Хронічне обструктивне захворювання легень та генетична схильність Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE AND GENETIC PREDISPOSITION

Basanets A.V., Dolinchuk L.V.

ХРОН1ЧНЕ ОБСТРУКТИВНЕ ЗАХВОРЮВАННЯ ЛЕГЕНЬ ТА ГЕНЕТИЧНА СХИЛЬН1СТЬ

1 БАСАНЕЦЬ А.В., 2ДОЛ1НЧУК Л.В.

1 ДУ «1нститут медицини пращ НАМН», м. КиТв 2 Нацюнальний медичний унiвеpситет iM. О.О. Богомольця, м. КиТв

УДК 616.24-056.7

Ключовi слова: ХОБЛ, генетична схильшсть, полiморфiзм.

Укра'Тш найб1льша частка профес1йноТ' захворюваност1 рееструеться у вуг1льн1й промисловост1, умови прац1 в як1й характеризуются впливом таких небезпечних чинник1в вироб-ництва, як висок1 концентраци вупль-нопородного пилу у пов1тр1 робочоТ зони, тяжке ф1зичне навантаження, несприятливий м1крокл1мат тощо. За даними дослщжень, лише у невеликоТ частки прац1вник1в у п1дземних умо-вах розвиваеться хрошчне обструк-тивне захворювання легень (ХОЗЛ). Нин1 абсолютно точно визначено, що найважлив1шим фактором ризику в етюпатогенез1 ХОЗЛ е кур1ння (актив-не i пасивне). Проте епщемюлопчш досл1дження показують, що тiльки у 25% завзятих кур^в сигарет розвиваеться дане захворювання. При цьому задишка з'являеться приблиз-но у вщ до 40 pокiв у кур^в i на 13-15 роюв пiзнiше в осiб, що не палять. Також випадки розвитку та прогресу-вання ХОЗЛ вiдзначаються i в осiб, що не палять [1]. Генеалогiчний аналiз родин оаб, хворих на ХОЗЛ, дозво-ляе зробити припущення про важливу роль спадкового чинника у розвитку даного захворювання [2]. Науковi дослщження показали, що у 18,6% випадюв ризик розвитку ХОЗЛ може бути пов'язаний зi спадковими чин-никами: па^енти, батьки яких мали ХОЗЛ, мають бiльш тяжкий пеpебiг захворювання, бшьшу частоту загострень i гipшу яюсть життя [3]. Потовщення бpонхiальноТ стшки внаслiдок запалення у дихальних

шляхах та формування емфiземи легень е двома незалежними проце-сами при формуванш ХОЗЛ. У сiм'ях oci6 з ХОЗЛ данi фенотиповi прояви показують незалежну агрегацiю, що дозволяе припустити: рiзнi генетичнi чинники впливають на розвиток дано! патологií [4]. Расу та етшчне поход-ження також пов'язують зi спадковою схильнютю до ХОЗЛ. Молекулярно-генетичнi дослщження показали, що 42% афроамериканцiв мають спадко-ву схильнiсть до розвитку ХОЗЛ тяжкого ступеня (до групи дослщження включено осiб вком до 55 рокiв, об'ем форсованого вдиху за 1 секунду (ОФВ1) становив 50% вщ належ-ного рiвня), тодi як серед латиноаме-риканцiв цей показник сягав 14% [5].

Предметом вивчення останшх роюв було дослщження алельних полiмор-фiзмiв генiв, що кодують основы патолопчы ланки ХОЗЛ. У наукових публка^ях е свiдчення про понад 20 гешв, що асоцiюють з розвитком даного захворювання. На сьогодш започатковано тдхщ повногеномно-го пошуку асоцiацiй та аналiзу бiльш шж мiльйона однонуклеотидних поли морфiзмiв з використанням мкрочи-пiв, що надасть можливють об'ектив-но! iдентифiкацií нових генетичних складових, пов'язаних з ХОЗЛ, та вщ-криття нових шляхiв дiагностики.

Для повноцiнного пошуку нових геыв-кандида^в необхiдно дослiдити основнi патогенетичш процеси, що вiдбуваються у легенях при розвитку ХОЗЛ, серед яких — порушення ц1пю-

ХРОНИЧЕСКАЯ ОБСТРУКТИВНАЯ БОЛЕЗНЬ

ЛЕГКИХ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ

ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ

1Басанец А.В., 2ДолинчукЛ.В.

1ГУ «Институт медицины труда НАМН», г. Киев

2Национальный медицинский университет

им. А.А. Богомольца, г. Киев

В Украине большую часть профессиональной заболеваемости бронхолегочной системы регистрируют в угольной промышленности, условия труда в которой характеризуются влиянием высоких концентраций угольнопородной пыли в воздухе рабочей зоны. Наряду с промышленными вредностями на развитие ХОБЛ влияет длительное вдыхание табачного дыма, прогресси-рованию и обострению заболевания способствуют инфекционные агенты. Однако научные исследования показывают влияние генетической предрасположенности на развитие ХОБЛ. Целью данного исследования было установить главные патологические механизмы формирования ХОБЛ; на основе полученных данных про-

вести анализ полиморфизмов генов, кодирующих ключевые звенья патогенеза заболевания; определить потенциальные генетические маркеры развития ХОБЛ, что в дальнейшем может улучшить качество прогнозирования и первичной профилактики заболевания. Проведенный анализ показал, что на формирование ХОБЛ влияет нарушение целостности экс-трацеллюлярного матрикса, дисбаланс системы «протеолиз-антипротеолиз», оксидативный стресс и воспаление в проксимальных и дис-тальных отделах нижних дыхательных путей. Основными генами-кандидатами развития ХОБЛ были определены гены эластина (ELN), альфа-1-антитрипсина (SERPINA1), тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ (TIMPs), мат-риксных металлопротеиназ (MMPs), нейтро-фильной эластазы (NE), микросомальной эпок-сид гидролазы (EPHX1), фактора некроза опухолей а (TNF-a ).

Ключевые слова: ХОБЛ, генетическая предрасположенность, полиморфизм.

© Басанець А.В., ДолнчукЛ.В. СТАТТЯ, 2017.

