CC BY
122
опосредованной грибковой аллергии на клинические проявления поллиноза.
Таким образом, на основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы.
1. При исследовании больных поллинозом отмечается высокая частота латентной сенсибилизации к бытовым аллергенам.
2. При исследовании сыворотки у больных поллинозом на содержание АС IgE необходимо учитывать показатель местной активности пыльцевых аллергенов в данном регионе, так как обнаружение АС IgE к какому-либо аллергену не доказывает, что именно этот аллерген ответствен за клиническую симптоматику.
4. Широкое распространение грибов рода Aspergillus в окружающей среде и выявление специфического IgE к аллергену Aspergillus flavus у 20% больных поллинозом не исключает возможности формирования у них латентной сенсибилизации, с последующими клиническими проявлениями IgE-опосредованной грибковой аллергии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горячкина Л.А., Поспелова Р.А., Храм-
цова Н.Н. Методы обследования больных не-
инфекционной и инфекционной аллергией. -М.: ЦОЛИУВ, 1989. - 29 с.
2. Зурочка А.В., Квятковская С.В., Рябова Л.В. Выявление аллергенспецифической "латентной сенсибилизации" у больных экзогенной бронхиальной астмой в фазу клинической ремиссии и условно-здоровых лиц, не имеющих клинических признаков аллергии // Вестн. акад. Росс. энциклопедии. - Челябинск, 2004.- № 3.- С. 38-45.
3. Клиническая аллергология / Под ред. Р.М. Ха-итова. - М.: МЕДпресс-информ, 2002. - 624 с.
4. Куприянов С.Н., Галактионова И.В., Дмитриева Е.С. Методические рекомендации по созданию зональных наборов пыльцевых аллергенов. - Ашхабад, 1984. - 50 с.
5. Минибаев Р.Г. Эколого-географический анализ флоры Республики Башкортостан. - Уфа: Изд-во БашГУ, 1995. - 152 с.
6. Общая аллергология / Под ред. Г.Б. Федосеева. - СПб.: Нордмед-Издат; 2001, Т. 1. -816 с.
7. Стэнли М., Нагуа М., Гершвин Э. Секреты аллергологии и иммунологии. - М.: БИНОМ, 2004. - 320 с.
8. Тотолян А.А. Иммуноглобулин Е: структура, продукция, биологические эффекты и диагностическое использование // Аллергология. -1998. - № 2. - С. 4-7.
9. Slavin R.G. Atlas of allergies / Ed. P. Fireman, R.G. Slavin. - 2 Ed. - Mosby-Wolf, 1999. -P. 43-55.
УДК 575.17
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОДНОНУКЛЕОТИДНЫХ ПОЛИМОРФИЗМОВ Y-ХРОМОСОМЫ СРЕДИ НАСЕЛЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ РОССИИ
$
© Чурносов М.И., Ефимова И.С., Балановская Е.В., Лепендина И.Н., ЦапковаЛ.А.
Кафедра медико-биологических дисциплин медицинского факультета Белгородского государственного университета, Белгород;
$
Медико-генетический научный центр РАМН, Москва
E-mail: [email protected]
Изучено распределение гаплогрупп Y-хромосомы среди русского населения Белгородской, Курской, Орловской, Воронежской и Рязанской областей Центральной России на основе генотипирования 20 диал-лельных локусов нерекомбинирующей части Y-хромосомы M1 (YAP), М9, М17, М46 (Tat), М70, M78, M170, M172, M173, M178, M201, M223, M231, M242, M253, М269, 12F2, Р37, P43, 92R7. Выявлено 18 гаплогрупп (R1a1, I1b, N3, I1a, R1b3, J2, E3b1, R1, К2, N2, I1c, J, D и E, G, K, Q, R1, P), из них самыми частыми оказались три - R1a1 (54.41%), I1b (12.72%), N3 (8.36%). Представлены результаты изучения генетических соотношений русского населения Центральной России на основе данных о распределении частот гаплогрупп Y-хромосомы. Установлена дифференцировка популяций Центральной России на два кластера.
Ключевые слова: Y-хромосомa, SNP-маркеры, гаплогруппы, кластер, генетические соотношения, ди-аллельные локусы.
