CC BY
204
УДК 616.248-07:575.191:576.8.095.52
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА БЕЛКА БТАТб И БРОНХИАЛЬНАЯ АСТМА
Валерий Николаевич Минеев, Лада Николаевна Сорокина, Михаил Александрович Нёма
Кафедра госпитальной терапии (зав. — проф. В.И. Трофимов) Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени И.П. Павлова
“...Необходим еще более амбициозный анализ гаплотипов и эпигенетических взаимодействий, особенно для канди-датных молекул, участвующих в таких линейных путях, как 1Ьг4^1Ьг4К^БТЛТ-6^клеточный ответ ".
Бронхиальная астма (БА) считается заболеванием, к которому существует наследственная предрасположенность. Также известно, что БА является полигенным заболеванием. Вместе с тем на рубеже ХХ-ХХ1 веков стали появляться факты о роли новой сигнальной системы JAK-STAT (Janus kinases — signal transducer and activator of transcription) в патогенезе БА. Особенности функционирования этой системы в целом и при БА рассмотрива-лись нами ранее [2, 3, 5].
Известные данные литературы и наши собственные позволяют предполагать, что компоненты JAK-STAT системы, в частности белок STAT6, играют ключевую роль в развитии аллергической БА, и он представляет большой интерес как мишень для воздействия на патогенез аллергических реакций [4, 11]. Однако к настоящему времени остается много невыясненного в особенностях функционирования STAT6 при БА, в том числе возможная роль полиморфизма этого белка с учетом полигенности заболевания. Полагают, что исследование гена STAT6 представляет одно из перспективных направлений в изучении генов-кандидатов БА [18].
В целом молекулярные и клеточные механизмы реализации атопических заболеваний сегодня достаточно хорошо изучены. Выделяют [7] несколько групп генов-кандидатов, которые могут быть важны в развитии атопии и связанных с ней заболеваний: 1) гены факторов антигенного распознавания и гуморального иммунного ответа (IL4, IL5, IL13, HLA-DR, TCRA и пр.); 2) гены метаболизма медиаторов воспаления и сопутствующих факторов (LTC4S, PAFAH, NOS3 и пр.); 3) гены рецепторов цитокинов и медиаторов воспаления (IL4RA, HTR2A, ABRB2, FCER1B и пр.); 102
S.T. Holgate et al. (2007)
4) гены факторов транскрипции (STAT6, JAK1, JAK3, NFYB и пр.); 5) другие гены (GSTM1, GSTT1, CYP2E1, NAT2, SLC11A1 и пр.).
К настоящему моменту опубликованы результаты исследований ассоциаций атопических заболеваний, включая БА, примерно с 80 генами-кандидатами, для половины из них получены согласованные воспроизводимые результаты [7]. Исследований, касающихся полиморфизма гена белка STAT6 при БА в мировой литературе, крайне мало, а в отечественной — вообще не имеется.
Как известно, ген, кодирующий образование STAT6, находится в районе 12q 13-24, имеет протяжённость более 19 kb и содержит 23 экзона [25] (рис. 1).
Рис. 1. Схема гена человеческого STAT6 [25]
P. S. Gao et al. [14] исследовали полиморфные варианты гена STAT6 при атопических заболеваниях в британской (300 больных) и японской (400) популяциях. В британской популяции 150 человек составляли контрольную группу и 150 — группу с атопической БА. Среди обследованных в японской популяции по 100 больных было с атопической БА, неатопической (intrinsic) БА, атопическим ринитом и атопической экземой. Контрольную группу составляли 100 человек.
Авторы [14] изучили частоту идентифицированного ими полиморфизма G2964А в З’-нетранслируемом районе гена и обнаружили, что частоты аллелей в британской и японской популяциях были совершенно разными. Кроме того, в британской популяции не было выявлено существенной связи между этим вариантом гена STAT6 и атопической БА, а так-
же другими атопическими состояниями.
В японской популяции только для лёгкой атопической БА, которая характеризовалась положительным антигенспецифичным ^Б-ответом или высоким уровнем общего ^Б, была найдена сильная ассоциация с этим вариантом гена (ОК=3,19; 95%-доверительный интервал — 1,40-7,08; р=0,0043). Исходя из полученных данных, авторы [14] подчеркивают значение межэтнических генетических различий в фенотипах атопических заболеваний, причем полагают, что наличие ассоциации в японской популяции полиморфизма О2964А гена 8ТЛТ6 с атопической БА еще раз указывает на роль этого гена как кандидатного в районе 12^ при БА.
К. Ташига й а1. [31], исследуя японскую популяцию, обнаружили новый полиморфизм в экзоне 1, заключавшийся в разном количестве динуклеотидных повторов ОТ — от 13 до 16. В этом исследовании принимали участие 60 детей с такими аллергическими заболеваниями, как БА (34 ребенка), атопический дерматит (36) и/или анафилактические реакции, связанные с пищей (12). В качестве контрольной группы были обследованы 54 ребенка без признаков атопического заболевания.