ност1 екстрацелюлярного мат-риксу, дисбаланс системи «протеол1з-антипротеол1з», оксидативний стрес та запа-лення у проксимальних i дис-тальних вiдцiлах нижшх дихаль-них шляхiв [6].

Екстрацелюлярний мат-рикс. Альвеолярна тканина складаеться з епiтелiальних клiтин, капiлярiв i екстрацелю-лярного матриксу, який, у свою чергу, мiстить складну мережу структурних бiлкiв, переважно еластин i колаген. Еластиновi нитки утворенi з тропоеласти-нових мономерiв, якi самоорга-нiзуються в агрегати i по^м зв'язуються з мiкрофiламента-ми. Множинш ковалентнi зв'яз-ки мiж лiзинами та фтамента-ми забезпечують стабтьнють каркасу. За даними наукових дослщжень, при видаленнi гена еластину у мишей спостер^ гаються емфiземоподiбнi по-шкодження у легенях, що про-являються розширенням дис-тальних пов^ряних мiшечкiв та ослабленням тканинних пере-тинок [7]. Емфiзема легень е одним з проявiв рiдкiсного ге-нетичного захворювання — дерматохалазп («cutis laxa»), що характеризуеться тдвище-ною розтяжнiстю та в'ялютю шкiри. Були описанi аутосомно-домшантна, аутосомно-реце-сивна та Х-хромосомна форми успадкування зазначеноТ' пато-логií. У подальших достджен-нях було встановлено, що мута-цií у ген еластину можуть при-звести до успадкування захво-рювань за аутосомно-дом^ нантним типом, при яких було описано прояви емфiземи [8]. Осктьки емфiзема е спiльним проявом дерматохалазп та ХОЗЛ, можна припустити, що дан мутаци певною мiрою одна-ково впливатимуть на розвиток даних захворювань. Ген ELN розташований у позицií 7q11.23 хромосоми людини, але данi щодо зв'язку 7 хромосоми з розвитком ХОЗЛ поодиною, цт-ком ймовiрно, що мутаци в ElN е рiдкiсною причиною захворювання. Науковцями було дослщ-жено мутаци у геш eLN, що спричиняють дерматохалазiю та раннм початок ХОЗЛ [9].

Система протеолiз-анти-протеолiз. З лiтературних дже-рел вiдомо про важпивiсть оцн ки балансу у системi протеолiз-антипротеолiз при захворюван-нях запальноТ природи. Теорiя «протеолiз-антипротеолiз» при-

ФУНДАМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ =

пускае, що патогенез ХОЗЛ та емфiзема е результатом дисбалансу мiж ферментами, якi руй-нують екстрацелюлярний мат-рикс легень, та бткамичнпбто-рами, що пригычують протеоли тичну активнiсть даних фермен-тiв. Багато протеаз вiдiграють важливу роль у процесах ремо-делювання та запалення у легенях. Тому для захисту вiд некон-трольованоТ деградацií екстрацелюлярного матриксу вкрай важливо, щоб протеази були пщ контролем антипротеаз - Ыпби торiв активностi ферментiв. У хворих з патолопею бронхоле-геневоí системи спостертаеть-ся високий вмiст серинових та цистешових протеíназ та (хых iнгiбiторiв, якi вiдiграють ключо-ву роль у пщтриманш iснуючого балансу у легенях [10].

Вщомо, що головними бю-маркерами хронiчного запалення е нейтрофши, макрофаги та Т^мфоцити. Нейтрофiли, що циркулюють у кровоток, у великiй кiлькостi концент-руються у легенях, де проду-кують протеолiтичнi ферменти, такi як мiелопероксидаза, ней-трофiльна еластаза, метало-протеаза, що разом з Ытерлей-кiнами та фактором некрозу пухлин е основними медiатора-ми запалення при ХОЗЛ. Важливу роль у формуванш запалення також вщграють альвеолярн макрофаги, якi при пошкодженнях тканини легень продукують прозапальнi цито-юни та матрикснi металопро-теíнази (ММП). Вщомо, що ферментативна активнють ММП перебувае пщ контролем прозапальних цитоюшв (IL-6, TNF-, IL-4, IL-13) та тканинних iнгiбiторiв матриксних метало-проте'шаз (Т1ММП). За високо!' концентрацií нейтрофкшв та макрофагiв у дихальних шляхах порушуеться баланс системи «протеол!з-антипротеол!з», внаслiдок чого кiлькiсть про-теолiтичних ферментiв значно

перевищуе ктьюсть íхнiх Ыпби торiв. Пщтримання даного балансу е ключовим при конт-ролi запального процесу, оскiльки надвисока активнiсть фермен^в викликае деграда-цю усiх компонентiв клiтинного матриксу паренхiми легень, включаючи еластин, колаген, фiбронектин, ламiнiн, протео-глiкани. При цьому настае деграда^я еластичного каркаса тканин i порушення нор-мально( архiтектонiки легень, що веде до розвитку емфiземи. Виникае обструктивний синдром, в основi якого лежить порушення рiвноваги еластич-ноí напруги мiж легеневою паренхiмою та бронхами. На рисунку представлено схему активаци системи протеолiз-антипротеолiз у легенях внасли док впливу екзогенного фактора. Дисбаланс дано'( системи може бути обумовленим трива-лою дiею сигаретного диму та впливом промислових полю-тантiв [6].

Активнiсь ферментноí системи протеолiз-антипротеолiз регулюеться експресiею генiв, що кодують матрикснi метало-протеíнази (ММР), тканинш iнгiбiтори матриксних метало-протеíназ (Т|МР), а-2 макро-глобулiн (А2М) тощо. 1снуе багато наукових даних про асо-цiацiю алельних полiморфiзмiв гешв, що кодують зазначенi вище ферменты системи, з розвитком i прогресуванням ХОЗЛ.

