CC BY
101
УДК 375.17
ИССЛЕДОВАНИЕ РИСКА ПОДВЕРЖЕННОСТИ АЛКОГОЛИЗМУ КОРЕННОГО НАСЕЛЕНИЯ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ДАННЫМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ
Н. В. Солопёкин, М. Б. Лавряшина, М. В. Ульянова, Т. А. Толочко,
А. В. Ларионов, А. В. Мейер, В. И. Минина, В. Г. Дружинин
THE STUDY OF ALCOHOL ADDICTION RISK IN THE INDIGENOUS POPULATION OF SOUTHWEST SIBERIA ACCORDING TO MOLECULAR GENETIC MARKERS
N. V. Solopekin, M. B. Lavryashina, M. V. Ulyanova, T. A. Tolochko,
A. V. Larionov, A. V. Meyer, V. I. Minina, V. G. Druzhinin
Исследование проведено при поддержке гранта РГНФ 12-16-42006, администрации Кемеровской области соглашению № 3 от 25.05.2012 и проекта Минобрнауки РФ в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 гг. (шифр: «2012-1.4-12-000-1001-007»).
Изучено распределение частот аллелей и генотипов генов биотрансформации алкоголя: rs 1229984 ADH1B (полиморфизм G^A в 3 экзоне, замена Arg47His), rs 671 ALDH2 (полиморфизм G^A в 12 экзоне, замена Glu487Lys) и rs 3813867 CYP2E1 (полиморфизм G^-С в 5’-регионе) у шорцев Таштагольского района Кемеровской области. Обследовано две группы шорцев (221 человек): группа больных, страдающих хроническим алкоголизмом и группа популяционного контроля. Показано, что характер распределения частот аллелей генов ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 у шорцев группы популяционного контроля в целом соответствует распределению частот у народов Восточной Азии. Выявлены статистически значимые различия между группами «Контроль» и «Больные ХА» по частотам генотипов и аллелей генов ADH1B и CYP2E1. Отмечено, что гомозиготные генотипы ADH1B*AA, CYP2E1*CC и ALDH2*AA генов биотрансформации алкоголя ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 чаще регистрируются у больных хроническим алкоголизмом по сравнению с группой популяционного контроля (OR = 4.81; OR = 2.03 и OR = 4.18 соответственно).
The distribution of allele and genotype frequencies of alcohol biotransformation genes of rs 1229984 ADH1B (G ^ A polymorphism in exon 3, Arg47His substitution), rs 671 ALDH2 (G ^ A polymorphism in exon 12, Glu487Lys substitution) and rs 3813867 CYP2E1 (G ^ C polymorphism in the 5’ region) was studied in the Shors of Tashtagol, Kemerovo region. The study involved two groups of Shors (221 people total): a group of patients suffering from chronic alcoholism genes and a population control group. The article shows that the distribution of allele frequencies of ADH1B, ALDH2 and CYP2E1 in the Shors control group generally corresponds to the distribution of frequencies in the peoples of East Asia. Statistically significant differences in the frequencies of ADH1B and CYP2E1 genes genotypes and alleles between the two groups were found. The ADH1B*AA, CYP2E1*CC and ALDH2*AA homozygous genotypes of of ADH1B, ALDH2 and CYP2E1 alcohol biotransformation genes are more frequently detected in patients with chronic alcoholism than in the control group (OR = 4.81; OR = 2.03 and OR = 4.18, respectively).
Ключевые слова: человек, полиморфизм, алкоголизм, гены биотрансформации алкоголя, шорцы.
Keywords: human, polymorphism, alcoholism, alcohol biotransformation genes, the Shors.
