CC BY
540
иммобилизация и обезболивание при травмах. - Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1984. - 81 с.
4. Сергеев С.С. Современные представления о средствах медико-технического обеспечения транспортной иммобилизации: системный анализ и классификация // Актуальные вопросы оказания неотложной помощи при чрезвычайных ситуациях. - 1997. - С.30-34.
5. Синило М.И., Вартанян О.В., Херсонский А.К. Авторское свидетельство на изобретение № 322191 от
30.11.1971 «Компрессионно-дистракционный аппарат для лечения переломов костей предплечья».
6. Ткаченко С.С., Шаповалов В.М. Оказание доврачебной помощи при повреждениях опорно-двигательного аппарата. - Л.: Медицина, 1984. - 248 с.
7. Устюгов А.Н. Оптимизация иммобилизационных мероприятий пострадавшим с повреждением опорно-двигательной системы при чрезвычайных ситуациях: Дисс... канд. мед. наук. - Иркутск, 2005. - 22 с.
REFERENCES
1. The external fixation device for the treatment of fractures and false joints of long bones (options): Pat. 2102026, Grew up. Federation: MCI AV 17/66 / I.V. Zedgenidze, I.G. Klimenko; applicant and patentee, Irkutsk State Medical University. №94037641/14; Appl. 06.10.1994; publ. 20.01.1998, bull. №2. -1 p. (in Russian)
2. Ermolaev V.R., Oster V.R. Transport anesthesia and vehicle immobilization. - Saratov: Publishing house of Saratov University, 1973. - 124 p. (in Russian)
3. Maslov V.I., Ermolaev V.R., Oster V.R. Transport immobilization and anesthesia injuries. - Saratov: Publishing house of Saratov University, 1984. - 81 p. (in Russian)
4. Sergeev S.S. Modern ideas about the tools of medical-
technical support transport immobilization: system analysis and classification // Actual problems of first aid in emergency situations. - 1997. - P.30-34. (in Russian)
5. Sinilo M.I., Vartanian O.K., Khersonski A.K. Copyright certificate for invention №322191 from 30.11.1971 "Compression-distraction apparatus for treatment of fractures of the forearm". (in Russian)
6. Tkachenko S.S., Shapovalov V.M. Providing first aid in injuries to the musculoskeletal system. - Leningrad: Medicine, 1984. - 248 p. (in Russian)
7. Ustyugov A.N. Optimization of immobilization events affected with damage to the musculoskeletal system during an emergency: Thesis PhD. - Irkutsk, 2005. - 22 p. (in Russian)
Информация об авторе:
Зедгенидзе Иван Владимирович - к.м.н., травматолог-ортопед, e-mail zedgenidze.ivan@mail.ru
Information About the Author:
Zedgenidze Ivan - MD, PhD, orthopedic, e-mail zedgenidze.ivan@mail.ru
ЛЕКЦИИ
© МАЙБОРОДА А.А. - 2014 УДК: 616.89-008.441.13
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Аскольд Александрович Майборода (Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. И.В. Малов)
Резюме. В лекции обсуждаются вопросы генетического полиморфизма и его роль в медицинской практике. В качестве иллюстрации концепции генетического полиморфизма используется представление о главном комплексе гистосовместимости и роли отдельных его генов в предрасположенности к развитию патологии человека. Прикладные аспекты генетического полиморфизма демонстрируются на примере групп крови по системе AB0, особенностей метаболизма ксенобиотиков (в частности, варфарина и изониазида) у разных категорий пациентов, рассматривается дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Генетический полиморфизм рассматривается как один из важнейших компонентов развития персонифицированной медицины.
Ключевые слова: генетический полиморфизм, множественный аллелизм, главный комплекс гистосовместимости, цитохромы Р450, метаболизм лекарств, HLA B27, система AB0, варфарин, изониазид, дефицит глюкозо-6-форсфатдегидрогеназы, фавизм.
GENETIC POLYMORPHISM: THEORY AND PRACTICE
A.A. Majboroda (Irkutsk State Medical University, Russia)
Summary. The lecture discusses the genetic polymorphism and its role in medical practice. As an illustration of the concept of genetic polymorphism, the representation of the major histocompatibility complex and the role of its individual genes in predisposition to the development of human pathology is used. Applied aspects of genetic polymorphism are demonstrated on the example of blood groups acording to ABO system, features of xenobiotic metabolism (eg, warfarin and isoniazid) in different categories of patients, the deficiency of glucose-6-phosphate dehydrogenase deficit. Genetic polymorphism is considered as one of the most important components of the development of personalized medicine.
