CC BY
45
УДК 613.64: 616.717-057
ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕНОТИПОВ ДЕТЕЙ И ВЗРОСЛЫХ, ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ РИСКА
12 3 1 13 1
О.В. Долгих ' ' , А.В. Кривцов , О.А. Бубнова ' , К.Г. Старкова , В.А. Лучникова1, Е.А. Пирогова1
1 ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», Россия, 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, 82,
2 ФБУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский политехнический университет», Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29,
3 ФБУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», Россия, 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15
Проведена сравнительная оценка результатов иммунодиагностики и анализа полиморфизма генов детей, экспонированных аэротехногенными загрязнителями, с генотипами их родителей. Установлен генетический полиморфизм генов детоксикации СУР1Л1, СРОХ, БиЬТ1Л1, а также вариантная аллельность генов, характеризующих состояние эндотелия сосудов (¥ЕОЕ и как у детей, так и их родителей. Представленные данные свидетельствуют о генетической фиксации минорных генотипов родителей у детей в условиях воздействия химических факторов риска.
Ключевые слова: аэрогенная внешнесредовая нагрузка, полиморфизм генов, генетическая фиксация, гены детоксикации, факторы риска.
Актуальным является проведение объективной и достоверной оценки систем детоксикации и полиморфизма генов у населения в условиях повышенной техногенной химической нагрузки с использованием современных диагностических молекулярно-генетических технологий [1-4, 7-11]. Анализ и использование в дельнейшем современных генетических диагностических критериев, прежде всего генов детоксикации 1-й и 2-й фазы, позволит расширить доказательную базу по выявлению причинно-следственных связей патологических и преморбидных состояний, обусловленных воздействием химических факторов среды обитания [5, 6, 12].
Целью исследования являлся сравнительный анализ генетических маркеров у детского
и взрослого населения, проживающего на территории воздействия химических факторов риска.
Материалы и методы. В качестве территории наблюдения были выбран район крупного промышленного города с развитой химической промышленностью. Ведущими факторами аэрогенной внешнесредовой нагрузки на территории являются формальдегид (превышение ПДКСС до 3,57); фенол (до 1,42 ПДКСС), бенз(а)пи-рен (до 5,41 ПДКсс). Приоритетный путь поступления вредных веществ - ингаляционный. В качестве контрольной, условно-чистой территории выбран район с допустимым уровнем химического воздействия. Обследовано детское население (75 человек), постоянно проживающее и посещающее ДДУ в соответствующих
© Долгих О.В., Кривцов А.В., Бубнова О.А., Старкова К.Г., Лучникова В.А., Пирогова Е.А., 2015
Долгих Олег Владимирович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом иммунобиологических методов диагностики (е-шаД: [email protected]; тел. (342) 236-39-30).
Кривцов Александр Владимирович - кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией иммуногенети-ки (е-шаП: [email protected]; тел. (342) 236-39-30).
Бубнова Ольга Алексеевна - младший научный сотрудник отдела иммунобиологических методов диагностики, студентка магистратуры биологического факультета (е-шаП: [email protected]; тел. (342) 236-39-30).
Старкова Ксения Геннадьевна - кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией иммунологии и аллергологии (е-шаП: [email protected]; тел. (342) 236-39-30).
Лучникова Виктория Александровна - младший научный сотрудник отдела иммунобиологических методов диагностики, доцент кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности (е-шаП: [email protected]; тел. (342) 236-39-30).
Пирогова Елена Алексеевна - младший научный сотрудник отдела иммунобиологических методов диагностики (е-шаП: [email protected]; тел. (342) 236-39-30).
районах, а также взрослое население (родители детей) в количестве 36 человек.
Забор материала для ПЦР проводился методом взятия мазков со слизистой оболочки ротоглотки. Затем выделяли ДНК с помощью сорбентного метода, в основе которого лежит разрушение клеток с дальнейшей сорбцией нуклеиновых кислот на сорбент.
Для исследования полиморфных вариантов в изучаемых генах применяли методику ПЦР, в основе чего - реакция амплификации и детекция продуктов этой реакции в режиме реального времени с помощью флюоресцентных меток, которыми предварительно помечают используемые для реакции амплификации праймеры. Для одновременной детекции нескольких продуктов реакции применяют разные флюоресцентные метки и зонды (мультиплексная ПЦР). В качестве праймеров использовали участок ДНК генов СУР1А1, СРОХ, УБОБ, еКО-синтаза, 8ИЬТ1А1. Для определения генотипа человека применяли метод аллельной дискриминации, когда различия между гетеро-зиготами, гомозиготами дикого и минорного вариантов устанавливали по различиям в протекании реакций амплификации соответствующих праймеров.
