Генетические полиморфизмы как предрасполагающие факторы хронического панкреатита Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-159-11 -38-43 УДК 616.37-089

Генетические полиморфизмы как предрасполагающие факторы хронического панкреатита

Тарасенко С. В., Натальский А. А., Богомолов А. Ю., Баконина И. В., Кадыкова О. А., Андрианова К. В. ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, 390026, Рязань, Россия

Genetic polymorphisms as predisposing factors of chronic pancreatitis

S. V. Tarasenko, A. A. Natalskiy, A. Yu. Bogomolov, I. V. Bakonina, O. A. Kadykova, K. V. Andrianova Ryazan State Medical University, 390026, Ryazan, Russia

Для цитирования: Тарасенко С. В., Натальский А. А., Богомолов А. Ю., Баконина И. В., Кадыкова О. А., Андрианова К. В. Генетические полиморфизмы как предрасполагающие факторы хронического панкреатита. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2018;159(11): 38-43. РО!: 10.31146/1682-8658-есд-159-11 -38-43

For citation: Tarasenko S. V., Natalskiy A. A., Bogomolov A. Yu., Bakonina I. V., Kadykova O. A., Andrianova K. V. Genetic polymorphisms as predisposing factors of chronic pancreatitis. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2018;159(11): 38-43. (In Russ.) DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-159-11-38-43

И Corresponding author: Натальский

Александр Анатольевич Aleksander A. Natalskii

lorey1983@mail.ru

Тарасенко Сергей Васильевич, д.м.н., профессор, зав. каф. госпитальной хирургии Натальский Александр Анатольевич, д.м.н., доцент каф. госпитальной хирургии Богомолов Алексей Юрьевич, ассистент каф. госпитальной хирургии Баконина Ирина Владимировна, ассистент каф. госпитальной хирургии

Кадыкова Оксана Александровна, очный аспирант каф. госпитальной хирургии

Андрианова Кристина Викторовна, студент 6 курса, 24 группы лечебного факультета

Sergey V. Tarasenko, MD, Professor, Head of the Department of Hospital Surgery, ORCID: 0000-0002-0032-6831

Aleksander A. Natalskii, MD, Associate Professor of Department of Hospital Surgery, ORCID: 0000-0003-1590-9818

Aleksey Yu. Bogomolov, Intramural post-graduate student of Department of Hospital Surgery

Irina V. Bakonina, Assistant of Department of Hospital Surgery

Oksana A. Kadykova, post-graduate student of Department of Hospital Surgery

Kristina V. Andrianova, 6th year student of medical faculty Ryazan

Цель. Целью работы явилось изучение полиморфизма ряда генов и их роль как предрасполагающих факторов развития хронического панкреатита.

Методы. Проведено исследование генетических полиморфизмов у 35 пациентов с хроническим панкреатитом. В опытной группе 8 женщин и 27 мужчин, средний возраст которых оставил 43,2±5,3 лет. Контрольную группу составили гипотетические исследуемые по общепризнанным данным для европеоидной расы. Было получено информированное согласие на участие в исследовании. Всем больным проводились стандартные общеклинические, биохимические анализы, так же анализу подвергали геномную ДНК человека, выделенную из лейкоцитов крови.

Результаты. Было обнаружено, что в опытной группе частота полиморфизма генов была выше, чем в контрольной группе. Нормальная гомозигота в опытной группе в генотипе отсутствовала среди всех генов: ММР1 (-1607<^еЮ); 9ММР9 (А-8202^; Т1МР-1 (С536Т); !1_10 ^-1082А); OPG TNFRSF11B- (мутация G1181C); Р450 (3А4 СУР3А4 1А/1В); Р-450 (СУР1А1); 1_Р1_ (мутация Ser447Ter), GSTP1 (мутация !!е105Уа!). Среди гетерозиготных генов преобладали полиморфизмы Т1МР-1 (С536Т), Ш^-1082А), 1_Р1_ (мутация Ser447Ter), Р450 (СУР1А1), Ш ^-1082А). Наибольшее число патологических гомозигот было выявлено ММР1,9ММР9, Р450 (3А4 СУР3А4 1А/1В), OPG.

