CC BY
8
УДК: 616.36-002:575.174.015.3
РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ В РАЗВИТИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПОРАЖЕНИЙ ПЕЧЕНИ У РАБОТНИКОВ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Валеева Э. Т., Бакиров А. Б., Галимова Р. Р., Мухаммадиева Г. Ф. ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» (Уфа, Россия)
Для цитирования: Валеева Э. Т., Бакиров А. Б., Галимова Р. Р., Мухаммадиева Г. Ф. Роль генетической предрасположенности в развитии профессиональных поражений печени у работников нефтехимических производств. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2018;154(6): 64-68.
For citation: Valeeva Je. T., Bakirov A. B., Galimova R. R., Mukhammadiyeva G. F. The rolle of genetic predisposition for occupational liver diseases in workers of petrochemical plants. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2018;154(6): 64-68.
Балеева
Эльвира Тимерьяновна
Valeeva Jelvira T. oozr@mail.ru
Валеева Э. Т.— отдел охраны здоровья работающих, заведующий отделом, д.м.н.
Бакиров А. Б.—директор ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», д.м.н., профессор Галимова Р. Р. — отдел охраны здоровья работающих, старший научный сотрудник, к.м.н.
Мухаммадиева Г. Ф.—лаборатория молекулярно-генетических исследований отдела токсикологии и генетики, заведующий лабораторией, к.б.н.
Valeeva Je. T.— Department of workers' health protection, head of the department, doctor of medical sciences Bakirov A. B.— Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology, director, doctor of medical sciences, professor Galimova R. R.— Department of workers' health protection, senior researcher, candidate of medical sciences Mukhammadiyeva G. F.— Laboratory of molecular genetic studies of the division of toxicology and genetics, head of the laboratory, candidate of biological sciences
Цель исследования: Изучение ассоциации полиморфизма генов ферментов глютатион-Б-трансфераз с предрасположенностью к развитию профессиональных поражений печени у работников нефтехимических производств.
Материалы и методы. Образцы ДНК 544 работников нефтехимического производства и 322 здоровых лиц использовались для генотипирования методом полимеразной цепной реакции и анализа полиморфизма длин рестрикци-онных фрагментов.
Результаты. Установлено, что у больных токсическим гепатитом генотип Val/Val полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 встречается реже (х2=4,405, р=0,036), чем у здоровых работников. Анализ ассоциации полиморфных локусов GSTM1 и GSTT1 с развитием профессиональных поражений печени не выявил статистически значимых результатов.
Заключение. Полученные данные дают основание предполагать, что гомозиготный генотип Val/Val полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 является протективным в отношении развития профессионального токсического гепатита.
Ключевые слова: нефтехимические производства, профессиональный токсический гепатит, полиморфизм генов
The aim of this study was to investigate the association of polymorphism of the glutathione-S-transferase genes with the risk of occupational liver diseases in workers of petrochemical plants.
Materials and Methods. 544 DNA samples of petrochemical workers and 322 healthy persons DNA sample were used for genotyping by polymerase chain reaction and restriction fragment length polymorphism.
Резюме
Summary
Results. It was found that the genotype Val/Val of polymorphic locus rs1695 of GSTP1 gene is less common in patients with toxic hepatitis (x2=4,405, p=0,036) than in healthy workers. Analysis of the association of polymorphic loci GSTM1 and GSTT1 with the development of occupational liver lesions revealed no statistically significant results.
Conclusion. The data obtained suggest that the homozygous genotype Val/Val of polymorphic locus rs1695 of the GSTP1 gene is protective of the development of occupational toxic hepatitis.
