CC BY
12—•у Научные статьи
УДК 616.216.4.-002.3-006.5-031.81:577.21
ИССЛЕДОВАНИЕ АССОЦИАЦИЙ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНОВ 2 ФАЗЫ ДЕТОКСИКАЦИИ С РИСКОМ РАЗВИТИЯ ПОЛИПОЗНОГО ЭТМОИДИТА
О. Ю. Мезенцева1, А. А. Воробьева1, В. П. Иванов2, В. А. Полоников2, О. Ю. Бушуева2
RESEARCH OF ASSOCIATIONS OF POLYMORPHIC OPTIONS OF GENES OF 2 PHASES OF A DETOXICATION WITH RISK OF DEVELOPMENT POLYPOSIS ETHMOIDITIS
O. U. Mezentseva, A. A. Vorobyeva, V. P. Ivanov, V. A. Polonikov, O. U. Byshyeva
ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, г. Курск, Россия
С1 Зав. каф. оториноларингологии - проф. С. З. Пискунов;
2 зав. каф. биологии, медицинской генетики и экологии - проф. В. П. Иванов)
Анализ имеющихся зарубежных литературных данных позволяет выделить несколько групп кан-дидатных генов, генов детоксикации, антиоксидантной защиты, продукты экспрессии которых могут иметь непосредственное отношение к развитию хронического полипозного риносинусита. Глутатион-S-трансфераза (GST) - изофермент, играющий ключевую роль в клеточном метаболизме. Его главная функция - детоксикация свободных радикалов и поврежденных молекул. Различная биологическая активность полиморфизмов указывает на индивидуальные особенности детоксикационной функции организма. Функциональные разновидности различных форм GST (GSTP1, GSTM1, GSTT1) встречаются часто. Каждая из них вносит свой вклад в развитие начальной стадии респираторного заболевания. Выявление функционально неполноценных полиморфизмов генов GSTT1 и GSTP1 может свидетельствовать о генетической предрасположенности к полипозному этмоидиту.
Ключевые слова: полипозный этмоидит, молекулярно-генетический анализ, оксидантный стресс, система детоксикации.
Библиография: 8 источников.
The analysis of available foreign literary data allows to allocate some groups of genes, genes of a detoxica-tion, the antioxidant protection, which products of an expression, can have a direct bearing on development chronic polyposis ethmoiditis. Glutation-S-transferase (GST) - an isoenzyme playing a key role in a cellular metabolism. Its main function - a detoxication of free radicals and the damaged molecules. Various biological activity of polymorphisms indicates specific features of detoxication function of an organism. Functional versions of the various GST forms (GSTP1, GSTM1, GSTT1) meet often. Each of them makes the contribution to development of an initial stage of a respiratory disease. Identification of functionally defective polymorphisms of genes of GSTT1 and GSTP1 can testify to genetic predisposition to polyposis ethmoiditis.
Key words: polyposis ethmoiditis, molecular and genetic analysis, oxidatic stress, detoxication system.
Bibliography: 8 sources.