Выводы. Исследование генетического полиморфизма человеческого генома показало, что имеет место высокий риск развития хронического панкреатита у пациентов с указанными полиморфизмами (ММР1, 9ММР9, Р450 (3А4 СУР3А4 1А/1В), OPG). Получены достоверные различия частоты встречаемости мутаций генов в группах сравнения. Указанные полиморфизмы являются одними из факторов, предрасполагающих к развитию хронического панкреатита. Определение полиморфизма генов может использоваться в хирургической практике, включая комплексную диагностику и прогнозировании характера течения хронического панкреатита — развитие кистозной формы хронического панкреатита.

Ключевые слова: хронический панкреатит, полиморфизм генов

Резюме

Summary

The aim of the work was the study of the polymorphism of a number of genes and their role as predisposing factors in the development of chronic pancreatitis.

Materials and methods: A study of genetic polymorphisms in 35 patients with chronic pancreatitis was carried out. Patients were divided into groups. In the experimental group, 8 women and 27 men, whose mean age was 43.2 ± 5.3 years. The control group was made up of hypothetical studies according to generally accepted data for the Caucasoid race. Informed consent to participate in the study was obtained. All patients underwent standard general clinical, biochemical analyzes, as well as human genomic DNA isolated from blood leukocytes was subjected to analysis.

Results: It was found that in the experimental group the frequency of gene polymorphism was higher than in the control group. Normal homozygote in the experimental group in the genotype was absent among all genes: MMP1 (-1607delG); 9MMP9 (A-8202G); TIMP-1 (C536T); IL10 (G-1082A); OPG TNFRSF11B- (mutation G1181C); P450 (3A4 CYP3A4 1A / 1B); P-450 (CYP1A1); LPL (Ser447Ter mutation), GSTP1 (mutation Ile105Val). Among heterozygous genes polymorphisms TIMP-1 (C536T), IL10 (G-1082A), LPL (mutation Ser447Ter), P450 (CYP1A1), IL10 (G-1082A) prevailed. The greatest number of pathological homozygotes was detected by MMP1,9MMP9, P450 (3A4 CYP3A4 1A / 1B), OPG.

Conclusions: A study of the genetic polymorphism of the human genome showed that there is a high risk of developing chronic pancreatitis in patients with these polymorphisms (MMP1,9MMP9, P450 (3A4 CYP3A4 1A / 1B), OPG). Significant differences in the frequency of occurrence of gene mutations in comparison groups were obtained. These polymorphisms are one of the factors predisposing to the development of chronic pancreatitis. The determination of gene polymorphism can be used in surgical practice, including complex diagnosis and predicting the nature of the course of chronic pancreati-tis-the development of a cystic form of chronic pancreatitis.

Keywords: chronic pancreatitis, gene polymorphism

За последние десятилетия эпидемиологические, клинические и патологоанатомические исследования свидетельствуют о росте и «омоложении» заболеваемости хронического панкреатита в 2 раза [1,2]. Это связано как с увеличением частоты случаев заболеваний желчевыводящих путей и большого сосочка двенадцатиперстной кишки, являющиеся фоновыми для хронического панкреатита, так и с улучшением способов диагностики непосредственно самого заболевания. Ряд авторов отмечает популяризацию и увеличение употребления алкоголя в молодежной среде отдельных стран [3]. Нельзя исключить и воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, которые влияя на геном клетки, определяющий синтез ферментов и структурных белков, ослабляют различные защитные механизмы. Исследования полиморфизма генов в настоящее время активно

проводятся в различных направлениях медицины, в том числе в хирургической гастроэнтерологии: диагностике хронического панкреатита. В патогенезе хронического панкреатита у большинства больных лежит повреждение ткани железы продуцируемыми ею пищеварительными ферментами. Выделяют следующие патогенетические факторы: затруднение оттока секрета железы в двенадцатиперстную кишку и гипертензия, ненормально высокие объем и ферментативная активность сока поджелудочной железы, рефлюкс в протоковую систему поджелудочной железы содержимого двенадцатиперстной кишки и желчи [1].

