Меню Рубрики

Генетические маркеры бронхиальной астмы

Опубликовано Редакция в 12/06/10 • Категории Педиатрия

Обсуждается генетический компонент развития бронхиальной астмы. Гены-кандидаты расположены на хромосомах 2, 4, 7, на кластере цитокинов, на хромосоме 5 и на хромосоме 6 в области MHC.

Authors discussed genetic component development of bronchial asthma. Candidate genes located on chromosomes 2, 4, 7, on a cluster of cytokines, on chromosome 5 and on chromosome 6 in the MHC.

Бронхиальная астма (БА) — заболевание с выраженной наследственной предрасположенностью. Дети, имеющие родственников первой линии родства с БА, имеют высокий риск развития клинических проявлений астмы [1]. Некоторые клиницисты большое внимание уделяют признакам мезенхимальной дисплазии как внешним маркерам генетических особенностей. У пациентов с БА часто встречаются множественные стигмы дисморфогенеза, патология соединительной ткани, кожные факомы. По итогам близнецовых исследований, генетический вклад в развитие БА оценивается в 30-70%.

Риск атопии у пробанда при достижении им возраста 7 лет в зависимости от наличия атопии в семейном анамнезе

Семейный анамнез Риск развития атопии (%)
Нет атопии 10
Один из родителей страдает атопией 20
Сиблинги страдают атопией 35
Оба родителя страдают атопией, но разными вариантами 42
Оба родителя страдают атопией, клиническая форма идентична 75

БА — типичное заболевание мультифакториальной природы, развитие которого определяется взаимодействием наследственных факторов (мутаций или сочетаний аллелей) и факторов среды.

В последние годы генетические исследования при астме ведутся по нескольким направлениям: выявление вариантов генов, которые могут предсказать ответ на терапию, выявление вариантов генов, которые связаны с развитием болезни и играющих решающую роль в патофизиологии заболевания.

Верифицированы несколько групп генов-кандидатов, которые важны в развитии БА.

Гены атопии или гуморального иммунного ответа локализованы в участках хромосомы 5q24-33 и содержат кластер семейства генов цитокинов (IL-4, IL-5, IL-13, IL-3, GM-CSF), ответственный за развитие реакций немедленного типа (IgE-опосредованных реакций). IL-4, IL-13 экспрессируются Th-2 лимфоцитами и способствуют переключению В-клеток на синтез IgE. IL-5 и GM-CSF — цитокины, обеспечивающие созревание, выживание и хемотаксис эозинофилов. К этой группе также относят HLA-DR (гены молекул II класса МНС) — важные молекулы, участвующие в презентации антигена. Имеющиеся сегодня данные свидетельствуют, что полиморфизм генов интерлейкинов и их рецепторов является важным генетическим фактором возникновения БА и атопии [2, 3].

Гены рецепторных молекул (IL-4Rα, FcεRI β, ADRβ2). IL-4Rα — альфа цепь рецептора IL-4. Mitsuyasu et al. [4] сообщили о полиморфном варианте гена Ile50Val IL-4Rα цепи, наличие которого повышает синтез IgE и является одним из определяющих наследственных факторов возникновения атопической формы заболевания. В 17% случаев замена одного аминокислотного остатка (изолейцина лейцином в позиции 181) в гене, кодирующем β-субъединицу высокоаффинного рецептора к IgE (FcεRI β), приводит к развитию бронхиальной астмы. Однако аналогичные исследования, проведенные в Италии и Японии, такой закономерности не выявили.

Продукт ADRβ2 (гена β2-адренергического рецептора; 11q13) контролирует лабильность бронхов. Установлен полиморфизм гена ADRβ2 (Arg16Gly и Glu27Gln), определяющий повышенную вероятность развития тяжелой бронхиальной астмы. Более того, больные гомозиготные по этим вариантам гена быстро теряют чувствительность к β2-агонистам и требуют лечения гормональными препаратами [5]. Это является одним из достижений в фармакогенетике БА. Причем ген рецептора IL-4 (IL4RA) и ген, кодирующий β-субъединицу высокоаффинного рецептора к IgE (FcεRI β), могут быть отнесены к генам атопии, а ген ADRβ2 — к генам бронхиальной гиперреактивности.

Южнокорейскими учеными [6] выявлены 2 полиморфных гена CRTH2, экспрессирующихся на поверхности эозинофилов, с однонуклеотидными заменами -466T>C и -129C>A, которые тесно связаны с инфильтрацией эозинофилами дыхательных путей у больных с аспирин-индуцированной БА. Гены факторов транскрипции — STAT6, JAK1, JAK3 [7] ассоциированы с наличием БА. Последний мета-анализ объединил результаты 11 исследований [8]. Выявлены хромосомные регионы, содержащие ведущие гены восприимчивости к БА, при использовании самых строгих статистических критериев. К ним относятся 6p22.3-p21.1 (гиперактивность бронхов), 5q11.2-q14.3 и 6pter-p22.3 (концентрация общего IgE), 3p22.1-q22.1, и 17p12-q24.3 (положительный кожный тест). Однако никакой преобладающей ассоциации среди указанных регионов не обнаружено, что объясняет гетерогенность болезни и вариабельность диагноза в разных популяциях разных стран.

Признано, что многочисленные гены взаимодействуют между собой при БА и атопии, повышая или уменьшая риск развития болезни. При наличии генов, кодирующих IL-13 и IL-4RA (обе ключевые молекулы в Th-2 сигнализации), выявлен в 2,5 раза больший риск развития БА, чем у индивидуумов с наличием одного гена. Исследование четырех генов показало, что комбинация определенного однонуклеотидного полиморфизма (SNPs) в IL-13, IL-4, IL4RА, и STAT 6 сопровождается 16,8-кратным увеличением риска БА. Эти сведения указывают на значение изучения взаимодействия генов при сложных болезнях и объясняют их роль в развитии и прогрессировании болезни.