Алкоголизм - острейшая социальная и медицинская проблема международного масштаба. Показатели злоупотребления алкоголем существенно различаются в разных странах. В целом распространенность алкоголизма в мире варьируется от 3 - 5 % у женщин до 10 % у мужчин [8]. Согласно данным официальной статистики в большинстве районов Российской Федерации количество больных алкоголизмом составляет 1000 - 1500 человек на 100 тысяч населения. Известны отличия показателей распространенности алкоголизма в регионах РФ (в Ненецком автономном округе в 2008 году - 5542,0, в Камчатском крае - 2683,2, в Магаданской области - 5097,9, в Чукотском АО -3990,3, в Ивановской области - 3377,8, в республике Карелия - 2546,9 [9] и среди представителей разных этнических групп [3]. Эти различия могут объясняться как биомедицинскими, так и этнокультурными факторами.
Шорцы - монголоидный тюркоязычный народ, имеющий статус коренного малочисленного народа Севера (КМНС). КМНС - это народы, проживающие
на территориях традиционного расселения своих предков, сохраняющие самобытный уклад жизни, насчитывающие в России менее 50 тысяч человек и осознающие себя самостоятельными этническими общностями [Федеральный закон «Об основах государственного регулирования социально-экономического развития Севера Российской Федерации», ст. 1, п. 6]. По данным Всероссийской переписи населения 2010 года общая численность шорцев в Российской Федерации составляла 12 тыс. 888 человек, из них в Кемеровской области проживало 10 тыс. 672 [10].
Численность шорцев согласно переписям населения 1989, 2002 и 2010 годов неуклонно снижается. Если в 1989 году численность шорцев в Российской Федерации составляла 16 тыс. 600 человек, то в 2002 году зафиксировано ее уменьшение на 15,8 % (13 тыс. 975), а по данным на 2010 год шорцев в РФ осталось 12 тыс. 888 человек. То есть за 20 лет демографические потери шорцев составили 3712 - почти четверть населения (22,8 %) [10, 11]. Наблюдается также постепенное исчезновение традиционной шор-
ской культуры. Происходит это в силу нарастания урбанизации (шорцы - один из наиболее урбанизированных народов России, более 80 % представителей данного коренного народа являются городскими жителями), приводящей к интенсификации процессов ассимиляции и аккультурации. Все выше обозначенное негативным образом влияет на шорский этнос, приводя, в том числе, и к росту распространенности алкоголизма в среде шорцев.
Возникновение и характер течения алкоголизма сложным образом зависят от многих факторов как биологической, так и социальной природы. Следует отметить, что ни один из них не является достаточной причиной или единственным условием возникновения алкоголизма [1]. Подверженность хроническому алкоголизму проявляется как вероятность развития заболевания, которая детерминирована всей совокупно-
стью внешних и внутренних факторов. При определении факторов риска заболевания алкоголизмом закономерно встает вопрос о выявлении (выделении) определенных маркеров данного состояния. Среди многочисленных параметров обращает на себя внимание различие в индивидуальных спектрах ферментов метаболизма этанола, таких как алкогольдегидро-геназа, альдегиддегидрогеназа и цитохром Р4502Е1 (табл. 1). Комбинаторика и полиморфизм вышеперечисленных генов может обусловливать индивидуальную переносимость алкоголя. Поэтому целью настоящей работы было изучение полиморфизма генов биотрансформации этанола ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 у шорцев Таштагольского района Кемеровской области, страдающих алкогольной зависимостью («Больные ХА») и в группе популяционного контроля («Контроль»).