DISTRIBUTION OF HAPLOGROUPS OF Y-CHROMOSOMES AMONG POPULATION
OF CENTRAL RUSSIA Churnosov M.I., Efimova I.S., Balanovskaya E.V., Lependina I.N., Tsapkova L.A.
Department of Medical and Biologic Disciplines of the Medical Faculty of the Belgorod State University, Belgorod;
Medical-genetic Scientific Centre RAMS, Moscow
Distribution of haplougroups of Y-chromosomes among Russian population of Belgorod, Kursk, Orel, Voronezh and Ryazan regions of Central Russia on the basis of genotyping 20 diallelic loci to the non-recombining part of Y-chromosome M1 (YAP), М9, М17, М46 (Tat), М70, M78, M170, M172, M173, M178, M201, M223, M231, M242, M253, М269, 12F2, Р37, P43, 92R7 was studied. It has been revealed 18 haplogroups (R1a1, I1b, N3, I1a, R1b3, J2, E3b1, R1, К2, N2, I1c, J, D and E, G, K, Q, R1, P), three of which occurr more often - R1a1 (54.41 %), I1b (12.72 %), N3 (8.36 %). The results of studying genetic ratio of Russian population of Central Russia on the basis of the data on distributing the frequency of occurance of haplogroups of Y -chromosomes were carried out. The differentiation of populations of Central Russia on two clusters was determined.
Key words: Y-chromosome, SNP-markers, haplougroups, cluster, genetic ratio, diallelic loci.
В рамках популяционной и молекулярной генетики для изучения генетической структуры и эволюционных процессов в популяциях используют различные генетические системы, которые отличаются уровнем вариабельности, характером мутирования, локализацией в геноме. В данной работе представлены результаты исследования распределения гап-логрупп на основании генотипирования ди-аллельных локусов нерекомбинирующей части Y-хромосомы. Диаллельные маркеры -это медленно эволюционирующие локусы, достаточно эффективно используемые для оценки давних эволюционных событий ста-
новления человеческих популяций. Темп мутирования SNP составляет 5х10"7 на сайт на поколение. Таким образом, SNP маркеры являются древними уникальными мутациями, а их обладатели - потомками одного общего предка.
В качестве объекта исследования были выбраны популяции русских Центральной России: Белгородской, Курской, Воронежской, Орловской и Рязанской областей. Выбор для исследования именно этих районов Центральной России обусловлен особенностями их формирования, связанными с различным влиянием как отдельных территори-
альных групп русских, так и украинцев, белорусов на структуру генофонда населения данных районов. Таким образом, популяции Центральной России могут отражать влияние различных генофондов на формирование генетической структуры русских данного региона.
Целью данного исследования послужило изучение распределения гаплогрупп Y-хромосомы среди русского населения Белгородской, Курской, Орловской, Воронежской и Рязанской областей и определение генетических соотношений между этими популяциями.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материалом для исследования послужили образцы ДНК, выделенной из лейкоцитов периферической крови 610 мужчин, принадлежащих к русскому этносу. Этническая принадлежность определялась путем анкетирования, в обследование включались неродственные лица (до третьей степени родства), все предки которых (на глубину трех поколений по мужской линии) относятся к русскому этносу. Выделение ДНК осуществляли методом фенол-хлороформной экстракции.
В соответствии с классификацией гапло-групп, предложенной Консорциумом по исследованию Y-хромосомы (The Y-Chromoso-mal Consortium, 2002), изучен полиморфизм 20 диаллельных локусов нерекомбинирующей части Y-хромосомы: M1 (YAP), М9, М17, М46 (Tat), М70, M78, M170, M172, M173, M178, M201, M223, M231, M242, M253, М269, 12F2, Р37, P43, 92R7. Выбор именно этой панели маркеров обусловлен их информативностью для изучения восточнославянских генофондов.