При генотипировании всех 23 экзонов гена 8ТЛТ6 были выделены в зависимости от вариантов 4 аллеля: А1 (326Ьр, содержит 13 повторов ОТ), А2 (328Ьр — 14 повторов ОТ), А3 (330Ьр — 15 повторов ОТ), А4 (332Ьр -16 повторов ОТ). Аллель А1 встречался у детей с аллергическими заболеваниями (БА, атопический дерматит и/или пищевая анафилаксия) чаще, чем в контрольной группе. Кроме того, была выявлена сильная ассоциация между гетерозиготным генотипом А1-А3 и аллергическими заболеваниями. Тем не менее уровни ^Б не коррелировали с полиморфизмом ОТ-пов-торов. Хотя экзон 1 гена 8ТЛТ6 не является кодирующим районом, он, как предполагается, может играть важную роль в экспрессии мРНК или ее стабильности. Авторы [31] делают вывод о том, что выявленный полиморфизм ОТ-повторов может быть полезным мутационным маркером для прогнозирования аллергических болезней, а также для раннего назначения терапевтических мероприятий детям из группы высокого риска.
О. Бие1БсЬ е1 а1. [13] проанализировали все 23 экзона гена 8ТЛТ6, соседние интроны, а также промотеры в поисках полиморфизмов и их ассоциаций с БА и связанными с ней молекулами и клетками (^Б, эозинофилы) в
европеоидной популяции в клинических центрах Германии и Швеции. В данной работе были обследованы 108 семей с парами сибсов, больных БА (474 пробанда, 216 родителей, 258 детей). Были проанализированы 16 единичных нуклеотидных полиморфизмов (8№), из которых все были некодирующими (табл. 1).
Таблица 1
Генотипированные 8№ в исследовании [13]
Положение 8ТЛТ6 Аллельный вариант (ОепБапк) Название 8ЫР
5 - фланкирующая область 1882О^Л 5'f1anking 8№1
5 - фланкирующая область 2438С^Т 5'f1anking 8ЫР2
интрон 2 5021С^Т in2SNP1
интрон 2 5814С^Т in2SNP2
интрон 2 6613С^Т in2SNP3
интрон 8 9114С^Т in8SNP1
интрон 8 9234С^О in8SNP2
интрон 12 105936С^Т in12SNP1
интрон 16 763Л^С in16SNP1
интрон 17 1309Л^а шШ№1
интрон 18 1570С^Т in18SNP1
3-нетранслируемая область 4219О^Л 3'Ш"В^№1
3-нетранслируемая область 4491Л^О 3'UTRSNP2
3-нетранслируемая область 46ЮЛ^О 3'UTRSNP3
3-нетранслируемая область 4671Л^О 3т^№,4
3-нетранслируемая область 4703Л^а 3'т^№,5
Также был изучен описанный ранее в работе [31] динуклеотидный полиморфизм в эк-зоне 1, причём, кроме уже известных 4 аллельных вариантов (А1-А4), был найден новый аллель А5 (334Ьр, содержащий 17 повторов ОТ). Графическое изображение верифицированных в исследовании полиморфизмов представлено на рис. 2.
Ьхип7
Ехолб
Ехоп5
Ехоп4
ЕхопЗ
Ехоп2
Схоп1
Ехоп16 I ,Ехоп17 Ехоп18
Ехопв
_ . _ .. ' . ' Exo.i19
Ехоп9 Ехоп15
ЕхоШО ! Ехоп20
Ехоп11 Рхоп21
Ехоп12 Ехоп22
Е”>"13 : Ехоп23
га и ^т9'®8“1 ' 1Л26МР2 |П23МР1
¡п16ЭМР1 : 31ЛЯЗЫР1 , ЗиТЯ5ЫР4 ¡п17ЭМР1 ЗиТ(?8МР2'. ЗиТРвЫРв ¡п18ЭМР1 ЗиТРЭЫРЗ
Рис. 2. Графическое изображение 13 и ОТ повтора, верифицированных в исследовании [13] в экзоне 1 гена 8ТЛТ6.
При анализе данных было выявлено, что однонуклеотидный полиморфизм в интроне 18 (тШ№1) существенно ассоциирован с повышением уровня общего ^Б. Существенная ассоциация была обнаружена также между аллелем А4 (одного из всех 5 идентифицированных) и количеством эозинофилов крови. Вместе с тем не выявлено ассоциаций с БА ни единичных нуклеотидных полиморфизмов, ни ОТ-повтора.
Два полиморфизма в интронах (in2SNP3 и тШ№Ч) и один — в 3'-нетранслируемой области (3'UTRSNP4) имели слабую ассоциацию с общим уровнем сывороточного ^Б, в то время как значительная ассоциация была обнаружена между полиморфизмом в интроне
18 и увеличением уровня общего ^Б.
