G197 и 197a полиморфизмы гена провоспалительного IL-17A при сердечно-сосудистых заболеваниях и злокачественных новообразованиях женских репродуктивных органов у жителей Республики Адыгея

Тугуз Аминат Рамазановна; Муженя Дмитрий Витальевич; Анохина Елена Николаевна; Дорошенко Алексей Сергеевич; Ашканова Тамара Магомедовна; Алдонина Людмила Даутовна; Руденко Ксения Андреевна; Кизянов Александр Федорович; Соколова Ольга Валентиновна; Шумилов Дмитроий Сергеевич; Смольков Иван Владимирович

УДК 612 (470.621)

ББК 28.903 (2Рос.Ады)

41

Тугуз А.Р.

Доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89184384418, e-mail: [email protected] Муженя Д.В.

Аспирант кафедры ботаники факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89064351332, e-mail: [email protected] Анохина Е.Н.

Аспирант кафедры ботаники факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89615276794, e-mail: [email protected] Дорошенко А.С.

Кандидат педагогических наук, доцент, зав. кафедрой медико-биологических дисциплин института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, тел. 89064387355, e-mail: [email protected] Ашканова Т.М.

( ), .

89034663883, e-mail: [email protected] Алдонина Л.Д.

.

диспансера, тел. 89604997270, e-mail: [email protected] Руденко К.А.

Аспирант кафедры ботаники факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89615360272, e-mail: [email protected] Кизянов А.Ф.

Кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных систем обработки информации и управления инженерно-физического факультета Адыгейского государственного универ, . 89094703634, e-mail: [email protected]

Соколова О.В.

Студентка факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89284684370, e-mail: [email protected] Шумилов Д.С.

Студент факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89189973943, e-mail: [email protected] Смольков И.В.

Студент факультета естествознания Адыгейского государственного университета, тел. 89189247144, e-mail: [email protected]

G197 и 197A полиморфизмы гена провоспалительного IL-17A при сердечно-сосудистых заболеваниях и злокачественных новообразованиях женских репродуктивных органов у жителей Республики Адыгея

(Рецензирована)

Аннотация

Распределение G197/197A полиморфизмов гена провоспалительного цитокина IL-17A исследовано SNP (single nucleotide polymorphism) методом в этнических группах (русских и адыгов) населения Респуб-: , -заболеваний (ССЗ), злокачественными новообразованиями (ЗНО) женских репродуктивных органов. Наиболее распространенная в популяциях «нормальная» G197 аллель IL-17A ассоциирована (Р=0,011) с риском развития периферического атеросклероза и сопряжена с опухолевой прогрессией при раке молочной железы (р=0,026). Носительство G197 полиморфизма провоспалительногоIL-17A для жителей Республики Адыгея может быть использовано как .маркер системных воспалительных реакций организ-, .

Ключевые слова: провоспалительный интерлейкин, IL-17A, SNP-полиморфизмы, частоты G197/197A аллелей, ассоциированность, сердечно-со^дистые заболевания, злокачественные новообразования женских репродуктивных органов.

Tuguz A.R.

Doctor of Biology, Professor of Botany Department of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89184384418, e-mail: [email protected] Muzhenya D.V.

Post-graduate student of Botany Department of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89064351332, e-mail: [email protected] Anokhina E.N.

Post-graduate student of Botany Department of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89615276794, e-mail: lab_genetic.ru Doroshenko A.S.

Candidate of Pedagogy, Associate Professor, Head of Medicobiological Discipline Department of Institute of Physical Training and Judo, Adyghe State University, ph. 89064387355, e-mail: [email protected]

Ashkanova T.M.

Doctor of Higher Category of Adyghe Republican Clinical Hospital, ph. 89034663883, e-mail: [email protected]

Aldonina L.D.

Head of Radiological Branch of the Adyghe Republican Clinical Oncological Hospital, ph. 89604997270, e-mail: [email protected]

Rudenko K.A.

Post-graduate student of Botany Department of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89615360272, e-mail: [email protected] Kizyanov A.F.

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Department of Automated Systems of Processing Information and Control at Engineering-Physics Faculty of Adyghe State University, ph. 89094703634, e-mail: [email protected]

Sokolova O.V.

Student of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89284684370, e-mail:

[email protected]

Shumilov D.S.

Student of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89189973943, e-mail:

[email protected]

Smolkov I.V.