Обработка данных по генотипированию проводилась с использованием унифицированной программы «Ген Эксперт». Данная программа служит для расчета статистических параметров для исследований «случай - контроль», использующих 8МР (диагностику однонуклеотидных полиморфизмов). Применялись статистические методы для описания равновесия частот генотипов и аллелей генов по равновесию Харди-Вайнберга.
Результаты и их обсуждение. Поведен анализ особенностей однонуклеотидных полиморфизмов у проживающего в условиях комбинированной многофакторной химической экспозиции техногенными факторами взрослого населения и закрепления измененного генотипа у детей, также живущих на данной территории (таблица).
Установлено, что полиморфизм гена де-токсикации СУР1А1 отличается преимущественными негативными отклонения у детей основной группы, тогда как гетерозиготный вариант генотипа СРОХ характерен для взрослых основной группы, закрепляясь по наследству в виде патологической гомозиготы на уровне, превышающем аналогичную распротраненность генотипа у взрослых в 3 раза. Повышенная распространенность гетезиготного генотипа гена
Сравнительный полиморфизм генов у детей и их родителей в условиях экспонирования
химическими техногенными факторами
Показатель Генотип Взрослые Генотип Дети
основная контроль основная. контроль
Ген цитохрома Р-450 GG 93 % 94 % GG 92 % 93 %
AG 6 % 4 % AG 8 % 7 %
AA 1 % 2 % AA 0 % 0 %
G 96 96 G 96 97
A 4 4 А 4 3
Ген СРОХ 1 (копропорфирино-геноксидаза) AA 62 % 65 % GG 70 % 66 %
CA 37 % 35 % GA 27 % 33 %
СС 1 % 0 % AA 3 % 1 %
А 80 83 А 83 83
С 20 17 С 17 17
Гн БиЪТ1А1 GG 27 % 27,3 GG 30 % 34,8
GA 61 % 54,5 GA 59 % 39,1
AA 12 % 18,2 AA 11 % 26,1
G 58 65 G 59 62
А 42 35 А 41 38
Ген УБОБ GG 55 % 52 % GG 50 % 50 %
GC 37 % 37 % GC 40 % 40 %
CC 8 % 11 % CC 10 % 10 %
G 73 70 G 71 70
С 27 30 С 29 30
Ген еЫОБ GG 54 % 52 % GG 47 % 60 %
GT 40 % 41 % GT 44 % 34 %
TT 16 % 7 % TT 9 % 6 %
G 74 74 G 69 77
Т 26 26 Т 31 23
сульфатазы (8ИЬТ1Л1) характеризует особенности полиморфизма как взрослых, так и детей основной группы. Полиморфизм гена фактора некроза опухоли свидетельствует о негативной селекции при наследовании и преобладании у детей как минорного аллеля, так и нежелательных вариантов генотипа. Выявлена повышенная распространенность гетерозиготного варианта патогенетических генов, отвечающих за состояние эндотелия сосудистого русла (УЕОБ, eNOS), и если ген эндотелиального фактора роста у родителей в основной группе не отличался от контроля, то гомозиготный вариант (ТТ) гена NO-синтазы обеспечил у потомства высокий уровень гетерозиготных отклонений.
Установленные генетические ассоциации указывают на наличие негативной генетической селекции большинства анализируемых генов, чему способствует присутствие в атмо-
сферном фоздухе формальдегида, фенола, бенз(а)пирена, так как для контрольной группы подобные ассоциации не характерны.
Выводы. Таким образом, проведенная сравнительная оценка результатов иммунодиагностики и анализа полиморфизма генов детей, экспонированных техногенными загрязнителями, с генотипами их родителей позволила выявить особенности генетического полиморфизма генов детоксикации СУР1Л1, СРОХ, SULT1Л1, а также аллельность иммунокомпетентных генов и генов, характеризующих состояние эндотелия сосудов (УЕОБ и eNOS) у детей и их родителей. Представленные данные свидетельствуют о генетической фиксации у детей существующих полиморфизмов родителей и росте распространенности мутантных аллелей генов эндотелиального фактора роста и эндотелиальной NO-синтазы в условиях воздействия химических факторов риска (формальдегид, фенол, бенз(а)пирен).