Таблица 1
Гены биотрансформации этанола: хромосомная локализация, биологическая роль, полиморфизм, активность продуктов генов
Фермент, символ Хромосомная локализация Биологическая роль Полиморфизм Активность продуктов
мутация номенклатура
Алкоголь- дегидрогеназа, ADH 4q21-q23 Окисление этанола до аце-тальдегида в^А в 3 экзоне, замена Л^47ИІ8 ADH1B*47Arg; ADH1B*1; G Нормальная активность фермента
ADH1B*47His; ADH1B*2; А Высокая активность фермента
Альдегид- дегидрогеназа, ALDH Щ24.2 Окисление альдегидов до ацетата в^А в 12 экзоне, замена 01и487Ьує ALDH2*487Glu; ALDH2*1; G Нормальная активность фермента
ALDH2*487Lis; ALDH2*2; A Сниженная активность фермента
Цитохром Р4502Е1, CYP2E1 10q24.3-qter Окисление этанола до аце-тальдегида и ацетата в^С в 5’-регионе CYP2E1*Pst1-; CYP2E1*С1; G Нормальный уровень транскрипции
CYP2E1*Pst1+; CYP2E1*С2; С Высокий уровень транскрипции
Таблица 2
Объемы выборок и половозрастная структура обследованных групп шорцев
Показатели Группы N Средний возраст, ± а) Пределы варьирования
«Больные ХА» 50 38.39 ± 1.58 19 - 54
Мужчины 28 39.00 ± 2.16 19 - 49
Женщины 22 35.78 ± 2.32 27 - 54
«Контроль» 171 13.79 ± 0.31 11 - 18
Мужчины 81 15.82 ± 0.43 12 - 18
Женщины 90 13.93 ± 0.46 11 - 14
Обследованы две группы шорцев. Группа «Больные ХА» включала лиц с установленным диагнозом хронический алкоголизм (ХА) 1 и 2 степени. Диагностика заболевания осуществлялась специалистами МУЗ «Центральная городская больница г. Таштагол». Вторая группа - «Контроль» - была сформирована из шорцев, проживающих в г. Таштагол и Таштаголь-ском районе Кемеровской области и является по сути популяционным контролем. Суммарно обследован
221 человек. Половозрастная структура обследованных групп и объем выборок приведены в таблице 2.
Материалом для исследования послужили образцы ДНК, выделенные из цельной крови методом фе-нол-хлороформной экстракции. Получение образцов крови сопровождалось информированным согласием волонтеров к участию в исследовании, утвержденном Комиссией по Биоэтике Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения выс-
шего профессионального образования «Кемеровский государственный университет». Генотипирование полиморфизмов rs 1229984 гена ADH1B, rs 671 гена ALDH2 и rs 3813867 гена CYP2E1 проводили методом полимеразной цепной реакции с использованием комплекта реагентов для амплификации «SNP-экспресс» (НПФ «Литех», г. Москва). Результаты амплификации оценивали в 2 % агарозном геле. Для детекции ДНК использовали окраску гелей бромистым этидием с последующей визуализацией ДНК в УФ-свете.
На основе результатов генотипирования рассчитывали аллельные частоты. Сравнение частот аллелей в группах проводили на основании использования критерия х2, частоты генотипов сопоставляли при помощи Т-критерия Стьюдента для выборочной доли. Для оценки риска развития заболевания вычисляли показатель отношения шансов (odds ratio, OR) c 95 % доверительными интервалами (confidence interval, CI). Величина OR = 1 указывает на отсутствие ассоциации (т. е. одинаковую частоту признака у больных и здоровых лиц), О R > 1 (положительная ассоциация) оз-
начает, что признак чаще встречается у больных, OR < 1 (отрицательная ассоциация) указывает на снижение частоты признака у больных. Доверительный интервал (CI) представляет собой интервал значений, в пределах которого с вероятностью 95 % находится ожидаемое значение рассматриваемого параметра - в данном случае, значение OR.
Данные, характеризующие распределение частот аллелей генов ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 в обследованных группах шорцев, представлены в таблице 3. Отметим, что частота ADH1B*47His(A) rs гена 1229984 ADH1B у шорцев группы «Контроль» оказалась выше (0.392), чем у таких монголоидных народов Сибири, как алтайцы (0.229), буряты (0.197) [4, с. 89 - 92], и близкой к частоте у монголов (0.389) [6]. Что касается популяционной частоты ALDH2 *48 7Lys(A) rs гена 671 ALDH2 и CYP2E1-*Pst1+(C) rs гена 3813867 CYP2E1, то у шорцев группы популяционного контроля она сопоставима с частотами большинства народов Восточной Азии, приведенными в базе ALFRED [12].