Keywords: petrochemical plants, occupational toxic hepatitis, gene polymorphism
Введение
Токсическое поражение печени объединяет группу заболеваний, развившихся вследствие гепато-токсического воздействия различных химических веществ. В качестве провоцирующего повреждение печени фактора могут выступать профессиональные вредности. В производственных условиях нефтехимических производств применяется и образуется ряд вредных веществ, обладающих гепатотропными свойствами, которые вызывают как острые, так и хронические профессиональные заболевания, в том числе токсические гепатиты. Воздействие химических веществ или их метаболитов приводит к выраженным функциональным и структурным изменениям гепатоцитов, и активации цитотоксичных иммунных Т-клеток. Токсический эффект ксенобиотиков зависит от многих факторов - химической структуры соединения, тока крови в печени, белковых связей, генетических факторов, возраста, особенностей питания, злоупотребления лекарствами и алкоголем [1].
Актуальным направлением медицины труда являются молекулярно-генетические исследования, посвященные поиску маркеров риска развития профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний. Полученные данные могут быть использованы для оценки индивидуальной предрасположенности к развитию профессиональной
патологии у работников вредных производств и решения вопросов профилактики.
Известно, что восприимчивость организма к вредным воздействиям окружающей среды во многом зависит от активности ферментов системы детоксикации ксенобиотиков. Процесс детоксика-ции ксенобиотиков обычно включает две последовательные фазы. Ферменты фазы I связывают ксенобиотики с образованием промежуточных генотоксических метаболитов. Главная функция ферментов фазы II заключается в детоксикации и нейтрализации гидрофильных и токсичных продуктов фазы I. Глютатион-8-трансферазы, характерные представители ферментов II фазы детоксикации, присутствуют в разных тканях и органах [2]. Гены, контролирующие синтез этих ферментов, характеризуются значительным популяционным полиморфизмом. Функционально неполноценные аллели генов глютатион-8-трансфераз играют важную роль в патогенезе многих заболеваний. Показан вклад полиморфизмов данных генов в предрасположенность к развитию гепатита различной этиологии и цирроза печени [3, 4].
Целью исследования было изучение ассоциации полиморфизма генов ферментов глютати-он-8-трансфераз с предрасположенностью к развитию профессиональных поражений печени у работников нефтехимических производств.
Материалы и методы
Материалом исследования служили образцы ДНК 544 мужчин, работников нефтехимического производства, из них группу практически здоровых составили 156 работников, группу рабочих с соматическими заболеваниями - 316 человек, работников с токсическим гепатитом - 72 человека. В группу практически здоровых были включены работники, не имеющие клинически объективных данных за то или иное заболевание, но имеющие незначительные отклонения одного - двух показателей гомеостаза, единичное обращение к врачам за последние 3 года по поводу кратковременного заболевания (грипп, ОРЗ). В группу работников с соматической патологией вошли лица с заболеваниями желудочно-кишечного тракта (язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, хронический гастрит, холецистит, дискинезия желчевы-водящих путей) - 150 человек, с заболеваниями
сердечно-сосудистой системы (гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца) - 92 человека, с расстройством вегетативной нервной системы - 74 человека. В качестве контроля были использованы образцы ДНК 322 практически здоровых лиц, не имеющих профессионального контакта с химическими веществами.
ДНК выделяли из лимфоцитов периферической венозной крови методом фенольно-хлороморфной экстракции. Анализ полиморфных локусов генов С$ТМ1, С8ТТ1, С8ТР1 проводили методом поли-меразной цепной реакции и полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПЦР и ПДРФ) синтеза ДНК с использованием локусспецифических олигонуклеотидных праймеров. Оценку достоверности различий по частотам аллелей и генотипов между исследованными выборками проводили по критерию х2 с помощью программы БЮ8ТАТ.
Результаты
С целью выявления генотипов, определяющих чувствительность организма работника к действию токсичных производственных факторов, группу здоровых работников сравнивали с контрольной группой лиц, не имеющих профессиональной токсической нагрузки. Для идентификации генотипов, ассоциированных с предрасположенностью к формированию токсического гепатита, проводили сравнение между профессиональными больными и здоровыми работниками. Для выявления генотипов, ассоциированных с развитием общесоматической патологии, сравнивали группу работников с соматической патологией со здоровыми работниками.