Цель исследования: изучить частоту встречаемости ряда полиморфизмов генов для оценки прогноза развития хронического панкреатита у пациентов.

Материалы и методы исследования

В исследовании генетических полиморфизмов приняли участие 35 больных с верифицированным диагнозом хронический панкреатит, находившихся на стационарном лечении в Центре хирургии печени, поджелудочной железы и желчевыводящих путей г. Рязани. Опытную группу представили 27 мужчин и 8 женщин в возрасте от 18 до 75 лет, средний возраст составил 44,5±8,7 лет. Все пациенты, участвовавшие в исследовании, дали на это письменное информированное добровольное согласие. Исследование выполнено в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации в редакции 2013 г.

Контрольную группу составили гипотетические исследуемые, данные которых общепризнаны

для европеоидной расы [5,6,7]. Для оценки работы использовались: архивные данные; общие клинические, биохимические анализы; анализ геномной ДНК человека, выделенной из лейкоцитов крови. Верификацию диагноза хронического панкреатита проводили с использованием общепринятых методов инструментальной диагностики: ультразвукового исследования (УЗИ), фиброгастродуоде-носкопии (ФГДС), прямых методов рентгенокон-трастного исследования желчевыводящих путей и протоковой системы поджелудочной железы, компьютерной томографии (КТ) и магнитнорезо-нансной томографии (МРТ).

В рамках исследования проведен анализ полиморфизмов геномной ДНК человека, выделенной

из лейкоцитов крови, для генов матриксной ме-таллопротеиназы-1 MMP1 (-1607delG), матриксной металлопротеиназы-9 9MMP9 (мутация A-8202G), мутация тканевого ингибитора металлопротеи-наз-1 TIMP-1 (C536T), мутация гена интерлейки-на-10 IL10 (G-1082A), цитохрома P450 (3A4 CYP3A4 1A/1B), цитохрома P450 (CYP1A1), мутация рецептора 11В фактора некроза опухоли OPG TNFRSF11B (G1181C), мутация в гене липопротеиназы LPL (Ser447Ter), мутация гена р-глутатион S-транс-феразы -1 GSTP1 (Ile105Val) с помощью реагента «ДНК-экспресс-кровь» при помощи системы «SNP-экспресс-РВ» ООО НТП «Литех» (г. Москва). С образцом выделенной ДНК параллельно проводили две реакции амплификации - с двумя парами аллель-специфичных праймеров. Результаты анализа позволяли дать три типа заключений: нормальная гомозигота, гетерозигота, мутантная гомозигота.

Статистическую обработку выполняли при помощи пакета Microsoft Excel 7.0. Для оценки ассоциации изучаемых полиморфных вариантов генов с риском развития осложненных форм ХП рассчитывали отношение шансов OR (Odds Ratio). OR = (a x d) / (b x c), где а - частота аллеля (генотипа) в выборке больных, b - частота аллеля (генотипа) в контрольной выборке, сумма частот остальных аллелей (генотипов) в выборке больных, d - сумма частот остальных аллелей (генотипов) в контрольной выборке. OR = 1 рассматривали как отсутствие ассоциации; OR > 1 - как положительную ассоциацию («повышенный риск развития патологии»), OR < 1 - как отрицательную ассоциацию аллеля или генотипа с заболеванием («пониженный риск развития патологии»). Применялся F-критерий Фишера, критерий, достоверными считались значение Р<0,05.