Student of Natural Science Faculty, Adyghe State University, ph. 89189247144, e-mail:

[email protected]

Polymorphisms G197 and 197A of the pro-inflammatory IL-17A gene associated with cardiovascular diseases and malignant new growths of female reproductive organs at inhabitants of the Republic of Adygheya

Abstract

The distribution of polymorphisms G197/197A of the pro-inflammatory cytokine IL-17A gene is investigated by the SNP (single nucleotide polymorphism) method in ethnic groups (Russian and Adyghes) of the population of the Adygheya Republic: donors, patients with different variants and starting mechanisms of cardiovascular diseases and malignant new growths of female reproductive organs. The «normal» G197 allele IL-17A, which is most widespread in populations, is associated (P=0,011) with risk of development of peripheral atherosclerosis and tumoral progression at a cancer of a mammary gland (p=0,026). Availability of polymorphism G197 of pro-inflammatory IL-17A can be used for inhabitants of the Adygheya Republic as a marker of system inflammatory reactions of the organism involved in pathogenesis of cardiovascular diseases and malignant new growths.

Keywords: pro-inflammatory interleukin, IL-17A, SNP polymorphisms, frequencies of G197/197A alleles, associativity, cardiovascular diseases, malignant new growths of female reproductive organs.

Базовые воспалительные реакции вовлечены в развитие системных патологических процессов. Одним из основных медиаторов воспаления является 1Ь-17А из семейства IL-17 (IL-17F, IL-17E, IL-17D, IL-17B, IL-17C), которому отводится важнейшая триггерная роль в патогенетических механизмах при ССЗ и онкопатологии. В больших

концентрациях IL-17A способен активировать макрофаги при атеросклеротических поражениях сосудов, стимулировать пролиферацию лимфоцитов, рост опухолевых клеток и т.д. Так, по данным Xing Wu Zhu оверэкспрессия IL-17A способствует опухолевой прогрессии при раке молочной железы.

В тоже время по результатам многоцентровых исследований получены совершенно противоположные выводы о прогностически более благоприятной роли воспаления при злокачественных новообразованиях женских репродуктивных органов. Участие IL-17А в патологических процессах обусловлено плейотропным действием, включающим индукцию таких цитокинов как TNF-a, IL-1 в, и MCP-1, а также молекул адгезии [1-15].

Регуляция продукции цитокинов, в том числе и IL-17A, обусловлена молекулярно-генетическим уровнем организации их генов. На экспрессию генов влияют преимущественно точечные мутации (SNP-полиморфизмы) в промоторной зоне, которые не элиминируются в результате естественного отбора и накапливаются в популяциях. SNP обуславливают биологические эффекты цитокина, связанные с их гиперпродукцией и ассоциированностью с риском развития системных патологических процессов: ССЗ и онкопатологии.

В гене провоспалительного IL-17A обнаружено 9 мутаций, которые расположены в промоторной и структурной областях. Наиболее изучены G197A, G121A, +45G>A, -877A>G полиморфизмы гена IL-17A G197A [13, 16-21].

Исследования по частотному распределению отдельных полиморфизмов IL-17A и их ассоциированности с онкологическими и сердечно-сосудистыми заболеваниями единичны, проведены только в одной этнической группе китайцев и связаны с начальными этапами развития ССЗ - атеросклерозом, а также раком желудка. Для болезней сердечного континуума (БСК) и онкопатологии патогенетическая роль SNP IL17A не исследована [22-28].

Цель работы: пилотные исследования по выявлению частот генотипов и G197/197A аллелей гена IL-17A в двух этнических группах населения Республики Адыгея (адыгов и русских); их ассоциированность с риском развития ССЗ и онкопатологии.

Материалы и методы. Распределение G197/197A полиморфизмов IL-17A исследовано SNP-методом (single nucleotide polymorphism) с использованием коммерческих тест-систем НПФ «Литех» на базе иммуногенетической лаборатории Адыгейского государственного университета (г. Майкоп, Республика Адыгея).

В проспективное исследование включены 132 пробанда: 23 донора, 109 больных, в том числе 59 с ССЗ и 50 онкологических больных.

Доноры подобраны эмпирически из двух этнических групп русских и адыгов без клинических проявлений, наследственной отягощенности по ССЗ и онкопатологии.

Онкологические больные (n=50) с гистологически верифицированными диагнозами рака молочной железы (РМЖ), яичников (РЯ), тела матки (ТМ), шейки матки (РШМ) находились на лечении в радиологическом отделении Адыгейского республиканского клинического онкологического диспансера (АРКОД).