Наиболее выраженная ассоциация наблюдалась между аллелем А4 (16 повторов ОТ) в экзоне 1 и увеличением концентрации эозинофилов. Экзон 1 гена STAT6 человека является некодирующим регионом 5'-нетранслируемой области STAT6 но, возможно, приводит к увеличению трансляции с матричной РНК, что ведёт, в свою очередь, к росту концентрации STAT6 и усилению его эффектов.
Авторами [13] сделан вывод, что ген STAT6 человека в значительно большей мере участвует в развитии эозинофилии и изменениях общего ^Б, но имеет гораздо меньший вклад в патогенез БА.
К. Ташига et а1. [32] в исследовании попытались выявить в японской популяции ассоциацию между различными аллергическими заболеваниями и полиморфизмом гена STAT6 в экзоне 1, а также полиморфным вариантом гена STAT6 О2964Л — полиморфизмами, установленными ранее [14, 31]. Были обследованы 102 ребенка с различными аллергическими заболеваниями (71 с атопическим дерматитом, 47 — с БА, 14 — с анафилактическими реакциями на пищу), а также 66 детей в качестве контрольной группы без аллергических заболеваний. Интересно, что в работе было выявлено существенное сцепление между полиморфным аллельным вариантом О2964Л и аллелем с 13-ОТ повтором экзона 1 (р=0,0000000003). Однако не было обнаружено ассоциации между вариантом О2964Л и аллергическими заболеваниями (р=0,2724). В то же время ге-терозиготность по 13/15-ОТ повторам была существенно ассоциирована с наличием аллергических заболеваний (р=0,0006) в японской популяции ранее [31].
Важным фактом, который был установлен
в работе [32], является то, что комбинация го-мозиготности по 15-ОТ повторам и гомозигот-ность по дикому типу аллеля 2964 О была существенно связана с наличием аллергических заболеваний (р=0,0382). Авторы подчеркивают, что именно эти два генотипа встречались более чем у 60% больных с аллергическими заболеваниями (63 ребенка из 103 обследованных с аллергическими заболеваниями).
R. Nagaгkatti et а1. [23], выявляя связь БА и гена STAT6 в индийской популяции исследовали 225 больных БА и 212 контрольных лиц. Они обнаружили новый полиморфизм в проксимальном промоторе указанного гена — это область СА-повторов, названная R1, и участок повторов СА в 5'-нетранслируемой области, названный R3 (рис. 3).
Рис. 3. Полиморфизмы, обнаруженные в работе [23], схематически изображены в контексте гена STAT6. Примечание: R1 и R3 — области динуклеотидных повторов; Е1, Е2 и Е3 — экзоны; 5-UTR — 5 - нетрансли-руемая область, ATG — первый инициирующий кодон в области, кодирующей белок; kb — килобаза; TFIIA — транскрипционный фактор IIA; TFIIIA — транскрипционный фактор IIIA; TATA box — сайт распознавания для эукариотической РНК-полимеразы II; C/EBP-S — СААТ-энхансер-связывающий белок дельта (элемент, необходимый для рекрутирования транскрипционных факторов и сборки транскрипционного комплекса).
Было выявлено [23], что аллели с 15-кратными и 16-кратными СА-повторами в локусе R3 существенно позитивно (p<0,0001) и негативно (p<0,00001) соответственно ассоциированы с БА. Аллель с 16 СА-повторами в локусе R1 существенно и позитивно ассоциирован (p<0,01) с БА. Аллели в R1 были также существенно связаны с логарифмированными уровнями общего сывороточного IgE. Кроме того, с БА существенно были ассоциированы генотипы 15_17 (p<0,0031) в локусе R3 и 16_23 в локусе R1, а также гаплотипы 17_15 (R1_ R3) и 16_15. Вместе с тем гаплотипы 17_14, 23_16 и 24_16 были негативно ассоциированы (p<0,00001) с БА. Таким образом, сделан вывод, что локусы R1 и R3 вместе играют боль-
шую роль в развитии БА, чем каждыйиз них в отдельности, причём особенно R3. Поскольку авторами не было найдено полиморфизмов в участках гена, кодирующих белок, возможно, на развитие и течение БА в более значительной мере влияет дефект в экспрессии STAT6, чем собственно нарушение аминокислотной последовательности молекулы. Следует учитывать и тот факт, что динуклеотидные повторы способствуют образованию структур, подобных зиготенной ДНК (Z-DNA), которые в промоторных областях способны регулировать транскрипцию [22].
S. Weidinger et al. [33] провели в Германии большое популяционное исследование (1407 взрослых людей), в котором оценивали связь гаплотипа гена STAT6 с повышенным сывороточным уровнем IgE. В этом исследовании у 136 человек была диагностирована БА, у 30 — атопический дерматит, у 388 — аллергический риноконъюнктивит. Авторы оценили связь выбранных ими 6 полиморфизмов, охватывающих весь ген STAT6, с указанными атопическими заболеваниями: полиморфизмы rs2598483 и rs3001428 в 5'-фланкирующей области, rs324011 в интроне 2, rs3024974 в интро-не 18, rs1059513 и rs4559 в 3'-нетранслируемой области (рис. 4).