Key words: genetic polymorphism, multiple allelism, major histocompatibility complex, cytochrome P450 metabolism of drugs, HLA B27, system AB0, warfarin isoniazid, deficiency of glucose-6-forsfatdehydrogenase, favism.
Множественный аллелизм - основа полиморфизма
Гипотеза множественных аллелей была сформулирована в таких областях практической деятельности, как селекция и медицина. В частности, селекционеры продемонстрировали наличие четырех аллелей гена окраски шерсти в популяции кроликов. Четыре аллеля создают десять вариантов генотипов окраски шерсти. В дальнейшем было показано три аллеля гена, ответственного за групповую принадлежность людей по системе АВО. Три аллеля - i, Ia и IB создают в человеческой популяции шесть вариантов генотипов признака и, в частности, по два генотипа для второй и третьей группы крови. Небольшое количество аллелей в популяции (4 у кроликов и 3 у людей) наглядно демонстрирует фенотипи-ческое проявление признака в зависимости от комбинации аллелей. Очевидно, что когда был открыт главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) уже были сформулированы необходимые для дальнейших разработок обобщения:
1. В популяции могут существовать более двух аллелей гена какого-либо признака. Эти аллели создают в популяции серию множественных аллелей.
2. Каждая особь может содержать в своем генотипе два (но не более) аллеля. Гамета содержит один аллель.
3. В серии множественных аллелей наблюдаются явления доминирования и кодоминирования.
4. Три аллеля создают шесть вариантов генотипов признака, а четыре аллеля десять вариантов. Очевидно, что с увеличением числа аллелей гена в популяции пропорционально увеличивается число вариантов генотипов признака.
Именно с открытием и дальнейшей разработкой главного комплекса гистосовместимости стало известно громадное количество аллелей в локусах ГКГС и, как следствие их комбинаций, наличие миллионов вариантов генотипов (рис. 1). В это же время хорошо было известно, что трансплантация органов и тканей от одного индивида другому заканчивается в подавляющем числе случаев отторжением, а при пересадке кожи от монозиготного близнеца его партнеру отторжения не происходит. Генетическая детерминация реакции отторжения не вызывала сомнений. Организм реципиента отторгает трансплантант от донора, когда у последнего есть антиген, отсутствующий у реципиента. Таким образом, ученые подошли к необходимости индивидуальной верификации антигенов. Эти потребности совпали с многочисленными разработками, демонстрирующими множество аллелей не только в ГКГС. В частности, была показана индивидуальная изменчивость в метаболизме лекарств из-за различий аллелей в генах; описано более 1300 аллелей в локусе, ответственном за муковисцидоз (при этом в 70% случаев регистрируют аллель AF508), выявлено более 70 вариантов недостаточности Г6ФД, показан полиморфизм а-антитрипсина и цитохромов Р450.
Генетическая суть аллелизма сводится к тому, что множественные аллели несут различия, влияющие на функцию белка, а, следовательно, изменяющие фенотип. Из множественного аллелизма возникло представление об аллельном полиморфизме, которое переросло и укрепилось в современное понятие генетический полиморфизм.
Наличие в популяции множественных аллелей одного локуса называется генетическим полиморфизмом. Если аллели одного локуса отличаются одним нуклеотидом, то такое различие называются однонуклеотидным полиморфизмом (ОНП). ОНП - это наиболее общий источник вариаций между людьми. Именно ОНП придает уникальную индивидуальность, к пониманию сути, которой наука приближается только сейчас.
Полиморфизм как сумма вариантов индивидуальной изменчивости является достоянием популяции, очевидно, что у отдельной особи может проявиться только один из этих вариантов. Каждый человек уникален по набору ОНП. Известно, что более 93% генов содержат ОНП. В геноме человека один полиморфный нуклеотид обнаруживается в среднем на протяжении 1 330 оснований. Нетрудно подсчитать, что геном среднестатистического человека содержит порядка 2,5 млн ОНП. Сегодня идентифицировано и картировано около 1,5 млн ОНП. Очевидно, что различия по одному основанию в соответствующих локусах лежат в основе генных бо-
лезней, индивидуальной чувствительности к возбудителям, индивидуальной изменчивости метаболизма лекарств и целого ряда фенотипических признаков, в сумме определяющих уникальность индивидуума.