Найбтьш вивченим прикладом генетично зумовлено!' емфiземи е мутаци у геш а-1-антитрипсин (SERPINA1; 14р32.1). При мутацií однiеí або обох котй гена SERPINA1 знижуеться активнють синтезу а-1-антитрипсину та утво-рюеться велика кiлькiсть його дисфункцiональних рiзновидiв, що призводить до послаблен-ня шпбування нейтрофiльноí еластази. Внаслiдок дефщиту

а-1-aнтитpипcин пiдвищyeтьcя pизик poзвиткy eмфiзeми. Oкpiм тoгo, дeфeктний а-1-aнтитpипcин yтвopюe aHo-мaльнi бiлкoвi cпoлyки, як1 хeмoтoкcичнi дo нeйтpoфiльнoï eлacтaзи, щo y пoeднaннi з дeфiцитoм а-1-aнтитpипcин пocилюe poзвитoк зaпaльнoï вiдпoвiдi y лeгeнях [11]. Пoшиpeнicть пaтoлoгiчнoгo Z-aлeля y бiльшoï чacтини твыч-нoeвpoпeйcькoï nony^^ï CTa-нoвить 1/2000. Зaзвичaй гoмo-зигoти гeнa а-1-aнтитpипcинy 3a naranomHoro aлeля Z мaють мyтaцiï Glu342Lys i зycтpi-чaютьcя y Hocii^, як1 пopiвнянo 3 нopмaльними MM-гoмoзигo-тaми cтpaждaють 4epe3 paннiй пoчaтoк eмфiзeми. Бiльшe тoгo, нaвiть нaявнicть oднoгo пaтoлoгiчнoгo Z-aлeля y гето-poзигoтi пiдвищye pизик po3-витку ХOЗЛ. Шиpoкoмacштaбнi дocлiджeння y зaгaльнiй no-пyляцiï Дaнiï пoкaзaли, щo

нaявнicть гeнoтипy MZ а-1-aнтитpипcинy збiльшye швид-кicть знижeння OФВ1 Ha 19% пopiвнянo з нociями MM reHo-типу, a нaявнicть пaтoлoгiчнoï гoмoзигoти пpизвoдить дo тяжшго пepeбiгy ХOЗЛ. Aвтopи дocлiджeння виявили, щo чacтoтa зycтpiчнocтi гeнoтипy MZ cepeд нaceлeння Дaнiï CTa-нoвить 5%, тoдi як випaдки ХOЗЛ cepeд зaзнaчeних гето-poзигoт peecтpyютьcя y 2,4%. Для пopiвняння, лишe 0,8% випaдкiв ХOЗЛ бyлo виявлeнo в oci6 з дoмiнaнтним гeнoтипoм ZZ. Тaкoж бyлo вcтaнoвлeнo, щo y гeтepoзигoт 3a Z aлeлля pизик poвиткy ХOЗЛ збтьшу-eтьcя y 2,31 paзи [12]. В oднo-му з дocлiджeнь 6yno noKa3aHo acoцiaцiю гeнoтипy MZ з1 швид-ким знижeнням OФВ1, дe y бiльшocтi випaдкiв paзoм з гeнeтичними фaктopaми noc^ лeнню пaтoлoгiï cпpиялa ciмeй-Ha cпaдкoвicть [13].

Дo пaтoгeнeзy ХOЗЛ мoжyть бути зaлyчeннi й 1нш1 лeгeнeвi iнгiбiтopи cepинoвих пpoтeaз. Пoпepeднi мoлeкyляpнo-гeнe-тичш дocлiджeння пpoдeмoн-cтpyвaли тicний зв'язoк м1ж хpoмocoмoю 2q i poзвиткoм ХOЗЛ, a caмe у дaнoмy лoкyci виявлeнo пiдвищeнy eкcпpeciю reHa SERPINE2 (2q33-q35). Тaким чинoм, у мacштaбнoмy дocлiджeннi гpyпи oci6 з ХOЗЛ тa ïxHix poдин з зacтocyвaнням aнaлiзy випaдoк-кoнтpoль вcтa-

Рисунок

Схема активацГГ дисбалансу протеаз-антипротеаз улегенях [6]

Примтка: НЕ (NE) - нейтрофльна еластаза;

ММП (MMP) - матрикснi металопротеази;

Т1ММП (TIMP) - iнгiбiтори матриксних металопротеаз.

нoвлeнo acoцlaцlю м1ж пoлlмop-фiзмaми SERPINE2 тa ХOЗЛ [14]. Пpoтe щe oднe вeликe дocлiджeння, нeзвaжaючи Ha пoтyжнicть пpoвeдeння, He змoглo пiдтвepдити дaнy aco-цiaцiю [15]. Сл1д зaзнaчити, щo в ocтaннe дocлiджeння бyлo включeнo oci6 з ХOЗЛ i бeз oзнaк eмфiзeми, у той 4ac як дocлiджeння Дeмeo i т^г [14] включaлo пepeвaжнo na^eH^ з eмфiзeмoю. Oднaк нeзвaжaючи Ha то, щo ц1 вiдмiннocтi мoжyть вiдбивaти piзнi фeнoтипoвi npo-яви ХOЗЛ, вoни iлюcтpyють нeoбхiднicть тиpaжyвaння pe-зyльтaтiв гeнeтичнoacoцiйoвa-них дocлiджeнь у дeкiлькoх пoпyляцiях, пepш шж poбити ocтaтoчнi виcнoвки. Heщoдaвнe reHe^4He oбcтeжeння фiнcьких бyдiвeльникiв виявилo, щo 3 пoлiмopфiзми у мeжaх reHa SERPINE2 (rs729631, rs975278, rs6748795) cтaтиcтичнo дocтo-вipнo acoцiюють з poзвиткoм eмфiзeми [16].

