CC BY
23
154
ORIGINAL STUDY Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161.
Н.М. Краснова1, Е.А. Алексеева2, З.А. Рудых2, Я.В. Чертовских2, Т.М. Климова1, Е.Н. Ефремова3,
А.Ф. Кравченко3, Н.С. Валь3, О.А. Суворова4, С.Ш. Сулейманов5, А.И. Венгеровский6, Д.А. Сычёв4
1 Медицинский институт ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»,
Якутск, Российская Федерация 2 Центр персонализированной медицины ГАУ Республика Саха (Якутия) «Республиканская клиническая больница
№ 3», Якутск, Российская Федерация 3 Научно-практический центр «Фтизиатрия», Якутск, Российская Федерация 4 Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования, Москва, Российская Федерация
5 Российско-японский медицинский центр «САИКО», Хабаровск, Российская Федерация
6 Сибирский государственный медицинский университет, Томск, Российская Федерация
Распространенность полиморфизмов гена N-ацетилтрансферазы 2 среди пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания
Обоснование. Результаты лечения туберкулеза могут значительно отличаться у отдельных больных. У одних пациентов противотуберкулезная химиотерапия позволяет достичь желаемого терапевтического эффекта, у других она проявляется недостаточным ответом или его отсутствием, развитием нежелательных побочных реакций. Индивидуальная восприимчивость организма человека к действию изониазида обусловлена мутацией гена N-ацетилтрансферазы 2 (NAT2). Распределение полиморфных аллелей NAT2 широко варьирует в зависимости от расового, географического и этнического происхождения. В настоящее время отсутствуют сведения о распространенности полиморфных вариантов гена NAT2 и типов ацетилирования у пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания. Цель исследования — оценить вариабельность гена NAT2 и определить фенотипы ацетилирования изониазида у пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания в сравнении с нормальной изменчивостью полиморфных вариантов гена в этнических группах азиатского происхождения. Методы. Одномоментное обсервационное выборочное исследование проведено среди пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания. Методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени исследован ряд однонуклеотидных полиморфизмов NAT2*5 (rs1801280, Т341С), NAT2*6 (rs1799930, G590A), NAT2*7(rs1799931, G857A), NAT2*11 (rs1799929, C481T), NAT2*12 (rs1208, A803G), NAT2*13 (rs1041983, C282T). Генетически детерминированную скорость метаболизма рассчитывали с помощью онлайн-каль-кулятора NATpred. Результаты. Среди изученных однонуклеотидных полиморфизмов, расположенных в гене NAT2, наиболее частыми для якутов оказались варианты NAT2*6 и NAT2*13 с частотой встречаемости 40,9 и 64,4% соответственно. Для анализируемой выборки якутов показаны статистически значимые различия в частоте встречаемости аллельных вариантов полиморфизмов NAT2*5, *11, *12 в сравнении другими популяциями азиатского происхождения (Китая, Японии, Вьетнама). Установлена большая распространенность промежуточного типа ацетилирования (58,3%) среди этнических якутов. Заключение. Особенности распределения аллельных вариантов однонуклеотидных полиморфизмов гена NAT2 и типов ацетилирования изониазида среди пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания свидетельствуют о невозможности экстраполяции данных других популяций азиатского происхождения на группу якутской национальности. Данные фармакогенетического исследования по определению индивидуальной чувствительности к лекарственным средствам у якутов необходимо учитывать в клинической практике для разработки алгоритмов персонализированного применения изониазида, что позволит повысить эффективность и безопасность лечения туберкулеза.
Ключевые слова: якуты, туберкулез, изониазид, фармакогенетика, полиморфизм, NAT2.
(Для цитирования: Краснова Н.М., Алексеева Е.А., Рудых З.А., Чертовских Я.В., Климова Т.М., Ефремова Е.Н., Кравченко А.Ф., Валь Н.С., Суворова О.А., Сулейманов С.Ш., Венгеровский А.И., Сычёв Д.А. Распространенность полиморфизмов гена N-ацетилтрансферазы 2 среди пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания. Вестник РАМН. 2020;75(2):154-161. doi: 10.15690/vramn1217)
Обоснование
Туберкулез продолжает оставаться глобальной проблемой общественного здравоохранения, так как является одним из наиболее распространенных инфекционных заболеваний в мире. Всемирной организацией здравоохранения разработана стратегия по ликвидации туберкулеза к 2035 г. (https://www.who.int/tb/strategy/ru/). Одним из ее базовых элементов является комплексный подход
к диагностике и лечению этого заболевания. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, для лечения впервые выявленного лекарственно-чувствительного туберкулеза органов дыхания применяют комбинацию наиболее эффективных противотуберкулезных средств — изониазида, рифампицина, пиразинамида и этамбутола.
Результаты лечения туберкулеза зависят от индивидуальных особенностей пациентов: у одних пациентов
DOI: http://dx.doi.org/10.15690/vramn1217
Вестник РАМН. — 2020. — Т.75. — №2. — С. 154-161. НАУЧНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161. ORIGINAL STUDY
противотуберкулезная химиотерапия позволяет достичь желаемого терапевтического эффекта, у других ответ на лечение оказывается недостаточным или отсутствует, развиваются побочные реакции. Противотуберкулезная химиотерапия у всех пациентов с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания проводится в соответствии с клиническими рекомендациями по I—III режимам. Несмотря на это, терапевтический эффект в 2016 г. достигался только у 74,3% пациентов, в 2017 г. — у 71,9% (независимо от результатов бактериоскопии при регистрации), при положительном результате микроскопии мокроты — в 64,3 и 62,0% случаях соответственно [1].