Нами проведен анализ частоты встречаемости делеции гена С$ТЫ1 среди работников по сравнению с индивидами контрольной группы, не подвергающимися промышленному воздействию токсическими веществами. Результаты представлены в табл. 1.
Анализ делеционного полиморфизма гена С$ТЫ1 показал статистически значимое снижение частоты делеции в группе здоровых работников до 43,6% против 55,3% в контроле (х2=5,29; р=0,022).
Данные сравнительного анализа особенностей распределения частот генотипов делеционного полиморфизма гена 0$ТЫ1 среди больных токсическим гепатитом, работников с соматическими заболеваниями и здоровых работников приведены в таблице 2. Среди профессиональных больных встречается частота делеции равная 42,25%, что сопоставимо с частотой нулевого генотипа в группе здоровых работников (43,6%, х2=0,0005; р=1,005) и в группе работников с соматической патологией (41,13%, х2=0,027; р=0,86).
При сравнительном анализе распределения генотипов полиморфного локуса гена 0$ТЫ1 среди работников с соматической патологией и здоровыми работниками различий не обнаружено (х2=0.167; р=0.68) (табл. 2).
Анализ распределения генотипов полиморфного локуса гена 08ТТ1 в группе здоровых работников и контрольных лиц, не подвергающихся промышленному воздействию токсическими веществами представлен в таблице 3.
Изучение делеционного полиморфизма гена GSTT1 выявило снижение частоты носителей делеции в группе здоровых работников до 16,7% по сравнению с контрольной группой, у которой частота делеции составила 23,0% (х2=2,13; р=0,145).
Анализ распределения частоты делеционного полиморфизма гена GSTT1 у больных токсическим гепатитом, в группе работников с соматическими заболеваниями по сравнению со здоровыми работниками представлен в таблице 4. Установлено, что среди здоровых работников частота делеции составила 16,7%, тогда как в группе больных с токсическим гепатитом - 16,42%, (х2=0,0005; р=1,0005). Анализ полиморфного локуса гена GSTT1 в группе работников с соматической патологией показал отсутствие различий в распределении делеции гена GSTT1 по сравнению со здоровыми работниками (Х2=0,29; р=0,58).
В таблице 5 продемонстрированы результаты распределения частот генотипов и аллелей полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 в группе здоровых работников и среди лиц контрольной группы, не подвергающихся профессиональному воздействию токсических веществ.
Показано, что распределение генотипов полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 при сравнении группы работников и контроля имеет существенные различия (х2=8,58; р=0,004). Эти различия обусловлены повышением частоты гомозиготного генотипа Val/Val до 7,69% среди здоровых работников по сравнению с 1,69% в контрольной выборке.
Изучение распределения частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 у работников в зависимости от статуса здоровья продемонстрировано в таблице 6. В ходе исследования было установлено существенное снижение частоты гомозиготного генотипа Val/Val до 0% среди больных токсическим гепатитом по сравнению с 7,69% в группе здоровых работников (х2=4,405, р=0,036). Анализ распределения частот генотипов полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 показал снижение частоты гомозигот Val/Val в группе работников с соматической патологией до 4.43% по сравнению со здоровыми работниками, однако эти различия не достигли статистической значимости (Х2=1,55, р=0,21).