Результаты и их обсуждение

Распределение генотипов в исследуемых группах было следующим: нормальные гомозиготы гена ММР1 (АА) в опытной группе отсутствовали, в контрольной же, напротив, выявлены в 67,1% случаев; гетерозиготы (AG) встречалась соответственно у 42,8% (15) и 46,5% пациентов; патологические гомозиготы (GG) в опытной группе выявлены у 57,2% (20 больных), в контрольной группе - у 13,6% (табл. 1). Полиморфизмы гена 9ММР9 в опытной группе был представлен только патологическими гомозиготами у 19 больных (54,3%) и гетерозиго-тами 16 - пациентов (45,7%), в контрольной группе преобладали нормальные гомозиготы АА и составили 61,2%, гетерозиготы AG - 34,7%, патологические гомозиготы GG - 4,1% (табл. 1). Нормальный генотип АА TIMP1 в опытной группе отсутствовал, напротив же, в контрольной обнаружен у 49,1%; гетерозигота (AG) встречалась у 97,3% (34) и 28% пациентов соответственно; генотип GG у опытной группы присутствовал у 2,9% (1) больных, у контрольной группы - 22,9% (табл. 1). Изучение полиморфизма IL10 в опытной группе выявило отсутствие гомозигот АА, в контрольной группе гомозиготы были 44,5%; генотип AG в опытной группе - у 60% (21 больной) и 55,5% в контрольной; патологические гомозиготы GG в опытной группе составили 40% (14 пациентов), а в контрольной группе отсутствовали (табл. 2). Полиморфизм гена цитохрома P450 3A4 в опытной группе был представлен только патологическими гомозиготами ВВ, в контрольной группе гетерозиготы AB определены у 56%, а патологические гомозиготы в 44% случаев (табл. 2). Гомозиготный вариант OPG TNF (GG) в опытной группе не обнаружен, в контрольной составил 75,1%; гетерозигота (GC) встречалась у 42,9% (15) и 15,4% пациентов соответственно; мутированный генотип (CC) в экспериментальной группе выявлен у 57,1% (20), в контрольной группы -22,9%. Изучение полиморфизма LPL (SS) в опытной группе выявило полное отсутствие гомозигот, в контрольной группе гомозиготы были у 64,7%; гетерозигота (ST) в опытной группе определена у 73,4% (26) и 35,3% в контрольной; гомозиготный

вариант ТТ мутированного гена LPL d опытной группе обнаружен у 25,7% (9), в контрольной группе генотип ТТ отсутствовал (табл. 1, 2). Гомозиготы гена Р450 CYP 1А1 (АА) в опытной группе не найдены, в контрольной представлены у 97,8%; мутированный ген цитохрома в опытной группе был представлен только гетерозиготами АА1-100% (35) и у 46,5% пациентов контрольной группы; патологические гомозиготы А1А1 не выявлены в обеих группах (табл. 1, 2). В группе сравнения гомозиготы GSTP1 (11е11е) присутствовали у 86,7% человек; мутация гена GSTP1 опытной группы была представлена преимущественно гетерозиготами I1eVa1 - 65,7% (23) и патологическими гомозиготами Va1Va1 - 34,3% (12). В контрольной группе генотипы 11еУа1 и Уа1Уа1 встречались у 12,4% и 0,9% человек соответственно. Следует отметить, что максимальные значения отношения шансов ОР получены для мутаций гена ММР9 и ММР1 равные 14,25 и 8,5 соответсвенно.

Следует отметить, что у больных хроническим панкреатитом наблюдалось полное отсутствие гомозиготных генов (полностью здоровых).

Больные опытной группы были разбиты на подгруппы по морфологическому признаку в соответствии с классификацией Ивашкина,1990 г. (табл. 3).

Наиболее значимым с точки зрения хирурга является кистозная форма ХП [8], так как именно данная форма приводит к развитию осложненных клинических форм хронического панкреатита: развитию синдрома механической желтухи, портальной гипертензии, дуоденостаза. В связи с чем, нами был проведен сравнительный анализ распределения изучаемых полиморфизмов генов у пациентов с кистозной формой ХП и с некистоз-ными формами (табл. 4).

Наибольшее значение отношения шансов в опытной группе превышает единицу более чем в 14 раз, что свидетельствует о том, что носитель-ство гетерозиготы и мутантной гомозиготы в изучаемых генах является фактором риска развития хронического панкреатита.

Гены Нормальные гомозиготы Гетерозиготы Патологические гомозиготы OR

Опытная Контрольная Опытная Контрольная Опытная Контрольная

MMP1 - 67,1% 42,8% 23,3% 57,2% 9,6% 8,5

9MMP9 - 61,2% 45,7% 34,7% 54,3% 4,1% 14,250

TIMP1 - 49,1»% 97,3% 28% 2,9% 22,9% 0,037

IL10 - 44,5% 60% 55,5% 40% - -

P4503A4 - - - 56% 100% 44% -

OPG TNF - 75,1% 42,9% 15,4% 57,1% 9,5% 2,222

LPL - 64,7% 74,3% 35,3% 25,7% - -

P450 CYP1A1 - 97,8% 100% 2,2% - - -

GSTP1 - 86,7% 65,7% 12,4% 34,3% 0,9% 2,087

Таблица 1.