Список литературы
1. Долгих О.В., Предеина Р.А., Дианова Д.Г. Экспериментальная оценка влияния фенолов на иммуно-регуляцию EX VIVO // Анализ риска здоровью. - 2014. - № 1. - С. 83-87.
2. Зайцева Н.В., Дианова Д.Г., Долгих О.В. Особенности апоптоза у детей при хроническом аэрогенном воздействии фенола // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 2. - С. 56-59.
3. Измеров Н.Ф. Профессиональный отбор в медицине труда // Медицина труда и промышленная экология. - 2006. - № 3. - С. 1-5.
4. Иммунологические и генетические маркеры внешнесредовой экспозиции стронцием / К.Г. Горшкова, О. А. Бубнова, Е. Д. Маерова, О.В. Долгих // Санитарный врач. - 2014. - № 3. - С. 72-74.
5. Особенности генетического полиморфизма у женщин с угрозой невынашивания в условиях хронической аэрогенной экспозиции фенолами / О.В. Долгих, А.В. Кривцов, О.А. Бубнова, В.Б. Алексеев // Анализ риска здоровью. - 2013. - № 4. - С. 77-81.
6. Патогенетические закономерности каскадного механизма развития хронических гастродуоденаль-ных заболеваний у детей, обусловленных потреблением питьевой воды ненадлежащего качества по содержанию продуктов гиперхлорирования и марганца / О.Ю. Устинова, К.П. Лужецкий, О.А. Маклакова, М.А. Землянова, О.В. Долгих, Т. С. Уланова // Анализ риска здоровью. - 2014. - № 3. - С. 61-70.
7. Approaches to the evaluation of chemical-induced immunotoxicity / K. Krzystyniak [et al.] // Environ Health Perspect. - 1995. - Vol. 103, suppl. 9. - P. 17-22.
8. Effects of resveratrol on human immune cell function / R. Falchetti [et al.] // Life Sci. - 2001. - Vol. 70, № 1. - Р. 81-96.
9. Immunotoxicilogy: suppressive and stimulatory effects of drugs and environmental chemicals on the immune system / E. Gleichmann [et al.] // Arch. Toxicology. - 1989. - № 63. - P. 257-273.
10. Influence of air pollution on humoral immune response / R. Stiller-Winkler [et. al.] // J. Clin. Epidemiol. -1996. - Vol. 49 (5). - P. 527-534.
11. Xenobiotic-metabolizing enzymes in human respiratory nasal mucosa / P.G. Gervasi, V. Longo, F. Naldi, G. Panattoni, F. Ursino // Biochem Pharmacol. - 1991. - Vol. 41. - P. 177-184.
12. Zaitseva N.V., Dianova D.G., Dolgykh O.V. Effects of cellular immunity in conditions of surplus supply of strontium with consumed water // European journal of natural history. - 2014. - № 1. - С. 7-8.
References
1. Dolgih O.V., Predeina R.A., Dianova D.G. Jeksperimental'naja ocenka vlijanija fenolov na immunoregul-jaciju EX VIVO [Experimental assessment of phenols impact on the EX VIVO immune regulation]. Analiz riska zdorov'ju, 2014, no 1, рр. 83-87.
2. Zajceva N.V., Dianova D.G., Dolgih O.V. Osobennosti apoptoza u detej pri hronicheskom ajerogennom vozdejstvii fenola [Peculiarities of apoptosis in children at chronic aerogenic exposure to phenol]. Fundamental'nye issledovanija, 2014, no 2, pp. 56-59.
3. Izmerov N.F. Professional'nyj otbor v medicine truda [Professional selection in the occupational medicine]. N.F. Izmerov. Medicina truda i promyshlennaja jekologija, 2006, no 3, pp. 1 5.
4. Gorshkova K.G., Bubnova O.A., Maerova E.D., Dolgih O.V. Immunologicheskie i geneticheskie markery vneshnesredovoj jekspozicii stronciem [Immunological and genetic markers of the external environmental exposure to strontium]. Sanitarnyj vrach, 2014, no 3, pp. 72-74.
5. Dolgih O.V., Krivcov A.V., Bubnova O.A., Alekseev V.B. Osobennosti geneticheskogo polimorfizma u zhenshhin s ugrozoj nevynashivanija v uslovijah hronicheskoj ajerogennoj jekspozicii fenolami [Peculiarities of genetic polymorphism in women with the threat of premature delivery in the conditions of chronic aerogenic exposure to phenols]. Analiz riska zdorovju, 2013, no 4, pp. 77-81.