Однонуклеотидные вариации встречаются в экзонах, ин-тронах, межгенных промежутках, повторах. Поэтому почти в каждом генетическом локусе можно обнаружить нуклео-тидные замены, приводящие к разным последствиям: 1) изменяющие нуклеотидную последовательность ДНК, но не влияющих на структуру белка; 2) изменяющих последовательность белка, не меняя его функции; 3) являющиеся причиной возникновения белков, с различными свойствами или отсутствием функции.
Понятно, что не все однонуклеотидные полиморфизмы влияют на фенотип.
Главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) представлен белками-антигенами, присутствующими на поверхности всех ядерных клеток человека. Синтез этих белков осуществляется генами, расположенными в локусе ГКГС и занимающими небольшой сегмент шестой хромосомы. Локус ГКГС у человека называется локусом комплекса HLA (HLA -сокращение от английского human leucocyte associated). В настоящее время известна группа сцепления ГКГС, состоящая из четырех локусов HLA, расположенных в таком порядке: HLA-A, HLA-С, HLA-В, HLA-D (А, С, В, D) в направлении от теломера к центромере. Эти локусы описывают как высоко полиморфные, так как индивидуальные геномы отличаются большим разнообразием аллелей по данным локусам. Это разнообразие хорошо иллюстрировано на рис. 1, где количество аллелей убедительно демонстрирует возможные миллионы вариантов генотипов в человеческой популяции, так как в популяции нет более двух аллелей в каждом среди четырех наборов.
Гены и антигены гистосовместимости делят на три класса
Гены класса I содержатся в трех локусах системы HLA: HLA-A, HLA-С, HLA-В. Порядок локусов точно определен от конца теломеры к центромере. Количество аллелей, по разным источникам, сильно варьирует от числа аллелей, указанных на рис. 1, до 40 аллелей А, 12 аллелей С, 59 аллелей В, описанных в недавнее время.
!е><ы класса >
Гены класса н Гены кпасса III ТЙ.А HLÂ HLA
В С А
■ и:
47 В 23 —-
количество алпелен
Il II II
fW fu 6 3 14
"--v------
Количество
Белки класса I являются трансплантационными антигенами. Именно эти белки узнаются как чужеродные при отторжении трансплантанта по уникальному состоянию антигена. Белки гликопротеинов класса I присутствуют на поверхности ядерных клеток млекопитающих, где составляют около 1% белков плазматической мембраны (~ 5-105 молекулы на клетку). Они ассоциированы с небольшим белком р2-микроглобулином, который кодируется геном, находящимся в другой хромосоме. По аминокислотной последовательности р2-микроглобулины гомологичны отдельному домену иммуноглобулинов. Локусы, кодирующие эти гликопротеи-ны наиболее полиморфны из всех известных у млекопитающих. В пределах вида существует необычайно большое число разных аллелей (рис. 1). Следует обратить внимание, что разнообразие антигенов ГКГС класса I (гликопротеинов I) имеет место в пределах популяции (или вида в целом), где могут
Цетромера HLA-D *—,
11ТТ1Ш______ш
Хромосома 6
HLA H LA HLA DP DO DR
аллелей
Рис. 1. Группа сцепления локусов главного комплекса гистосовместимости на хромосоме 6.
встречаться сотни вариантов антигенов класса I. Отдельная особь наследует лишь по одному аллелю каждого локуса от каждого из родителей. В отличие от этого антитела представлены у отдельной особи миллионами вариантов.
Гены класса II расположены в локусе HLA-D, который делят на четыре участка. К трем указанным на рис.1: HLA-DP, DQ и DR, добавляется описанный недавно HLA-DL/DO.
Белки (антигены) класса II распространены в тканях не так широко, как антигены класса I. Белки класса II присутствуют на поверхности большинства В-лимфоцитов, некоторых Т-лимфоцитов и макрофагов. Гликопротеины класса II состоят из двух полипептидных а и р цепей.
Гены участка, разделяющего класс I и класс II, называются генами класса III. Гены кодируют белки с различными функциями. В частности, известно, что гены класса III кодируют информацию о компонентах комплемента, антигенах групп крови и антигенах Т-лимфоцитов.