Индивидуальная реакция на лекарственные средства обусловлена мутацией генов-ферментов, ответственных за их биотрансформацию, или генов-транспортеров, участвующих в процессах всасывания, распределения, экскреции лекарств. В настоящее время установлен и хорошо изучен генетический полиморфизм для фермента II фазы биотрансформации — N-ацетилтрансферазы 2 (NAT2). NAT2 отвечает за ацетилирование более 70% лекарственных средств, в том числе изониазида. Фермент NAT2 локализован в цитоплазме клеток, состоит из 290 аминокислотных остатков с молекулярной массой 33кД, кодируется высокополиморфным геном NAT2, известны более
100 разных аллелей гена. Варианты активности NAT2 зависят от однонуклеотидных замен (single nucleotide polymorphism, SNP) в структурной области кодирующего фермент гена [2-4].
Знания о функциональных последствиях SNP в кодирующих участках в существенной степени обогатились в результате применения методов молекулярного моделирования и кристаллизации ферментов N-ацетилтрансферазы — первоначально прокариотиче-ской N-ацетилтрансферазы и белков генов NAT2, выделенных у человека [5].
Установлено влияние некоторых однонуклеотидных полиморфизмов в кодирующей области полиморфного гена NAT2 на структуру и функциональные эффекты фермента. Так, SNP G191A (R64W), T341C (I114T), G499A (E167K), G590A (R197Q) и G857A (G286E) снижают активность фермента NAT2; SNP T341C (I114T), A411T (l137F) и G499A (E167K) уменьшают количество фермента за счет образования менее стабильного белка [5, 6].
Комбинации полиморфизмов гена NAT2 приводят к формированию различных типов ацетилирования. Выделяют пациентов (тип ацетилятора) с быстрым (носители 1 или 2 быстрых аллелей), промежуточным (носители 1
N.M. Krasnova1, E.A. Alekseeva2, Z.A. Rudykh2, Ya.V. Chertovskykh2, T.M. Klimova1, E.N. Efremova3, O.A. Suvorova4, A.F. Kravchenko3, N.S. Val3, S.Sh. Suleymanov5, A.I. Vengerovsky6, D.A. Sychev4
1 M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Medical Institute, Yakutsk, Russian Federation 2 Republican Hospital no. 3, Center for Personalized Medicine, Yakutsk, Russian Federation 3 Phthisiatry Research-Practice Center, Yakutsk, Russian Federation 4 Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Moscow, Russian Federation 5 SAIKO Russian-Japanese Medical Center, Khabarovsk, Russian Federation 6 Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation
Prevalence of Polymorphisms in N-acetyltransferase 2 Gene Among Patients of Yakut Ethnicity Newly Diagnosed with Pulmonary
Tuberculosis
Background. Tuberculosis therapy can lead to considerably dissimilar outcomes among individual patients. Some patients benefit from antituberculosis chemotherapy leading to a desired therapeutic effect, while other patients show insufficient or absent response, or develop adverse side effects. Individual response to isoniazid is affected by mutations in the gene encoding N-acetyltransferase 2 (NAT2). Wide variations were observed in distributions of polymorphic NAT2 alleles in human populations depending on race, ethnicity, or geographical origin. No data are available to date on prevalence of NAT2 gene polymorphic variants and acetylation types in Yakut (Sakha) patients with newly diagnosed pulmonary tuberculosis. Aims: the frequencies of NAT2 polymorphic SNPs as well isoniazid acetylation phenotypes were evaluated in the patient's cohort of Yakut ethnicity with newly diagnosed pulmonary tuberculosis (PTB). The comparison with, other ethnic groups of Asian origin was done. Methods. Cross-sectional study was conducted among Yakut patient cohorts with newly identified pulmonary tuberculosis. Using real-time PCR the following SNPs were explored: NAT2*5 (rs1801280, T341C), NAT2*6(rs1799930, G590A), NAT2*7(rs1799931, G857A), NAT2*11 (rs1799929, C481T), NAT2*12 (rs1208, A803G), NAT2*13 (rs1041983, C282T). Genetically determined metabolic rates were calculated using NATpred online tool. Results. NAT2 SNPs were assessed, namely *5, *6, *7, *11, *12, and *13. The most frequent in Yakut patients were NAT2*6 and NAT2*13 SNPs (40.9% and 64.4%, respectively). Significant differences were detected in frequencies of NAT2 *5, *11, *12 polymorphisms; all studied NAT2 gene polymorphisms showed meaningful differences in genotype and minor allele prevalence rates after comparison between Yakut population and other Mongoloid ethnic groups (populations of China, Japan, Vietnam). High prevalence of intermediate acetylation type among ethnic Yakuts (58.3%) was established. Conclusions. Certain distinct differences in allelic variants of NAT2 gene and acetylation type prevalence in patients of Yakut ethnic origin newly diagnosed with pulmonary tuberculosis let conclude that the existing genotyping and phenotyping data from studies among other Mongoloid populations cannot be implicitly extrapolated on Yakut people. Pharmacogenetic data on individual response to drugs in Yakut patients should be made use of in clinical practice, to develop personalized isoniazid administration algorithms, with a final goal to make treatment more effective and safe.
Keywords: yakut, tuberculosis, isoniazid, pharmacogenetics, single-nucleotidepolymorphism, human NAT2protein.
(For citation: Krasnova NM, Alekseeva EA, Rudykh ZA, Chertovskykh YaV, Klimova TM, Efremova EN, Suvorova OA, Kravchenko AF, Val NS, Suleymanov SSh, Vengerovsky AI, Sychev DA. Prevalence of Polymorphisms in N-acetyltransferase 2 Gene Among Patients of Yakut Ethnicity Newly Diagnosed with Pulmonary Tuberculosis. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161. doi: 10.15690/vramn1217)
155
ORIGINAL STUDY
Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154—161.
медленной аллели) и медленным (носители 2 медленных аллелей) типом метаболизма лекарственных средств [7, 8].