Распределение полиморфизмов исследуемых генов в группах сравнения

Table 1.

The distribution of polymorphisms of the studied genes in the comparison groups

Количество больных, n (%) Таблица 2.

Название гена Нормальные гомозиготы Гетерозиготы Патологические гомозиготы Распределение генотипов в опытной группе

MMP1 - 15 (42,8%) 20 (57,2%) Table 2.

9MMP9 - 16 (45,7%) 19 (54,3%) The distribution of genotypes

TIMP1 - 34 (97,3%) 1 (2,9%) in the experimental group

IL10 - 21 (60%) 14 (40%)

P4503A4 - - 35100%)

OPG TNF - 15 (42,9%) 20 (57,1%)

LPL - 26 (74,3%) 9 (25,7%)

P450 CYP1A1 - 35 (100%) -

GSTP1 - 23 (65,7%) 12 (34,3%)

Морфологическая форма

Всего

Число пациентов (n)

Таблица 3.

Классификация хроническо-

Интерстициально-отечный 7 го панкреатита

Паренхиматозный 4 Table 3.

Индуративный 5 Classification of chronic

Псевдотуморозный 3 pancreatitis

Кистозный 16

35

Аллели

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Кистозная форма (n=16)

N (%)

Некистозная форма (n=19)

N (%)

F-Критерий, P

Критерий, P

Полиморфизм MMP1 (-1607delG)

2 (12,5%)

13 (68,4%)

14 (87,5%)

6 (31,6%)

0,00163 P < 0,05

11,09 P < 0,001

Полиморфизм 9MMP9 (A-8202G)

1 (6,3%)

15 (78,9%)

15 (93,7%)

4 (21,1%)

0,00002 P < 0,05

18,49 P < 0,001

Полиморфизм TIMP-1 (C536T)

15 (93,6%)

19 (100%)

1 (6,4%)

0 (0%)

0,45714 P > 0,05

1,222 P = 0,269

Полиморфизм IL10 (G-1082A)

9 (56,3%)

12 (63,2%)

7 (43,7%)

7 (36,8%)

0,73911 P > 0,05

0,175 P =0,678

Полиморфизм P450 (3A4 CYP3A4 1A/1B)

0 (100%)

0 (0%)

16 (100%)

19 (100%)

1,0 P > 0,05

О^

р

OR = 0,066 (0,011 до 0,378) CI 95%

OR = 0,018 (0,002 до 0,178) CI 95%

OR = 0.75 (0,193 до 2,917) CI 95%

Таблица 4.

Сравнение частоты встречаемости полиморфизмов у пациентов с кистозной и некистозной формой ХП.

Table 4.

Comparison of the frequency of occurrence of polymorphisms in patients with cystic and non-cystic Tronic pancreatitis

Таблица 4.

продолжение

Аллели

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Гетерозигота

Патологическая гомозигота

Кистозная форма (n=16)

N (%)

Некистозная форма (n=19)

N (%)

F-Критерий, P

Критерий, P

Полиморфизм P450 (CYP1A1)

16 (100%)

19 (100%)

0 (0%)

0 (0%)

1,0 P > 0,05

Полиморфизм OPG TNFRSF11B (G1181C)

6 (37,5%)

9 (47,4%)

10 (62,5%)

10 (52,6%)

0.73378 P > 0,05

0,345 Р=0,557

Полиморфизм LPL (Ser447Ter)

12 (75,0%)

14 (73.7%)

4 (25,0)

5 (26,3%)

1,0 P > 0,05

0,007 Р=0,934

Полиморфизм GSTP1 (Ile105Val)

11 (68,8%)

12 (63,2%)

5 (31,2%)

7 (36,8%)

1,0 P > 0,05

0,121 Р=0,729

О^

р

OR = 0.667 (0,172 до 2,584) CI 95%

OR = 0.778 (0,233 до 4,920) CI 95%

OR = 1,283 (0,313 до 5,253) CI 95%

Выводы

1. Исследование генетического полиморфизма человеческого генома показали, что имеет место положительное предсказательное значение и прямая корреляция между полиморфизмом генов и развитием хронического панкреатита.