Таким образом, белки ГКГС класса I (HLA-антигены у человека) являются белками-антигенами, представленными на поверхности всех соматических клеток, которые придают уникальную индивидуальность практически каждому человеческому жителю планеты Земля. Наивысшее проявление генетического полиморфизма по признаку антигенной индивидуальности обеспечивается аллельным многообразием генов класса I, а фенотипическое проявление этой индивидуальности демонстрируют абсолютные неудачи при алло-трансплантации. В то же время белки класса I выполняют еще одну функцию: они представляют вирусные антигены цитотоксическим Т-киллерам. Вирусные антигены в ассоциации с гликопротеинами класса I узнаются рецепторами Т-киллеров, а последние реагируют с комплексом (вирусный антиген + белок класса I) и разрушают инфицированную вирусом клетку.
Белки класса II участвуют в передаче антиген-представляющими клетками сигнала Т-хелперам. Т-хелперы узнают чужеродные антигены на поверхности антиген-представляющей клетки в ассоциации с гликопротеина-ми ГКГС класса II - в результате Т-хелперы активируются. Активированные Т-хелперы выделяют ИЛ-2, который стимулирует начальные этапы дифференцировки В-клеток.
Практический интерес представляют сведения о соче-танном распределении белков класса I и класса II в клеточных популяциях индивида, особенно их исключительные варианты. В частности эритроциты человека не несут на клеточной поверхности ни белков класса I, ни белков класса II ГКГС. Эритроцит единственная клетка человека (но не мыши), лишенная трансплантационных антигенов. Это удивительное исключение определило современные возможности аллогенного переливания крови.
Сравнительные данные о степени участия молекул I и II класса ГКГС, показывают их одинаковое участие в индукции образования антител, доминирующую роль молекул класса I в отторжении аллогенного трансплантанта, монопольное участие белков класса I в презентации антигена для цитоток-сических Т-клеток, а белков класса II в презентации антигена для Т-хелперов.
Свойство аллелей HLA встречаться вместе чаще, чем этого следовало ожидать, при случайном комбинировании определяют их неравновесие по сцеплению. Например гаплотип А1, В8 встречается в пять раз выше расчетного, а гаплотип А3В7 в два слишком раза выше расчетного. Определенные комбинации аллелей тесно сцепленных локусов дают селективные преимущества их носителям и, следовательно, сохраняются при отборе.
Как было отмечено выше, каждая отдельная особь наследует лишь по одному аллелю локуса ГКГС от каждого из родителей, поэтому все соматические клетки имеют один, но очень индивидуальный гликопротеин класса I. Полиморфизм по генам и белкам класса I проявляется не у индивидуума, а в популяции. В отличие от такого полиморфизма, антитела представлены миллионами вариантов у отдельной особи. Считается, что одна мышь может производить от 106 до 1010 различных антител.
Антитела синтезируются при участии трех независимых генных пулов, находящихся в 6, 12 и 16 хромосомах. В каждом пуле отдельные генные сегменты кодируют разные части вариабельных областей легких и тяжелых цепей Ig. Комбинируя различным образом унаследованные генные
сегменты, кодирующие Vl- и Vh- области, человек может вырабатывать тысячи различных L-цепей и H-цепей, которые могут ассоциироваться с образованием миллионов различных антител. Это число, вероятнее всего, увеличивается в несколько раз в результате миссенс-мутаций, происходящих в генных сегментах, кодирующих V-области.
Очевидно, что вариантами одного и того же аллельного полиморфизма и полигении создается и уникальная индивидуальность особи и способность последней производить громадное разнообразие антител.
Генетические полиморфизмы в практической медицине
Система АВ0. Впервые связь особенностей антигенной структуры эритроцитов с заболеванием была показана при открытии Rh-совместимости матери и плода. Поиски возможных генетических маркеров для различных заболеваний обратили внимание исследователей на различия в антигенной структуре АВ0. Многолетние исследования не привели к открытию механизма ассоциации АВ0 с заболеваниями, для которых были получены статистически значимые результаты наличия самой ассоциации. В частности была показана значимая ассоциация рака желудка с группой крови А. Кроме того было показано, что риск оказаться пораженным раком поджелудочной железы, раком шейки матки, раком яичников, раком молочной железы и некоторыми другими формами рака был несколько выше для больных с группой крови А. Риск заболевания язвой 12-ти перстной кишки был несколько выше для обладателей группы крови 0. Таким образом, были установлены значимые, но не сильные ассоциации для язвенной болезни двенадцатиперстной кишки, рака желудка и целого ряда других злокачественных новообразований, но не был вскрыт механизм ассоциации, что и обусловило падение интереса к данной проблеме.
Однако не следует забывать, что современная медицина широко и успешно использует в практике переливания крови сведения об особенностях антигенной структуры эритроцитов системы АВ0. Правила переливания крови - одно из успешных практических решений, полученных на базе первых разработок в области аллельного полиформизма.