Имеется предположение, что эндогенная БА — аутоиммунное заболевание, опосредованное аутоантителами к эпителиальному антигену. Не исключено, что появление аутоантител связано с генетически обусловленным дефицитом антиоксидантной системы. Свободные радикалы способны превращать макромолекулы в аутоантигены. На их возникновение иммунная система отвечает выработкой специфических аутоантител. В организме запускается аутоиммунный процесс, который в конечном итоге и приводит к БА. В этой связи относительно недавно обнаружена субпопуляция T-хелперов, названная Th17 [9], играющая значимую роль при аутоиммунных заболеваниях.

IL-17 является эффекторным цитокином, который продуцируют Th17 клетки, и его повышенная концентрация выявлена в слюне больных БА [10]. Однако имеются исследования [11] о варианте гена IL-17, His161Arg, который ассоциирован с протективным эффектом при астме. В 2009 году обнаружены новые гены восприимчивости к БА, не связанные с иммунной системой. Полиморфизм генов хитиназы и хитиназоподобных белков CHIT1, CHIA, CHI3L1 сочетается с риском БА.

Относительно недавно был охарактеризован первый позиционно клонированный ген астмы ADAM33 [12] на хромосоме 20p13. Анализ 135 однонуклеотидных полиморфизмов в 23 из них показал наиболее существенную ассоциацию заболевания с вариантом гена ADAM33, который кодирует металлопротеазу, играющую важную роль в функционировании гладких мышц бронхов и фибробластов легкого. Эти данные свидетельствуют о важной роли ADAM33 в ремоделировании дыхательных путей. В настоящее время роль этих генетических вариаций, связанных с восприимчивостью к астме, подтверждена в Саудовской Аравии, Китае [13]. В локусе хромосомы 1q31 в 2010 году был идентифицирован ген DENND1B, который экспрессируется натуральными киллерами и дендритными клетками, кодирует белок, взаимодействующий с рецептором фактора некроза опухоли, и связан с развитием БА [14].

Гены-модификаторы (GSTM1, GSTT1, CYP2E1, NAT2, SLC11A1). На сегодняшний день известно, что в патологии БА принимают участия белковые продукты генов системы детоксикации ксенобиотиков. Недавними исследованиями Сардарян И.С. [15] изучены фенотипические особенности БА при аллельном полиморфизме генов глутатион-S-трансферазы Т1 (GSTT1), глутатион-S-трансферазы М1 (GSTM1), ангиотензин превращающего фермента (ACE), эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS). Выявлено, что ассоциация генотипов GSTT1-\GSTM1‑ повышает в 5 раз риск развития БА у детей по сравнению с популяцией. У детей при функционально активном генотипе GSTT1+\GSTM1+ в ассоциации с полиморфизмом I\I по гену АСЕ риск развития БА снижается в 7 раз, что позволяет считать данную ассоциацию генотипов протективной.

В заключение можно указать, что к развитию астмы причастны много генов, расположенных на разных хромосомах. Прежде всего это генный комплекс HLA на 6-й хромосоме. Кроме того, с развитием БА связаны:

  • локусы 2 pter*
  • 2q6 (реакция на домашних клещей)
  • 2q33 (CD28; белок, связывающий инсулиноподобный фактор)
  • 3p24.2-p22 (С-С рецептор хемокина)*
  • 4q35 (интерферонорегулирующий фактор-2)*
  • 5q15 (ген не идентифицирован)
  • 5q23-q33 (IL-3; IL-4; IL-5; IL-9; IL-13; глюкокортикоидный рецептор)**
  • 5q31 (гены регуляции IgE). В непосредственной близости расположены гены бронхиальной гиперреактивности и адренергических b2 рецепторов
  • 6p21.1-p23 (HLA, фактор некроза опухолей α)*
  • 7р15.2 (Т-клеточный рецептор G, IL-6)*
  • 9q31.1 (тропомиозин связывающий белок)*
  • 11р15 (ген не идентифицирован)
  • 11q13 (ген b-цепи высоко аффинного IgE рецептора, триггер аллергических реакций на мастоцитах, передается по материнской линии, отцовский «импринтинг» вероятен)**
  • 12q (синтаза оксида азота)
  • 12q14-q24.33 (сигнальный кондуктор и активатор транскрипции 6; интерферон γ; фактор стволовых клеток; инсулин-подобный фактор роста 1; лейкотриен А4 гидролаза; β субъединица ядерного фактора Y; В-клеточный транслокационный ген 1)**
  • 13q14.3-qtep (трансляционно контролируемый протеин-1 опухоли)*
  • 16q22.1-q24.2 (ген не идентифицирован)
  • 17p11.1-q11.2 (хемокиновый кластер)
  • 19q13 (CD22)
  • 21q21 (ген не идентифицирован)
  • Xq28/Yq28 (рецептор IL-9)

* — общие гены с атопией; ** — общие гены с атопией и атопическим дерматитом

Данный перечень генов, ответственных за развитие БА, не полон. Не упомянуты гены, участвующие в ремоделировании дыхательных путей, гетерогенна и гиперреактивность дыхательных путей. Все это делает понятным клинический полиморфизм заболевания.

Будет ли возможно в будущем предсказать развитие БА, базируясь на генетическом тестировании? Предсказующая величина тестирования единственного гена при полигенном наследовании болезни очень ограничена как для диагностики, так и в профилактических целях. В будущем прогноз астмы, возможно, будет основываться на оценке комплекса генов, персональных факторов и факторов риска окружающей среды, вместе содействующих развитию, персистенции, прогрессированию или ремиссии БА [16, 17].

Ю.И. Будчанов, В.М. Делягин

Тверская государственная медицинская академия

Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии, г. Москва

Будчанов Юрий Иванович — кандидат медицинских наук, доцент кафедры клинической иммунологии с аллергологией Тверской государственной медицинской академии.