Щe oднieю гpyпoю пpoтeaз-них iнгiбiтopiв e ткaниннi ÍHn6i-тopи мaтpикcних мeтaлoпpoтeï-нaз (TIMMn). Екcпpeciя TIMMn y ткaнинaх жopcткo peгyлюeтьcя для пiдтpимки piвнoвaги м1ж пpoтeoлiзoм i йoгo гaльмyвaн-ням, щo зaбeзпeчye cтaбiль-нicть пoзaклiтиннoгo мaтpикcy. Для зaпoбiгaння пoшкoджeнь лeгeнeвoï пapeнхiми TlMMn пpoдyкyютьcя y кiлькocтi, нeoбхiднiй для дocтaтньoï npo-тидiï виcoкiй aктивнocтi MMn, в iншoмy випaдкy пopyшeння пpoдyкцiï TIMMn мoжe тaкoж пpизвecти дo нaкoпичeння пoзaклiтиннoгo мaтpикcy з poз-виткoм фiбpoзy, щo e oднieю з хapaктepиcтик ХOЗЛ. Дocлiд-жeння пoкaзaли, щo для ninjp^ мaння бaлaнcy у лeгeнях пpoдy-кyeтьcя TIMMn -1, щo n^mÍ4ye мaтpикcнy мeтaлoпpoтeïнaзy 9, тa TIMMn-2, i|o пpoявляe б1пь-шу cпopiднeнicть дo iнгiбyвaння мaтpикcнoï мeтaлoпpoтeïнaзи-2 [17]. З poзвиткoм ХOЗЛ пoв'язyють нaявнicть пoлiмop-ф1зм1в rs4898 (Phe124 Phe), rs11551797 (Ile158Ile) у гeнi TIMP-1 тa пoлiмopфiзмiв rs2009196 (G-418C), rs2277698 (G+853A) у гeнi TIMP-2. no-кaзaнo, |o нaявнicть y reHo™ni пaтoлoгiчних -418C i +853G aлe-л1в гeнa TIMP-2 пpизвoдить дo poзвиткy ХOЗЛ [18]. Вoднoчac у hocN^ мiнopнoï С-aлeля пoлi-мopфiзмy rs4898 (Phe124Phe, Т/С) гeнa TIMP-1 cпocтepiгaeть-cя знaчнe знижeння ocнoвних

CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE AND GENETIC PREDISPOSITION 1Basanets A.V., 2Dolinchuk L.V.

1SI «Institute for Occupational Health, NAMSU», Kyiv 2O.O. Bohomolets National Medical University, Kyiv

In Ukraine the largest part of the occupational morbidity of bronchopulmonary system is registered in the coal industry where the conditions of work are characterized by the impact of the high coal-rock dust concentrations in the air of working zone. Side by side with the industrial harmfulness, a long tobacco smoking affect the chronic obstructive pulmonary disease (COPD) development, infectious agents encourage progression and exacerbation of the disease. However, the scientific investigations demonstrate the impact of the genetic predisposition on the COPD development. Objective. We determined the main pathological mechanisms of the COPD formation. On the basis of the

obtained data we analyzed the genes' polymorphisms encoding the key links of disease pathogenesis. We determined the potential genetic markers of the COPD development that might improve a quality of the forecast and primary disease prevention in future. Results. Performed analysis demonstrated that the disturbance of the integrity of extra-cellular matrix, imbalance of the proteolysis-antiproteolysis system, oxidative stress, and inflammation in proximal and distal departments of low respiratory pathways affect the formation of the COPD. The genes of elastin (ELN), alpha-1-antitrypsin (SERPINA1), tissue inhibitors of matrix metalloproteinase (TIMPs), matrixmetalloproteinase (MMPs), neutrophil elastase (NE), microsomal epoxide hydrolase (EPHX1), tumor necrosis factor a (TNF-a ) were identified as the main gene-candidates of the COPD development.

Keywords: COPD, genetic predisposition, polymorphism.

показниюв функцюнального стану легень, у тому чист i ОФВ1 [19]. Наявнють полiмор-фiзму 11е15811е (С/Т) гена Т1МР-1 пов'язують з можливими змЫа-ми у структурi Ыпбтора Т1ММП-1, що, у свою чергу, призводить до зниження спорщненост до протеази ММП-9 [10].

Макрофагами i гепатоцитами синтезуеться ще один Ыпбтор ендопротешаз — а-2-макро-глобулЫ (а2М), основною функ-цею якого е видалення iз кровотоку надлишку матриксних металопротешаз. Таким чином, 2М можна розглядати як основ-ний Ыпбтор ММП, незважаючи на деяю Т1ММП, що також при-сутн у плазмi крови. Ген, що кодуе а2М, мютиться на хромо-сомi у позици 12р13.3-12.3. За допомого прямого секвенуван-ня гена 2М було знайдено поли морфiзм Val1000Ile ^Р, гэ669), що замЫюе iзолейцин (А алель) у позици 1000 на валЫ ^ алель) [20], та полiморфiзм Cys972Gln (гэ1800433). Однак дослщжен-ня даних полiморфiзмiв у груш оаб, хворих на ХОЗЛ, та конт-рольно( групи не показав досто-вiрноí рiзницi та асощацп з роз-витком захворювання [21].

В альвеолярних макрофагах людини були знайдеш Zn+2-залежнi протеол™чш фермен-ти — матрикснi металопроте)-нази (ММП-1, ММП-2, ММП-9, ММП-12), якi руйнують компо-ненти екстрацелюлярного мат-риксу легень. Неконтрольована секретя даних ферментiв призводить до розвитку патолопч-них сташв у легенях, у тому чист ХОЗЛ i емфiземи.

Полiморфiзм G-1607GG (гs1799750) у промоторнiй дтянц гена ММР-1 асоцмова-ний з ризиком розвитку щюпа-

тичного легеневого фiброзу [22]. Виявлено пiдвищений piBeHb ферменту ММП-2 в oci6 з емфiземою легень порiвняно з респондентами без патологи бронхолегеневоТ системи [17]. Також було зафксовано тдви-щений рiвень ММП-2 у бронхо-альвеолярному лаважi мишей за умови постмноТ' ^iT сигаретного диму [23]. У позици (-306) промоторноТ област гена MMP-2 описана однонуклео-тидна замЫа С на Т (rs243865), що веде до руйнування промотора Spl-типу i, як наслщок, до значного зниження активностi гена, отже зниження експреси ферментативноТ активной протеази [24]. У курцiв та оаб, хворих на ХОЗЛ, спостертаеть-ся пiдвищений вмiст желатина-зи B (ММП-9) в альвеолярних макрофагах, бронхоальвеоляр-ному лаважi i мокротиннi [25].