Система HLA и заболевания. Для каждого локуса HLA известно много аллелей, которые описаны по принадлежности к локусам, имеют специальную нумерацию (например А1-А40, В1-В59) и определены по частоте аллелей преимущественно для европейских народов (А1- 0,149 и др.). Конкретное аллельное сочетание называется гаплотип.
Типирование HLA-антигенов имеет клиническое значение для подбора максимально совместимых донора и реципиента при трансплантации органов и тканей, а также в плане высокой сцепленности некоторых HLA-антигенов с предрасположенностью к некоторым заболеваниям.
Многочисленные поиски генетических маркеров системы HLA, связанных с различными аномалиями, показали довольно сильные ассоциации для ряда заболеваний. В частности риск анкилозирующего спондилита был в 87 раз более вероятен у носителей аллелей В27. В таблице 1 приведены ассоциации между HLA и некоторыми болезнями.
Таблица 1
Имеющиеся результаты свидетельствуют о том, что очень высокая предрасположенность носителей антигена ЫЬА-В27 к анкилозирующему спондилиту была редким исключением. Для других заболеваний эта предрасположенность значительно ниже. В то же время, очевидно, что вклад ЫЬА-антигенов в развитие указанных заболеваний достаточно весомый, и попытки вскрыть механизм ЫЬА-ассоциаций являются весьма перспективными. Очевидно, что важная
Ассоциации между HLA и некоторыми болезнями
Болезни (признаки) HLA Относительный риск
Анкилозирующий спондилит В27 87,4
Реактивный артрит В27 37,0
Острый передний увеит В27 10,4
Подострый тиреодит Bw35 13,7
Псориаз 0w6 13,3
Герпетиформный дерматит D/DR3 15,4
Идиопатическая болезнь Аддисона D/DR3 6,3
Идиопатическая мембранная идиопатия D/DR3 12
Пузырчатка (у евреев) D/DR4 14,4
роль ЫЬЛ-антигенов в реализации иммунного ответа, его генетический полиморфизм, зависящий от различных аллель-ных сочетаний, указывает на первоочередное перспективное направление будущих исследований персонифицированной медицины. Очень показательны разработки, проведенные среди пациентов с медленным развитием ВИЧ-1 инфекции. Было установлено, что из-за делеции 32 пар нуклеотидов в А32, Т-клеточный рецептор ССЯ5 теряет способность связываться с белками ГКГС. У гомозиготных людей не вызывает заболевание. Аллель А32 чаще всего встречается у финнов (16% населения). В некоторых странах аллель А32 не встречается.
Различия в ответе на прием чужеродных веществ (ксенобиотиков) и лекарств из-за различий аллелей в генах, отвечающих за метаболизм. Информация о роли генетических полиморфизмов в клинически значимых изменениях и изменениях в реакциях на лекарственные средства отражает индивидуальные различия белков, участвующих во всасывании, распределении, действии на клетку лекарственных веществ и их элиминации. И хотя основной акцент фарма-когенетических исследований сделан на реакциях элиминации, трудно обойти вниманием полиморфизм гена альдегид-дегидрогеназы (АLDH), продукты деятельности которого ответственны за всасывание этанола.
У человека имеется 13 аллелей гена АЬБН, которые создают большое число полиморфизмов. Некоторые из них являются значимыми и проявляются в целых популяциях. Один из вариантов гена АLDH приводит к отсутствию каталитической активности и, как следствие, накоплению токсического ацетальдегида. Нарушения метаболизма алкоголя хорошо описаны. Примечательно, что у 45% китайцев и у 100% представителей северных народов отмечена недостаточность гена ALDH2.
Довольно подробно изучена роль белков цитохромов Р450 человека, приводящая к инактивации ксенобиотиков и лекарств. Белки цитохромов Р450 человека - большая группа ферментов, кодируемых различными генами СYP. Все ферменты цитохромов Р450 - мембраносвязывающие гемопро-теины печени. Насчитывается более 50 различных ферментов. Белки демонстрируют четкую зависимость от аллельно-го состояния, проявляемую отсутствием, уменьшением или повышением активности фермента. В частности, описано 26 аллелей в гене СYP2D6, влияющих на его активность.
Различают первую и вторую фазы метаболизма лекарственных веществ. Под действием цитохромов Р450 происходит добавление к молекуле гидроксильной группы. Гидроксильная группа, присоединенная в I фазу, создает точку присоединения к лекарству углеводной или ацетильной группы, что приводит к детоксикации лекарственного средства и облегчает его выделение.