Human STAT6 gene
Exon 1 2 7 10 12 16 1£ 3 4 5 6 8 9 11 1314 15 17 20 22 9 21
rs2598483 ■ I 1 rs3001428 ГТ1 III II II 11 II Tl rs3324011 rs3024974 1 II I rs105951
Рис. 4. Локализация генотипированных 8ЫР в структуре гена 8ТЛТ6 [33].
Было выявлено, что полиморфизм гв324011 (С6613Т) в интроне 2 имеет значимую связь с уровнем сывороточного общего ]^Е. Хотя данный полиморфизм существенно связан с уровнем ]^Е, он находится не в кодирующем районе гена STAT6; как предполагается [33], он может иметь функциональное значение. Этот полиморфизм локализован в том же районе (интроне 2), где на близком расстоянии обнаружены 2 сайта для транскрипционного фактора №КВ, что может указывать на регулирующую функцию этого района в транскрипции STAT6. Можно предположить, что при указанном полиморфизме нарушается связывание №КВ с соответствующими транскрипционными сайтами. Это тем более важно, что имеются данные, свидетельствующие о том, что транскрипционный фактор №КВ взаимодействует, возможно, синергично со STAT6 [28, 30].
Таким образом, близкое присутствие двух сайтов для №КВ и гена STAT6 может указывать на существование механизма обратной отрицательной регуляции между активацией №КВ и STAT6. С учетом этого необходимы дополнительные исследования для выяснения роли полиморфизма гв324011 в реализации указанного взаимодействия. Данные, полученные 8. Weidingeг е! а1. [33], совпадают с результатами предыдущего сообщения, указывающего на связь полиморфизмов STAT6 с повышенным уровнем сывороточного ]^Е в популяции, где были обследованы 108 пар сибсов, страдающих БА [13].
Предполагается [29], что анализ гаплотипа может иметь более высокую информативность для выявления связей между фенотипическим и генетическими вариантами, чем анализ единичных нуклеотидных полиморфизмов. Для наиболее часто встречающегося (с частотой 37,51%) гаплотипа GCTCAA в исследовании 8. Weidingeг е! а1. [33] был выявлен повышенный риск для наиболее высоких уровней ]^Е (0Я=2,5; 95%-доверительный интервал — 1,35,0; р=0,007). При этом авторы подчеркивают, что наиболее выраженный вклад в анализируемый эффект данного гаплотипа вносит полиморфизм ге324011. Те же авторы выявили, что гаплотип GCCTAG можно отнести к существенным факторам риска для развития специфической сенсибилизации (0Я=2,0; 95%-доверительный интервал — 1,1-3,9; р=0,03), а гаплотип ACCCAG является фактором риска для развития БА (0Я=2,17; 95%-доверитель-ный интервал — 1,8-255,5; р=0,01).
М. Schede1 et а1. [27] проанализировали ассоциацию между полиморфизмами гена STAT6 и уровнями ]^Е в сыворотке в популяции 1120 немецких школьников (возраст — от 9 до 11 лет) с различными аллергическими заболеваниями (БА, риноконъюнктивит, атопическая экзема). Были выявлены полиморфизмы в интроне 2 (С2892^ и в 3'-нетранс-лируемом районе (Т12888С), которые имели существенную ассоциацию с уровнем общего ]^Е. Кроме того, гаплотип CGTGTT был расценен как гаплотип высокого риска с ОЯ 1.58 (95%-доверительный интервал — 1,08-2,32; р=0,020) для 50% процентиля общего уровня ]^Е и с ОЯ 1.82 (95%-доверительный интервал — 1,19-2,77; р=0,006), с ОЯ 3,92 (95%-доверитель-ный интервал — 1,93-7,96; р=0,0002) соответственно для 66% и 90% процентилей общего уровня ]^Е. Напротив, гаплотип CGCGCT имеет тенденцию проявлять протективный
эффект в отношении повышенных уровней ]^Е с ОЯ 0,59 (95%-доверительный интервал — 0,32-1,07; р=0,084), с ОЯ 0,51 (95%-доверитель-ный интервал — 0,25-1,02; р=0,056) и с ОЯ 0,27 (95%-доверительный интервал — 0,07-1,10; р=0,067) для 50%, 66% и 90% процентилей общего уровня ]^Е соответственно.
Статистически существенные ассоциации 8№ и их гаплотипов были выявлены только в отношении общего уровня ]^Е [27].
Интересная работа выполнена на финской популяции семей с БА М. Pyka1ainen et а1. [26], которые исследовали генетические варианты гена STAT6, а также генов GATA3 и STЛT4. Были идентифицированы 5 8№ гена STЛT6 (рис. 5).