2. Среди всех клинических форм хронического панкреатита кистозная является наиболее генетически обусловленнной.

3. Полиморфизмы генов металлопротеиназы-1 и металлопротеиназы-9 достоверно чаще встречаются у лиц, страдающих хроническим панкреатитом и в частности являются генетическими факторами риска развития кистозной формы хронического панкреатита.

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2376.2017.

Литература I References

1. Васильев Ю. В. Этиопатогенетические и клинические аспекты хронического алкогольного панкреатита. Гепатология.-2006.- № 3.- С. 19-24. Vasiliev Yu. V. Etiopathogenetic and clinical aspects of chronic alcoholic pancreatitis. Hepatology. - 2006.-№3.- P.19-24.

2. Тарасенко С.В., Песков О. Д., Миров Д. И., Артамонов С. В. Клинические формы деструктивного панкреатита. Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. - 2001. -№ 3-4.- С. 40-42.

Tarasenko S. V., Peskov O. D., Mirov D. I., Artamonov S. V. Clinical forms of destructive pancreatitis. Russian Medical and Biological Bulletin named after academician I.P. Pavlova. - 2001. - № 3-4. - p. 40-42.

3. Калинин А. В. Хронический панкреатит: распространенность, этиология, патогенез, классификация и клиническая характеристика этиологических форм. Клинические перспективы гастроэнтерологической гепатологии.-2006. -№ 6.-С. 5-15.

Kalinin A. V. Chronic pancreatitis: prevalence, etiology, pathogenesis, classification and clinical characteristics

of etiological forms. Clinical perspectives of gastroenterological hepatology. - 2006. - №6. - p. 5-15.

4. Григорьева И. Н. Острый и хронический панкреатит. Новосибирск, 2010.

Grigorieva I. N. Acute and chronic pancreatitis. Novosibirsk, 2010.

5. Dorr S, Lechtenbohmer N, Rau R et al. Association of a specific haplotype across the genes MMP1 and MMP3 with radiographic joint destruction in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther.-2004.-V.6.-P.199-207

6. Tanindi A., Sahinarslan A, Elbeg S, CemriM. Relationship Between MMP-1, MMP-9, TIMP1, IL-6 and Risk Factors, Clinical Presentation, Extent and Severity of Atherosclerotic Coronary Artery Disease. Open Cardiovasc Med J. - 2011.-V.5.-P. 110-116.

7. Коненков В. И., Шевченко A. В., Прокофьев В. Ф., Королев М. А., Климонтов В. В., Чердынцева Н. В., Покушалов Е. А., Караськов A. M. Цитокиновые генные сети в персонализированном прогнозе состояния здоровья человека и формирования групп высокого риска развития заболеваний для проведения профилактических мероприятий. Профилактическая медицина.- 2013.- Т. 16(4).- с. 19-26.

Konenkov VI, Shevchenko AV, Prokof'ev VF, Korolev MA, et al. Cytokine gene networks in the personalized prediction of the human health status and in the formation of high disease risk factors for implementation of preventive measures. Profilakticheskaya meditsina. 2013;16(4):19-26

8. Тарасенко С. В., Карюхин И. В., Рахмаев Т. С., Зайцев О. В. Пункционно-дренирующие вмешательства под контролем уз-аппарата в лечении паци-

ентов с кистозными поражениями поджелудочной железы. // Наука молодых - Eruditio juvenium, -2013. -№ 1.-С. 20-25.

Tarasenko S. V., Karyukhin I. V., Rakhmaev T. S., Zaitsev O. V. Percutaneus ultrasound-guided puncture-draining interventions in treatment of patients with pancreatic cysts. Nauka molodykh (Eruditio Juvenium). 2013, No.1, pp.20-25.