Таблица 3
Частоты аллелей ™ 1229984 АВН1В, га 671 ЛЫ>Н2 и га 3813867 СУР2Б1 в обследованных группах шорцев Кемеровской области
Группа ADH1B ALDH2 CYP2E1
G A G A G С
«Больные ХА» 0.400* 0.б00* 0.490 0.510 0.5б0*** 0.440***
«Контроль» 0.б08 0.392 0.б23 0.377 0.830 0.170
Примечание: индекс показывает наличие статистически значимых (критерий - х2) отличий между группами шорцев (* - р < 0.05; *** - р < 0.001).
Сравнительный анализ частот аллелей в группе шорцев, страдающих хроническим алкоголизмом, и в группе «Контроль» выявил статистически значимые различия между ними. По га 1229984 ADH1B и rs 3813867 CYP2E1 у шорцев группы «Больные ХА» достоверно чаще регистрируются варианты ADH1B*47His(A) и CYP2E1*Pst1+(С) (х2 = 2.44; р < 0.05 и х2=3.79; р < 0.001 соответственно). Частота аллеля ALDH2*487Lys(А) гена га 671 ALDH2 у шорцев, страдающих хроническим алкоголизмом, оказалась почти в 1.5 раза выше, чем в группе «Контроль», однако, выявленные отличия не являются статистически значимыми.
Сопоставление генотипических частот га 1229984 гена ADH1B показало, что в группе шорцев «Больные
ХА» достоверно чаще регистрируется гомозиготный генотип ADH1B*AA (Т = 3.59; р < 0.001) по сравнению с группой популяционного контроля (табл. 4). Гомозиготный генотип ADH1B*GG и гетерозиготный генотип ADH1B*GА, напротив, встречаются чаще в группе «Контроль». Полученное значение показателя отношения шансов (OR = 0.57 и 0.47 соответственно) для носителей гомозиготного генотипа ADH1B*GG и гетерозиготного генотипа ADH1B*GА свидетельствует об отрицательной ассоциации (сниженный риск развития заболевания), а для носителей гомозиготного генотипа ADH1B*АА, напротив, выявлена положительная ассоциация (OR = 4.81).
Таблица 4
Частоты генотипов rs 1229984 ADH1B в обследованных группах шорцев
Генотипы Группы Показатели
«Больные ХА» «Контроль» Р OR Cl
GG 24.00 ± 12.32 35.б7 і б.13 21.09 0.00003 0.57 0.28 - 1.17
GA 32.00 ± 11.66 50.29 і 5.39 0.47 0.24 - 0.90
AA 44.00 ± 10.58*** 14.04 і 7.10 4.81 2.38 - 9.75
Примечание: индекс показывает наличие статистически значимых (Т-критерий) отличий между группами (*** - р < 0.001); OR - показатель отношения шансов; С - доверительными интервалами.
Частоты генотипов ю 671 АЬБН2 в обследованных группах шорцев
Таблица 5
Генотипы Группы Показатели
«Больные ХА» «Контроль» х2 Р оя С1
GG 28.00 ± 12.00 38.01 ± 6.02 7.60 0.02 0.92 0.11 - 0.40
GA 42.00 ± 10.77 48.53 ± 5.48 0.71 1.36 - 5.30
AA 30.00 ± 11.83* 13.46 ± 7.11 2.03 1.74 - 10.04
Примечание: индекс показывает наличие статистически значимых (Т-критерий) отличий между группами (* - р < 0.05); OR - показатель отношения шансов; CI - доверительными интервалами.
Таблица 6
Частоты генотипов ю 3813867 СУР2Е1 в обследованных группах шорцев
Генотипы Группы Показатели
«Больные ХА» «Контроль» Р оя С1
GG 36.00 ± 11.31 73.09 ± 3.96* 24.91 0.000004 0.21 0.48 - 1.77
GC 40.00 ± 10.95 19.88 ± 6.84** 2.69 0.37 - 1.34
СС 24.00 ± 12.32 7.03 ± 7.38** 4.18 0.93 - 4.45
Примечание: индекс показывает наличие статистически значимых (Т-критерий) отличий между группами (* - р < 0.05; ** - р < 0.01); OR - показатель отношения шансов; С - доверительными интервалами.