Больные с ССЗ (n=59) госпитализированы в стационарное кардиологическое отделение АРКБ (г. Майкоп, Республика Адыгея) с атеросклерозом, гипертонической болезнью (ГБ), разными вариантами ишемической болезни сердца (ИБС), в том числе: с нарушениями ритма в виде желудочковой экстрасистолии, пароксизмов предсердной тахикардии после перенесенного инфаркта миокарда; со стабильной стенокардией напряжения II-IV функционального класса, с прогрессирующей стенокардией с исходом в стенокардию напряжения III функционального класса.

Статистический анализ. Статистически значимые различия (Р<0,05) вычислены с использованием непараметрического метода Фишера, х (кси - квадрат) и расчетом отношения шансов (оёёэ-гайоп или ОЯ), доверительного интервала (С1).

Результаты исследований

1. Частоты генотипов и G197A полиморфизмов гена ГЬ-17А у доноров, кардиологических и онкологических больных

Для подтверждения литературных данных о роли полиморфного варианта 0197Л гена 1Ь-17А в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и солидных новообразований проведен сравнительный анализ распределения частот генотипов и аллелей в трех обследованных группах: доноров, больных с кардио-сосудистой и онкопатологией. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Частоты генотипов и аллелей гена 1Ь-17Л С197Л в общих выборках доноров и больных с сердечно-сосудистой и онкопатологией

Процентные соотношения генотипов Частоты аллелей Р OR (95% CI) Р OR (95% CI)

G197G G197A A197A G197 197A

Доноры (n=23) 34,78% 39,13% 26,09% 0,544 0,456 * 0,05 1,7 (0,83-3,48)

Онкологические больные (n=50) 46,0% 42,0% 12,0% 0,670 0,330 ***>0,05

Больные с ССЗ (n=59) 51% 35,5% 13,5% 0,687 0,313 ** 0,033 1,8 (0,91-3,70)

Примечание: Р - уровень значимости различий по точному критерию Фишера:

Р* - для доноров и онкологических больных;

Р** - для доноров и кардиологических больных;

Р*** - в группах больных с ССЗ и онкопатологией.

В общей группе доноров частоты G197 (нормального) и 197А (мутантного) аллелей находятся в соотношениях примерно 1:1 (0,544 и 0,456), а распределение GG: GA: AA генотипов IL-17A составляет 34,78 : 39,13 : 26,08 (%). Полученные нами результаты по частотам G197/197A у доноров практически не отличаются от данных Xiaolin Z. et. all (2011) для этнических китайцев (0,546 и 0,454) [24].

У онкологических больных со злокачественными новообразованиями женских репродуктивных органов превалируют гаплотипы гена IL-17A: нормальный гомозиготный и гетерозиготный (46,0% и 42,0%), реже выявляется патологическая гомозигота (12,0%), а частоты G/A аллелей составляют 0,670 : 0,330. При анализе распределения гаплотипов и аллелей IL-17A у онкологических больных выявлены достоверно (р=0,05) более высокие частоты G197 нормального аллеля в сравнении с донорами. Исходя из полученных данных, можно предположить, что G197 аллель ассоциирована с риском развития ЗНО женских репродуктивных органов (OR=1,7; 95% CI, 0,83-3,48).

У больных с ССЗ наиболее распространен гаплотип ОО (51%), реже выявляется ОЛ (35,5%) и ЛЛ (13,5%). Частоты О и А аллелей гена 1Ь-17Л в исследуемой группе больных составляют 0,687 и 0,313, что достоверно отличается от частот, выявленных у доноров (р=0,033). Т.о., О аллель может быть маркером донозологической диагностики ССЗ ^=1,84; 95% С1, 0,915-3,7).

При сравнении распределения гаплотипов и частот О197/197Л аллелей гена 1Ь-17Л у больных с онкопатологией и сердечно-сосудистыми заболеваниями достоверных различий не выявлено (р>0,05).

Следовательно, «нормальная» (наиболее распространенная в популяции) О197 аллель в равной степени может быть ассоциирована как с риском развития сердечнососудистых заболеваний, так и злокачественных новообразований у жителей Республики Адыгея.

2. Распределение G197 и 197A полиморфизмов гена IL-17A при атеросклерозе, гипертонической болезни, ишемической болезни сердца

При детальном анализе исследуемых О197 и 197Л полиморфизмов гена 1Ь-17А для наиболее распространенных вариантов болезней сердечного континуума с разными пусковыми механизмами развития: атеросклерозе, ИБС, ГБ среди жителей Республики Адыгея, отмечены некоторые особенности распределения генотипов в зависимости от нозологий (табл. 2).