Хронический полипозный риносинусит - это мультифакториальное заболевание, при котором поражается слизистая оболочка носа и околоносовых пазух, вовлекаются иммунные и противовоспалительные механизмы, приводя к формированию хронического воспалительного процесса и образованию полипозной ткани. Но до сих пор патогенез носового полипоза окончательно не выяснен. Ученые сходятся во мнении, что патогенетической основой развития данного заболевания может быть взаимодействие генов с факторами внешней среды [2, 3, 6]. Одним из наиболее стремительно развивающихся в последние годы направлений в исследовании этиопатогенеза полипозного этмоидита является изучение вовлеченности системы детоксикации и свободно-радикального окисления. В частности, установлено, что окислительный стресс, развивающийся в результате генетически детерминированной усиленной активации прооксидантов и недоста-
точного функционирования системы антиокси-дантной защиты, является одним из наиболее важных патологических нарушений, лежащих в основе дисфункции эпителия и приводящих к росту полипозной ткани [7]. Регуляция окси-дантной системы происходит посредством анти-оксидантной системы, функционирование которой определяется генетическими факторами. Система детоксикации определяет индивидуальные реакции организма на химические вещества в зависимости от наследственно-детерминированных особенностей их биотрансформации. В зависимости от особенностей генома различные индивидуумы могут сохранять устойчивость, или наоборот, обнаруживать повышенную чувствительность к повреждающим агентам химической природы, оказывающим постоянное воздействие на организм человека. Высокая межиндивидуальная вариабельность активности ферментов биотрансформации может детерминировать
Российская оториноларингология № 2 (69) 2014
^^ =
высокую межиндивидуальную вариабельность адаптивных реакций организма в ответ на воздействие химических веществ, поступающих из окружающей среды. Логично предположить, что генетически детерминированные нарушения в системе детоксикации потенциально могут определять индивидуальную чувствительность индивида к воздействию средовых факторов риска развития полипозного этмоидита. В наиболее типичном варианте система обезвреживания чужеродных химических соединений представлена трехэтапным процессом, включающим активацию (I фаза), собственно детоксикацию (II фаза) и выведение (III фаза). Работа каждой фазы детоксикации поддерживается ферментами, позволяющими организму метаболизировать вещества самого разного строения. Возможно, неспособность к детоксикации свободных радикалов потенциирует хронизацию воспалительного процесса, запускает механизм альтерации эпителия, что приводит к формированию отека и повреждению эпителиальных клеток. Семейство генов GST регулирует деятельность антиоксидантной системы, защищая клетки от повреждающего действия свободных радикалов, и их роль в патогенезе по-липозного этмоидита до конца еще не изучена [5].
Цель исследования. Анализ ассоциации полиморфных вариантов генов, принимающих участие во второй фазе детоксикации ксенобиотиков - полиморфных вариантов генов ферментов глутатион^-трансфераз Р1, M1 и T1.
Пациенты и методы. Материалом для исследования послужила выборка из 200 больных, находившихся на лечении в ЛОР-отделении Курской областной клинической больницы в 2010-2012 гг. Группа больных с полипозным этмоидитом составила 100 человек, контрольная группа - 100 человек. По половозрастному составу различий между группами выявлено не было. У всех пациентов проводился забор венозной крови. Выделение геномной ДНК осуществляли из размороженной венозной крови стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции [1]. Генотипирование делеционных полиморфизмов генов GSTM1 и
GSTT1 осуществляли с помощью мультиплексной ПЦР, полиморфизма I105V гена GSTP1 -с помощью ПЦР. В качестве положительного контроля амплификации использовали фрагмент Р-глобинового гена [4]. Продукты амплификации визуализировали в проходящем УФ-свете с применением компьютерной видеосъемки на приборе GDS-8000. Для оценки соответствия распределений генотипов и сравнения частот генотипов в выборках больных и здоровых людей использовали критерий Хи-квадрат Пирсона. Об ассоциации генотипов с предрасположенностью к поли-позному этмоидиту судили по отношению шансов (odds ratio, OR) [8]. Во всех случаях уровень статистической значимости принимали 95% (р < 0,05).
Результаты. Сравнительный анализ частот аллелей выявил между группами больных по-липозным этмоидитом и здоровых статистически значимую ассоциацию вариантного аллеля 105Val гена GSTP1 с повышенным риском развития полипозного этмоидита (OR = 0,65, 95%CI 0,42-1,00, p = 0,05) (табл. 1).
Распределение частот генотипов исследуемых полиморфизмов в группе больных и контрольной группе соответствовало популяционному равновесию Харди-Вайнберга (р > 0,05) (табл. 2).
Сравнительный анализ показал, что различий в частотах полиморфизмов генов GSTM1 и GSTP1 выявлено не было. Однако проведенный анализ показал, что частота делеционного полиморфизма del/del GSTT1 в группе больных составила 29%, в контрольной группе - 17% (OR = 1,99, 95%CI 1,01-3,93, p = 0,04).