Таблица 1
Распределение частот генотипов полиморфного локуса гена СЗТМ1 у здоровых работников и в контроле
Группа
Генотипы
«0/0» (делеция), (%)
«+» (норма), (%)
Здоровые работники
68 (43,6)
88 (56,4)
156
Контроль
178 (55,3)
144 (44,7)
322
N
Таблица 2
Распределение частот генотипов полиморфного локуса гена СЗТМ1 у обследованных работников с учетом статуса здоровья
Группа
Генотипы
«0/0 (делеция)», (
«+» (норма), (
Здоровые работники 68 (43,6) 88 (56,4) 156
Группа работников с соматической патологией 130 (41,13) 186 (58,86) 316
Группа работников с токсическим гепатитом 31 (42,25) 41 (57,75) 72
N
Группа Генотипы N
«0/0» (делеция), ( %) «+» (норма), (%)
Здоровые работники 26 (16,7) 130 (83,3) 156
Контроль
69 (23,0)
231 (77,0)
300
Таблица 3
Распределение частот генотипов полиморфного локуса гена СЗТТ1 у здоровых работников и в контроле
Группа
Генотипы
«0/0 (делеция)», (
«+» (норма), (
Здоровые работники 26 (16,7) 130 (83,3) 156
Группа работников с соматической патологией 45 (14,28) 270 (85,72) 315
Группа работников с токсическим гепатитом
11 (16,42)
56 (83,58)
67
Таблица 4
Распределение частот генотипов полиморфного локуса гена СЗТТ1 у обследованных работников с учетом статуса здоровья
N
Группа
Здоровые работники
Контроль
Ile/Ile
102 (65,38)
219 (73,99)
Генотипы
Аллели
I le/Val
Val/Val
Ile
Val
42 (26,92)
12
(7,69)
156
246 (78,84)
66 (22,15)
312
72 (24,32)
5
(1,69)
296
510 (86,15)
82 (13,85)
592
Таблица 5
Распределение частот генотипов и аллелей полиморфного локуса ^1695 гена СЗТР1 у здоровых работников и в контроле
N
N
Группа Генотипы N, Аллели N2
Ile/Ile Ile/Val Val/Val Ile Val
Здоровые работники 102 (65,38) 42 (26,92) 12 (7,69) 156 246 (78,84) 66 (22,15) 312
Группа работников с соматической патологией 199 (62,97) 103 (32,59) 14 (4,43) 316 501 (79,27) 131 (20,73) 632
Группа работников с токсическим гепатитом 49 (68,06) 23 (31,94) 0 72 121 (84,03) 23 (15,97) 144
Таблица 6
Распределение частот генотипов и аллелей полиморфного локуса ^1695 гена СЗТР1 у обследованных работников с учетом статуса здоровья
Обсуждение
Семейство глутатион^-трансфераз отно-
сится к ферментам II фазы биотрансформации ксенобиотиков. Наиболее важными представителями глутатион^-трансфераз являются С8ТМ1, ОвТТ1 и GSTP1, которые широко представлены во всех органах и тканях. Особенностью генов 0$ТЫ1 и С8ТТ1 является наличие «нулевых» аллелей, имеющими протяженные делеции, при которых не образуются полноценные ферменты [5].
Известно, что фермент GSTM1 вовлечен в антиокислительную систему защиты организма. Наличие двух «нулевых» аллелей гена 0$ТЫ1 приводит к отсутствию белкового продукта этого гена, что способствует развитию окислительного стресса, обуславливает повышение уровня аддуктов ДНК и может провоцировать развитие различных патологий печени [6, 7]. В ряде работ показана его важная прогностическая значимость в развитии профессиональных заболеваний [8]. В нашем случае различий в распределении генотипов гена С$ТЫ1 у работников в зависимости от наличия или отсутствия патологии соматической и профессиональной обнаружено не было.
Ген 08ТТ1 принимает участие в процессах превращения активных токсических метаболитов в их неактивные формы. По литературным данным, значимость гена 0$ТТ1 в процессах детоксикации
остается противоречивой и дискуссионной [9]. В нашем исследовании различия в частоте нулевого генотипа по гену GSTT1 у работников с токсическим гепатитом и здоровых работников оказались статистически незначимыми. В ряде работ также не выявлено ассоциации нулевого генотипа по гену GSTT1 с заболеваниями печени [10, 11].