Таблица 2

Частоты генотипов и аллелей !Ь-17Л при ИБС, ГБ, атеросклерозе

Генотипы Аллели Р

01970 0197Л Л197Л 0197 197Л

ИБС (п=27) 44,4% 37% 18,6% 0,63 0,37 0,043

Атеросклероз (п=12) 75% 16,6% 8,3% 0,83 0,17

ГБ (п=8) 50% 37,5% 12,5% 0,687 0,313

Др. ССЗ (п=12) 33,3% 58,3% 8,3% 0,625 0,375

Примечание: Р - уровень значимости различий по точному критерию Фишера.

Независимо от нозологий более 80% обследованных больных с ССЗ являются носителями нормального О197 аллеля 1Ь-17Л либо в гомозиготном, либо в гетерозиготном состоянии. «Редкий» для больных 197Л полиморфизм гена 1Ь-17Л прогностически более благоприятный признак в плане снижения риска развития ССЗ.

У больных с периферическим атеросклерозом нормальный гомозиготный генотип (ОО - 75%) выявляется чаще, чем при ИБС, ГБ, и показатели более чем в два раза выше по сравнению с донорами (34,78%).

По частоте О197 аллеля гена 1Ь-17Л у больных с ИБС, ГБ достоверных различий не выявлено. Статистически наиболее значимые отличия (р=0,043) по носительству О197 полиморфизма отмечены у больных с атеросклерозом.

Достоверно (р<0,011) более высокая частота (0,830) нормального О197 аллеля 1Ь-17Л в сочетании с высоким риском (OR=4,2 при С1 95%) позволяет рассматривать этот полиморфизм как маркер повышенного риска развития атеросклероза у жителей Республики Адыгея (табл. 3).

Таблица 3

Частоты аллелей гена IL-17A G197A доноров и больных с атеросклерозом

Аллели 2 X P OR (CI 95%)

G197 197A

Атеросклероз (n=12) 0,83 0,17 5,95 0,011 4,2

Доноры (n=23) 0,544 0,456 1,24-14,23

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Примечание: Р - уровень значимости различий по точному критерию Фишера.

По данным Xiaolin Z. et. all (2011) у китайцев с атеросклерозом также повышена частота нормального G197 полиморфизма гена IL-17A, но статистически значимых различий по сравнению с донорами не выявлено [21].

Т.о., согласно двум независимым исследованиям G197 полиморфизм гена провос-палительного IL-17A вовлечен в патогенетический механизм атеросклероза.

3. Частоты G197 и 197A полиморфизмов гена IL-17A в зависимости от органной локализации ЗНО, гистотипов, стадий опухолевой прогрессии

Статистически значимых различий по исследуемым полиморфизмам IL-17A в зависимости от органной локализации злокачественных новообразований женских репродуктивных органов, гистотипов, стадий опухолевой прогрессии не выявлено (данные не представлены).

4. Анализ распределения частот G197 и 197A аллелей гена IL-17 в этнических группах доноров, больных (русских и адыгов) с БСК

Для выявления возможных этногенетических различий по частотам G197 и 197A полиморфизмов гена IL-17A сравнили данные в двух популяциях: русских и адыгов. Статистически значимых отличий для здоровых адыгов и здоровых русских не выявлено (данные не представлены).

Однако в группах больных с ССЗ получены статистически достоверные (р=0,011) различия в зависимости от этнической принадлежности обследованных (табл. 4).

Таблица 4

Сравнительный анализ частот аллелей гена 1Ь-17Л О197Л при ССЗ в популяциях русских и адыгов

Обследованные Частоты аллелей 2 X P

больные G197 197A

Адыги (n=27) 0,770 0,230 5,34 0,011

Русские (n=32) 0,578 0,422

Так, у адыгов с ССЗ частота О197 аллеля 1Ь-17Л почти в три раза превышает частоту 197А (табл. 4). Для этнических русских с БСК соотношения О197 и 197А аллелей гена 1Ь-17А составляет 0,422 : 0,230.

Следовательно, «нормальный», наиболее распространенный О197 полиморфизм гена 1Ь-17Л у жителей Республики Адыгея ассоциирован с развитием сердечнососудистых заболеваний.

Статистически значимые различия по распределению 0197 полиморфизма 1Ь-17А для данных обследованных больных позволяют использовать его как маркер, ассоциированный с развитием сердечно-сосудистых заболеваний, но в основном для адыгов.

