Молекулярно-генетические особенности предрасположенности к хронической обструктивной болезни легких у коренных жителей Бурятии

Одним из активно развивающихся направлений молекулярной генетики является изучение мультифакториальных заболеваний (МФЗ), к которым относится и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). По современным представлениям, формирование ХОБЛ определяется взаимодействием генетических факторов и повреждающих факторов окружающей среды (Чучалин А.Г., 1998; Ивчик Т. В. и соавт., 1994, 2002, 2003; Sandford A.J., Silverman Е.К., 2002). Летальность от ХОБЛ в XXI веке, по данным ВОЗ, может выйти на пятое место. Отсутствие программ первичной профилактики и реабилитации при ХОБЛ обуславливает рост и распространенность данной патологии. Эта ситуация в полной мере относится и к жителям Бурятии, у которых гено-фенотипический профиль ХОБЛ практически не изучен. Начало изучению роли наследственных факторов в формировании ХОБЛ, включая молекулярно-генетические основы заболевания у славян, жителей г. Санкт-Петербурга, положено работами сотрудников НИИ пульмонологии СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова под руководством Т. В. Ивчик (1994;2004гг.). В продолжение данных исследований целесообразен поиск межнациональных различий у бурят и славян для выявления возможных этнических особенностей ХОБЛ.

В литературе показано существование ассоциаций с ХОБЛ ряда групповых факторов крови (Мостовой Ю.М., 1989; Мхеидзе М. О. и соавт., 1994; Ивчик Т. В. и соавт., 1994, 2003; Горбатовский Я. А., 1998; Карлова Л. Н., 2000). Имеющиеся данные о связи развития ХОБЛ с определенными фенотипами морфофункциональных признаков (МФП) противоречивы. (Карлова Л.Н., 2000; Рыбас А. В. и соавт., 2003; Ивчик Т. В., 2004; Машенцева Е. В. и соавт., 2005). Популяционные исследования выявили различия у бурят и славян по частоте встречаемости генетически обусловленной способности ощущать горький вкус фенилтиокарбамида англ. — рИепукЫосагЬагтёе, РТС). По литературным данным «нонтестеры», неощущающие вкус РТС (фенотип РТС (-)), составляют 1318% среди бурят и 30−40% у славян (Сухова А.В., Переверзева Е. В., 1983; Novoradovsky А.О. е1 а!., 1993). Предполагается, что у «нонтесторов» по РТС не происходит ингибирования фермента фосфодиэстеразы (система цАМФ) (Самойлов В.О., 1997), и тогда использование других горечей (кофеина и других метилксантинов) не приводит к уменьшению бронхоспазма, что неблагоприятно при ХОБЛ. В ряде исследований были обнаружены корреляции между способностью ощущать горький вкус РТС и широким спектром заболеваний, в том числе с хроническим бронхитом (Ивчик Т.В., 1998; Карлова Л. Н. 2000; 81апсЬеу I. е1 а1., 1985; ТоБЫуиЫ Б. е1 а1., 1986; Ра1 8.К. е1 а1., 2004).

У бурят по сравнению со славянами существуют отличия по частоте встречаемости генотипов генов-кандидатов предрасположения к ХОБЛ, белковые продукты которых относятся к системам биотрансформации никотина и других ксенобиотиков: генотипов глутатион-Б-трансферазы М1 (частота генотипа С8ТМ1 0/0 у бурят — 41%, у славян — 24%) и глутатион-Б-трансферазы Т1 (частота генотипа СБТЛ 0/0 у бурят — 32%, у славян — 12%) (Попова С.Н. и соавт., 2002). Частота аллельных вариантов гена матриксной металлопротеиназы 9 (ММР9), продукты которого участвуют в системе протеолиза-антипротеолиза, в бурятской популяции не изучена.

Поиск ассоциаций с ХОБЛ фенотипов групповых факторов крови, МФП, в том числе чувствительности к горькому вкусу РТС, полиморфизма генов-кандидатов ХОБЛ ОБТМ!, СБТП и ММР9, в бурятской популяции не проводился, в то время как представляется целесообразным для формирования групп риска и для выявления возможных этнических особенностей ХОБЛ у курильщиков бурят.