Генотипирование проводили иерархически, согласно установленной последовательности накопления мутаций на Y-хромосоме. Изначально всю исследуемую выборку про-типировали по локусу М9, который характеризуется мутацией C^-G. Большая часть Y-хромосом несла мутантный аллель G, остальные - дикий аллель С. Индивидуумов, имеющих мутацию (аллель G), отнесли к общей субкладе К, и поэтому эту часть выборки далее типировали на локусы, маркирующие
гаплогруппы, входящие в эту субкладу. Таким образом, следующим маркером для ти-пирования был выбран локус М17 (гапло-группа R1a1), так как, во-первых, гаплогруп-па, которую он маркирует, входит в субкладу К, во-вторых, гаплогруппа R1a1 является специфичной для восточнославянских народов, где наблюдаются ее максимальные частоты. Образцы, несущие аллель С, далее типировали по локусу Р37, который маркирует гаплогруппу I1b, также характеризующуюся большим удельным весом у славян. Индивидуумов, которые несли мутации по этим ло-кусам, отнесли к соответствующим гапло-группам R1a1 и I1b. Оставшиеся образцы, не обнаружившие соответствующих мутаций, типировали далее согласно древу гаплогрупп Y-хромосомы, с учетом частот распространения гаплогрупп у славян. Таким образом, каждый образец типировался не менее двух раз, что позволяет получить наиболее объективные рузультаты. Для контроля в типиро-вание включали несколько образцов, уже имеющих мутацию и определенную гапло-группу. Следует отметить, что темп мутирования диаллельных маркеров низкий, что позволяет использовать YSNP-маркеры для реконструкции ранних этапов эволюции и расселения современного человека. При этом сочетание диаллельных и STR локусов Y-хромосомы позволяет получить количественные оценки возраста линий Y-хромосомы.
Генотипирование диаллельных маркеров проводили с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и последующего ПДРФ-анализа фрагментов ДНК в агарозном геле или непосредственным разделением продуктов с помощью аллель-специфичной ПЦР.
Генетические расстояния между популяциями были рассчитаны с помощью программы DJ genetic (версия 0,03 beta), разработанной Ю.А. Серегиным и Е.В. Балановской в ГУ МГНЦ РАМН. Для вычисления расстояний использовали общепринятый в популяционно-генетических исследованиях метод сравнения популяций по частотам аллелей полиморфных маркеров по M. Nei [8, 9].
Полученные матрицы генетических расстояний явились исходным материалом для проведения кластерного анализа и многомерного шкалирования.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате анализа 20 диаллельных ло-кусов Y-хромосомы у 610 коренных русских мужчин Белгородской (Яковлевский и Про-хоровский районы), Воронежской (Репьев-ский район), Курской (Пристенский и Чере-мисиновский районы), Орловской (Болхов-ский район), Рязанской (Спасский район) областей нами выявлено 18 гаплогрупп (R1a1, Ilb, N3, Ila, R1b3, J2, E3bi, Rl, К2, N2, Ilc, J, D и E, G, K, Q, R1, P). Частоты распределения гаплогрупп представлены в табл. 1.
С частотой более 1% (1.24-55.82%) встречалось 8 гаплогрупп - R1a1, I1b, N3, I1a, R1b3, J2, E3b1, R1, удельный вес которых в сумме составил 95%. Самой частой гапло-группой в изученных популяциях является гаплогруппа R1a1 (от 47.83% в Спасском районе Рязанской области до 59.79% в Репь-