Наибольшее клиническое значение для выбора дозы изониазида при туберкулезе имеют полиморфизмы NAT2*5, *6, *7, *11, *12, *13. Полиморфные варианты гена NAT2*11, *12 и *13 ассоциированы с повышенной скоростью метаболизма изониазида [6, 9], при аллельных вариантах NAT2*5, *6, *7 ацетилирование изониазида замедляется [3, 7, 10]. Распределение полиморфных аллелей NAT2 широко варьирует в зависимости от расового, географического и этнического происхождения [11-13].
В Республике Саха (Якутия) отмечается положительная динамика в показателях заболеваемости и смертности от туберкулеза, но эпидемиологическая ситуация по туберкулезу продолжает оставаться напряженной. В 2018 г. заболеваемость туберкулезом в Якутии составила 54,3, смертность от туберкулеза — 4,9 случая на 100 000 населения (по ф. №8, с учетом ведомств) [1]. В связи с этим проблемы повышения эффективности и безопасности лечения туберкулеза в Якутии остаются актуальными.
В настоящее время в доступной научной литературе отсутствуют сведения о распространенности полиморфных вариантов гена NAT2, типов ферментативной активности NAT2 среди пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом 156 органов дыхания.
Цель исследования — оценить вариабельность гена NAT2 и определить фенотипы ацетилирования изони-азида у пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания в сравнении с нормальной изменчивостью полиморфных вариантов гена в этнических группах азиатского происхождения.
Методы
Дизайн исследования
Одноцентровое одномоментное обсервационное выборочное исследование.
Критерии соответствия Критерии включения:
• впервые в жизни установленный туберкулез органов дыхания;
• возраст 18 лет и старше;
• этническая принадлежность: якуты;
• наличие подписанного информированного согласия. Критерии невключения. В исследование не включали
потомков разноэтнических браков. Этническую принадлежность определяли путем самоидентификации пациентов и их родителей, анализировали родословную до второго поколения. В ранее проводимых исследованиях метод самоидентификации в 99,86% случаев продемонстрировал соответствие микросателлитному анализу этнической принадлежности [14].
Условия проведения
Исследование проводили на базе Государственного бюджетного учреждения Республики Саха (Якутия) «Научно-практический центр «Фтизиатрия», Якутск (далее ГБУ РС(Я) НПЦ «Фтизиатрия»). В исследовании участвовали пациенты с впервые установленным туберкулезом органов дыхания, соответствовавшие критериям включения, госпитализированные в терапевтическое отделение в период с 1 октября 2018 по 28 февраля 2019 г. для проведения интенсивной фазы противотуберкулез-
ной химиотерапии. От каждого пациента было получено добровольное информированное согласие на участие в исследовании. Генотипирование проводили в Центре персонализированной медицины Государственного автономного учреждения Республики Саха (Якутия) «Республиканская клиническая больница № 3», Якутск (далее ГАУ РС(Я) «РКБ № 3»).
Продолжительность исследования
Сроки проведения исследования: октябрь 2018 г. — февраль 2019 г.
Популяция сравнения
Для сравнительного анализа использовали генетические показатели представителей различных этнических групп азиатского происхождения из Центральной, Восточной и Юго-Восточной Азии: дайцев — тайского народа, жителей юго-запада Китайской народной республики (КНР; Сишуанбаньна-Дайский автономный округ провинции Юньнань); ханьцев — жителей Пекина (КНР); южных ханьцев — жителей юга КНР; японцев — жителей Токио (Япония); вьетов — жителей Хошимина (Социалистическая Республика Вьетнам). Группы сравнения формировали по принципу географической близости к Республике Саха (Якутия). Данные о частоте аллелей и генотипов полиморфизмов NAT2 были получены из базы данных Международного банка образцов генома (The International Genome Sample Resource, IGSR; https:// www.internationalgenome.org/).
Исходы исследования
Основной исход исследования: частота генотипов полиморфных вариантов гена NAT2, фенотипы ацетилиро-вания изониазида.
Анализ в подгруппах
Анализ в подгруппах не проводился.
Методы регистрации исходов
Генотипирование
Для генетического исследования осуществляли забор 3—4 мл крови из вены локтевого сгиба в вакуумные пробирки с помощью закрытой вакуумной системы (Zhejiang Gongdong Medical Technology Co., Ltd, Китай). Пробирки имели мелкодисперсное напыление антикоагулянта К3 ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). Забор крови осуществляли на базе ГБУ РС(Я) НПЦ «Фтизиатрия». В течение 1 ч пробирки доставляли в генетическую лабораторию Центра персонализированной медицины ГАУ РС(Я) «РКБ № 3».
Из цельной крови выделяли дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) с помощью наборов реагентов ExtractDNA Blood (ЗАО «Евроген», Россия), предназначенных для выделения и очистки геномной ДНК из цельной крови.
Носительство полиморфных вариантов NAT2*5 (rs1801280, Т341С), NAT2*6 (rs1799930, G590A), NAT2*7 (rs1799931, G857A), NAT2*11 (rs1799929, C481T), NAT2*12 (rs1208, A803G), NAT2*13 (rs1041983, C282T) определяли методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени на амплификаторе Real-Time CFX96 Touch (Bio-Rad, США) с помощью набора реагентов «ГенТест-М NAT2» (ООО «НОМОТЕК», Россия).
Генетически детерминированную скорость метаболизма рассчитывали с помощью онлайн-калькулятора NATpred с учетом 6 SNP в гене NAT (http://nat2pred.rit. albany.edu/help.html#batch) [15].
Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161.
ORIGINAL STUDY
Этическая экспертиза
Исследование было одобрено Локальным этическим комитетом ГБУ РС(Я) НПЦ «Фтизиатрия» от 26.09.2018 г., протокол № 3.
Статистический анализ
Принципы расчета размера выборки
Размер выборки предварительно не рассчитывался. Исследование было проведено сплошным методом среди пациентов (соответствовавших критериям включения), госпитализированных в период с 1 октября 2018 по 28 февраля 2019 г. для проведения интенсивной фазы противотуберкулезной химиотерапии в ГБУ РС(Я) НПЦ «Фтизиатрия».