1. Burr M., Merrett T., Dunstan F., Maguire M. The development of allergy in high-risk children // Clinical and Experimental Allergy, 1997. — v. 27. — Р. 1247-1252.

2. Фрейдин М.Б., Огородова Л.М., Пузырев В.П. Вклад полиморфизма генов интерлейкинов в изменчивость количественных факторов риска атопической бронхиальной астмы // Мед. генетика, 2003. — Т. 2. — № 3. — С. 130-135.

3. Фрейдин М.Б., Брагина Е.Ю., Огородова Л.М., Пузырев В.П. Генетика атопии: современное состояние. // Вестник ВОГиС, 2006. — Том 10. — № 3 — С. 492-503.

Читайте также:  Степень годности в армию при астме

4. Mitsuyasu H., Izuhara K., Mao X.-Q. et al. Ile50Val variants or IL4Ra upregulates IgE synthesis and associates with atopic asthma // Nat. genet., 1998. — v. 19. — Р. 119-120.

5. Wechsler M., Lehman E., Lazarus S. et al. National Heart, Lung and Blood Institute’s Asthma Clinical Research Network. beta-Adrenergic receptor polymorphisms and response to salmeterol //American Journal Respir. Crit. Care Medicine, 2006. — v. 173. — P. 519-526.

6. Palikhe N., Kim S-H., Cho B-Y. et al. Genetic variability in CRTH2 polymorphism increases eotaxin-2 levels in patients with aspirin exacerbated respiratory disease // Allergy, 2010. — v. 65. — Р. 338-346.

7. Moller M., Gravenor M., Roberts S. et al. Genetic haplotypes of Th-2 immune signalling link allergy to enhanced protection to parasitic worms. // Human Molecular Genetics, 2007. — v. 16. — Р. 1828-1836.

8. Denham S., Koppelman G, Blakey J. et al. Meta-analysis of genome-wide linkage studies of asthma and related traits // Respir. Research, 2008. — v. 9. — р. 38.

9. Weaver C., Hatton R., Mangan P., Harrington L. IL-17 family cytokines and the expanding diversity of effector T cell lineages // Annual Revy Immunology, 2007. — 25. — Р. 821-852.

10. Bullens D., Truyen E., Coteur L. et al. IL-17 mRNA in sputum of asthmatic patients: linking T cell driven inflammation and ranulocytic influx? // Respir. Res., 2006. — v. 7. — Р. 135.

11. Kawaguchi M., Takahashi D., Hizawa N. et al. IL-17F sequence variant (His161Arg) is associated with protection against asthma and antagonizes wild-type IL-17F activity // Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2006. — v. 117. — Р. 795-801.

12. Van Eerdewegh P., Little R., Dupuis J. et al. Association of the ADAM33 gene with asthma and bronchial hyperresponsiveness // Nature, 2002. — v. 418. — Р. 426-430.

13. Bazzi M., Al-Anazi M., Al-Tassan N.A. et al. Genetic variations of ADAM33 in normal versus asthmatic Saudi patients // http://biotechcentersa.org/asthma-genetics/.

14. Sleiman P., Flory J., Imielinski M. et al. Variants of DENND1B associated with asthma in children // New England Journal of Medicine, 2010. — v. 362. — Р. 36-44.

15. Сардарян И.С. Фенотипические особенности бронхиальной астмы у детей при различных аллельных полиморфизмах генов «предрасположенности» (GSTТ1, GSTМ1, ACE, eNOS) / Автореф. дисс. к.м.н. — СПб, 2009. — 22 с.

16. Koppelman G., te Meerman G., Postma D. Genetic testing for asthma // Eur. Respir. J., 2008. — v. 32. — Р. 775-782.

17. Postma D., Koppelman G. Genetics of asthma: where are we and where do we go? // The Proceedings of the American Thoracic Society, 2009. — v. 6. — Р. 283-287.

источник

Говоря о генетической детерминированности воспаления при бронхиальной астме, невозможно обойти вниманием сведения о мутации, затрагивающей ген, который кодирует адренергический рецептор (замена: глицин вместо аргинина в позиции 16). Данная мутация, как оказалось, лежит в основе тяжелой стероидозависимой астмы. Механизмы связи рассматриваемого генного дефекта с развитием глюкокор-тикоидной недостаточности (или кортизолрезистентности) в настоящее время неизвестны, однако роль указанных нарушений в формировании воспалительного процесса не вызывает сомнения.

Молекулярно-генетические исследования, безусловно, углубляют наши представления о механизмах отдельных этапов развития воспаления. Уже на сегодняшний день имеющиеся на этот счет сведения подчеркивают выраженную гетерогенность базисных основ формирования воспалительного процесса, в том числе при атопических заболеваниях. Не случайно большинство авторов подчеркивает невозможность связать патогенез воспалительных изменений — даже при конкретной нозологической форме -с каким-то одним генным дефектом. Это, в определенной мере, подтверждает, на наш взгляд, обоснованность выдвигаемого отечественной школой клиницистов-пульмонологов принципа индивидуализации (дифференцированности) подходов к лечению, в частности, воспалительной патологии бронхов и легких.

Резюмируя изложенное, хочется выразить надежду на то, что углубленное изучение молекулярно-генетических механизмов патогенеза воспалительных процессов предоставит возможность — пусть и не в очень близкой перспективе — разработки методов коррекции биологических дефектов, лежащих в их основе.

Исследования этиологии воспалительных процессов на уровне установления генных дефектов пока только начинаются. Более доступным, особенно для клиницистов, представляется изучение маркеров предрасположения — физиологических признаков, частота встречаемости которых при той или иной патологии выше, чем в общей популяции.

Первоначально исследования в этой области касались конституциональных особенностей. Атопические болезни, в частности бронхиальная астма, рассматривались как аномалии конституции. Более достоверными маркерами, отражающими некоторые элементы патогенеза, являются иммунологические и биохимические системы: сюда относят эритроцитарные и лейкоцитарные аллоантигены, антигены белков плазмы, различные изоферменты.