евском районе Воронежской области). Гаплогруппа R1a1 характеризуется мутацией в ло-кусе М17, являющейся однонуклеотидной делецией G. Это западноевразийская гаплогруппа. С частотой 10-30% встречается у узбеков, 20-60% - у таджиков, 10-60% - у киргизов, 12% - у тувинцев, 40-50% - у алтайцев, 16% - у эвенков, 29% - у татар, с частотой 15-40% зарегистрирована в Индии. У финно-угорских народов частота гаплогруп-пы R1a1 составляет около 30% у мари и эстонцев, около 20% у венгров и карелов, 3-5% у финнов и саамов. Наиболее часто гаплогруппа R1a1 встречается у балтов и славян: 55% - у поляков, 40-50% - у русских, украинцев, словаков, латышей, около 40% - у белорусов, чехов, словенцев и литовцев [2]. В работе Е.В. Балановской и О.П. Балановского (2006) показано, что в русском генофонде частота данной гаплогруппы на западе и юге превышает 50%. На северо-востоке (за Вол-
Таблица 1
Распределение гаплогрупп Y-хромосомы в популяциях русских Белгородской, Курской, Орловской, Воронежской и Рязанской областей
Гаплогруппа Яковлевский район Белгородской области Прохоровский район Белгородской области Пристенский район Курской области Черемисинов- ский район Курской области Репьевский район Воронежской области Болховский район Орловской области Спасский район Рязанской области
n % n % n % n % n % n % n %
K - - 1 0.88 - - - - - - - - 1 1.45
K2 2 1.43 1 0.88
R1a1 78 55.72 60 52.63 26 55.32 33 55.93 58 59.79 44 53.66 33 47.83
R1 - - 3 2.63 - - 2 3.39 1 1.03 - - 1 1.45
R1b3 б 4.29 4 3.52 1 2.13 2 3.39 4 4.12 3 3.66 2 2.90
N2 2 1.43
N3 16 11.43 11 9.65 5 10.64 6 10.17 6 6.19 5 6.10 3 4.35
I1a б 4.29 5 4.39 1 2.13 6 10.17 3 3.09 9 10.98 4 5.80
I1b 19 13.57 23 20.18 8 17.02 4 6.78 11 11.35 7 8.54 8 11.59
I1c 1 0.71 - - - - - - - - 1 1.22 - -
J - - 2 1.75 - - - - 3 3.09 3 3.66 1 1.45
J2 б 4.29 2 1.75 - - 1 1.69 1 1.03 1 1.22 3 4.35
Q 1 0.71 1 1.45
D,E 1 0.71
G 1 0.71 - - - - 2 3.39 3 3.09 3 3.66 2 2.90
E3b1 - - 1 0.88 6 12.77 3 5.09 - - 6 7.32 10 14.49
I - - - - - - - - 6 6.19 - - - -
P - - - - - - - - 1 1.03 - - - -
Итого: 140 100.00 114 100.00 47 100.00 59 100.00 97 100.00 82 100.00 69 100.00
гой и в бассейнах Ветлуги, Сухоны) ее частота ниже 30%. На самом севере (на Пинеге и Мезени) вновь возрастает до 40%. На юго-западе русского ареала наблюдается некоторое снижение частоты, которое продолжается дальше у украинцев. Распределение частот гаплогруппы R1a1, вероятно, представляет следы древних миграций, происходящих в Центральной России, где выявлены наиболее высокие частоты гаплогруппы.
На втором месте по частоте встречаемости находится гаплогруппа I1b. Степень ее распространения варьирует в достаточно широких пределах. Самая низкая частота встречаемости данной гаплогруппы в Черемиси-новском (6.78%) и Болховском (8.54%) районах, самая высокая - в Прохоровском (20.18%) и Пристенском (17.02%) районах. Гаплогруппа I1b является "балканской" гап-логруппой, где она встречается с максимальными частотами в Словении (20%), в Боснии (40%), в Хорватии (31.2%), в Албании (17%), в Македонии (18%), в Румынии (17%), в Молдавии (21.7%). Гаплогруппа I1b практически отсутствует среди итальянцев, немцев, французов. Среди славянских популяций гап-логруппа I1b с частотой 15% встречается у белорусов и с частотой 13-16% у русских и украинцев [5]. Распространенность гапло-группы I1b в русском генофонде составляет 10%, ее значения плавно возрастают с севера (0%) к югу (>13). Вероятно, гаплогруппа I1b распространилась после последнего ледникового максимума из Восточно-Европейского или Балканского рефугиумов.