Аналiз послiдовностi промотора та 13 екзошв (сумарно -3,3 Кб) гена MMP-9 встановив 10 вар^абельних сайлв, 4 з яких мютяться у дiлянцi промотора, 5 - у кодуючому регю-ш (3 з яких змiнюють кодуван-ня амiнокислот), 1 - у 3'-регю-нi, що не транслюеться. Дослiдження послiдовностi показало, що деяю полiморфнi варiанти можуть функцюналь-но впливати на рiвень експреси гена або ферментотивну активнiсть ММП-9. У оЫб-носiTв Т-алеля полiморфiз-му гена MMP-9 С-1562Т (rs3918242) спостерiгаеться пiдвищена концентрацiя мета-лопротеТнази-9, що веде, у свою чергу, до порушення екс-трацелюлярного матриксу легень i розвитку ХОЗЛ [25]. Також встановлено значне збшьшення частоти патолопч-ного Т-алеля у груш курщв,

хворих на емфiзему, порiвняно з курцями без ознак захворювання [26].

Значення ММПР-12 у розвитку емфiземи легень доведено тшьки в експериментах на лабораторних тваринах. У мишей з пщвищеною експреси ею учнтерферона та Ытерлей-кiна-13 розвиток емфiземи обумовлений активною секре-цiею ММП-12. У мишей з дефи цитом ММП-12 у вщповщь на дiю сигаретного диму емфiзе-ма не розвивалася [27]. Встановлено лише, що у носив алеля А полiморфiзму А-82G (гs2276109) гена ММР12 спо-стерiгаеться пiдвищений ризик розвитку пневмофiброзу [28].

Також були проведет дослд ження, що встановили асо^а-цiю зi зниженням функци легень та наявнiстю обох полiморфних варiантiв генiв ММР-1 та ММР-12. Комбiнацií з двох мононук-леотидних полiморфiзмiв ММР-12 (ге652438 та гs2276109) асо-цiюються з тяжким або дуже тяжким переб^ом ХОЗЛ [27]. Цкавим виявився той факт, що поеднання впливу деюлькох полiморфних варiантiв гена частiше впливае на швидюсть зниження легеневоí функци, ыж наявнiсть поодинокоí нуклео-тидно( замiни. Було показано, що комбшаци алельних варiан-тiв полiморфiзму 1607ЬеЮ гена ММР-1 та A-357G гена ММР-12 корелюе зi швидким зниженням функци легень. На основi даних спостережень вчен зро-били висновок, що наявнють полiморфiзму у даних генах е причинним фактором розвитку пошкодження легень при ХОЗЛ [29].

У тдтриманш балансу проте-аз-антипротеаз важливу роль вщграе серинова протеаза -

нейтроф1льна еластаза (НЕ). Встановлено роль даного ферменту у розвитку емф1земи [30] та раку легень [31]. 1му-нопстох1м1чш досл1дження показали наявн1сть НЕ в ела-стичних волокнах у мишей з емф1земою, спровокованою сигаретним димом [10]. Нау-ковцями встановлено асоц1а-ц1ю пол1морфних вар1ант1в гена ELANE ( 903 (T/G), 741 (G/A) з ризиком розвитку раку легень [31].

Оксидативний стрес. Сига-ретний дим, а також висока кшькють полютант1в довк1лля, у тому числ виробничого, м1стять величезну кшькють в1льних радикал1в, як1 викли-кають кисневий стрес у леге-нях. Активац1я оксидативного стресу призводить до певних порушень у легенях, як вини-кають внасл1док р1зних меха-н1зм1в (у т.ч. прямого окислен-ня кл1тинних л1п1д1в та ДНК), шактивацю ключових протеТ-н1в, таких як а-антитрипсин. Тому проведено дуже багато досшджень з оц1нки рол1 ендо-генних ензим1в-антиоксидант1в у захист1 легень в1д пошкод-жень, викликаних саме сигаретним димом.

Чимало токсишв сигаретного диму пщлягають першочерго-вому метабол1зму у печшцк Серед залучених до даного процесу ензим1в особлива увага у контекст! розвитку ХОЗЛ прикута до м1кросомаль-ноТ епоксид г1дролази (EPHX1; 1q42.1). Описано дек1лька пол1-морф1зм1в EPHX1, що впли-вають на ïï активн1сть. Так наприклад, у дослщженнях in vitro один з пол1морф1зм1в викликае зниження активност1 ензиму на 40% (rs1051740 Tyr113His, «повтьний» алель), тод1 як 1нший на 25% активуе (rs2234922 His139Arg, «швид-кий» алель) фермент. 1997 року було встановлено, що наяв-н1сть пол1морф1зму Tyr113His

гена ЕРНХ1 п1двищуе ризик розвитку емф1земи у 5 раз1в та у 4,1 рази — ризик розвитку ХОЗЛ [32]. З того часу проведено численш дослщження, що з р1зним устхом в1дтворювали i п1дтверджували отриманi ре-зультати. Однак нещодавно проведений аналiз серед випадково вiдiбраних данцiв (европео'щна популяцiя), якi взяли участь у Копенгаген-ському мiському дослiдженнi серця (10 038 оаб) та загально-му Копенгагенському дослщ-женнi населення (37 022 учас-никiв) на наявнють полiморф-них варiантiв rs1051740 та rs2234922 у генi ЕРНХ1, показав, що серед населення Дани генетично зумовлене зниження активной ЕРНХ1 не е вири шальним фактором ризику розвитку ХОЗЛ та бронхiальноï астми [33].

Плутатюн S-трансфераза - це велика родина фермен^в, що каталiзують кон'югацю вщнов-леного глутатiону з ендогенни-ми та ксенобiотичними елек-трофшьними сполуками. Плу-татiон S-трансферази важливi для детоксикацiï багатьох речо-вин, у тому чист токсинiв та канцерогешв. Деякi полiмор-фiзми гена GSTP1 асоцмоваш з ризиком розвитку ХОЗЛ, емфи земи та швидким зниженням показникiв дихальноï функцп легень [34]. Однак до отрима-них результатiв необхiдно ста-витися дуже обережно, осюль-ки серед них зафксовано невiдповiднiсть закону Харди Вайнберга вiдносно GSTP1, що вказуе на системну помилку у генотипуванш або певну упе-редженiсть у вiдборi суб'ектiв дослiдження. Бшьше того, наступш дослiдження не знайшли статистично!' досто-вiрностi мiж наявнiстю полiмор-фiзмiв у генi GSTM1 та ХОЗЛ. Суперечливi данi також вiдомi для нуль-мутованого GSTM1 (1p13.1), де в одних дослщжен-нях показано асо^ацю з роз-витком ХОЗЛ [35], а iншi не виявляють такоï кореляцiï [36].