Методы статистического анализа данных
Для статистического анализа данных применяли пакет прикладных программ IBM SPSS Statistics версия 23 (лицензия Северо-Восточного федерального университета) с использованием классического критерия х2 Пирсона и его модификации с поправкой Йейтса. Проверку соответствия распределения частоты изученных генотипов закону равновесия Харди-Вайнберга, сравнение частоты аллелей и генотипов между якутами и представителями различных этнических групп азиатского происхождения проводили на калькуляторе «Ген-Эксперт» (http://gen-exp.ru/calculator_or.php) с помощью критерия х2 Пирсона. Критический уровень значимости р принимался равным 0,05.
Результаты
Участники исследования
В исследование были включены 132 пациента якутской национальности с впервые установленным туберкулезом органов дыхания (77 женщин, 55 мужчин), госпитализированные в ГБУ РС(Я) НПЦ «Фтизиатрия» в период с 1 октября 2018 по 28 февраля 2019 г. Средний возраст участников исследования составил 44,4 (16,9) года.
Основные результаты исследования
Частота генотипов и распределение аллелей изучаемых полиморфизмов гена NAT2 среди пациентов якутской национальности представлены в табл. 1. Рас-
пределение частоты генотипов соответствовало закону Харди-Вайнберга.
При генотипировании мутации гена NAT2 отсутствовали в 25 (18,9%) случаях. Наиболее часто встречаемыми полиморфными вариантами среди якутов являлись NAT2*6, NAT2*13 — 40,9 и 64,4% соответственно. Минорный аллель T полиморфного варианта гена NAT2*13 (C282T) был установлен у 48 (36%) якутов, при других полиморфизмах гена NAT2 частота обнаружения минорного аллеля варьировала от 16 до 22% (см. табл. 1).
При определении фенотипа ацетилирования установлено, что среди якутов распространен промежуточный тип ацетилирования — 77 (58,3%) пациентов. У 30 (22,7%) якутов определялся медленный тип ацетилирования, у 25 (18,9%) — быстрый тип.
Промежуточные и медленные ацетиляторы чаще являлись носителями однонуклеотидных полиморфизмов NAT2*13 — 58 (75,3%) и 27 (90,0%) случаев соответственно, NAT2*6 — 36 (46,8%) и 18 (60,0%) соответственно. Среди медленных ацетиляторов преобладали полиморфизмы гена NAT2*5 — 21 (70,0%), NAT2*11 — 21 (70,0%), NAT2*12 — 21 (70,0%) случаев (табл. 2).
Обсуждение
Резюме основного результата исследования
В результате исследования у пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания установлена частота аллелей и генотипов полиморфных вариантов гена NAT2: NAT2*5 (rs1801280, T341C), NAT2*6 (rs1799930, G590A), NAT2*7 (rs1799931, G857A), NAT2*11 (rs1799929, C481T), NAT2*12 (rs1208, A 803G) и NAT2*13 (rs1041983, C282T), ассоциированных с изменением скорости биотрансформации изониазида. Наиболее частыми полиморфными вариантами среди якутов являлись NAT2*6 (G590A) и NAT2*13 (C282T) (40,9 и 64,4%) с частотой минорного аллеля A (NAT2*6) и ал-леля T NAT2*13 22 и 36% соответственно. Среди якутов превалировал промежуточный тип ацетилирования.
Обсуждение основного результата исследования
В настоящее время установлено, что у представителей азиатской расы, проживающих в различных географических зонах, распределение полиморфных вариантов гена NAT2 отличается от распределения, выявленного
157
Таблица 1. Распределение частоты генотипов и аллелей полиморфных вариантов гена NAT2 у якутов с туберкулезом органов дыхания
Полиморфный маркер Генотип, n (%) Аллель, % X2 p*
NAT2*5 (Т341С) T/T T/C C/C T C 1,17 0,558
91 (68,9) 35 (26,5) 6(4,6) 0,82 0,18
NAT2*6 (G590A) G/G G/A A/A G A 0,64 0,727
78 (59,1) 49 (37,1) 5(3,8) 0,78 0,22
NAT2*7 (G857A) G/G G/A A/A G A 0,01 0,993
94 (71,2) 35 (26,5) 3 (2,3) 0,84 0,16
NAT2*11 (C481T) C/C C/T T/T C T 0,00 1,000
90 (68,2) 38 (28,8) 4 (3,0) 0,83 0,17
NAT2*12 (A803G) A/A A/G G/G A G 0,17 0,916
91 (68,9) 38 (28,8) 3 (2,3) 0,83 0,17
NAT2*13 (C282T) C/C C/T T/T C T 5,89 0,052
47 (35,6) 74 (56,1) 11 (8,3) 0,64 0,36
Примечание. р* — достигнутый уровень значимости при проверке соответствия распределения равновесию Харди-Вайнберга.
ORIGINAL STUDY Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161.
Таблица 2. Распределение полиморфных вариантов гена NAT2 у якутов с туберкулезом органов дыхания при разных типах ацетилирования
158
Полиморфный маркер Генотип Медленный ацетилятор, n (%) Промежуточный ацетилятор, n (%) Быстрый ацетилятор, n (%)
NAT2*5 (Т341С) T/T 9 (30,0) 57 (74,0) 25 (100,0)
T/C 16 (53,3) 19 (24,7) 0
C/C 5(16,7) 1 (1,3) 0
NAT2*6 (G590A) G/G 12 (40,0) 41 (53,2) 25 (100,0)
G/A 15 (50,0) 34 (44,2) 0
A/A 3 (10,0) 2 (2,6) 0
NAT2*7 (G857A) G/G 16 (53,3) 53 (68,8) 25 (100,0)
G/A 12 (40,0) 23 (29,9) 0
A/A 2 (6,7) 1 (1,3) 0
NAT2*11 (C481T) C/C 9 (30,0) 56 (72,7) 25 (100,0)
C/T 18 (60,0) 20 (26,0) 0
T/T 3 (10,0) 1 (1,3) 0
NAT2*12 (A803G) A/A 9 (30,0) 57 (74,0) 25 (100,0)
A/G 19 (63,3) 19 (24,7) 0
G/G 2(6,7) 1 (1,3) 0
NAT2*13 (C282T) C/C 3(10,0) 19 (24,7) 25 (100,0)
C/T 18 (60,0) 56 (72,7) 0
T/T 9 (30,0) 2 (2,6) 0
у представителей европеоидной расы [10]. Большинство опубликованных работ по изучению полиморфизмов гена МАТ2 среди лиц азиатской расы проведены зарубежными исследователями. Согласно проведенным исследованиям, полиморфизм ЫАТ2*5 (Т341С) наиболее распространен среди лиц европейской расы (от 35 до 55%) [13, 16] и среди представителей Западной Азии (до 40%) [17].