Цитохромы Р450 сгруппированы в 20 семейств согласно гомологии аминокислотной последовательности. Различают три семейства - СYP1, СYP2 и СYP3, содержащих шесть генов, которые кодируют шесть ферментов, участвующих в I фазе метаболизма у 90% всех лекарственных средств (СYP1А1, СYP1А2, СYP2С9, СYP2С19, СYP2D6 и СYPА4).
Различные комбинации аллелей приводят к количественным различиям метаболической активности. Выделяют три основных фенотипа: с быстрым нормальным и сниженным метаболизмом. Индивидуумы с быстрым метаболизмом не получают достаточного эффекта при использовании обычных доз, которых не хватает для поддержания фармакологического уровня содержания в крови. При медленном метаболизме возникает явный риск накопления токсического уровня лекарств.
Аллели генов семейств СYP1, СYP2 и СYP3 проявляют разную метаболическую активность. Так, аллели СYP12А, метаболизирующего кофеин, обладают вариантами высокой и низкой активности; аллели гена СYP2С9, метаболизирующего метронидозол, обладают вариантами высокой, низкой и нулевой активности; аллели гена СYPЕ119, метаболизиру-ющие противоэпилептические средства, антидепрессанты и успокаивающие средства, обладают только вариантами низкой или нулевой активностью; а аллели гена СYP3А4, мета-болизирующего ацетоминофен, противогрибковые средства, кокаин, кофеин, циклоспорин А, диазепам, эритромицин, статины, таксол и варфарин проявляют варианты высокой,
низкой и нулевой активности. При этом частота многих аллелей цитохромов Р450 различается в разных популяциях. Так, фенотип с медленным метаболизмом гена СYP2С9 встречается у 14% европеоидов, редко встречается у монголоидов и практически отсутствует у американских индейцев и жителей Океании. В то же время аллели с медленным метаболизмом гена СYP2С19 составляют 3% у европеоидов и около 16% у всех монголоидов.
Варфарин - часто применяемый антикоагулянт. Варфарин при назначении требует тщательного контроля, чтобы исключить риск избыточного антикоагулянтного действия и кровотечения, а также недостаточного коагулянтно-го действия и тромбообразования.
Варфарин проходит I фазу детоксикации с помощью ци-тохрома СYP2С9. Частота аллелей, определяющих недостаточность СYP2С9:: 20% у европеоидов, 35% у афроамерикан-цев и менее 2% у монголоидов. Пациентам с этими генетическими вариантами требуется меньшая поддерживающая доза варфарина. Гетерозиготам по аллелям недостаточности показана в среднем на 20% более низкая доза варфарина для поддержания той же степени свертывания. Учет генотипа СYP2С9 пациента для подбора доз может уменьшить время для достижения стабильного режима дозирования.
Два варианта СYP2С9*2 и СYP2С9*3 определяют менее половины генетической изменчивости ответа на терапию варфарином. Дополнительная изменчивость вызвана ферментом УКОЯС1 - продуктом гена VKRC1. Среди многочисленных аллей этого гена удается выделить два гаплотипа А и В, отличающихся по дозе варфарина, необходимой для достижения антикоагулянтного эффекта. Для гомозигот АА терапевтическая доза составляет 3,2 мг/сут., у ВВ - 6,1 мг/сут., у гетерозигот АВ - 4,4 мг/сут. Предполагается, что гаплотип В требует более высокой дозы варфарина для блокады повторного использования витамина К.
Анализ аллельного состояния генотипов СYP2С9 и VKORC1 позволяет объяснить почти половину индивидуальных различий в необходимой дозе варфарина. Гомозиготам по аллелям СYP2С9 и VKORC1 со сниженной активностью для достижения терапевтического эффекта показана одна пятая, одна шестая дозы варфарина оптимальной для гомозигот по нормальным аллелям.
Аллельные варианты определяют индивидуальную изменчивость и II фазы метаболизма. Типичными реакциями II фазы, приводящими к инактивации лекарств и созданию растворимых метаболитов для выведения, являются ацети-лирование, метилирование и глюкуронизация. Гены, определяющие метаболизм II фазы, функционально полиморфны и обеспечивают дополнительную изменчивость метаболизма. Различают медленное и быстрое ацетилирование, метилирование и глюкуронизацию.