Запалення. Фактор некрозу пухлин (TNF-а) - це бток, що синтезуеться моноцитами, макрофагами, нейтрофiлами, Т^мофоцитами, опасистими клiтинами i характеризуемся широким спектром бiологiчноï дiï. Даний цитокш вiдiграе ключову роль у розвитку запальноï вiдповiдi, а також е хемоатрактантом для нейтро-

фшьних гранулоцитiв, активуе макрофаги та стимулюе проли ферацiю Т- i В^мфоци^в. Для багатьох титв клiтин цей цито-кiн виступае в якостi регулятора росту та диферен^аци. TNF-а бере участь у патогенезi бть-шостi iнфекцiйних та iмунопа-тологiчних захворювань, де вЫ може виконувати рiзнi функцiï, головним чином виступаючи як медiатор розвитку вродженого iмунiтету [37-39].

Вiдомо багато полiморфiзмiв гена TNF-а, однак найбшьш значущими для людини вва-жаються тiльки два. Це одиничнi нуклеотидн замiни гуанiну на аденiн у положеннях - 308 (G ^-A) i -238 (G ^A), як впли-вають на змiни швидкост транс-крипцiï i викликають змЫи рiвня продукцiï TNF-а, тобто е функ-цiонaльними. Отримано супер-ечливi дaнi щодо кореляцiï полн морфiзму TNF-а - 308 (G^ A) та астмою. Дан широкомасштабного дослщження показали асо-цiaцiю зазначеного патолопчно-го А алеля даного полiморфiзму з розвитком астми [37]. Також дослщженнями встановлено, що в оаб-носив пaтологiчного А-алеля полiморфiзму TNF-а -308 (G ^A) ризик розвитку ХОЗЛ збтьшуеться на 11,1% [38]. Але наступи дослiдження не змогли встановити зв'язку мiж даним полiморфiзмом та зниженням функци легень [39]. Висновки Хоча вплив екзогенних чинни-кiв (тютюновий дим, промисло-вi полютанти тощо) залишаеть-ся визначальним фактором ризику розвитку ХОЗЛ, стае очевидним, що i генетична схильнють в^грае не останню роль у даному патолопчному процесi. Вiдкриття бiомaркерiв схильност до захворювання значно розширюе можливост його первинноï профiлaктики. Сучасний пщхщ визначення генiв-кaндидaтiв дозволяе роз-рахувати iндивiдуaльний ризик розвитку до ХОЗЛ, що, у свою чергу, забезпечить рацюналь-нiсть терапевтичних втручань. Вже вщома певна роль деяких генетичних рекомбшат у фор-мувaннi та прогресуванш ХОЗЛ та емфiземи легень. Однак i дос тривають суперечки, що тдтверджеш рiзними результатами досшджень. Очевидно, при молекулярно-генетичному aнaлiзi важливе значення мае не тшьки репрезентaтивнiсть вибiрки, а й дотримання прина-

лежносп до певно1 етн1чно1 групи. Таким чином, актуаль-ним залишаеться пошук нових та дослщження вже в1домих ген1в-кандидат1в до розвитку бронхолегеневоТ патологи у р1зних популяц1ях.

Л1ТЕРАТУРА

1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of Chronic Obstructive Lung Disease. NHLBI / WHO Workshop Report. Last update 2011. Available at : http://www.goldcopd.com.

2. Silverman E.K., Chapman H.A., Drazen J.M., Weiss S.T., Rosner B., Campbell E.J. et al. Genetic epidemiology of severe, early-onset chronic obstructive pulmonary disease. Risk to relatives for airflow obstruction and chronic bronchitis. Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 1998. Vol. 157 (6, Pt 1). P. 1770-1778.

3. Hersh C.P., Hokanson J.E., Lynch D.A., Washko G.R., Make B.J., Crapo J.D., Silverman E.K. Family history is a risk factor for COPD. Chest. 2011. Vol. 140 (2). P. 343-50.

4. Patel B.D., Coxson H.O., Pillai S.G., Agus^ A.G., Calverley .M., Donner C.F., Make B.J., Muller N.L. et al. Airway wall thickening and emphysema show independent familial aggregation in chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 2008. Vol. 178 (5).

P. 500-505.

5. Foreman M.G., Zhang L., Murphy J., Hansel N.N., Make B., Hokanson J.E., Washko G. et al. Early-onset chronic obstructive pulmonary disease is associated with female sex, maternal factors, and African American race in the COPD Gene Study. Am. J . Respir. Crit. Care Med. 2011. Vol. 184 (4). P 414-420.

6. Abboud R.T., Vimalanathan S. Pathogenesis of COPD. Part I. The role of protease-antiprotease imbalance in emphysema. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2008. Vol. 4 (12). P. 361-367.

7. Wendel D.P., Taylor D.G., Albertine K.H., Keating M.T., Li D.Y Impaired distal airway development in mice lacking elastin. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2000. Vol. 23. P. 320-326.

8. Graul-Neumann L.M., Hausser I., Essayie M. et. al. Highly variable cutis laxa resulting from a dominant splicing mutation of the elastin gene. Am. J. Med. Genet. A. 2008. Vol. 146 (A).

P. 977-983.

9. Kelleher C.M., Silverman E.K. et al. A functional mutation in the terminal exon of elastin in severe, early-onset chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2005. Vol. 33 (4). P. 355-362.

10. Oikonomidi S., Kostikas K., Tsilioni I. et al. Matrix metallopro-teinases in respiratory diseases: from pathogenesis to potential clinical implications. Cur. Med. Chem. 2009. Vol. 16 (10).

P. 1214-1228.

11. Gooptu B., Lomas D.A. Polymers and inflammation: disease mechanisms of the ser-pinopathies. J Exp Med. 2008. Vol. 205 (7). P. 1529-1534.