Полиморфизм КАТ2*6 (0590А) имеет примерно одинаковую распространенность среди людей азиатской, европеоидной и негроидной рас (41,7—58,7%), а ЫАТ2*7 ^857А) широко распространен среди представителей азиатской расы, жителей Центральной, Восточной и Юго-Восточной Азии (до 31,8%) [5, 6].
Республика Саха (Якутия) расположена в северовосточной части Сибири. Якуты составляют половину населения республики (49,91%) и являются самым крупным коренным народом Сибири в границах Российской Федерации. Якуты принадлежат к центральноазиатскому антропологическому типу североазиатской расы (Ы^:// www.yakutskhistory.net).
Распространенность шести полиморфных вариантов ШТ2 — 3 медленных (ШТ2*5(Т341С), ^АТ2*6(0590А), ЯАТ2*7(0857А)) и 3 быстрых (ШТ2*11(С481Т), ^АТ2*12(А8030), ШТ2*13(С282Т)) — у якутов ранее не была изучена. В настоящем исследовании установлено, что пациенты якутской национальности в 75% случаев являются носителями полиморфных вариантов гена МАТ2. Среди якутов наиболее часто регистрировалось носитель-ство аллельных вариантов КАТ2*6 (0590А) и №АТ2*13 (С282Т) — 40,9 и 64,4% соответственно. Установлена высокая частота носительства ЫАТ2*5 (Т341С), №АТ2*11 (С481Т) и ШТ2*12 (А8036) — 31,1; 31,8 и 31,1%, что не типично для азиатской расы и чаще определяется у лиц европеоидной расы [13].
При анализе комбинаций полиморфных вариантов гена МАТ2 у 1 (0,7%) пациента якутской национальности
регистрировался один полиморфный вариант ШАТ2*7, у 2 (1,5%) пациентов установлены комбинации из четырех полиморфизмов гена — ШАТ2*5, КАТ2*6, ЫАТ2*11, ШТ2*13 и ШТ2*5, ШТ2*11, ШТ2*12, ШТ2*13.
У 60 (45,4%) якутов определялось носительство двух полиморфных вариантов гена МАТ2. Комбинация МАТ2*6 и №АТ2*13 регистрировалась у 36 (27,3%) пациентов, ШТ2*7 и ШТ2*13 — у 22 (16,7%), ШТ2*11 и ШТ2*12 — у 1 (0,7%), ШТ2*6 и ШТ2*7 — у 1 (0,7%) пациента.
Одновременное носительство трех аллельных вариантов гена МАТ2 установлено у 24 (18,2%) якутов: так, комбинация ЫАТ2*5, ЫАТ2*11 и ЫАТ2*12 определялась у 19 (14,4%) пациентов, комбинация КАТ2*6, ЫАТ2*7 и ШТ2*13 — у 5 (3,8%). У 20 (15,1%) пациентов определялось сочетание пяти аллельных вариантов однону-клеотидных полиморфизмов гена МАТ2: комбинация полиморфизмов ШТ2*5, ШТ2*7, ШТ2*11, ШТ2*12 и №АТ2*13 определялась у 11 (8,3%) пациентов, комбинация ЯАТ2*5, ШТ2*7, ШТ2*11, ШТ2*12и ШТ2*13 — у 9 (6,8%).
При проведении сравнительного анализа установлено, что в изучаемой группе (якуты) частота носительства полиморфизмов ЫАТ2*5, ЫАТ2*11 и ЫАТ2*12 была статистически значимо выше, чем в группах жителей Китая, Японии и Вьетнама (р < 0,05) (табл. 3). У якутов имелись статистически значимые различия в частоте встречаемости полиморфного варианта МАТ2*7 по сравнению с дай-цами и японцами (х2 = 4,25; р = 0,040 и х2 = 4,06; р = 0,044 соответственно) и №АТ2*13 — с вьетами (х2 = 0,46; р = 0,044). Других различий в распределении генотипов полиморфизмов гена МАТ2 между сравниваемыми группами не установлено.