А
И ИШМИМЙШИ III -
I 1 I ---01964Я88А ШЧЙМОбА-
GT variant in exon 1 not
019647081A rsl67769
rs324011 rs324015 Г"
A19633134G I rs7038l7 A19632954G
rs4559
gcnotypcd in our study
Рис. 5. Идентифицированные SNP гена STAT6 [26].
Как видно из рис. 5, два полиморфизма гена STAT6 были интронными, а три полиморфизма локализовались в 3'-нетранслируе-мом районе гена. В этом исследовани не выявлена ассоциация идентифицированных SNP ни с фенотипом БА, ни с фенотипом уровня IgE. Подчеркнем, что обследованы группы больных БА с высоким уровнем общего IgE (более чем 100 кЕ/л). Сделан вывод о высокой консервативности кодирующих экзонных районов гена STAT6, причем это касалось также гена GATA3. Предположено, что SNP в 3'-нетранслируемом районе гена STAT6 не играют важной роли в патогенезе БА и аллергии, хотя допускается, что особенности сложного патогенеза БА могут определять этнические и клинические различия. Кстати, в упомянутом выше исследовании [26] было обнаружено, что только гаплотипы GATA3 были связаны с БА и атопией.
Если рассматривать БА как проявление атопии, то можно предположить, что болезни, связанные с атопией, могут иметь сходную генетическую основу. В этом отношении интересны работы, касающиеся исследований ассоциаций полиморфизма гена STAT6 с внелегочными проявлениями атопии. В частности, представляет интерес исследование [8], проведенное в Англии в европеоидной популяции по изучению полиморфизмов у больных с аллергией к орехам. Как известно, этот вид аллергии достаточно распространен, имеет начало в детском возрасте, часто персистирует 106
и может представлять опасность, проявляясь анафилактическим шоком. Изучена частота 8№ 2964 G/A в 3'-нетранслируемом районе гена STAT6 у 71 больного с аллергией к орехам и у 45 атопических больных без аллергии к орехам. Контрольную группу составили 184 здоровых лица. Было установлено, что частота изучаемого 8№ существенно выше у больных с аллергией к орехам по сравнению с контрольной группой (87% против 69%, ОЯ= 2,9; 95%-доверительный интервал — 1,7- 4,9; р<0,0001).
Попытку проанализировать влияние 8№ в четырех генах-кандидатах на тяжесть пищевой аллергии и атопическую экзему предприняли [24] на японской популяции детей, страдающих аллергией (173 ребенка). Исследовали 8№ в генах 1Ь-4 (С-590Г), 1Ь-4Яа (A1652G), РСЕЮВ (G6842A) и гена STAT6 (G2964A). Что касается гена STAT6 (G2964A), то получены интересные данные, свидетельствующие о том, что в субпопуляции детей с генотипом 1Ь-4 CT и STAT6 ЛG имелась существенная (р=0,003) корреляция. Кроме того, в субпопуляции детей с генотипом 1Ь-4Я AA и STЛT6 ЛG также наблюдалась существенная корреляция с эозинофилией (р=0,0179). Данная работа [24] представляет интерес своим подходом к анализу 2-аллельных сопоставлений. Возможно, именно отсутствие подобного подхода не позволило другим исследователям [10], правда, на китайской популяции больных с атопическим дерматитом выявить ассоциации с полиморфизмом целого ряда генов цитокинов, включая панель генов 1Ь-4, 1Ь-10, 1Ь-12В, 1Ь-13, 1Ь-4Я, TNF-a, 1Ш-у и STAT6 (короткие тандемные повторы — от 13 до 17 повторов в экзоне 1).
Большой интерес представляет [21] недавно выполненное исследование, проведенное на китайской популяции. Авторами впервые были изучены спирометрические параметры у детей, больных БА (131 ребенок), и ассоциация этих параметров с 8 различными локу-сами шести генов-кандидатов, а также влияние факторов окружающей среды на развитие легочных функций в процессе роста детей. Среди анализируемых авторами 8№ были представлены одиночные полиморфизмы гена STAT6 ^309С и С1570^ Важно, что все больные дети (в среднем 10-летнего возраста) наблюдались в течение 4 лет. За этот период у большинства из них отмечалось ежегодное нарастание как объема форсированного выдоха за 1 секунду (РЕУ1), так и форсированной жизненной емкости (БУС), за исключением
двух детей, у которых ежегодный прирост БЕУ1 был существенно снижен.
Полиморфизм гена STAT6 C1570T может быть важным генетическим маркером “роста” БЕУ1 у детей, больных БА, судя по существенной ассоциации этого полиморфизма с ежегодным “ростом” БЕУ1 (р=0,009). Вместе с тем ни один из полиморфизмов изученных генов не был ассоциирован с БУС. Важной особенностью исследования [21] является изучение ген-ген взаимодействия в отношении становления легочных функций. Хотя выявлено не было существенного взаимодействия между генами в отношении изменений БЕУ1, при исследовании межгенного взаимодействия генов 1Ь13Я130д, ЛБКВ2Е.^ и STAT6 C1570T была обнаружена ассоциация с изменениями БУС (р=0,045), что рассматривается авторами как проявление эпистаза между кандидатны-ми генами.