Ген GSTP1 имеет несколько полиморфных вариантов. Функционально значимой является замена аде-нина на гуанин в 5-м экзоне гена, которая приводит к замене изолейцина на валин в 105-м положении пептида. Полиморфизм гена GSTP1 может вызывать снижение его активности и, следовательно, увеличение накопления в организме токсичных веществ [12, 13]. Известны исследования, посвященные изучению полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 в производственных группах, подвергающихся воздействию бензидина и стирола. В них показана роль ферментов метаболизма ксенобиотиков в формировании индивидуальной чувствительности работников в условиях вредных производств [14, 15]. В работе Q. Ma с соавт. было обнаружено, что генотипы Ile/ Val и Val/Val ассоциируются с предрасположенностью к раку мочевого пузыря, вызванного действием бензидина [16]. Результаты нашей работы могут указывать на отбор гомозиготного генотипа Val/Val в группе здоровых работников возможно в пользу
его протективности, что подтверждают исследования C. E. Mapp с соавт., указывающие на протективное значение генотипа Val/Val у работников, подвергающихся воздействию изоцианата [17].
Ген GSTP1 характеризуется избирательной экспрессивной активностью и субстратной специфичностью,
что выражается в активации полициклических ароматических углеводородов с образованием более реактивных метаболитов, вероятно поэтому в случае экспонирования ароматическими углеводородами предпочтительным является наличие аллеля Val, снижающего каталитическую активность фермента.
Заключение
1. У работников нефтехимического производства носительство генотипа Val/Val полиморфного локуса rs1695 гена GSTP1 может выступать про-тективным фактором в отношении развития токсического гепатита.
2. Изучение роли генов системы глютати-он-8-трансфераз в формировании ответных реакций организма работников на воздействие
химических факторов производственной среды является перспективным научным направлением, в целях обоснования критериев индивидуального риска развития профессиональных и общих заболеваний работников, а также при решении вопросов профилактики, медицинского контроля и рационального трудоустройства.
Литература I Reference
1. Соркина Н. С, Измерова Н. И., Иванова Л. А. и соавт. Профессиональные заболевания с преимущественным поражением гепатобилиарной системы // Изме-ров Н. Ф. Профессиональная патология: национальное руководство - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011.- 784 с. Sorkina N. S, Izmerova N. I., Ivanova L. A. i soavt. Profes-sional'nye zabolevaniya s preimushchestvennym pora-zheniem gepatobiliarnoj sistemy // Izmerov N. F. Profes-sional'naya patologiya: nacional'noe rukovodstvo - M.: GEHOTAR-Media, 2011.- 784 s.
2. Спицын В. А. Экологическая генетика человека.- М.: Наука, 2008.- 503 с.
Spicyn V. A. EHkologicheskaya genetika cheloveka.- M.:
Nauka, 2008.- 503 s.
3. Гусманова Г. Т., Калимуллина Д. Х., Бакиров А. Б., Ху-саинова Р. И. Поиск генетических факторов предрасположенности к развитию цирроза печени в исходе вирусного гепатита В у больных из Республики Башкортостан // Казанский медицинский журнал.- 2012.-T. 93, № 2.- С. 197-203.
Gusmanova G. T., H. D. Kalimullina, Bakirov A. B., Khu-sainova R. I., the Search for genetic factors predisposing to the development of liver cirrhosis in the outcome of viral hepatitis b In patients from the Republic of Bashkortostan // Kazan medical journal.- 2012.- T. 93, No. 2.- P. 197-203.
4. Лукманова Л. И., Давлетшин Р. А., Юлдашев В. Л. и соавт. Поиск клинико-генетических ассоциаций при алкогольной болезни печени // Практическая медицина.- 2012.- № 3 (58).- С. 72-74.
Lukmanova, L. I., Davletshin R. A., Yuldashev V. L. et al. Search of clinical and genetic associations in alcoholic liver disease / / Practical medicine.- 2012.- № 3 (58).- P. 72-74.