Цель исследования.

Поиск ассоциаций фенотипов ряда групповых факторов крови, чувствительности к вкусу горечи РТС, полиморфизма генов б^ТМ/, ОБТТ1 и ММР9 с наследственной предрасположенностью к ХОБЛ у курильщиков бурят в сопоставлении с исследованиями у курильщиков славян.

Задачи исследования.

1. Провести сравнительный анализ клинического течения ХОБЛ в группах курильщиков бурят и славян.

2. Определить у курильщиков бурят с ХОБЛ и курильщиков бурят без хронических болезней органов дыхания (БОД) и другой тяжелой сопутствующей патологии частоты следующих фенотипических и генетических маркеров:

— фенотипов 14 морфо-функциональных признаков (МФП), включая определение наличия (фенотип РТС (+)) или отсутствия (фенотип РТС (-)) чувствительности к вкусу горечи РТС, фенотипов ряда групповых факторов крови;

— плюси нуль-генотипов глутатион-Б-трансфераз М1 и Т1, ассоциированных с наличием (генотипы 08ТМ1+, СБТТ1+) или отсутствием (генотипы С8ТМ1 0/0, Сб’ТТУ 0/0) кодируемого фермента;

— аллелей гена матриксной металлопротеиназы 9, ассоциированных с нормальной (генотип ММР9 СС) и повышенной (генотипы ММР9 СТ, ММР9 ТТ) экспрессией гена.

3. Оценить независимое и сочетанное влияние вышеуказанных наследственных факторов на относительный риск развития ХОБЛ у курильщиков бурят.

4. Провести сравнительный анализ изученных признаков с данными у славян северо-запада России.

5. Выявить, количественно оценить и ранжировать по значимости методом многофакторного анализа (статусметрии) наиболее информативные из исследованных признаков для определения факторов предрасположения к развитию ХОБЛ у курильщиков бурят и их отличий от группы курильщиков славян.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Фенотип РТС (-), ассоциированный с отсутствием чувствительности к вкусу горечи фенилтиокарбамида, является маркером наследственного предрасположения к ХОБЛ у курильщиков бурят.

2. Генотип 08ТТ1 0/0 у бурят ассоциирован с риском развития ХОБЛ.

3. Генотип С8ТМ1 0/0 у бурят ассоциирован с клинической манифестацией ХОБЛ до 50 лет.

Научная новизна работы.

Впервые определены особенности течения ХОБЛ у бурят в сравнении со славянами по срокам клинической манифестации заболевания и степени тяжести по показателю ОФВ1.

Впервые охарактеризована частота генотипов по генам Сг? ТМ/, 08ТТ1 и ММР9 у курильщиков бурят с ХОБЛ и курильщиков бурят без БОД и другой тяжелой сопутствующей патологии.

Впервые показано, что у курильщиков бурят наличие фенотипа РТС (-) повышает относительный риск развития ХОБЛ в 5 раз (ОК=5,07), наличие генотипа 65 777 0/0 — в 2,2 раза (ОЯ=2,16).

Практическая значимость работы.

У курильщиков бурят, в отличие от курильщиков славян, показана целесообразность определения генотипов по гену (35 777 и фенотипов РТС для выявления лиц, предрасположенных к развитию ХОБЛ.

Апробация работы и внедрение результатов Результаты работы были доложены на 14 и 15 Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Москва, Россия, 2004, 2005) — научно-практической конференции «Актуальные вопросы пульмонологии и аллергологии — врачу общей практики» (X Булатовские чтения) (Санкт-Петербург, Россия, 2005) — V съезде Российского общества медицинских генетиков (Уфа, Россия, 2005) — 14 и 15 конгрессах Европейского Респираторного Общества (Глазго, Великобритания, 2004; Копенгаген, Дания, 2005). По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Определение генотипов по генам GSTM1, GSTT1 и чувствительности к вкусу РТС проводится в лаборатории ХОПЛ НИИ пульмонологии СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова и пульмонологическом отделении Госпиталя для ветеранов войн г. Улан-Удэ с целью формирования групп риска развития ХОБЛ у курильщиков.