Следовательно, отсутствие нормального полиморфизма гена GSTT1 обусловило повышенный риск развития полипозного этмоидита. Стратифицированный анализ по полу показал, что частота функционально неполноценного генотипа del/del GSTT1 была выше в группе мужчин, больных полипозным этмоидитом (OR = 2,63, 95%CI 1,10-6,27, p = 0,03) и составила 34,5%, в группе контроля - 16,7% (табл. 3).
Это доказывает, что носительство делецион-ного полиморфизма del/del GSTT1 ассоциирова-
Т а б л и ц а 1
Сравнительный анализ частот аллелей ДНК-маркеров между группами больных полипозным этмоидитом
и здоровых индивидов
Ген Полиморфизм и его локализация в гене Аллели* Частоты аллелей Критерий различий X2
Больные (n = 100) Контрольная группа (n =100)
GSTP1 * Вариантн I105V (5 экзон) ые аллели (мутации) пре I 0,660 0,750 3,89 (0,05) в.
V 0,340 0,250
T дставлены в ш 0,390 1жних ячейках соответс 0,335 гвующих ДНК-маркере
= ^^
Научные статьи
Т а б л и ц а 2
Распределение генотипов изучаемых ДНК-маркеров у больных полипозным этмоидитом и здоровых
индивидов
Ген Полиморфизм и его локализация в гене Генотипы Распределение генотипов п (%) Критерий различий при df = 1 X
Больные (п = 100) Контрольная группа (п = 100)
п % п %
GSTM1 + /0 (6-7 экзоны) + /+ 67 67 59 59 р > 0,05
0/0 33 33 41 41
GSTT1 +/0 (4 экзон) +/+ 71 71 83 83 4,07(0,04)
0/0 29 29 17 17
GSTР1 1105У (5 экзон) 1/1 42 42 54 54 р > 0,05
1/У 48 48 42 42
У/У 10 10 4 4
Т а б л и ц а 3
Распределение частот генотипов полиморфных вариантов генов в группе больных полипозным этмоидитом и здоровых мужчин
Ген Полиморфизм и его локализация в гене Генотипы Распределение генотипов п (%) Критерий различий при df = 1 X
Больные (п = 100) Контрольная группа (п = 100)
п % п %
GSTM1 + /0 (6-7 экзоны) + /+ 41 70,1 38 63,3 р > 0,05
0/0 17 29,3 22 36,7
GSTT1 +/0 (4 экзон) +/+ 38 65,5 50 83,3 4,94 (0,03)
0/0 20 34,5 10 16,7
GSTР1 1105У (5 экзон) 1/1 25 43,1 31 51,7 р > 0,05
1/У 28 48,3 26 43,3
У/У 5 8,6 3 5,0
Т а б л и ц а 4
Распределение частот генотипов полиморфных вариантов генов в группе больных полипозным этмоиди-
том и здоровых женщин
Ген Полиморфизм и его локализация в гене Генотипы Распределение генотипов п (%) Критерий различий при df = 1 X
Больные (п = 100) Контрольная группа (п = 100)
п % п %
GSTM1 + /0 (6-7 экзоны) +/+ 26 61,9 16 45,7 р > 0,05
0/0 16 38,1 19 54,3
GSTT1 +/0 (4 экзон) +/+ 32 76,2 34 85,0 р > 0,05
0/0 10 23,8 6 15,0
GSTP1 1105У (5 экзон) 1/1 17 40,5 23 57,5 р > 0,05
1/У 20 47,6 16 40,0
У/У 5 11,9 1 2,5
Российская оториноларингология № 2 (69) 2014 :
но с повышенным риском развития полипозного этмоидита у мужчин. При сравнении частот генотипов полиморфных вариантов генов в группе больных полипозным этмоидитом и здоровых женщин статистически достоверных различий получено не было (р > 0,05) (табл. 4).