Результаты работ по изучению ассоциаций между группами крови и аллергическими заболеваниями неоднозначны. В ряде работ (Ксенофонтов Ю.П. 1980; Серова Л.Д., 1980) отмечено преобладание среди больных бронхиальной астмой лиц с группой крови 0(1), что объясняется способностью лиц этой группы крови к развитию сильного и сверхсильного иммунного ответа. Другие авторы, напротив, выявляли преобладание антигенов А (II) и В (Ш) и снижение числа лиц, принадлежащих к группе О (I) — [Filsoufi I., 1975]. Определенные особенности выявлены в отношении других антигенных эритроцитарных систем. Имеются указания на ассоциации эритроцитарных антигенов с отдельными иммунологическими параметрами у здоровых лиц [Гургенидзе Г.В., 1988].

При изучении белков крови и изоферментов найдено приеобладание фенотипа 2-1 гаптоглобина [Ксенофонтов Ю.П., 1980] и фенотипов А и АВ кислой фосфатазы эритроцитов (Brachtel R., 1979).

Определенный интерес представляют данные по изучению распределения «секретеров» и «несекреторов» среди больных: показано преобладание «несекреторов» среди больных бронхиальной астмой [Deuberough М, 1968], что объясняют их неспособностью, в отличие от «секретеров», нейтрализовать антигены, содержащиеся в пыльце, пыли. Кроме того, полагают, что секреция АВН-антигенов предохраняет эпителий дыхательных путей от повреждения (Cohen В. et al., 1980). Существует мнение (Menkes Н., 1980), что неспособность секретировать антигены АВН является одним из важнейших факторов, предрасполагающих к воспалительной патологии бронхов и легких.

Однако наиболее перспективным представляется изучение связи заболеваний с антигенами системы HLA. Антигены этой системы представляют собой сравнительно легко определяемые генетические маркеры, а полиморфизм системы отражает все многообразие возможных комбинаций, встречающихся в человеческой популяции.

Главный комплекс гистосовместимости (система HLA) располагается на коротком плече 6-й хромосомы и в функциональном отношении представляет собой центральный генетический аппарат для функционирования иммунной системы человека и осуществления некоторых обменных процессов как в норме, так и при различных патологических состояниях. Чаще всего связь HLA и заболеваний проявляется в форме ассоциаций. Частичное объяснение имеющихся связей дает сама структура короткого плеча 6-й хромосомы, где находятся, помимо локусов HLA А, В, С, D, локусы 2-го и 4-го компонентов комплемента, В-фактора пропердина, возможно, Ir-Ds-генов. Гены HLA, ассоциированные с заболеваниями, можно рассматривать как гены восприимчивости к заболеваниям, либо как маркеры локусов, сцепленных с истинными генами, определяющими предрасположенность к заболеваниям.

источник

1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда» 1-й Международный Молодежный Форум «ПРОФЕССИЯ и ЗДОРОВЬЕ» г. Москва, 31 мая 3 июня 2016 года МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ РАЗЛИЧНЫХ ФЕНОТИПОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ ПОМЫКАНОВА Ю.С.

2 РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ — Около 300 млн. человек в мире болеют БА — Почти 7 млн. человек имеют БА в России, из них 1 млн. больных с тяжелой формой заболевания — Ежегодно увеличивается в среднем на 7% — Частота симптомов текущей бронхиальной астмы у россиян в 1,5-6 раз выше, чем в европейских странах — В 48% случаев диагноз БА определяется впервые, а у 3 из 5 больных диагноз установлен на поздних стадиях развития болезни Распространенность профессиональной бронхиальной астмы — От 10 до 15% случаев бронхиальной астмы связаны с профессиональной деятельностью — В структуре профессиональной патологии профессиональная астма занимает от 12,5 до 15,7%

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ GINA 2014 (ДОПОЛНЕНИЯ 2015 Г., 2016 Г.) БА гетерогенное заболевание, преимущественно связанное с хроническим воспалением в дыхательных путях, сопровождающееся респираторными симптомами, такими как свистящее дыхание (хрипы), одышка, ощущение сдавленности в грудной клетке и кашель. Данные симптомы меняются по интенсивности и во времени и сопровождаются вариабельными нарушениями бронхиальной проходимости Фенотипы бронхиальной астмы: Аллергическая БА Неаллергическая БА БА с поздним дебютом БА с фиксированной обструкцией дыхательных путей БА у больных с ожирением

4 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Поиск информативных молекулярно-генетических маркеров различных фенотипов профессиональной бронхиальной астмы для оценки риска развития и прогноза клинического течения указанного заболевания

5 Программа исследования: Гены провоспалительных цитокинов Полиморфизм гена фактора некроза опухоли альфа (ФНО-α, TNF- α G-308А) определяет ответ иммунной системы на воспаление. Указанный в литературе «дикий тип» аллель А модифицирует генную экспрессию, повышая продукцию провоспалительного цитокина ФНО Полиморфизм указанного гена интерлейкина 17 А (Ил-17А, IL-17A G-197А) определяет особенности патогенеза данной формы бронхиальной астмы, т.е. сочетание атопии и хронического инфекционного процесса Гены противоспалительных цитокинов Ген IL-4 участвует в формировании иммунного ответа. Вариант 590T повышает уровень продукции интерлейкина 4, приводит к угнетению клеточного иммунитета и повышению уровня IgE Интерлейкин 10 (IL10 С-592А) подавляет синтез цитокинов Т- клетками, снижает активность макрофагов, уменьшает продукцию воспалительных цитокинов Полиморфный вариант гена IL10 G-1082A приводит к снижению синтеза цитокина, что ведет к снижению противовоспалительной активности