При сравнении распространенности гомозиготных генотипов по минорным аллелям изучаемых полиморфных вариантов гена МАТ2 установлено, что якуты статистически значимо чаще являлись носителями генотипа
Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161. ORIGINAL STUDY
Таблица 3. Распределение генотипов полиморфных вариантов гена NAT2 среди представителей других популяций азиатского происхождения
Генотип Якуты, n (%) Дайцы, n (%)* Ханьцы, n (%)* Южные ханьцы, n (%)* Японцы, n (%)* Вьеты, n (%)*
NAT2*5 (Т341С)
T/T 91 (68,9) 84 (90,3) 97 (94,2) 97 (92,4) 100 (96,2) 89 (89,9)
T/C 35 (26,5) 9 (9,7) 6 (5,8) 8 (7,6) 4 (3,8) 9 (9,1)
C/C 6 (4,6) 0 0 0 0 1 (1,0)
NAT2*6 (G590A)
G/G 78 (59,1) 56 (60,2) 67 (65,0) 58 (55,2) 60 (57,7) 45 (45,5)
G/A 49 (37,1) 32 (34,4) 31 (30,1) 41 (39,0) 39 (33,7) 39 (39,4)
A/A 5 (3,8) 5 (5,4) 5 (4,9) 6 (5,7) 9 (8,7) 15 (15,2)
NAT2*7 (G857A)
G/G 94 (71,2) 53 (57,0) 69 (67,0) 71 (67,6) 86 (82,7) 65 (65,7)
G/A 35 (26,5) 30 (32,3) 34 (33,0) 29 (27,6) 15 (14,4) 31 (31,3)
A/A 3 (2,3) 10 (10,8) 0 5 (4,8) 3 (2,9) 3 (3,0)
NAT2*11 (C481T)
C/C 90 (68,2) 84 (90,3) 97 (94,2) 97 (92,4) 100 (96,2) 90 (90,9)
C/T 38 (28,8) 97 (9,7) 6 (5,8) 8 (7,6) 4 (3,8) 8 (8,1)
T/T 4 (3,0) 0 0 0 0 1 (1,0)
NAT2*12 (A803G)
A/A 91 (68,9) 84 (90,3) 97 (94,2) 96 (91,4) 100 (96,2) 88 (88,9)
A/G 38 (28,8) 9 (9,7) 6 (5,8) 9 (8,6) 4 (3,8) 10 (10,1)
G/G 3 (2,3) 0 0 0 0 1 (1,0)
NAT2*13 (C282T)
C/C 47 (35,6) 28 (30,1) 41 (39,8) 32 (30,5) 47 (45,2) 23 (23,2)
C/T 74 (56,1) 38 (40,9) 49 (47,6) 51 (48,6) 40 (38,5) 45 (45,5)
T/T 11 (8,3) 27 (29,0) 13 (12,6) 22 (21,0) 17 (16,3) 31 (31,3)
159
Примечание. * — ресурс https://www.internationalgenome.org/1000-genomes-browsers.
C/C NAT2*5 (Т341С), генотипа T/T NAT2*11 (C481T), генотипа G/G NAT2*12 (A803G) по сравнению с другими представителями азиатской расы (p < 0,05) (см. табл. 3). Генотип A/A NAT2*6 (G590A) среди якутов встречался статистически значимо реже по сравнению с вьетами (Х2 = 10,49; p = 0,005), также якуты реже являлись носителями генотипа A/A NAT2*7 (G857A) по сравнению с дайцами (х2 = 9,10; p = 0,013), генотипа T/T NAT2*13 (C282T) по сравнению с дайцами (х2 = 16,87; p < 0,001), а также южными ханьцами (х2 = 7,77; p = 0,022), японцами (х2 = 8,22; p = 0,023) и вьетами (х2 = 20,52; p < 0,001) (см. табл. 3).
Проведено сравнение частоты носительства аллелей гена NAT2 у пациентов якутской национальности и представителей других популяций азиатского происхождения. Этнические якуты статистически значимо чаще являлись носителями минорного аллеля С NAT2*5 (T341C), ал-леля T NAT2*11 (C481T), аллеля G NAT2*12 (A803G) по сравнению с группами сравнения. У якутов статистически значимо реже встречался аллель A NAT2*6 (G590A) по сравнению с вьетами, аллель А NAT2*7 (G857A) — по сравнению с дайцами, аллель T NAT2*13 (C282T) — по сравнению с дайцами и вьетами.
Тип метаболизма у якутов смещен в сторону промежуточного ацетилирования. Отметим, что установленная частота быстрых и медленных ацетиляторов (более 20%) среди якутов не типична для азиатской расы. Фенотип медленного ацетилирования наиболее часто распростра-
нен в популяциях Европы, Ближнего Востока, Центральной и Южной Евразии, Африки (более 60%), реже — в популяциях Восточной Азии и у коренных американцев (около 10%) [18].
В исследованиях полиморфные варианты гена NAT2 идентифицированы как факторы риска формирования лекарственно-устойчивых микобактерий туберкулеза и лекарственного поражения печени. Генетические исследования необходимы для прогнозирования эффективности и безопасности применения противотуберкулезных средств. В нескольких метаанализах была подтверждена взаимосвязь между медленным фенотипом гена NAT2 и развитием изониазидиндуцированным поражением печени [19—22]. Быстрый фенотип ассоциирован со сниженной эффективностью стандартной схемы противотуберкулезного лечения изониазидом и риском развития лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза к изониазиду [23, 24]. Результаты генетического анализа позволяют корректировать дозы изониазида. Снижение дозы препарата у медленных ацетиляторов способствует снижению частоты поражения печени, повышение дозы у быстрых ацетиляторов — улучшению эффективности лечения [25].
Ограничения исследования
Ограничениями исследования являются малый размер выборки и отсутствие контрольной группы из той же популяции. Исследование было проведено сплош-
ORIGINAL STUDY
Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154-161.
1BG
ным методом среди пациентов якутской национальности, получавших стационарное лечение в ГБУ РС(Я) НПЦ «Фтизиатрия» по поводу впервые выявленного туберкулеза органов дыхания. В среднем за год (по данным 2017-2018 гг.) в Республике Саха (Якутия) впервые туберкулезом органов дыхания заболевает 443 (со стандартным отклонением 9) человека в возрасте 18 и старше лет, из них доля представителей якутской национальности составляет 56%. За 5 мес в исследование было включено 132 пациента, что составляет 53% от числа всех лиц с впервые выявленным (в течение 12 мес) туберкулезом органов дыхания, соответствующих критериям включения. Таким образом, можно предположить, что выборочная совокупность достаточно репрезентативна по отношению к генеральной совокупности больных туберкулезом органов дыхания. В то же время распределение частоты генотипов и аллелей изучаемых полиморфизмов в данной группе не следует считать по-пуляционной частотой, характерной для представителей якутского этноса, несмотря на соответствие равновесию Харди-Вайнберга.