Утвержденные Минздравом РФ методические рекомендации «Способ прогнозирования риска развития бронхообструктивного синдрома в семьях больных хроническим бронхитом с учетом наследственных факторов», № 2003/4, содержат примеры и необходимые указания по практическому применению.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов исследования, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, приложения и списка литературы, включающего 207 источников, из них 66 отечественных и 141 зарубежных авторов. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, иллюстрирована 41 таблицей и 11 рисунками.

123 ВЫВОДЫ.

1. Выявлены особенности клинического течения ХОБЛ у курильщиков бурят по сравнению с курильщиками славянами. У курильщиков бурят клиническая манифестация ХОБЛ происходила на 9 лет позже и протекала с меньшей степенью тяжести (по ОФВ1), чем у курильщиков славян.

2. Фенотип РТС (-) является важным фактором риска ХОБЛ у курильщиков бурят и ассоциирован с повышением относительного риска развития заболевания в 5 раз (OR=5,07).

3. Наличие фенотипов ряда групповых факторов крови увеличивает относительный риск развития ХОБЛ у курильщиков бурят: группы Ш (В) системы ABO — почти в 2 раза (OR=l, 74), фактора Glm (+1) иммуноглобулиновой системы Gm — в 2,5 раза (OR=2,44), группы Le (a-b-) системы Lewis — в 3 раза (OR=2,84). Фенотип Le (a-b+) системы Lewis ассоциирован со снижением относительного риска ХОБЛ у курильщиков бурят в 3 раза (OR=0,35).

4. Нуль-генотип гена глутатион-8-трансферазы TI (GSTT1 0/0) у курильщиков бурят ассоциирован с повышением относительного риска развития ХОБЛ в 2,2 раза (OR=2,16).

5. Нуль-генотип гена глутатион-8-трансферазы Ml (GSTM1 0/0) ассоциирован с клинической манифестацией ХОБЛ у курильщиков бурят до 50 лет.

6. Охарактеризована частота аллелей по гену матриксной металлопротеиназы 9 (ММР9) у курильщиков бурят. Достоверных различий по распределению генотипов гена ММР9 в группах курильщиков бурят с ХОБЛ и курильщиков бурят без БОД не выявлено.

7. Сочетание «диких» генотипов по генам глутатион-8-трансферазы TI (GSTT1 +) и матриксной металлопротеиназы 9 {ММР9 СС) ассоциировано со снижением относительного риска развития ХОБЛ у курильщиков бурят в.

2,3 раза (OR=0,43).

8. Математические модели, построенные с использованием многофакторного анализа — метода статусметрии, подтвердили ассоциацию генотипа GSTT1 0/0 и фенотипа РТС (-) с риском развития ХОБЛ у курильщиков бурят (чувствительность метода — 0,75).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При формировании групп риска развития ХОБЛ у бурят следует учитывать не только традиционные факторы риска, но и наследственное предрасположение к ХОБЛ.

2. Курильщикам бурятам с ХОБЛ рекомендуется определять группы крови системы ABO, Gm, Lewis, проводить тест на чувствительность к вкусу РТС, а также молекулярно-генетическое исследование полиморфизмов генов GSTT1 и GSTM1 с целью выявления предрасположенности к ХОБЛ.

3. Выявление неблагоприятных генетических маркеров может применяться для обоснования проведения мероприятий первичной профилактики ХОБЛ (исключение экзогенных факторов риска, профессиональная ориентация) у лиц с высоким риском развития болезни.

Список параметров для статусметрического анализа. п/п Наименование показателя Тип.

Х2 Возраст на момент обследования колич.

X, Возраст начала заболевания колич. х4 Возраст появления одышки при нагрузке колич. х5 Появление одышки до и после 50 лет бинар

Х6 Факт курения бинар

Ху Курение до болезни бинар х8 Стаж курения на начало болезни (пачка/лет) колич.

Х9 Стаж курения на момент обследования (пачка/лет) колич.

Хю Индекс курильщика колич.