6 ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ: Гены ферментов биотрансформации ксенобиотиков Полиморфный вариант гена EPHX1 Т-337С приводит к аминокислотным заменам тирозина на гистидин в 113 положении (Tyr-113His), что изменяет свойства фермента и приводит к снижению его активности на 50% — «медленный» аллель и уменьшает его способность к гидроксилированию ксенобиотиков Гены системы «протеолиз-антипротеолиз» Варианта гена матриксной металлопротеиназы 12 (ММП-12 А-82G), отвечающей за повышение экспрессии гена ММП 12, играет значимую роль в ремоделировании тканей, в репаративных процессах и воспалении. Фермент разрушает растворимый и нерастворимый эластин Гены системы антиоксидантной защиты Супероксиддисмутаза марганец зависимая (СОД 2, SOD2 Mn, митхондриальная) относится к группе антиоксидантных ферментов и контролирует уровень свободных радикалов в клетке. Вариант T-58C обуславливает снижение уровня MnSOD 2, обладающей протективными свойствами.

Читайте также:  Больным позднего возраста с бронхиальной астмой необходима консультация

7 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБСЛЕДОВАННЫХ ЛИЦ С ПБА ПО ПОЛУ, ВОЗРАСТУ, ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ ГРУППАМ Характеристика пациентов с ПБА по полу 58 Женщины Мужчины Характеристика пациентов с ПБА по профессиональным группам Строительные работы 4,1 1 2,3 112 Характеристика пациентов с ПБА по возрасту 8,2 5,3 6 4,7 1,2 2,4 1,2 1,2 41 Металлургическая промышленность % Медицинские и фармакологические предприятия Пекарно-кондитерское производство Сельско-хозяйственные работы 25,7 11, лет лет лет лет более 70 лет 30,5 Прядильныме комбинаты Ремонт, реставрация и переплет книг Обувные 54,7 менее 30 лет Обойные фабрики

8 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБСЛЕДОВАННЫХ ГРУПП: Все обследованные лица в зависимости от формы профессиональной бронхиальной астмы были разделены на 4 основные группы: 1-я группа (68 человек) включала в себя больных ПБА, ассоциированной с инфекцией 2-я группа (57 человек) с аллергической ПБА 3-я группа (42 человека) представлена пациентами с сочетанной формой ПБА 4-ю группу, взятую в качестве контрольной, составили 40 человек, не имеющих диагноз профессиональная бронхиальная астма и контакта с производственными аллергенами

9 РЕЗУЛЬТАТЫ МОЛЕКУЛЯРНО- ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Полиморфные варианты генов цитокинов обследованных пациентов в сравнении с популяцией Полиморфные варианты генов системы «протеолиз-антипротеолиз», оксидантыантиоксиданты» и биотрансформации ксенобиотиков обследованных пациентов в сравнении с популяцией Таким образом, обнаружение полиморфных вариантов генов TNF- α G-308А, IL17A G-197A, IL4 С-589Т, IL10 G- 1082A, IL10 С-592А, EPHX1 Tyr-113His, MnSOD T-58C, ММР12 А-82G может свидетельствовать о нарушении соотношения уровня про- и противовоспалительных цитокинов, уменьшении способности к гидроксилированию ксенобиотиков, снижении уровня фермента антиоксидантной защиты, нарушении в системе «протеолиз-антипротеолиз, в следствии чего происходит активация воспалительных реакций у больных ПБА

10 АНАЛИЗ СВЯЗИ МЕЖДУ ИЗУЧЕННЫМИ ГЕНЕТИКО- БИОХИМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ И КЛИНИКО- ЛАБОРАТОРНЫМИ, БИОХИМИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ Частота повышения уровня СРБ в зависимости от генотипа ФНО-α Частота повышения уровня IgG в зависимости от генотипа интерлейкина-4 Доля лиц с ранним (до 5 лет) развитием ПБА в зависимости от генотипа EPHX1 (r=0,39; р 0,002) Частота повышения уровня СРБ в зависимости от генотипа Ил 17 А (r=0,37; р 0,04) Частота повышения уровня IgE в зависимости от генотипа интерлейкина-4 (r=0,29; р 0,04) (r=0,42; р 0,04)

11 ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ Молекулярно-генетическиепоказатели Интерлейкин-17А (IL17A G-197A), интерлейкин-4 (IL4 С-589Т), интерлейкин-10 (IL- 10 C-592A), микросомальная эпоксидгидролаза 1 (EPHX1 Tyr-113His), супероксид дисмутаза (MnSOD, SOD2 T-58C) Факторные нагрузки показателей в 3х выделенных факторах (главных компонентах) Показатель Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3 IL17 А -0, ,617271* -0, IL4 0,661519* 0, , IL10G -0, , , IL10C 0, ,621257* -0, ММР12 0, , ,556875* EPHX1 0, , ,571784* MnSOD 0, , ,527899* ФНО 0, , , По результатам анализа факторных нагрузок были выбраны показатели с наибольшими нагрузками, равными более 0,5 (независимо от знака; корреляции средней силы и сильные)

12 РЕЗУЛЬТАТЫ КЛАСТЕРНОГО АНАЛИЗА Карта кластеров при разбиении выборки на 6 кластеров Поиск показателейпредикторов фенотипа и определение чувствительности и специфичности предикторов Кумулятивный % дисперсии для 2х главных компонент = 49,4%. Увеличение значения показателя MMP-12 А-82G в сторону мутантной гетерозиготы (AG) и далее (GG) увеличивает вероятность фенотипа 4, уменьшение значения показателя MMP-12 в сторону нормы (AA) уменьшает вероятность фенотипа 4