12. Hersh C.P., Dahl M., Ly N.P. et al.Chronic obstructive pulmonary disease in alpha1-antit-rypsin PI MZ heterozygotes: a meta-analysis. Thorax. 2004. Vol. 59 (10). P. 843-849.

13. Sandford A.J., Weir T.D., Spinelli J.J. et al. Z and S mutations of the alpha1-antitrypsin gene and the risk of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Cell Mol Biol. 1999. Vol. 20 (2). P. 287-291.

14. Demeo D.L., Mariani T.J., Lange C. et al. The SERPINE2 gene is associated with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Hum Genet. 2006. Vol. 78 (2). P. 253-264.

15. Chappell S., Daly L., Morgan K. et al. The SERPINE2 gene and chronic obstructive pulmonary disease. Am J Hum Genet. 2006. Vol. 79 (1).

P. 184-186.

16. Kukkonen M.K., Tiili T., Hamalainen S. et al. SERPINE2 haplotype as a risk factor for pan-lobular type of emphysema. BMC Med Genet. 2011.

Vol. 12. P. 157.

17. Ohnishi K., Takagi M., Kurokawa Y et al. Matrix metallo-proteinase-mediated extracellular matrix protein degradation in human pulmonary emphysema. Lab Invest. 1998. Vol. 78.

P. 1077-87.

18. Hirano K., Sakamoto T., Uchida Y et al. Tissue inhibitor of metalloproteinases-2gene polymorphisms in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J. 2001. Vol. 18. P. 748-752.

19. van Diemen C.C., Postma D.S., Siedlinski M. et al. Genetic variation in TIMP1 but not MMPs predict excess FEV1 decline in two general population-based cohorts. Respir Res. 2011. Vol. 12. P. 57-60.

20. Liao A., Nitsch A.M., Greenberg S.M. et al. Genetic

association of an alpha2-macroglobulin (Val1000lle) polymorphism and Alzheimer's disease. Hum Mol Genet. 1998. Vol. 7. P. 1953-1956.

21. Poller W., Faber J.P., Klobeck G., Olek K. Cloning of the human alpha 2-macroglobulin gene and detection of mutations in two functional domains: the bait region and the thiolester site. Hum Genet. 1992. Vol. 88. P 313-319.

22. Castaldi P.J., Cho M.H., Litonjua A.A. et al. The association of genome-wide significant spiro-metric loci with COPD susceptibility. Am J Respir Cell Mol Biol. 2011. Vol. 45. P. 1147-1153

23. Seagrave J., Barr E.B., March T.H. Effects of cigarette smoke exposure and cessation on inflammatory cells and matrix metalloproteinase activity in mice. Exp Lung Res. 2004.

Vol. 30. P. 1-15.

24. Price S.J., Greaves D.R., Watkins H. Identification of novel, functional genetic variants in the human matrix metalloproteinase-2 gene: role of Sp1 in allele-spe-cific transcriptional regulation.

J Biol Chem. 2001. Vol. 276, № 10. P. 7549-7558.

25. Zhou M., Huang S.G., Wan H.Y et al. Genetic polymorphism in matrix metallopro-teinase-9 and the susceptibility to chronic obstructive pulmonary disease in Han population of south China. Chin Med J (Engl). 2004. Vol. 117. P. 1481-1484.

26. Minematsu N., Nakamura H., Tateno H. et al. Genetic polymorphism in matrix metalloproteinase-9 and pulmonary emphysema. Biochem Biophys Res Commun. 2001. Vol. 289 (1). P. 116-119.

27. Haq I., Chappell S., Johnson S.R. et al. Association of MMP - 12 polymorphisms with severe and very severe COPD: A case control study of MMPs - 1, 9 and 12 in a European population. BMC Med Genet. 2010. Vol. 11. P. 7.

28. Manetti M., Ibba-Manneschi L., Fatini C. et al. Association of a functional polymorphism in the matrix metallo-proteinase-12 promoter region with systemic sclerosis in an Italian population. J. Rheumatol. 2010. Vol. 37 (9). P. 1852-1857.

29. Wallace A.M., Sandford A.J. Genetic polymorphisms of matrix metalloproteinases: functional importance in the development of chronic obstructive pulmonary disease? Am J Pharmacogenomics. 2002. Vol. 2 (3). P 167-175.

30. Lungarella G., Cavarra E., Lucattelli M., Martorana P.A.

The dual role of neutrophil elas-tase in lung destruction and repair. Int J Biochem Cell Biol. 2008. Vol. 40 (6-7). P. 1287-1296.

31. Parka J.Y, Chena Lan, Leeb JiHyun et al. Polymorphisms in the promoter region of neutrophil elastase gene and lung cancer risk. Tockmana Lung Cancer. 2005. Vol. 48. P. 315-321.

32. Gooptu B., Lomas D.A. Association between polymorphism in gene for microsomal epoxide hydrolase and susceptibility to emphysema. Lancet. 1997.

Vol. 350 (9078). P. 630-633.

33. Lee J., Nordestgaard B.G., Dahl M. EPHX1 polymorphisms, COPD and asthma in 47,000 individuals and in meta-analysis. Eur Respir J. 2011. Vol. 37 (1). P. 1825.

34. DeMeo D.L., Hersh C.P., Hoffman E.A. et al. Genetic determinants of emphysema distribution in the national emphysema treatment trial. Am J Respir Crit Care Med. 2007. Vol. 176 (1).

P. 42-48.

35. Cheng S.L., Yu C.J.,

Chen C.J. et al. Genetic polymorphism of epoxide hydrolase and glutathione S-transferase in COPD. Eur Respir J. 2004. Vol. 23 (6). P. 818-824.

36. Yim J.J., Park G.Y, Lee C.T. et al. Genetic susceptibility to chronic obstructive pulmonary disease in Koreans: combined analysis of polymorphic genotypes for microsomal epoxide hydrolase and glutathione S-transferase M1 and T1. Thorax. 2000. Vol. 55 (2). P. 121-125.

37. Gong M.N., Zhou W., Williams P.L., Thompson B.T., Pothier L., Boyce P., Christiani D.C. -308GA and TNFB polymorphism in acute respiratory distress syndrome. Eur. Respir. J. 2005. Vol. 26. P. 382-389.