Хп Фенотипы ушной серы бинар

X?2 Фенотипы РТС бинар

Х37 Генотипы GSTM1 бинар

Х38 Генотипы GSTT1 бинар

Х39 Генотипы ММР9 бинар

Х40 Группа крови I (0) системы ABO бинар

Х41 Группа крови II (А) системы ABO бинар

Х42 Группа крови III (В) системы ABO бинар

Х43 Группа крови IV (АВ) системы ABO бинар

Х44 Группы крови Rh бинар

Х45 Группа крови М системы MN бинар

Х46 Группа крови N системы MN бинар

Х47 Группа крови MN системы MN бинар

Х48 Группа крови Р бинар

Х49 Группа крови Gm бинар

Х50 Hp 1−1 бинар

Х51 Hp 2−1 бинар

Х52 Hp 2−2 бинар

Х53 Группа крови Le (a-b+) системы Lewis бинар

Х54 Группа крови Le (a-b-) системы Lewis бинар х55 Группа крови Le (a+b-) системы Lewis бинар

Х57 ЖЕЛ (%Д) колич.

Х58 ОФВ1 (%Д) колич.

Буряты с ХОБЛ — Буряты без БОД.

ПОКАЗАТ. 9 10 11 12 37 38 39.

Гр. 1 Среднее 32.54 204. 81 0. 017 0.73 0. 593 0. 576 0. 797.

Ош.среди 2.24 10 .56 — 0.06 — ;

Сигма 17.24 81. 11 — 0.45 — ;

Всего" 1″ - - 1 — 35 34 47.

Минимум 4.00 60. 00 0 0.00 0 0 0.

Максимум 90.00 480 .00 1 1.00 1 1 1.

Доверит. 24.46 166 .78 0. 000 0.52 0. 457 0. 440 0. 669 пределы: 40. 63 242. 85 0. 091 0.94 0. 719 0. 705 0. 896.

Всего объектов 59 59 59 59 59 59 59.

Гр. 2 Среднее 16.80 137 .55 0. 025 0.95 0. 587 0. 738 0. 800.

Ош.среди 1.25 8 .81 — 0.03 — ;

Сигма 11.19 78 .77 — 0.22 — ;

Всего" 1″ - - 2 — 47 59 64.

Минимум 1.00 12 .00 0 0.00 0 0 0.

Максимум 46.00 264 .00 1 1.00 1 1 1.

Доверит. 13. 60 115 .06 0. 003 0.85 0. 472 0. 627 0. 694 пределы: 20.00 160 .04 0. 087 1.05 0. 697 0. 829 0. 879.

Всего объектов 80 80 80 60 80 80 80.

1- 2 1:/хи-кв. 6.13 4 .89 0 .10 3.41 0 .00 3. 99 0 .00.

Ст.своб. 137 137 137 117 137 137 137.

1 — Р 0.000 0. 000 0. 747 0.000 0. 946 0. 046 0. 961.

ПОКАЗАТ. 9 10 12 38.

Гр. 1 Среднее 32.54 204 .81 0.73 0.57 6.

Ош.средн 2.24 10. 56 0.06 ;

Сигма 17.24 81. 11 0.45 ;

Всего" 1″ - - - 34.

Минимум 4.00 60 .00 0.00 0.

Максимум 90.00 480 .00 1.00 1.

Доверит. 24.46 166 .78 0. 52 0.440 пределы: 40. 63 242 .85 0. 94 0.705.

Всего объектов 59 59 59 59.

Гр. 2 Среднее 16.80 137 .55 0. 95 0.738.

Ош.средн 1.25 8 .81 0.03 ;

Сигма 11.19 78 .77 0.22 ;

Всего" 1″ - - - 59.

Минимум 1.00 12 .00 0.00 0.

Максимум 46.00 264 .00 1.00 1.

Доверит. 13.60 115 .06 0.85 0. 627 пределы: 20.00 160 .04 1.05 0.829.

Всего объектов 80 80 60 80.

1- 2^хи-кв. 6.13 4.89 3.41 3.99.

Ст.своб. 137 137 117 137.

1 — Р 0.000 0.000 0.000 0.046.

КОЭФФИЦИЕНТЫ КОРРЕЛЯЦИИ (уровни значимости: * <= 0.05 ** <= 0.01 *** <= 0.001).

Показат. 9 10 12.

9) — 0. 7 7 * * * -0. .17.

Ю) 0. 77 ** * - -0. .10.

12) -0. .17. -0. .10.