Заключение
Установленные особенности распределения полиморфизмов гена AAТ2 (*5, *6, *7, *11, *12, *13), распространенность типов ацетилирования среди пациентов якутской национальности с впервые выявленным туберкулезом органов дыхания указывают на то, что нельзя экстраполировать на якутов данные генотипирования и фенотипирования, полученные у других групп представителей азиатской расы. Фармакогенетическое исследование с целью определения индивидуальной чувствительности к лекарственным средствам у якутов необходимо включать в клиническую практику для персонализированного применения изониазида с целью повышения эффективности и безопасности лечения туберкулеза. В дальнейшем планируется провести фармакогенетический
анализ с включением фармакокинетического исследования изониазида для более подробного изучения связи фармакогенетических особенностей с эффективностью и безопасностью терапии туберкулеза у лиц якутской национальности.
Дополнительная информация
Источник финансирования. Фармакогенетическое исследование выполнено при финансовой поддержке ГАУ РС(Я) «Республиканская клиническая больница № 3» Министерства здравоохранения Республики Саха (Якутия).
Конфликт интересов. Авторы данной статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.
Участие авторов. Н.М. Краснова — разработка дизайна исследования, набор участников исследования, написание статьи; Е.А. Алексеева — проведение генотипиро-вания; З.А. Рудых — разработка дизайна исследования, проведение фенотипирования; Я.В. Чертовских — идея проведения исследования, проведение генотипирования, проведение фенотипирования; Т.М. Климова — статистическая обработка данных, проверка и редактирование текста статьи; Е.Н. Ефремова — участие в наборе участников исследования, взятие биоматериала; А.Ф. Кравченко — разработка дизайна исследования, участие в наборе участников исследования; проверка и редактирование текста статьи; Н.С. Валь — участие в наборе участников исследования; О.А. Суворова — статистическая обработка данных; С.Ш. Сулейманов — проверка и редактирование текста статьи; А.И. Венгеровский — проверка и редактирование текста статьи; Д.А. Сычёв — идея проведения исследования, разработка дизайна исследования, проверка и редактирование текста статьи. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию текста перед публикацией.
ЛИТЕРАТУРА
1. https://mednet.ru/. Эпидемическая ситуация по туберкулезу в России [доступ от 08.06.2019]. [https://mednet.ru/. Epidemiches-kaya situatsiya po tuberkulezu v Rossii. (In Russ).] Доступно по: https://mednet.ru/images/materials/CMT/2018_god_tuberkulez_ epidsituaciya.pdf. Ссылка активна на 15.01.2020.
2. Jarrar YB, Balasmeh AA, Jarrar W. Sequence analysis of the N-acet-yltransferase 2 gene (NAT2) among Jordanian volunteers. Libyan J Med. 2018;13(1):1408381. doi: 10.1080/19932820.2017.1408381.
3. Khan S, Mandal RK, Elasbali AM, et al. Pharmacogenetic association between gene polymorphisms and isoniazid induced hepa-totoxicity: trial sequence meta-analysis as evidence. Biosci Rep. 2019;39(1):BSR20180845. doi: 10.1042/BSR20180845.
4. Fuselli S, Gilman RH, Chanock SJ, et al. Analysis of nucleotide diversity of NAT2 coding region reveals homogeneity across Native American populations and high intra-population diversity. Pharmacogenomics J. 2007;7(2): 144-152. doi: 10.1038/ sj.tpj.6500407.
5. Hein DW. N-acetyltransferase single nucleotide polymorphisms: Emerging concepts serve as a paradigm for understanding complexities of personalized medicine. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2009;5(4):353-366. doi: 10.1517/17425250902877698.
6. Walraven JM, Zang Yu, Trent JO, et al. Structure/function evaluations of single nucleotide polymorphisms in human N-acet-
yltransferase 2. Curr Drug Metab. 2008;9(6):471-486. doi: 10.2174/138920008784892065.
7. Yadav D, Kumar R, Dixit RK, et al. Association of NAT2 gene polymorphism with antitubercular drug-induced hepatotoxicity in the Eastern Uttar Pradesh population. Cureus. 2019;11(4):e4425. doi: 10.7759/cureus.4425.
8. Сналина Н.Е., Сычев Д.А. Генетические предикторы гепа-тотоксичности изониазида // Молекулярная медицина. — 2018. — Т.16. — №2. — С. 31-36. [Snalina NE, Sychev DA. Genetic predictors of isoniazid hepatotoxicity. Molecular medicine. 2018; 16(2):31-36. (In Russ).] doi: 10.29296/249994902018-02-04.
9. Zhu R, Kiser JJ, Seifart HI, et al. The pharmacogenetics of NAT2 enzyme maturation in perinatally HIV exposed infants receiving isoniazid. J Clin Pharmacol. 2012;52(4):511-519. doi: 10.1177/0091270011402826.
10. Zabost A, Brzeziteka S, Koztóska M, et al. Correlation of N-acetyltransferase 2 genotype with isoniazid acetylation in polish tuberculosis patients. Biomed Res Int. 2013;2013:853602. doi: 10.1155/2013/853602.
11. Dursun R, Dursun HG, Zamani AG, et al. NAT2 gene polymorphisms in Turkish patients with psoriasis vulgaris. Biomed Res Int. 2018;3258708. doi: 10.1155/2018/3258708.
Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2020;75(2):154—161.
ORIGINAL STUDY
12. Birch KE, Yakimov V, Bjorn-Mortensen K, et al. Study of correlation between the NAT2 phenotype and genotype status among Greenlandic Inuit. EXCLI J. 2018;17:1043-1053. doi: 10.17179/ excli2018-1671.
13. Sabbagh A, Darlu P, Crouau-Roy B, Poloni ES. Arylamine N-acet-yltransferase 2 (NAT2) genetic diversity and traditional subsistence: a worldwide population survey. PLoS One. 2011;6(4):e18507. doi: 10.1371/journal.pone.0018507.