6. Ustinova O.Ju., Luzheckij K.P., Maklakova O.A., Zemljanova M.A., Dolgih O.V., Ulanova T.S. Patoge-neticheskie zakonomernosti kaskadnogo mehanizma razvitija hronicheskih gastroduodenal'nyh zabolevanij u detej, obuslovlennyh potrebleniem pit'evoj vody nenadlezhashhego kachestva po soderzhaniju produktov giperhloriro-vanija i marganca [Pathogenetic regularities of cascade mechanism of the development of chronic gastroduodenal diseases in children stipulated by the consumption of potable water of improper quality undrr the content of hyperchlorination products and manganese]. Analiz riska zdorovju, 2014, no 3, pp. 61-70.
7. Approaches to the evaluation of chemical-induced immunotoxicity. K Krzystyniak [et. al.]. Environ Health Perspect, 1995, no 103, suppl 9, pp. 17-22.
8. Effects of resveratrol on human immune cell function. R. Falchetti [et. al.]. Life Sci., 2001, vol. 70, no 1, pp. 81-96.
9. Immunotoxicilogy: suppressive and stimulatory effects of drugs and environmental chemicals on the immune system. E. Gleichmann [et. al.]. Arch. Toxicology, 1989, no 63, pp. 257-273.
10. Influence of air pollution on humoral immune response. Stiller-Winkler R [et. al.]. J. Clin. Epidemiol, 1996, 49 (5), pp. 527-534.
11. Gervasi P.G., Longo V., Naldi F., Panattoni G., Ursino F. Xenobiotic-metabolizing enzymes in human respiratory nasal mucosa. Biochem Pharmacol, 1991, vol. 41, pp. 177-184.
12. Zaitseva N.V., Dianova D.G., Dolgykh O.V. Effects of cellular immunity in conditions of surplus supply of strontium with consumed water. European journal of natural history, 2014, no 1, pp. 7-8.
CHARACTERIZATION OF THE GENOTYPES OF CHILDREN AND ADULTS RESIDING IN THE CONDITIONS EXPOSED TO THE CHEMICAL RISK FACTORS
О.V. Dolgikh 12'3, А.V. Krivtzov 1, О.А. Bubnova 13, K.G. Starkova 1, VA. Luchnikova 1, Е.А. Pirogova 1
1 FBSI "Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies", Russian Federation, Perm, 82, Monastyrskaya St., 614045,
2 Perm National Research Polytechnic University, Russian Federation, Perm, 29, Komsomolsky prospekt, 614990,
3 Perm State National Research University, Russian Federation, Perm, 15, Bukireva St., 614990
We conducted the comparative assessment of the results of immune diagnostics and analysis ofpolymorphism of genes in children exposed to the aero-technogenic contaminants with the genotypes of their parents. We established the genetic polymorphism of detoxication genes CYP1A1, CPOX, SULT1A1 as well as the alternative allelism of genes characterizing the condition of the endothelium of vessels (VEGF and eNOS) both for children and their parents. The presented data evidence the genetic fixation of minor genotypes ofparents in children exposed to the chemical risk factors.
Key words: aerogenic external environmental load, polymorphism of genes, genetic fixation, detoxication genes, risk factors.
© Dolgikh O.V., Krivtzov A.V., Bubnova O.A., Starkova K.G., Luchnikova V.A., Pirogova E.A., 2015
Dolgikh Oleg Vladimirovich - doctor of medical sciences, professor, head of immune-biological diagnostic methods department, professor of the human ecology and life safety department, professor of the environment protection department (e-mail: [email protected]; tel. (342) 236-39-30).
Krivtsov Aleksandr Vladimirovich - candidate of medical science, head of immunegenetics laboratory (e-mail: [email protected]; tel. (342) 236-39-30).
Bubnova Olga Alekseevna - junior research assistant of the immune-biological diagnostic methods department (e-mail: [email protected]; tel. (342) 236-39-30).
Starkova Kseniya Gennadyevna - candidate of medical science, head of immunology and allergology laboratory (e-mail: [email protected]; tel. (342) 236-39-30).
Luchnikova Viktoria Aleksandrovna - junior research assistant of the immune-biological diagnostic methods department, associate professor of the human ecology and life safety department (e-mail: [email protected]; tel. (342) 236-39-30).
Pirogova Elena Alekseevna - junior research assistant of the immune-biological diagnostic methods department (e-mail: [email protected]; tel. (342) 236-39-30).