38. Huang S.L., Su C.H., Chang S.C. Tumor necrosis factor-alpha gene polymorphism in chronic bronchitis. Am J Respir Crit Care Med. 1997. Vol. 156 (5). P. 14361439.

39. Sandford A.J., Chagani T., Weir T.D. et al. Susceptibility genes for rapid decline of lung function in the lung health study. Am J Respir Crit Care Med. 2001. Vol. 163 (2). P. 469-473. REFERENCES

1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of Chronic Obstructive Lung Disease. NHLBI / WHO Workshop Report. Last update 2011. Available at : http://www.goldcopd.com.

2. Silverman E.K., Chapman H.A., Drazen J.M., Weiss S.T., RosnerB., Campbell E. J. et al. Am J Respir Crit Care Med. 1998 ; 157 (6, Pt 1) : 1770-1778.

3. Hersh C.P., Hokanson J.E., Lynch D.A., Washko G.R., Make B.J., Crapo J.D. & Silverman E.K. Chest. 2011 ; 140 (2) : 343-350.

4. Patel B.D., Coxson H.O., PillaiS.G., AgustH A.G., Calverley P.M., Donner C.F. et al. Am J Respir Crit Care Med. 2008 ; 178 : 500-505.

5. Foreman M.G., Zhang L., Murphy J., Hansel N.N., Make B., Hokanson J.E., Washko G. et al. Am J Respir Crit Care Med. 2011 ; 184(4):414-420.

6. AbboudR.T. & Vima-lanathan S. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2008 ; 4 (12) : 361-367.

7. Wendel D.P., Taylor D.G., Albertine K.H., Keating M.T. & Li D.Y. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2000 ; 23 : 320-326.

8. Graul-Neumann L.M., Hausser I., Essayie M. et. al. Am. J. Med. Genet. A. 2008 ;146 (A) : 977-983.

9. Kelleher C.M., Silverman E.K., Broekelmann T. et al. Am J Respir Cell Mol Biol. 2005 ; 33(4) : 355-362.

10. Oikonomidi S., Kostikas K., Tsilioni I. et al. Cur. Med. Chem. 2009 ; 16(10) : 1214-1228.

11. Gooptu B. & Lomas D.A. J Exp Med. 2008 ; 205(7) : 1529-1534.

12. Hersh C.P., Dahl M., Ly N.P. et al. Thorax. 2004 ; 59(10) : 843849.

13. Sandford A.J., Weir T.D, Spinelli J.J. et al. Am J Respir Cell Mol Biol. 1999 ; 20(2) : 287-291.

14. Demeo D.L., Mariani T.J., Lange C. et al. Am J Hum Genet. 2006 ; 78(2) : 253-264.

15. Chappell S., DalyL., Morgan K. et al. Am J Hum Genet. 2006 ; 79(1) : 184-186.

16. Kukkonen M.K., Tiili T., Hamalainen S. et al. BMC Med Genet. 2011 ; 12 : 157-166.

17. Ohnishi K., Takagi M., Kurokawa Y. et al. Lab Invest. 1998; 78 : 1077-1087.

18. Hirano K., Sakamoto T., Uchida Y. et al. Eur Respir J. 2001 ; 18 : 748-752.

19. van Diemen C.C., Postma D.S., Siedlinski M. et al. Respir Res. 2011; 12 : 57-60.

20. Liao A., Nitsch A.M., Greenberg S.M. et al. Hum Mol Genet. 1998 ; 7 : 1953-1956.

21. Poller W, Faber J.P., Klobeck G. & Olek K. Hum Genet. 1992 ; 88 : 313-319.

22. Castaldi P.J., Cho M.H., Litonjua A.A. et al. Am J Respir Cell Mol Biol. 2011 ; 45 : 11471153.

23. Seagrave J., Barr E.B. & March T.H. Exp Lung Res. 2004 ; 30 : 1-15.

24. Price S.J., Greaves D.R. & Watkins H. J Biol Chem. 2001 ; 276(10):7549-7558.

25. Zhou M., Huang S.G.,

Wan H.Y. et al. Chin Med J (Engl). 2004 ; 117 : 1481-1484.

26. Minematsu N., Nakamura H., Tateno H. et al. Biochem Biophys Res Commun. 2001 ; 289(1) : 116-119.

27. Haq I., Chappell S., Johnson S.R. et al. BMC Med Genet. 2010 ; 11 : 7.

28. ManettiM., Ibba-ManneschiL., Fatini C. et al. J. Rheumatol. 2010 ; 37 (9):1852-1857.

29. Wallace A.M. & SandfordA.J. Am J Pharmacoge-nomics. 2002 ; 2(3) : 167-175.

30. Lungarella G., Cavarra E., Lucattelli M. & Martorana P.A. Int J Biochem Cell Biol. 2008 ; 40(6-7):1287-1296.

31. Parka J.Y, Chena Lan, Leeb Ji Hyun et al. Tockmana Lung Cancer. 2005 ; 48 : 315-321.

32. Gooptu B. & Lomas D.A. Lancet. 1997 ; 350 (9078) : 630-633.

33. Lee J., Nordestgaard B.G. & Dahl M. Eur Respir J. 2011 ; 37(1) :18-25.

34. DeMeo D.L., Hersh C.P., Hoffman E.A. et al. Am J Respir Crit Care Med. 2007 ; 176 (1) : 42-48.

35. Cheng S.L., Yu C.J., Chen C.J. et al. Eur Respir J. 2004 ; 23 (6) : 818-824.

36. Yim J.J., ParkG.Y., Lee C.T. et al. Thorax. 2000 ; 55(2) : 121-125.

37. Gong M.N., Zhou W., Williams P.L., Thompson B.T., Pothier L., Boyce P. & Christiani D.C. Eur. Respir. J. 2005 ; 26 : 382-389.

38. Huang S.L., Su C.H. & Chang S.C. Am J Respir Crit Care Med. 1997 ; 156 (5) : 1436-1439.

39. Sandford A.J., Chagani T., Weir T.D. et al. Am J Respir Crit Care Med. 2001 ; 163(2) : 469473.

Hagitiwno go pegaK^'i 18.06.2016