14. Tang H, Quertermous T, Rodriguez B, et al. Genetic structure, self-identified race/ethnicity, and confounding in case-control association studies. Amer J Human Genet. 2005;76(2):268-275. doi: 10.1086/427888.
15. Kuznetsov IB, McDuffie M, Moslehi R. A web-server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype. Bioinformatics. 2009;25(9): 1185-1186. doi: 10.1093/bioinformatics/btp121.
16. Hein DW. N-acetyltransferase 2 genetic polymorphism: effects of carcinogen and haplotype on urinary bladder cancer risk. Oncogene. 2006;25(11):1649-1658. doi: 10.1038/sj.onc.1209374.
17. Kurose K, Sugiyama E, Saito Y. Population differences in major functional polymorphisms of pharmacokinetics/pharmacodynam-ics-related genes in eastern asians and europeans: implications in the clinical trials for novel drug development. Drug metabolism and pharmacokinetics. 2012;27(1):9-54. doi: 10.2133/dmpk.dmpk-11-rv-111.
18. Hemanth Kumar AK, Ramesh K, Kannan T, et al. N-acetyltrans-ferase gene polymorphisms & plasma isoniazid concentrations in
patients with tuberculosis. Indian J Med Res. 2017;145(1):118-123. doi: 10.4103/ijmr.IJMR_2013_15.
19. Shi J, Xie M, Wang J, et al. Susceptibility of N-acetyltransferase 2 slow acetylators to antituberculosis drug-induced liver injury: a meta-analysis. Pharmacogenomics. 2015;16(18):2083-2097. doi: 10.2217/pgs.15.144.
20. Suvichapanich S, Fukunaga K, Zahroh H, et al. NAT2 ultraslow acetylator and risk of anti-tuberculosis drug-induced liver injury: a genotype-based meta-analysis. Pharmacogenet Genomics. 2018;28(7):167-176. doi: 10.1097/FPC.0000000000000339.
21. Wang PY, Xie SY, Hao Q, et al. NAT2 polymorphisms and susceptibility to anti-tuberculosis drug-induced liver injury: a meta-analysis. Int J Tuberc LungDis. 2012;16(5):589-595. doi: 10.5588/ijtld.11.0377.
22. Zhang M, Wang S, Wilffert B, et al. The association between the NAT2 genetic polymorphisms and risk of DILI during anti-TB treatment: a systematic review and meta-analysis. Br J Clin Pharmacol. 2018;84(12):2747-2760. doi: 10.1111/bcp.13722.
23. Donald PR, Sirgel FA, Venter A, et al. The influence of human N-acetyltransferase genotype on the early bactericidal activity of isoniazid. Clin Infect Dis. 2004;39(10):1425-1430. doi: 10.1086/424999.
24. Weiner M, Burman W, Vernon A, et al. Low isoniazid concentrations and outcome of tuberculosis treatment with once-weekly isoniazid and rifapentine. Am J Respir Crit Care Med. 2003;167(10):1341-1347. doi: 10.1164/rccm.200208-9510C.
25. Golka K, Selinski S. NAT2 Genotype and isoniazid medication in children. EBio Med. 2016;11:11-12. doi: 10.1016/j.ebi- 161 om.2016.08.040.
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ Краснова Наталия Михайловна, к.м.н. [Nataliya M. Krasnova, MD, PhD]; адрес: Россия, 677000, Республика Саха (Якутия), Якутск, ул. Белинского, д. 58 [address: 58 Belinskogo street, 677000 Yakutsk, Sakha Republic (Yakutia), Russia]; тел.: +7 (914) 109-40-22, e-mail: krasnova14@mail.ru, SPIN-код: 8703-8169, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4811-7801
Алексеева Елизавета Александровна [Elizaveta A. Alekseeva]; e-mail: elizavetaalal@mail.ru, SPIN-код: 8918-7035, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6116-5720
Рудых Зоя Александровна [Zoya A. Rudykh]; e-mail: vitae003@rambler.ru, SPIN-код: 4930-4297, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8212-0150
Чертовских Яна Валерьевна [Yana V. Chertovskykh]; e-mail: yana_chertovski@mail.ru, SPIN-код: 8485-9530, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0941-8633
Климова Татьяна Михайловна, к.м.н. [Tatiana M. Klimova, MD, PhD]; e-mail: biomedykt@mail.ru, SPIN-код: 2635-0865, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2746-0608
Ефремова Ефросинья Николаевна [Efrosiniya N. Efremova]; e-mail: efremovaen@tub.ykt.ru, SPIN-код: 3688-9742, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6934-2971
Кравченко Александр Фёдорович, д.м.н. [Aleksandr F. Kravchenko, MD, PhD]; e-mail: kravchenkoaf@tub.ykt.ru, SPIN-код: 3188-6796, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9210-3407
Валь Наталья Семёновна, к.м.н. [Natalia S. Val, MD, PhD]; e-mail: yniit@mail.ru, SPIN-код: 1440-4729, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2910-1895
Суворова Ольга Александровна [Olga A. Suvorova] ; e-mail: olga.a.suvorova@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9661-7213
Сулейманов Салават Шейхович, д.м.н., профессор [Salavat Sh. Suleymanov, MD, PhD, Professor]; e-mail: suleymanov-sh@mail.ru, SPIN-код: 9047-1399, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3176-2716
Венгеровский Александр Исаакович, д.м.н., профессор [Aleksandr I. Vengerovsky, MD, PhD, Professor]; e-mail: pharm-sibgmu@rambler.ru, SPIN-код: 8818-0543, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5094-3742
Сычёв Дмитрий Алексеевич, д.м.н., профессор, член-корр. РАН [Dmitry A. Sychev, MD, PhD, Professor]; e-mail: dmitrysychevrmapo@gmail.com, SPIN-код: 4525-7556, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4496-3680