Третьей по численности относящихся к ней индивидов является гаплогруппа N3. Частота ее распространения среди исследованных нами популяций варьирует в пределах 4.35% (в Спасском районе) - 11.43% (в Яко-влевском районе). Пристенский и Черемиси-новский районы Курской области имеют одинаковую частоту встречаемости гапло-группы N3 (10.64% и 10.17%). Гаплогруппа N3 маркируется мутацией Tat, которая характеризуется транзицией Т^-С. Территорией распространения этой гаплогруппы является Северная Евразия. В Восточной Европе гап-логруппа N3 широко представлена у финно-угров и в балто-славянских этнических группах. У финно-угров носители N3 составляют 30-60% мужского генного пула: у саамов -
42%, у финнов - 61%, у карелов - 39%, у эстонцев - 37%, у коми - 62%, у мари - 51%, у удмуртов - 30%. Уральские народы северной Евразии также имеют достаточно высокие частоты гаплогруппы N3: у хантов - 62%, манси - 20%, у ненцев - 24-40%. У балто-славянских народов частота N3 составляет: у литовцев - 47%, у латышей - 32%, у русских
- 15%, у украинцев - 9%, у белорусов - 2.5%, у словаков и поляков - 3%. С невысокими частотами встречается в Центральной и Северной Европе. В Северной Азии в значительной степени представлена у народов алтайской языковой семьи: 44% - у татар, 725% - тувинцев, 6-13% - киргизов, 8% - узбеков, 14% - казахов, 30-90% - бурят, 17-40%
- эвенков, 22% - эвенов, 90% - якутов. Средняя частота гаплогруппы N3 в русских популяциях составляет 18%. Гаплогруппа N3 в русском генофонде обнаруживает тренд широтной изменчивости, характерны высокие частоты на севере и низкие - на юге. По данным В.А. Степанова (2002), возраст гаплогруппы N3 составляет 5-7 тыс. лет, по другим данным, 2-4 тыс. лет., 8.4±7.01 тыс. лет. Вероятно, линия возникла в Северной Евразии после максимума последнего оледенения и распространилась у предков современных финно-угорских и алтайских народов (Степанов В.А., 2002). Рутси предлагает сценарий распространения гаплогруппы N3, согласно которому носители гаплогруппы N3 на пути через Сибирь к Восточной Европе были подвергнуты эффекту основателя [10].
Частота гаплогруппы I1a составила 2.13 -10.98%. Самая низкая частота ее встречаемости в Пристенском районе Курской области (2.13%) и Репьевском районе Воронежской области (3.09%). Важно отметить, что При-стенский и Черемисиновский районы Курской области заметно отличаются друг от друга по частоте встречаемости данной гап-логруппы, распространенность которой в Че-ремисиновском районе составила 10.17%. В Яковлевском и Прохоровском районах она практически одинакова и составляет 4.29% и 4.39% соответственно. Гаплогруппа I1a определяется мутацией в локусе М253, которая характеризуется транзицией С^-Т. Максимум частоты гаплогруппы I1a приурочен к Скандинавии (88-100% у норвежцев), который быстро уменьшается к Уралу и Атлантиче-
ской периферии. Во Франции частота гапло-группы составляет 11%, при этом разнообразие микросателлитов в рамках этой гапло-группы позволяет предположить, что Франция могла быть областью раннего распространения На [9]. В Германии ^ представлена с частотой 25%, в Словении - 10.9%, Македонии - 8%, Эстонии - 14.8%, Великобритании - 15%, Украине - 4.8%, в России -5% [6]. На северо-востоке русского ареала частота На составляет 11-12% на фоне окружающих низких частот (менее 5%), что несколько неожиданно ввиду удаленности северо-востока России от основной зоны высоких частот гаплогруппы в Скандинавии. По мнению В.А. Степанова (2002), история гаплогруппы На сложнее, чем простая экспансия из Скандинавии, и, возможно, включает давние связи между финно-угорскими племенами Восточной Европы и предками германоязычных скандинавов. В целом же средняя по русским популяциям частота гаплогруппы составляет 5%.
К гаплогруппе R1b3 относится меньшее число исследованных образцов ДНК. Наибольшее распространение она получила в Яковлевском (4.29%) и Репьевском (4.12%) районах, наименьшее - в Спасском (2.90%) и Пристенском (2.13%) районах. Гаплогруппа R1b3 маркируется мутацией М269, являющейся транзицией Т——С. Это также европей-
ская гаплогруппа, где ее частота составляет 40-80%. Распределение этой гаплогруппы в Европе связано с постледниковыми миграциями людей из рефугиума Малой Азии в течении палеолита и голоцена [6]. С частотой 2070% гаплогруппа R1b3 встречается в Дагестане, с частотой 3% - в Восточном Пакистане [9], в сибирских популяциях максимальная концентрация данной гаплогруппы выявлена у татар, где составляет 11%. У узбеков и таджиков ее частота составила 4%, у эвенков - 3%. У русских частота гаплогруппы R1b3 составляет 3%, у украинцев - 8.6%. В русском ареале гаплогруппа R1b встречается с частотой от 0 до 13%, при среднем значении 6%. Для большинства русских популяций характерны средние частоты [1]. Наибольшая концентрация гаплогруппы J2 характерна для Спасского (4.35%) и Яковлев-ского (4.29%) районов, с частотой в пределах 1.03 - 1.22% она встречается в Репьевском и Болховском районах соответственно, в Чере-мисиновском районе - 1.69%, в то время как в Пристенском районе она не была обнаружена. Частота данной гаплогруппы в среднем по русским фактически соответствует среднерусскому показателю (2%).