Пример фармакокинетического полиморфизма ацети-лирования хорошо продемонстрирован у больных туберкулезом. При лечении больных изониазидом были выделены две группы с медленной и быстрой формами инактивации лекарства. У лиц, медленно инактивирующих изониазид, отмечена высокая частота периферической нейропатии и подавления функции костного мозга. При быстрой форме инактивации отмечено частое отсутствие эффекта лечения туберкулеза. Медленные и быстрые фенотипы инактивации определяются аллельными различиями в гене ацетилтранс-феразы NАТ2. Среди множества аллелей NАТ2 определены три основных аллеля медленного ацетилирования. Аллели медленного метаболизма определяют значимое уменьшение количества ^ацетилтрансферазы в печени и гомозиготны по рецессивным аллелям в данном локусе. Аллели быстрого метаболизма - доминантные гомозиготы. Скорость обеспечиваемого ими метаболизма не позволяет поддерживать терапевтические уровни лекарства при ежедневном приеме изониазида. Частота фенотипа медленного ацетилирования заметно различается в разных популяциях и ровна у европеоидов 58%, у китайцев - 22%, у японцев - 10%, у индусов - 6%.
В то же время широкое применение изониазида для лечения туберкулеза, выявило случаи повреждения печени, вызванное этим препаратом. Манифестный гепатит, развивающийся у некоторых пациентов, приводил к летальному исходу. Степень гепатотоксичности коррелирует с концентрацией в плазме гидрозина - промежуточного продукта ме-
таболизма изониазида. Гидрозин в дальнейшем метаболизи-руется до химически активного гепатотоксина под влиянием СYP2Е1. Токсический метаболит вызывает некроз гепатоци-тов. Уровень повреждения повышается у больных алкоголизмом, так как этиловый спирт индуцирует СYP2Е1.
Очевидно, что для группы пациентов с риском гепато-токсического гепатита, с учетом генотипирования по 'ЫАТ2 риск развития гепатита выше у медленных ацетиляторов. Но для группы больных алкоголизмом преимущества «быстрого» ацетилирования неочевидны.
Кроме влияния на инактивацию изониазида фенотип ацетилирования влияет на целый ряд других лекарств. «Быстрым ацетиляторам» требуются большие дозы гидролизина при лечении артериальной гипертензии и дапсона при лечении лепры и других инфекций. «Медленные ацети-ляторы» при приеме гидролизина имеют повышенный риск развития лекарственного синдрома, сходного с системной красной волчанкой, и риск идиосинкразии при лечении сульфаниламидами.
Недостаточность глюкоза-6-фосфат дегидрогеназы (Г6ФД) - наиболее частая ферментопатия, поражающая около 400 млн людей во всех странах. Недостаточность Г6ФД -одно из наиболее генетически разнообразных из известных заболеваний. Выявлено более 70 вариантов болезни на молекулярном уровне. Около 10% мужчин африканского происхождения имеют недостаточность Г6ФД. Установлено, что высокая частота варианта гена Г6ФД в некоторых популяциях подобно серповидноклеточному гемоглобину обеспечивает некоторую защиту от малярии.
Эту ферментопатию первоначально обнаружили, когда оказалось, что противомалярийный препарат хлорохин вызывает у мужчин с недостаточностью Г6ФД гемолитическую анемию. При недостаточности Г6ФД хлорохин снижает уро-
вень клеточного восстановительного глутатиона, и последующие повреждения заканчиваются гемолизом. Аналогичным эффектом обладают сульфаниламидные препараты, сульфо-ны (дапсон) и некоторые другие. Фавизм - тяжелая гемолитическая анемия, вызванная употреблением конских бобов, возникает вследствие выраженной недостаточности Г6ФД. Еще Пифагор предупреждал своих сограждан об опасности употребления в пищу этих бобов.
Медицина будущего - персонализированная генетическая медицина, позволяющая на основе индивидуального генотипа пациента оптимизировать медицинскую помощь для уменьшения осложнений и улучшения исходов. Лекарственная терапия, основанная на фармакогенетике, - один из приоритетных разделов персонализированной медицины, призванного справиться не только с неблагоприятными реакциями на лекарства, но и с летальными исходами в результате их применения. Согласно статистике, в США неблагоприятные реакции на лекарства происходят более чем у 2 млн пациентов, приводя к 100 тыс. смертей.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Прозрачность исследования. Исследование не имело спонсорской поддержки. Исследователь несет полную ответственность за предоставление окончательной версии рукописи в печать.