5. Hayes J., Strange R. C. Glutathione S-transferase polymorphisms and their biological consequences // Pharmacology. - 2000.- Vol. 61, № 3.- P. 154-166.
6. White D. L., Li D., Nurgalieva Z., El-Serag H. B. Genetic variants of glutathione S-transferase as possible risk factors for hepatocellular carcinoma: A HuGE systematic review and meta-analysis // Am. J. Epidemiol.- 2007.- Vol. 167, № 4.- P. 377-389.
7. Stickel F., Osterreicher C. The role of genetic polymorphisms in alcoholic live disease // Alcohol Alcohol. - 2006. -Vol. 41, № 3.- P. 209-224.
8. Пай Г. В., Кузьмина Л. П., Ковчан О. В. и соавт. Генетические маркеры бронхолегочных заболеваний прфес-сионального генеза на примере полиморфных генов
глутатион^-трасферазы М1 и цитохрома Р-4501А1 // Медицинская генетика.- 2003.- Т. 2, № 5.- С. 223-226. Pai G. V., Kuzmina L. P., Movchan O. V. et al. Genetic markers of bronchopulmonary diseases of professional Genesis on the example of polymorphic genes glutathione-S-tras-ferase Ml and cytochrome p-4501A1 // Medical genetics.-2003.- Vol. 2, № 5.- P. 223-226
9. Thier R., Lewalter J., Kempkes M. et а1. Haemoglobin ad-ducts of acrylonitrile and ethylene oxide in acrylonitrile workers, dependent on polymorphisms of the glutathione transferases GSTT1 and GSTM1 // Arch. Toxicol.- 1999.-Vol. 73, № 4-5.- P. 197-202.
10. Гончарова И. А., Рачковский М. И., Белобородова Е. В. и соавт. Патогенетика цирроза печени: полиморфизм генов глутатион^-трансфераз // Молекулярная биология. - 2010.- Т. 44., № 3.- С. 431-438. Goncharova I. A., Rachkovsky M. I., Beloborodova E. V. et al. Pathogenetics of liver cirrhosis: polymorphism of glutathione-S-transferase genes / / Molecular biology.-2010.- Vol. 44., No. 3.- P. 431-438.
11. Hashemi M., Eskandari-Nasab E., Fazaeli A. et üI. Association of genetic polymorphisms of glutathione-S-trans-ferase genes (GSTT1, GSTM1, and GSTP1) and susceptibility to nonalcoholic fatty liver disease in Zahedan, Southeast Iran // DNA Cell Biol.- 2012.- Vol. 31, № 5.-P. 672-677.
12. Vasieva O. The many faces of glutathione transferase pi // Curr Mol Med.- 2011.- Vol. 11, № 2.- P. 129-139.
13. Strange R. C., Spiteri M. A., Ramachandran S., Fryer A. A. Glutathione-S-transferase family of enzymes // Mutat Res. - 2001.- Vol. 482, № 1-2.- P. 21-26.
14. Vodicka P., Stetina R., Koskinen M. et üI. New aspects in the biomonitoring of occupational exposure to styrene // Int. Arch. Occup. Environ. Health.- 2002.- Vol.75.- P. 75-85.
15. Haufroid V., Jakubowski M., Janasik B. et üI. Interest of ge-notyping and phenotyping of drug-metabolizing enzymes for the interpretation of biological monitoring of exposure to styrene // - 2002.- Vol. 12, № 9.- P. 691-702.
16. Ma Q., Lin G., Qin Y. et üI. GSTP1 A1578G (Ile105Val) polymorphism in benzidine-exposed workers: an association with cytological grading of exfoliated urothelial cells // Pharmacogenetics. - 2003.- Vol. 13, № 7.- P. 409-15.
17. Mapp C. E., Fryer A. A., De Marzo N. et üI. Glutathione S-transferase GSTP1 is a susceptibility gene for occupational asthma induced by isocyanates // J. Allergy Clin. Immunol.- 2002.- Vol. 109, № 5.- P. 867-72.