13 Фенотип 1 ПБА Тяжесть течение 0-1 Возраст лет Хронические инф.заболевания дых.путей Иммуноглобулины класса А α-1-кг Неорганический фактор Согласующиеся симптомы Отсутствие особенностей в полиморфных вариантах генов Фенотип 3 ПБА Раннее развитие заболевания от начала работы до 5 лет Эозинофильное воспаление ОФВ1 14 Фенотип 4 ПБА Мужчины Сварочные работы, литейные цеха, плавильщики Фактор металло-аллергены Возраст лет Стаж работы от 15 лет Эозинофильный тип воспаления Иммуноглобулин Е, ЦИК γ-фракции белков сыворотки крови Эмфизема легких в большинстве случаев Аллергические заболевания ЛОР-органов Сочетания патологических аллелей противовоспалительного интерлейкина 4, матриксной металлопротеиназы 12 и гомозиготного АА варианта интерлейкина 10 Фенотип 6 ПБА. 50 лет и более. Женщины. Стаж > 25 лет. ОФВ1 11 лет. Строительные работы. Спаечные процессы и пневмосклероз. α-1-кг, СРБ, гаптоглобин. Эндокринная патология. Ангиосклероз

15 ВЫВОДЫ 1. У больных профессиональной бронхиальной астмой выявлено достоверное превышение частоты встречаемости по сравнению с популяцией полиморфных генов про- и противовоспалительных цитокинов (TNF- α G-308А, IL17A G- 197A, IL4 С-589Т, IL10 G-1082A, IL10 С-592А), генов системы «протеолиз-антипротеолиз» (ММР-12 А-82G), генов системы антиоксидантной защиты (MnSOD T-58C), генов системы биотрансформации ксенобиотиков (EPHX1 Tyr-113His), что свидетельствует об участии изученных систем в патогенезе данной нозологической формы и возможности использования указанных показателей в качестве информативных молекулярных критериев при формировании различных фенотипов ПБА. 2. Выявлена достоверная корреляция между тяжестью клинического течения, изменением биохимических и иммунологических показателей в сочетании с неблагоприятными аллелями полиморфных генов изученных биохимических систем.

источник

Роль генов интерлейкинов и их рецепторов в формировании предрасположенности к бронхиальной астме и атопии

Иммунный ответ при БА и/или атопии начинается с взаимодействия аллергена с дендритными клетками слизистой дыхательных путей. Взаимодействие посредством молекул класса II главного комплекса гистосовместимости CD1a+ дендроцитов с рецепторами Т-клеток стимулирует дифференциацию Th0-лимфоцитов в Th2-клетки, способные к секреции интерлейкина 10 (Ил-10) и цитокинов, чьи гены расположены на хромосоме 5q: Ил-3, -4, -5, -9, -13, GM-CSF, а функция тесно связана с гуморальным ответом. При действии антигенов микобактерий и некоторых вирусов CD4+ клетки превращаются в Th1-клетки, секретирующие Ил-2, интерферон-g (Ифн-g ) и лимфотоксин-? (фактор некроза опухолей-?). Поляризация в сторону Th2-ответа активируется Ил-4 и ингибируется Ифн-g и -a . Th1-ответ требует высвобождение Ил-12 макрофагами и дендритными клетками и супрессируется Ил-10 (цит. по: Holgate, 1997).

Th2-клетки высвобождают провоспалительные цитокины, главным образом Ил-4 и -13, которые, взаимодействуя со своими рецепторами на В-клетках, активируют транскрипцию генного локуса тяжелой цепи типа e иммуноглобулинов и вместе с сигналом, передаваемым молекулой CD40 В-клеток, индуцируют переключение изотипов с m на e (Stavnezer J., 1996).

IgE, высвобождаемый активированными В-клетками, связывается с высоко-аффинным (Fce R1) и низко-аффинным (Fce R2; CD23) рецепторами мастоцитов. Когда аллерген взаимодействует с IgE на мастоцитах, Fce R1 инициирует серию внутриклеточных событий, приводящих к высвобождению медиаторов воспаления и хемокинов: гистамина, простагландинов, лейкотриенов, фактора активации тромбоцитов, дегранулированных протеаз, эотаксина и др. (Galli S. J., 1993). Кроме того, эти медиаторы синтезируются эозинофилами, активированными Ил-3, -5, GM-CSF и др. (Gleich, Kita, 1997; Holgate, 1997). Действуя в совокупности, все эти факторы приводят к микроизменениям сосудов стенок воздухоносных путей, сокращениям гладкой мускулатуры бронхов, гиперсекреции слизи. Кроме того, цито- и хемокины, по крайней мере, частично ответственны за миграцию и активацию клеток воспаления и, таким образом, вносят вклад в сохранение патологического процесса (Ricci M. et al., 1997).

Приведенная схема развития воспаления при БА далеко не исчерпывающая. Однако она вполне приемлема с точки зрения поиска генетической основы БА, поскольку содержит все ключевые звенья патогенетического каскада заболевания. Учитывая значительное число агентов, участвующих в развитии воспаления, а также влияние негенетических факторов (наличие в среде аллергенов, возраст, климатические особенности и т.д.) на развитие БА, правомерна будет гипотеза о мультифакториальной природе заболевания. Это обстоятельство сильно осложняет генетический анализ БА. К настоящему моменту идентифицировано более 20 генов-кандидатов БА и атопии (Пузырев В. П. и др., 1998; табл.). Список этот отнюдь не полон и постоянно расширяется.

Гены-кандидаты бронхиальной астмы и атопии

(Пузырев и др., 1998; с дополнениями и изменениями)

источник

Мутации в генах IL4, IL4R, TNF, ADRB2 являются факторами риска развития бронхиальной астмы.

Срок выполнения: до 7 дней

Мутации в генах IL4, IL4R, TNF, ADRB2 являются факторами риска развития бронхиальной астмы. Показания к назначению:

  1. Атопия.
  2. Гиперреактивность бронхов.
  3. Воздействия различных аллергенов и ксенобиотиков.
  4. Респираторные инфекции.