Анализ генотипических частот га 671 гена ALDH2 продемонстрировал, что гомозиготный генотип ALDH2*GG и гетерозиготный генотип ALDH2* GА у шорцев группы популяционного контроля встречаются чаще, чем у шорцев больных алкоголизмом (табл. 5). Частота гомозиготного генотипа ALDH2*АА оказалась выше в группе «Больные ХА» (Т = 2.0, р < 0.05). Значение показателя OR у носителей гомозиготного генотипа ALDH2*АА свидетельствует об отрицательной ассоциации данного признака с риском развития заболевания, а у носителей гомозиготного генотипа ALDH2 *GG и гетерозиготного генотипа ALDH2* GА, наоборот, отмечена положительная ассоциация (OR = 2.03).
Сравнительный анализ частот генотипов га 3813867 гена CYP2E1 также выявил различия между шорцами группы «Контроль» и группы «Больные ХА» (табл. 6). Частота гомозиготного генотипа CYP2E1*GG в контрольной группе превышает таковую в группе больных алкоголизмом. Выявленные различия статистически значимы (Т = 2.47, р < 0,05). Что касается частот гетерозиготного генотипа CYP2E1*GC и гомозиготного генотипа CYP2E1*СС, то они выше среди шорцев группы «Больные ХА» (Т = 2.85, р < 0.01 и Т = 3.21, р < 0.01 соответственно). Расчет показателей отношения шансов развития заболевания иллюстрирует повышенный уровень риска развития алкоголизма у шорцев, носителей гетерозиготного генотипа CYP2E1*GС (ОR = 2.69). Однако самые высокие значения показателя OR выявлены у носителей гомозиготного генотипа CYP2E1*AA по гену CYP2E1 (ОR = 4.81).
По данным литературы [6, 8] сочетание в геноме человека быстрой формы фермента ADH1B*47His или
CYP2E1*Pst1+ и медленной формы ALDH2*487Lys приводит к быстрому накоплению в организме токсических продуктов метаболизма этанола (АшИ-синдром), что должно определять негативную реакцию на алкоголь и, как результат, меньшую предрасположенность к развитию хронического алкоголизма. Однако полученные нами результаты демонстрируют иную картину, что говорит о необходимости продолжения исследования генов биотрансформации алкоголя у шорцев по более широкому спектру маркеров и при более обширной выборке.
В целом проведенное исследование свидетельствует о генетическом своеобразии исследованных групп шорцев по генам ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 и позволяет более детально оценить особенности распределения частот генов биотрансформации этанола у представителей коренного населения юга Западной Сибири в контексте подверженности развития хронического алкоголизма. На основании результатов исследования можно сделать заключение о том, что характер распределения частот генов биотрансформации алкоголя ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 в группе шорцев популяционного контроля в целом соответствует таковому у большинства народов Восточной Азии. Более высокая частота генотипов ADH1B*-47His, CYP2E1*Pst1+ и ALDH2*487Lys генов биотрансформации алкоголя ADH1B, ALDH2 и CYP2E1 (OR=4.81; OR=2.03 и OR=4.18 соответственно) в группе «Больные ХА» по сравнению с группой «Контроль» отражает повышенный риск развития алкоголизма у шорцев, являющихся носителями данных генотипических вариантов.
Литература
1. Билибин, Д. П. Патофизиология алкогольной болезни и наркоманий / Д. П. Билибин, В. Е. Дворников. -М.: УДН, 1991. - 104 с.
2. Полиморфизм генов алкогольдегидрогеназ в русских популяциях Сибирского региона / А. В. Марусин [и др.] // Мол. Биология. - 2004. - Т. 38. - № 4. - С. 625 - 631.