Выявлено значительное варьирование частоты встречаемости гаплогруппы Е3Ь1 у русских Центрального Черноземья: 14.49% -
Таблица 2
Матрица генетических расстояний между семью районными популяциями Центральной России
Район Яковлевский Прохоровский Пристенский Черемисиновский Болховский Репьевский Спасский
Яковлевский 0 0,011 0,03 0,02 0,029 0,016 0,05
Прохоровский 0,011 0 0,025 0,039 0,041 0,026 0,052
Пристенский 0,03 0,025 0 0,037 0,033 0,041 0,018
Черемисиновский 0,02 0,039 0,037 0 0,008 0,024 0,034
Болховский 0,029 0,041 0,033 0,008 0 0,026 0,022
Репьевский 0,016 0,026 0,041 0,024 0,026 0 0,052
Спасский 0,05 0,052 0,018 0,034 0,022 0,052 0
Среднее генетическое расстояние 0,026 0,194 0,031 0,027 0,027 0,031 0,038
Примечание: построена на основании данных о частотах 18 гаплогрyпп Y-хромосомы.
в Спасском районе, 12.77% - в Пристенском районе, 7.32% - в Болховском районе, 5.09% - в Черемисиновском районе, 0.88% -в Прохоровском районе. В Яковлевском и Репьевском районах данная гаплогрyппа не выявлена. На долю гаплогрyпп К2, N2, I1c, J, К, Q, D и E, G в общей выборке приходится менее 1%.
По данным о частотах 1S " диаллельных" гаплогрyпп Y-хромосомы построена матрица генетических расстояний мєжду семью районными популяциями Центральной России (табл. 2).
На основе матрицы генетических расстояний был проведен кластерный анализ и построена дендрограмма (рис. 1).
Анализ дендрограммы выявил объединение в один кластер Яковлевского и Прохо-ровского районов Белгородской области и Репьевского района Воронежской области (d = 0,022). В другой кластер объединились Спасский район Рязанской области, Пристен-ский и Черемисиновский районы Курской области, Болховский район Орловской обла-ora(d = 0,05).
Таким образом, результаты многомерного шкалирования полностью соответствуют результатам кластерного анализа.
При проведении факторного анализа по методу главных компонент выделено 3 значимых фактора. Их суммарный вклад в общую дисперсию признака составляет 70.58%, в том числе вклад первого фактора равен 27.63%, второго - 24.49%, третьего - 18.46%. Графическое изображение изученных популяций в пространстве трех главных факторов показано на рис. 3.
Факторный анализ подтвердил полученные нами при кластерном анализе и многомерном шкалировании данные - анализируемые русские популяции дифференцируются на два кластера.
Таким образом, подводя итоги описанию распределения гаплогрупп Y-хромосомы на территории Центрального Черноземья, можно отметить следующее. Во-первых, среди населения данной территории было выявлено 18 гаплогрупп - R1a1, ПЬ, N3, Ш, R1b3, J2, E3b1, R1, К2, N2, 11с, ^ D и Е, ^ К, Q, P, I. Из них самыми частыми среди русского на-
Рис. 1. Дендрограмма генетических соотношений семи районных популяций Центральной России (построена методом Уорда по частотам 18 диаллельных маркеров Y-хромосомы).
Рис. 2. График двухмерного шкалирования семи районных популяций Центральной России (построен по частотам 18 гаплогрупп Y-хромосомы).
Рис. 3. Расположение в пространстве трех главных факторов семи популяций Центральной России (ось Х - первый фактор, ось Y - второй фактор, ось Z - третий фактор) (по частотам 1S гаплогрупп Y-хромосомы).