Интерпретация результатов по теме теста и дополнительные данные, носящие исключительно информационный характер, по результатам исследования полиморфизмов IL4 (C-589T; C-590T; -589C>T), IL4R (Gln576Arg; Gln551Arg; Q576R; Q576R), TNF (TNF-308; G-308A)

Взятие образцов венозной крови для исследования ДНК может производиться в любое время суток, прием пищи или специальная диета не повлияют на результат.

Обращаем внимание, что на результаты исследования ДНК могут повлиять следующие факторы:

  • переливание крови или трансплантация костного мозга, которые проводились в недавнем времени (в данном случае исследование ДНК не рекомендуется проводить в течение, как минимум, 1 месяца после трансплантации или переливания крови);
  • контаминация образца чужим генетическим материалом (например, при взятии и транспортировке), поэтому все манипуляции с образцами биологического материала рекомендуется проводить в стерильных перчатках.

Взятие образцов буккального эпителия осуществляется в любое время суток.

  • Требуется воздержаться от еды, питья, а также курения за полчаса до сбора образцов.
  • Непосредственно перед взятием образцов тщательно прополоскать рот чистой водой без использования гигиенических средств для полости рта. Подождать пару минут, чтобы во рту накопилась слюна.
  • У детей, находящихся на грудном вскармливании, образцы следует брать через 30 минут после кормления.
  • Непосредственно перед взятием образца младенцу необходимо дать попить воды из бутылочки.
  • Перед взятием образца наденьте стерильные перчатки. Постарайтесь не дотрагиваться до конца зонда с щеточкой.

Обращаем внимание, что на результаты исследования ДНК могут повлиять следующие факторы:

контаминация образца чужим генетическим материалом (например, при взятии и транспортировке), поэтому все манипуляции с образцами биологического материала рекомендуется проводить в стерильных перчатках.

Для исключения взаимного переноса биологического материала образцы буккального эпителия должны храниться в отдельных пробирках и отдельных пакетах.

Бронхиальная астма – распространенное заболевание, этим заболеванием страдает до 5% населения. Чаще встречается у детей, но во многих случаях со временем проходит. У взрослых бронхиальная астма является хроническим состоянием, требующим постоянного лечения. В основе заболевания лежит повышенная чувствительность бронхов к различным раздражителям, в результате которой происходит сужение просвета бронхов. Обструкция при астме обычно возникает эпизодически при непосредственном контакте с раздражителем, при тяжелой форме обструкция часто сохраняется и между приступами.

Кодирует плейотропный цитокин, продуцируемый активированными Т-клетками, являющийся основным цитокином Th2 иммунного реагирования и приводящий к развитию атопии, определяя продукцию антител IgЕ к этиотропным аллергенам. Этот цитокин представляет собой лиганд для рецептора IL-4. Наличие мутантного аллеля -589T приводит к повышению уровня продукции IL-4, что способствует угнетению клеточного иммунитета и повышению уровня IgE. Это является одним из ведущих факторов риска развития как аллергической, так и инфекционно-зависимой бронхиальной астмы.

Кодирует альфа-цепь рецептора интерлейкина-4, тип I – трансмембранный белок, который может связывать IL-4 и IL-13, регулируя таким образом выработку IgE. Кодируемый белок также может способствовать дифференциации клеток Th2. Аллельные варианты этого гена связаны с атопией, которая может проявляться как аллергический ринит, синусит, астма или экзема. Миссенс-мутация 576Arg гена α-цепи рецептора к IL-4 приводит к образованию формы рецептора, обладающей пониженным сродством к внутриклеточной тирозинфосфатазе SHP-1, включающей сигнал терминации транскрипции гена IL4. Таким образом, наличие мутантного аллеля 576Arg связано с потерей возможности к супрессии синтеза IL-4, что является фактором риска развития бронхиальной астмы.

Кодирует мультифункциональный провоспалительный цитокин, принимающий участие в широком спектре биологических процессов, таких как пролиферация клеток, дифференциация, апоптоз, метаболизм липидов и коагуляция. Этот цитокин связан с рядом патологий включая аутоиммунные и онкологические заболевания. Аллель -308A гена TNF ассоциирован с повышенным уровнем экспрессии TNF. У носителей минорного аллеля -308A риск развития бронхиальной астмы повышен в 1,5-1,7 раз по сравнению со среднепопуляционным.

Кодирует β2-адренорецептор. При возбуждении β2-адренорецептора обеспечивается «тормозной» эффект, выражающийся в расширении сосудов (коронарных, скелетных мышц), расслаблении гладких мышц, дыхательных путей. Полиморфизм G16R G>A не влияет на активность рецептора, но оказывает существенное влияние на механизм естественной функциональной чувствительности рецептора. Наличие мутантного аллеля G16R G>A не связано с предрасположенностью к бронхиальной астме и бронхиальной гиперчувствительности в целом. Однако, была показана ассоциация этого варианта с риском развития ночной формы бронхиальной астмы и тяжелой формы бронхиальной астмы для гетерозигот и, особенно, для гомозигот. При регулярном использовании бронходилататоров рецептор с заменой ADRB2*16Gly быстрее теряет восприимчивость как у взрослых, так и у детей, поэтому пациенты, гомозиготные по этому варианту гена, быстрее теряют чувствительность к этим препаратам и нуждаются в терапии кортикостероидами.

Для выполнения данного исследования используются образцы биологического материала двух типов: венозная кровь или буккальный эпителий (соскоб с внутренней поверхности щеки)

Тип пробирки: Вакуумная пробирка с ЭДТА

Минимальный объем биологического материала: 2 мл (допускается прием пробирок объемом 4-6 мл)

Взятие крови осуществляют из вены в положении пациента сидя или лежа. Кровь должна поступать свободным током непосредственно в вакуумную пробирку с ЭДТА (фиолетовая крышка). После взятия крови пробирку следует плавно перевернуть 5-10 раз для перемешивания с антикоагулянтом.