Установлена статистически значимая ассоциация генотипов полиморфных вариантов ге-
нов факторов внешней среды с риском развития полипозного этмоидита - генотип del/del гена GSTT1. В ассоциациях изучаемых генотипов наблюдался выраженный половой диморфизм: для мужчин повышенный риск развития полипоз-ного этмоидита ассоциировался также с генотипом del/del GSTT1 (OR = 2,63, 95%CI 1,10-6,27, p = 0,03).
Выводы
Механизмы, посредством которых глутатион^-трансферазы вовлекаются в патологические звенья развития полипозного этмоидита, могут быть связаны с недостаточной инактивацией реактивных метаболитов, цитотоксические эффекты которых способствуют образованию аутоантигенов с последующим повреждением клеток эпителия и образованием полипозной ткани.
Можно заключить, что выявленные ассоциации могут указывать на целесообразность доклинического выявления делеционного генотипа глутатион^-трансферазы GSTT1 и GSTP1 в целях прогнозирования возможного возникновения полипозного этмоидита и разработки патогенетически обоснованных индивидуализированных лечебно-профилактических мероприятий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Д. Методы генной инженерии. Молекулярное клонирование. - М.: Мир, 1984. -480 с.
2. Gene expression profiles in human nasal polyp tissues studied by means of DNA microarray / Z. Liu [et al.] // J. Allergy Clin. Immunol. - 2004. - Vol. 114. - P. 783-790.
3. Genetic influences in the formation of nasal polyps / J. Burger [et al.]. - Lancet, 1991. - 974 p.
4. Genetic risk and carcinogen exposure: a common inherited defect of the carcinogen-metabolism gene glutathione-S-transferase M1 (GSTM1) that increases susceptibility to bladder cancer / D. A. Bell [et al.] // J. Natl. Cancer Inst. -1993. - Vol. 85. - P. 1159-1164.
5. Ketterer B., Christodoulides L. G. Enzymology of cytosolic glutathione S-transferases // Adv. Pharmacol. - 1994. -Vol. 27. - P. 37-69.
6. Nasal mucosal gene expression in patients with allergic rhinitis with and without nasal polyps / S. B. Fritz [et al.] // J. Allergy Clin. Immunol. - 2003. - Vol. 112. - P. 1057-1063.
7. Role of free radicals and antioxidants in nasal polyps / M. Dagli [et al.]. - Laryngoscope. - 2004. - Vol. 114. -P. 1200-1203.
8. Schlesselman J. Case-control studies. Design, conduct, analysis. - New York; Oxford: Oxford University Press, 1982. -P. 58-96.
Мезенцева Оксана Юрьевна - канд. мед. наук, доцент каф. оториноларингологии Курского ГМУ. Россия, 303041, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 3; тел.: 8-919-218-09-28, e-mail: mezoksa@rambler.ru
Воробьева Анастасия Алексеевна - аспирант каф. оториноларингологии Курского ГМУ. Россия, 303041, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 3; тел.: 8-926-052-47-31, e-mail: vormax007@ya.ru
Иванов Владимир Петрович - докт. мед. наук, профессор, зав. каф. биологии, медицинской генетики и экологии Курского ГМУ. Россия, 303041, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 3, тел.: 8-4712-58-81-47
Полоников Алексей Валерьевич - профессор, докт. мед. наук, профессор кафедры биологии, медицинской генетики и экологии ГБОУ ВПО КГМУ. Россия, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 3, тел.: 8-960-699-19-92, 303041, e-mail: polonikov@rambler.ru
Бушуева Ольга Юрьевна - канд. мед. наук, доцент кафедры биологии, медицинской генетики и экологии ГБОУ ВПО КГМУ, Россия, г. Курск, ул. К. Маркса д. 3; тел.: 8-910-310-35-09, 30-30-41, e-mail: olga.bushueva@inbox. ru
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.132.21.1318 «Генетические аспекты хронических риносинуситов».