М. Kabesch et а1. [19] изучили генетические ассоциации для панели генов, связанных с TH2-цитокиновым сигнальным путем (1Ь-4, 1Ь-13, 1Ь-4Я и STЛT6) в немецкой популяции детей, больных БА. Эти исследователи нашли, что только комбинация полиморфизмов в указанных генах (1Ь-4 С589Х 1Ь-13 C1112T, 1Ь-4Я Л1480 STЛT6 C2892T) повышает риск развития БА и высокого уровня ]^Е в 16,8 (р=0,005) и 10,8 (р=0,02) раза соответственно по сравнению с эффектом любого одного 8Ш). Авторы обращают внимание на то, что полученные данные могут иметь большое практическое значение. Комбинированный анализ 8№ в генах, связанных с TH2-цитокиновым сигнальным путем, может оказаться ценным при прогнозировании развития атопии и БА у детей. В то же время дети, у которых не обнаружено указанных изменений в этих генах, могут, по-видимому, считаться защищенными в отношении чрезмерной продукции ]^Е. Проведенное исследование помогает лучше понять значение эпистаза при таком полиген-ном заболевании, как БА.
Важный вывод был сделан при исследовании атопических ядерных семей (в немецкой популяции) с целью выявить сцепление и ассоциации с атопией генов хромосомного района 1^13-24, в частности гена STAT6. Было предположено, что гены этого района оказывают влияние на формирование фенотипа прежде всего аллергического воспаления, а не атопического. Этот вывод тем более важен, что район 12д13-24, как показано, сцеплен с такими полигенными воспалительными про-
цессами, как воспалительные заболевания кишечника [15], в частности с язвенным колитом [34], болезнью Крона [20] и рассеянным склерозом [9], в основе патогенеза которых лежат воспалительные иммунопатологические реакции. Об этом же писал William Cookson на рубеже XX и XXI веков в журнале “Nature”, посвященном итогам и перспективам исследований аллергии и БА [12].
Поскольку полиморфизм в интроне 2-rs324011 (С6613Т) был наиболее существенно по сравнению с другими ассоциирован с атопическим фенотипом, мы совместно с М.В. Дубиной и Е.Д.Янчиной (отдел молекулярно-генетических технологий) начали исследование, целью которого является оценка роли, которую играет этот полиморфизм в развитии и тяжести БА и частоты встречаемости этого полиморфизма у больных с разной тяжестью заболевания. Для поиска полиморфизма у 39 человек, не связанных узами родства (8 пациентов с лёгким течением БА,
19 со среднетяжелым и 12 с тяжёлым), была использована методика ПЦР с последующей рестрикцией и анализом количества и длины получившихся отрезков ДНК с помощью электрофореза в полиакриламидном геле. Гомозиготный вариант генотипа (ТТ) был обнаружен нами у 7,7% больных (у 37,5% пациентов с лёгким течением заболевания). Гетерозиготами по исследуемому полиморфизму оказались 69% больных (83,3% пациентов с тяжёлым течением болезни). Вариант СС выявлен у 23% больных.
Таким образом, подтвердилась связь полиморфизма гена STAT6 С6613Т с тяжестью БА. Можно заключить, что наличие полиморфизма белка STAT6 С2892Т (rs324011), вероятно, предрасполагает к более лёгкому течению БА, в то время как гетерозиготный вариант — к более тяжёлому. Однако для выявления значимой прямой связи между этими явлениями требуется анализ большего числа больных.
Резюме изложенного позволяет выделить несколько положений. Во-первых, исследованные к настоящему времени варианты гена STAT6 касаются изменений в некодирующих белок участках, что может свидетельствовать о преимущественном вкладе этих полиморфизмов в регуляцию транскрипции самого гена и, следовательно, в уровень его экспрессии в клетки и соответственно регуляции других генов, отвечающих за дифференцировку Т-хел-перов в сторону ТН2.
Во-вторых, по всей видимости, больший
вклад в фенотип вносят гаплотипные сочетания, чем единичные нуклеотидные полиморфизмы. В-третьих, выявлена ассоциация между полиморфными вариантами гена белка STAT6 и атопической БА, а также её отдельными характерными чертами (повышенные уровни ]^Е, эозинофилия). Однако эти связи по-разному прослеживаются не только в разных этнических группах, но и внутри этих групп. Что касается БА, то особая сложность исследований при этом заболевании заключается в том, что в ее дебюте и на всем течении болезни в сложных и недостаточно объясненных взаимоотношениях находятся 3 феномена — атопия, гиперреактивность бронхов и воспалительный процесс.
