A., Liu H., Roumagnac P., Falush D., Stamer C., Prugnolle F., van der Merwe S., Yamaoka Y., Graham D., Perez-Trallero E., Wadstrom T., Suerbaum S., Achtman M. An African origin for the intimate association between humans and Helicobacter pylori // Nature. - 2007. № 445. - P. 915-918.
7. Moodley Y., Linz B., Yamaoka Y., Windsor H.M., Breurec S., Wu J. Y., Maady A., Bernhöft S., Thiberge J. M., Phuanukoonnon S., Jobb G., Siba P., Graham D. Y., Marshall B. J., Achtman M. The peopling of the Pacific from a bacterial perspective // Science. - 2009. № 323. - P. 527-530.
8. Dabernat H., The'ves C., Bouakaze C., Nikolaeva D., Keyser C., et al. Tuberculosis Epidemiology and Selection in an Autochthonous Siberian Population from the 16th-19th Century // PLoS ONE. - 2014. Vol. 9, № 2.
9. Achtman M., Azuma T., Berg D. E., Ito Y., Morelli G., Pan Z. J., Suerbaum S., Thompson S. A., van der Ende A., van Doorn L. J. Recombination and clonal groupings within Helicobacter pylori from different geographical regions // Mol Microbiol. 1999; 32: 459-470.
10. Maixner F., Krause-Kyora B., Turaev D., Herbig A., Hoopmann M. R., Hallows J. L., Kusebauch U., Vigl E. E., Malfertheiner P., Megraud F., O'Sullivan N., Cipollini G., Coia V., Samadelli M., Engstrand L., Linz B., Moritz R. L., Grimm R., Krause J., Nebel A., Moodley Y., Rattei T., Zink A. The 5,300-year-old Helicobacter pylori genome of the Iceman // Science. - 2016. Vol. 351, № 6269. - P. 162-165.
R e f e r e n c e s
1. Chuan, Z., Nobutaka Y., Wu Y.-L et al. Helicobacter pylori infection, glandular atrophy and intestinal metaplasia in superficial gastritis, gastric erosion, erosive gastritis, gastric ulcer and early gastric cancer // World J. Gastroenterol. - 2005. - Vol. 11, № 6. - P. 791-796.
2. Momynaliev K. T. Genomno-proteomnaya harakteristika variabel'nosti Helicobacter pylori: Avtoref. diss. ... doktorbiol. nauk (03.00.04) - M., 2009. - 45 s.
3. Covacci A., Telford J.L., Giudice G.D., Parsonnet J., Rappuoli R. Helicobacter pylori virulence and genetic geography // Science. - 1999. - № 284. - P. 1328-1333.
4. Moodley Y., Linz B., Bond R. P., Nieuwoudt M., Soodyall H., Schlebusch C. M., Bernhöft S., Hale J., Suerbaum S., Mugisha L., van der Merwe S. W., Achtman M. Age of the Association between Helicobacter pylori and Man // PLoS Pathogens. - 2012. Vol. 8, № 5.
5. Falush D., Wirth T., Linz B., Pritchard J., Stephens M., Kidd M., Blaser M., Graham D., Vacher S., Perez-Perez G., Yamaoka Y., Megraud F., Otto K., Reichard U., Katzowitsch E., Wang X., Achtman M., Suerbaum S. Traces of human migrations in Helicobacter pylori populations // Science. - 2003. № 299. - P. 1582-1585.
6. Linz B., Balloux F., Moodley Y., Manica A., Liu H., Roumagnac P., Falush D., Stamer C., Prugnolle F., van der Merwe S., Yamaoka Y., Graham D., Perez-Trallero E., Wadstrom T., Suerbaum S., Achtman M. An African origin for the intimate association between humans and Helicobacter pylori // Nature. - 2007. № 445. - P. 915-918.
7. Moodley Y., Linz B., Yamaoka Y., Windsor H.M., Breurec S., Wu J. Y., Maady A., Bernhöft S., Thiberge J. M., Phuanukoonnon S., Jobb G., Siba P., Graham D. Y., Marshall B. J., Achtman M. The peopling of the Pacific from a bacterial perspective // Science. - 2009. № 323. - P. 527-530.
8. Dabernat H., The'ves C., Bouakaze C., Nikolaeva D., Keyser C., et al. Tuberculosis Epidemiology and Selection in an Autochthonous Siberian Population from the 16th-19th Century // PLoS ONE. - 2014. Vol. 9, № 2.
9. Achtman M., Azuma T., Berg D. E., Ito Y., Morelli G., Pan Z. J., Suerbaum S., Thompson S. A., van der Ende A., van Doorn L. J. Recombination and clonal groupings within Helicobacter pylori from different geographical regions // Mol Microbiol. 1999; 32: 459-470.
10. Maixner F., Krause-Kyora B., Turaev D., Herbig A., Hoopmann M. R., Hallows J. L., Kusebauch U., Vigl E. E., Malfertheiner P., Megraud F., O'Sullivan N., Cipollini G., Coia V., Samadelli M., Engstrand L., Linz B., Moritz R. L., Grimm R., Krause J., Nebel A., Moodley Y., Rattei T., Zink A. The 5,300-year-old Helicobacter pylori genome of the Iceman // Science. - 2016. Vol. 351, № 6269. - P. 162-165.