3. Сухарев, А. В. Этнофункциональная психология: исследования и психотерапия / А. В. Сухарев. - М.: ИЭА РАН, 1998. - 221 с.
4. Distribution of the alcohol dehydrogenase ADH1B*47His allele in Eurasia. Am J Hum Genet / S. Borinskaya [et al.]. - 2009. - № 84. - С. 89 - 92.
5. Lee, Sh-L. Funetionalyty of allelic variation dehydrogenase gene family assessment of a functional window for protection against alcoholism / Sh-L. Lee, Hoo J-O., Yip Sh-J // Pharmocogenetics. - 2004. - V. 14. - № 11. - P. 725 -732.
6. Li, H. Speed WC, Pakstis AJ, Golub EI, Kidd JR, Kidd KK "Ethnic Related Selection for an ADH Class I Variant within East Asia." PLoS ONE / H. Li, S. Gu, X. Cai. - 2008. - № 3. - 1881 р.
7. High incidence of ADH2*1/ALDH2*1 genes among Japanese alcohol dependents and patients with alcoholic liver disease / F. Tanaka [et al.] // Hepatology. - 1996. - V. 23. - № 2. - С. 234 - 239.
8. Режим доступа: http://alkogolizm.info (дата обращения: 01.09.2012).
9. Режим доступа: http://www.luga47region.ru (дата обращения: 01.09.2012).
10. Режим доступа: http://www.gks.ru (дата обращения: 01.09.2012).
11. Режим доступа: http://www.perepis.2002.ru (дата обращения: 01.09.2012).
12. Режим доступа: http://alfred.med.yale.edu/alfred/index.asp (дата обращения: 01.09.2012).
Информация об авторах:
Солопёкин Николай Валерьевич - аспирант кафедры генетики биологического факультета КемГУ, nikolai -solopeki@mail.ru.
Nicholay V. Solopekin - post-graduate student at the Department of Genetics, Kemerovo State University.
Лавряшина Мария Борисовна - кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики биологического факультета КемГУ, lmb2001@mail.ru.
Mariya B. Lavryashina - Candidate of Biology, Assistant Professor at the Department of Genetics, Kemerovo State University.
Ульянова Марина Владиславовна - кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры генетики биологического факультета КемГУ, ulmar2003@mail.ru.
Marina V. Ulyanova- Candidate of Biology, Senior Lecturer at the Department of Genetics, Kemerovo State University.
Толочко Татьяна Андреевна - старший преподаватель кафедры генетики биологического факультета КемГУ, tta1956@mail.ru.
Tatyana A. Tolochko - Senior Lecturer at the Department of Genetics, Kemerovo State University.
Ларионов Алексей Викторович - кандидат биологических наук, ассистент кафедры генетики биологического факультета КемГУ, alekseylarionov09@gmail.com.
Alexey V. Larionov - Candidate of Biology, Lecturer at the Department of Genetics of Kemerovo State University.
Мейер Алина Викторовна - аспирантка кафедры генетики биологического факультета КемГУ, shapo-alina@yandex.ru.
Alina V. Meyer - post-graduate student at the Department of Genetics, Kemerovo State University.
Минина Варвара Ивановна - кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики биологического факультета КемГУ, заведующая лабораторией цитогенетики Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института экологии человека СО РАН, vminina@mail.ru.
Varvara I. Minina - Candidate of Biology, Assistant Professor at the Department of Genetics, Kemerovo State University; Head of Cytogentics Laboratory at the Institute for Human Ecology of the Siberian branch of the RAS.
Дружинин Владимир Геннадьевич - доктор биологических наук, профессор, проректор по НИР КемГУ, druzhinin vladim@mail.ru.
Vladimir G. Druzhinin - Doctor of Biology, Professor, Vice-Rector for Science of Kemerovo State University; leading researcher at the Institute for Human Ecology of the Siberian branch of the RAS.