И еще одна сложность связана с исследованиями БА — это высокая гетерогенность заболевания. Так, согласно современной классификации БА [6], различают 10 клинико-патогенетических вариантов заболевания, причем именно такое подразделение больных по вариантам обеспечивает максимальный лечебный результат. Вполне естественно, что подобная клиническая фенотипическая неоднородность БА может находить объяснение не только в факторах внешней среды (различные аллергены, различные условия жизни и работы), но и прежде всего, на наш взгляд, в различных генетических особенностях, в основном в тех, что кодируют проявления указанных выше 3 феноменов. Хотя БА и бронхиальная гиперреактивность коррелируют между собой, они, по-видимому, все же находятся под разным генетическим контролем [18].
Как известно [1, 17], в основе ассоциации генетического маркера с болезнью возможны три причины. Во-первых, наличие ассоциации может свидетельствовать о том, что ассоциированный локус и есть ген или один из генов болезни. В этом случае следует ожидать, что положительная ассоциация будет иметь место во всех популяциях. Во-вторых, причиной ассоциации может быть неравновесие по сцеплению между маркерным локусом и ло-кусом болезни, вероятное в том случае, если ассоциированный аллель будет находиться на предковой хромосоме, а сам локус располагаться достаточно близко к локусу болезни, чтобы эта связь не была нарушена рекомбинацией за время существования популяции [1]. И, наконец, ассоциация может быть артефактом, возникшим вследствие так называемой подразделенности популяции.
При проведении генетического картиро-
вания важно отделить два первых случая от третьего. Этого можно добиться исследуя ассоциации в гомогенных изолированных популяциях, используя внутрисемейный контроль или проводя тест на неравновесие при передаче [1]. Именно эти положения должны учитываться при планировании будущих исследований генетических полиморфизмов ключевого сигнального белка патогенеза БА — STAT6.
ЛИТЕРАТУРА
1. Геномика — медицине. / Под ред. В.И. Иванова, Л.Л.Киселева. — М.: ИКЦ “Академкнига”, 200 5. — 392 с.
2. Минеев В.Н., Сорокина Л.Н. Современные представления о Jak-Stat системе как новой сигнальной системе и ее нарушениях при иммунной патологии. Часть I. // Аллергология. — 2005. — № 4. — С. 38-44.
3. Минеев В.Н., Сорокина Л.Н. Современные представления о Jak-Stat системе как новой сигнальной системе и ее нарушениях при иммунной патологии: механизмы негативной регуляции. Часть II. // Аллергология. — 2006. — № 1. — С. 49-55.
4. Минеев В.Н., Сорокина Л.Н. Экспрессия STAT6 в лимфоцитах периферической крови больных аллергической бронхиальной астмой // Медицинская иммунология. — 2007. -Т.9, № 4-5. — С.405-410.
5. Минеев В.Н., Сорокина Л.Н., Бибкова А.А. Современные положения о роли новой сигнальной системы JAK-STAT при бронхиальной астме // Ученые записки СПбГМУ им.акад. И.П.Павлова. — 2006. — Т. XIII. № 3. — С.15-18.
6. Федосеев Г.Б., Трофимов В.И. Бронхиальная астма. — СПб: Нордмед-Издат. — 2006. — 308 с.
7. Фрейдин М.Б., Брагина Е.Ю., Огородова Л.М., Пу-зырев В.П. Генетика атопии: современное состояние // Вестник ВОГиС. — 2006. — Том 10, № 3. — C. 492-50 3.
8. Amoli M.M., Hand S., Hajeer A.H. Polymorphism in the STAT6 gene encodes risk for nut allergy // Genes Immun. — 2002. — Vol. 3. — P. 220-224.
9. Becker K.G., Simon R.M., Bailey-Wilson J.E. et al. Clustering of non-major histocompatibility complex susceptibility candidate loci in human autoimmune diseases // Proc.Natl.Acad. Sci.USA. — 1998. — Vol.95. — P.9979-9984.
10. Chang Y. T., Lee W. R., Yu C. W. et al. No association of cytokine gene polymorphisms in Chinese patients with atopic dermatitis // Clinic. Exper. Dermatol. — 2006. — Vol.31. — P. 419-423.
11. Chen W., Hershey G. K.K. Signal transducer and activator of transcription signals in allergic disease // J. Allergy Clin. Immunol. — 2007. — Vol.119. — P.529-541.
12. Cookson W. The alliance of genes and environment in asthma and allergy // Nature. — 1999. — Vol.402, № 6760 (Suppl.). — B5-B11.
13. Duetsch G., Illig T., Loesgen S. et al. STAT6 as an asthma candidate gene: polymorphism-screening, association and haplotype analysis in a Caucasian sib-pair study // Hum. Mol. Genet. — 2002. — Vol. 11, № 6. — P. 613-621.