Декларация о финансовых и иных взаимодействиях. Автор принимал участие в разработке концепции и дизайна исследования и в написании рукописи. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами. Автор не получали гонорар за исследование.
Работа поступила в редакцию: 28.12.2014 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. - Т. 3. - М.: Мир, 1994. - 506 с.
2. Аткинсон А.Дж., Абернети Д.Р., Дэниэлс Ч.И. и др. Принципы клинической фармакологии. - Пер. с англ. - М.: Практическая медицина, 2013. - 530 с.
3. Бочков Н.П. Клиническая генетика. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2002. - 448 с.
4. Притчард Д.Дж., Корф Б.Р. Наглядная медицинская генетика. - Пер. с англ. - М.: ГЭОТАР-Мед, 2009. - 196 с.
5. Льюин Б. Гены. - М.: Бином, 2011. - 896 с.
6. Льюин Б., Кассимерис Л., Лингаппа В.П. и др. Клетки. -М.: Бином, 2011. - 951 с.
7. Майборода А.А., Кирдей Е.Г., Семинский И.Ж., Цибель Б.Н. Механизмы индукции воспаления. Сообщение 1 //
Сибирский медицинский журнал (Иркутск). - 1994. - №1-2. - С.5-9.
8. Майборода А.А., Цибель Б.Н., Семинский И.Ж., Кирдей Е.Г. Механизмы индукции и развития воспаления. Сообщение 2 (проблемы хронизации) // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). - 1995. - №1. - С.5-8.
9. Майборода А.А., Кирдей Е.Г., Семинский И.Ж., Цибель Б.Н. Учебное пособие по общей патологии (иммунный ответ, воспаление) - М.: МЕДпресс-информ, 2006. - 106 с.
10. Ньюссбаум Р.Л., Мак-Иннес Р.Р., Виллард Х.В. Медицинская генетика. - Пер. с англ. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 624 с.
11. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. - Т.1. -М.: Мир, 1989. - 308 с. '
REFERENCES
1. Alberts B., Bray D., Lewis J., et al. Molecular Biology of the Cell. - Vol. 1, 2, 3. - New York: Wiley, 1994.
2. Atkinson A.J., Abernethy D.R., Daniels Ch.I., et al. Principles of Clinical Pharmacology. - Translated from English. - Moscow: Practicheskaya Medicina, 2013. - 530 p. (in Russian)
3. Bochkov N.P. Clinical genetics. - Moscow: GEOTAR Media, 2002. - 448 p. (in Russian)
4. Pritchard D.J., Korf B.R. Transparent medical genetics. - Translated from English. - Moscow: GEOTAR-Med, 2009. -196p. (in Russian)
5. Lewin B. Genes. - Translation from English. - Moscow: Binom, 2011. - 896 p. (in Russian)
6. Lewin B., Kassimeris L., Lingappa V.P., et al. Cells. -Translation from English. - Moscow: Binom, 2011. - 951 p. (in Russian)
7. Majboroda A.A., Tsibel B.N., Seminsky I.Z., Kirdey E.G.
Mechanisms of induction of inflammation. Message 1 // Sibirskij Medicinskij Zurnal (Irkutsk). - 1994. - Vol. 1. №1-2 - P.5-9. (in Russian)
8. Majboroda A.A., Tsibel B.N., Seminsky I.Z., Kirdey E.G. Mechanisms of induction and the development of inflammation. Message 2 (problems chronisation) // Sibirskij Medicinskij Zurnal (Irkutsk). - 1995. - Vol. 2. №1. - P.5-8. (in Russian)
9. Majboroda A.A. Textbook and other general pathology (immune response, inflammation). - Moscow: MEDpress Inform, 2006. - 106 p. (in Russian)
10. Nyussbaum R.L., McInnes R.R., Willard H.W. Medical Genetics. - Translated from English. - Moscow: GEOTAR-Media, 2010. - 624 p. (in Russian)
11. Vogel F., Motulsky A.G. Human Genetics. Problems and Approaches. - Vol. 1. - Translated from English. - Moscow: Mir, 1989. - 308 p. (in Russian)
Информация об авторе:
Майборода Аскольд Александрович - д.б.н., профессор, заведующий кафедрой медицинской биологии,
664003, Иркутск, ул. Красного Восстания, 1
Information About the Author:
Majboroda Askold A. - PhD, DSc, Professor, Head of the Department of Medical Biology, Russia, 664003, Irkutsk, Krasnogo Vosstania st., 1.