5. Зависимость частот G197/197A аллелей ГЬ-17А от стадий РМЖ у русских женщин

В этнически однородной группе русских женщин (п=30) с онкопатологией (злокачественными новообразованиями молочной железы) исследованы частоты 0197/197Л аллелей 1Ь-17А в зависимости от распространенности опухолевой прогрессии по системе ТЫМ (табл. 5).

Таблица 5

Соотношение аллелей 1Ь-17А 0197Л со стадиями РМЖ по системе ТЫМ в популяции русских женщин

Органная локализация опухоли Стадия Частоты аллелей 2 X Р*

(ТЫМ) 0197 197А

РМЖ Т1-2Ыо_1Мо 0,583 0,417 4,65 0,026

(п=30) Тз-4Ыо_1_2Мо_1 0,615 0,385

Примечание: Р* - уровень значимости различий по точному критерию Фишера.

В соответствии с представленными данными на 3-4 стадии опухолевой прогрессии у русских женщин достоверно (р=0,026) чаще выявляется 0197 аллель 1Ь-17Л. Аналогичных исследований по ассоциации полиморфизмов 1Ь-17Л со злокачественными новообразованиями не найдено (Ни0ЕЫе^ [29].

Резюме. 0197 полиморфизм провоспалительного 1Ь-17Л может быть использован как неспецифический маркер системных воспалительных реакций организма, вовлеченных в патогенез ССЗ и ЗНО. Это подтверждается независимыми исследованиями для географически удаленных популяций китайцев, русских и адыгов.

Выводы

1. В этнических группах адыгов и русских с ССЗ выявлены статистически значимые (Р=0,011) различия по распределению «нормального» 0197 аллеля гена провоспалительного 1Ь-17Л.

2. 0197 аллель 1Ь-17Л является одним из факторов риска развития периферического атеросклероза (OR=4,2; Р=0,011), что дает возможность использовать его как маркер в скрининговых исследованиях.

3. Опухолевая прогрессия при раке молочной железы у русских женщин достоверно (Р=0,026) сопряжена с повышенной частотой 0197 аллели 1Ь-17Л.

4. Неспецифическая системная воспалительная реакция с участием 0 аллели 1Ь-17Л в гомо- и гетерозиготном состоянии повышает риск развития ССЗ и онкопатологии.

1. IL-17sadopt a cystine knot fold: structure and activity of a novel cytokine, IL-17F and implications for receptor binding / S.G. Hy-mowitz [et al.] // EMBO J. 2001. No. 20. P. 32-41.

2. Interleukin-17 family and IL-17 receptors / T.A. Moseley [et al.] // Cytokine Growth Factor Rev. 2003. No. 14. P. 155-174.

3. Herpesvirus Saimiri encodes a new cytokine, IL-17, which binds to a novel cytokine receptor / Z. Yao [et al.] // Immunity. 1995. No. 3. P. 811-821.

4. Human IL-17: a novel cytokine derived from T cells / Z. Yao [et al.] // J. Immunol. 1995. No. 155. P. 83-86.

5. Cloning and characterization of IL-17B and IL-17C, two new members of the IL-17 cytokine family / H.Z. Li [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. No. 97. P. 773-778.

6. Structure and signaling in the IL-17 receptor family / S.L. Gaffen [et al.] // Nat. Rev. Immunol. 2009. No. 8. P. 556-567.

7. IL-17 family cytokines and the expanding diversity of effector T cell lineages / C.T. Weaver [et al.] // Ann. Rev. Immunol. 2007. No. 25. P. 821-852.

8. IL-17 and Th17 Cells / T. Korn [et al.] // Annu. Rev. Immunol. 2009. No. 27. P. 485517.

9. IL-17 is produced by nickel-specific T lymphocytes and regulates ICAM-1 expression and chemokine production in human keratino-cytes: synergistic or antagonist effects with IFN-gamma and TNFalpha / C. Albanesi [et al.] // J. Immunol. 1999. No. 162. P. 494-502.

10. Inhibition of IL-17A attenuates atherosclerotic lesion development in ApoE-deficient mice / C. Erbel [et al.] // J. Immunol. 2009. No. 183. P. 67-75.

11. The role of inflammatory cytokines in endothelial dysfunction / C. Zhang [et al.] // Basic Res. Cardiol. 2008. No. 103. P. 398-406.

12. Differential expression of interleukin-17 family cytokines in intact and complicated human atherosclerotic plaques / O.J. de Boer [et al.] // J. Pathol. 2010. No. 220. P. 499-508.