14. Gao P.S., Mao X.Q., Roberts, M.H. et al. Variants of STAT6 (signal transducer and activator of transcription 6)
in atopic asthma // J. Med. Genet. — 2000. — Vol. 37. — P. 380-382.
15. Hampe J., Schreber S., Shaw S.H. et al. A genom-wide analysis provides evidence for novel linkage in inflammatory bowel disease in a large European cohort // Am.J.Hum.Genet. — 1999. — Vol.664. — P.808-816.
16. Heinzmann A., Grotherr P., Jerkic S.-P. et al. Studies on linkage and association of atopy with the chromosomal region 12q13-24 // Clin. Exp. Allergy. — 2000. — Vol. 30. — P1554-1561.
17. Hoffjan S., Ober C. Association studies for asthma and atopic diseases: a comprehensive review of the literature // Respir. Res. — 2003. — Vol. 4. — P.1-14.
18. Holgate S.T., Davies D.E., Powell R.M. et al. Local genetic and environmental factors in asthma disease pathogenesis: chronicity and persistence mechanisms // Eur.Respir. J. — 2007. — Vol. 29, № 4. — P.793-803.
19. Kabesch M., Schedel M., Carr D. et al. IL-4/IL-13 pathway genetics strongly influence serum IgE levels and childhood asthma // J. Allergy Clin. Immunol. — 2006. — Vol.117. — P.269-274.
20. Klein W., Tromm A., Folwaczny C. et al. The G2964A polymorphism of the STAT6 gene in inflammatory bowel disease // Dig. Liver Dis. — 2005. — Vol.37. — P.159-161.
21. Leung T.F., Chan I.H.S., Wong G.W.K. et al. Association between candidate genes and lung function growth in Chinese asthmatic children // Clin. Exp. Allergy. — 2007. — Vol. 37. — P.1480-1486.
22. Mokdad-Gargouri R., Belhadj K., Gargouri A. Translational control of human p53 expression in yeast mediated by 5-UTR-ORF structural interaction // Nucleic Acids Res. — 2001. — Vol.29. — P.1222-1227.
23. Nagarkatti R., Rao C. B., Vijayan V. et al. Signal transducer and activator of transcription 6 haplotypes and asthma in the Indian population // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. — 2004. — Vol. 31. — P.317-321.
24. Negoro T., Orihara K., Irahara T. et al. Influence of SNPs in cytokine-related genes on the severity of food allergy and atopic eczema in children // Pediatr. Allergy Immunol. — 2006. — Vol. 17. — P. 583-590.
25. Patel B. K., Keck C. L., O'Leary R. S. et al. Localization of the human stat6 gene to chromosome 12q13.3-q14.1, a region implicated in multiple solid tumors // Genomics. — 1998. — Vol.52. — P.192-200.
26. Pykäläinen M., Kinos R., Valkonen S. et al. Association analysis of common variants of STAT6, GATA3, and STAT4 to asthma and high serum IgE phenotypes // J. Allergy Clin. Immunol. — 2005. — Vol.115. — P.80-87.
27. Schedel M., Carr D., Klopp N. A Signal transducer and activator of transcription 6 haplotype influences the regulation of serum IgE levels // J. Allergy Clin. Immunol. — 2004. — Vol.114. — P1100-1115.
28. Shen C.H., Stavnezer J. Interaction of Stat6 and NF-kappaB: direct association and synergistic activation of interleukin-4-induced transcription // Mol. Cell Biol. — 1998. — Vol.18. — P. 3395-3404.
29. Stephens J.C., Schneider J.A., Tanguay D.A. et al. Haplotype variation and linkage disequilibrium in 313 human genes // Science. — 2001. — Vol. 293. — P. 489-493.
30. Stütz A.M., Woisetschlager M. Functional synergism of STAT6 with either NF- kappaB or PU.1 to mediate IL-4-induced activation of IgE germline gene transcription // J. Immunol. — 1999. — Vol.163. — P. 4383-4391.
31. Tamura K., Arakawa H., Suzuki M. et al. Novel dinucleotide repeat polymorphism in the first exon of the STAT-6 gene is associated with allergic diseases // Clin. Exp. Allergy. — 2001. — Vol. 31. — P. 1509-1514.
32. Tamura K., Suzuki M., Arakawa H. et al. Linkage and association studies of STAT6 gene polymorphisms and allergic diseases // Int. Arch. Allergy Immunol. — 2003. — Vol.131. — P.33-38.
33. Weidinger S., Klopp N., Wagenpfeil S. et al. Association of a STAT6 haplotype with elevated serum IgE levels in a population based cohort of white adults // J. Med. Genet. — 2004. — Vol.41. — P.658-663.
34. Zhu J., Xia B., Guo Q. et al. Distribution of signal transducer and activator of transcription 6 gene G2964A polymorphism in Chinese patients with ulcerative colitis // J. Gastroenterol. Hepatol. — 2006. — Vol.21. — P.1854-1857.
Поступила 30.04.08.