Центрифугирование: не требуется

Условия хранения: хранение биологического материала следует осуществлять при температуре +2…+8℃ (допускается накапливание биоматериала в заданном температурном режиме до 7 календарных дней). При более длительном хранении кровь необходимо заморозить при температуре -18…-23℃

Транспортировку биологического материала следует осуществлять при температуре +2…+8℃ в специальном термоконтейнере с хладагентом (синяя коробка). Замороженный биоматериал – при температуре -18…-23℃ в специальном термоконтейнере с хладагентом (красная коробка).

Не рекомендуется проводить повторное замораживание – оттаивание образцов

Взятие образцов буккального эпителия осуществляется с внутренней стороны щеки с использованием одноразовых зондов.

Требуется воздержаться от еды, питья, а также курения за полчаса до сбора образцов

Состав набора для взятия буккального эпителия:

  • зонд с щеточкой, 2 шт.;
  • стерильная емкость для зонда с щеточкой, 2 шт.;
  • стерильные одноразовые перчатки, 1 пара;
  • индивидуальный zip пакет, 1 шт.

Непосредственно перед взятием образцов необходимо тщательно прополоскать рот чистой водой без использования гигиенических средств для полости рта.

Подождите пару минут, чтобы во рту накопилась слюна. Наденьте стерильные перчатки. Аккуратно извлеките зонд из упаковки. Постарайтесь не дотрагиваться до конца зонда с щеточкой. Сделайте щеточкой 10-20 круговых движений по внутренней поверхности обеих щек. Извлеките зонд из ротовой полости, поместите его в стерильную сухую емкость, закройте крышку. Повторите эту процедуру вторым зондом. После взятия второго образца поместите второй зонд во вторую емкость. Обе емкости с зондами поместите в индивидуальный zip-пакет.

У детей, находящихся на грудном вскармливании, образцы следует брать через 30 минут после кормления. Непосредственно перед взятием образца младенцу необходимо дать попить воды из бутылочки.

Для исключения взаимного переноса биологического материала образцы должны храниться в отдельных пробирках и отдельных пакетах

Условия хранения : при температуре +18+25℃

транспортировку биологического материала следует осуществлять при температуре +18+25℃

источник

Russel Hopp, MD

Академия иммунологии США

В последнее время все чаще появляются публикации, посвященные генетическим исследованиям астмы. Это позволяет предположить, что в ближайшие несколько лет ген или гены, ответственные за развитие этого заболевания, будут обнаружены. Несмотря на то, что астма является весьма распространенным заболеванием, генетического объяснения ее развития не существует. Более ранние клинические исследования астмы и аллергии у близнецов однозначно указывали на наличие генетических причин обоих заболеваний. Современные методы генетических исследований позволяют точно определить, является ли заболевание генетически обусловленным. Однако при попытке выяснить роль генов в развитии астмы ученые столкнулись с большими трудностями.

Астму довольно часто относят к разряду синдромов, а не одиночных заболеваний. У этой теории есть целый ряд клинических подтверждений. У грудных младенцев и детей младшего возраста часто отмечается стерторозное дыхание. Однако такое дыхание может сопровождать множество заболеваний, поэтому в этой возрастной группе генетические исследования практически не проводятся. Генетический анализ применяют при обследовании больных астмой детей старше 6 лет.

Одним из важнейших факторов развития астмы у детей является атопия (наследственная предрасположенность к аллергическим заболевания). Поэтому основная задача генетических исследований — выяснить, является ли заболевание астмой или атопическим состоянием.

У взрослых наблюдается другое клиническое проявление астмы, когда нет очевидных аллергических «активаторов» заболевания. До сих пор наследственную бронхиальную астму не изучали отдельно.

Астма может иметь различные клинические проявления. С помощью генетических исследований можно определить, каким именно типом астмы страдает конкретный пациент.

Чаще всего участниками генетических исследований астмы становятся братья и сестры (особенно близнецы) и большие семьи. В этих исследованиях для определения заболевания используют следующие признаки астматических состояний.

Атопия Астма
Повышенный уровень иммуноглобулина Е в сыворотке крови Положительная реакция на провокационную пробу на метахолин
Положительные кожные пробы на стандартные аллергены Положительная гистаминная проба
Положительная реакция на радиоаллергосорбентный тест Kлиническая диагностика астмы
Восстановление бета-агониста
Kомбинация симптомов из обеих колонок

При генетических исследованиях тесты, упомянутые в таблице, помогают однозначно отнести пациента к разряду астматиков. Поиск «генов астмы» ведется на основании имеющейся биологической информации об этом заболевании. При таком методе генетический анализ направлен на определение статистической зависимости между астмой и наличием определенного гена или специфических хромосом. Результаты исследований позволяют связать с аллергией такие гены, как IL-4, IL-5, рецептор иммуноглобулина Е и бета-адренергический рецептор. Если имеется статистически существенная связь между наличием астмы и наличием известного маркера на специфической хромосоме, то можно предположить, что ген астмы находится в этой хромосоме, в области данной повторяющейся последовательности оснований. В сущности, такой генетический анализ — это процесс определения «города, района, улицы и точного адреса». К настоящему времени ученым удалось обнаружить несколько «городов» (хромосом) и «районов» (последовательностей генов).

На сегодняшний день основное внимание привлекают хромосомы 5 и 11. В хромосоме 5 сосредоточены гены IL-4, IL-5, IL-3 и IL-13, которые имеют отношение к аллергии. Исследования показывают, что эта область генов отвечает за сверхчувствительность бронхов к гистамину. Кроме того, хромосома 5 (а именно, область генов IL-4 и IL-13) отвечает за концентрацию иммуноглобулина Е в сыворотке крови. А в хромосоме 11 был обнаружен важный ген атопии (рецептор иммуноглобулина Е).

К сожалению, у представителей разных рас результаты генетических исследований астмы оказались разными, что затрудняет однозначное выявление гена астмы.

Геномный подход позволяет идентифицировать гены, которые до сих пор не вызывали подозрений. Используя целый геном, специалисты ищут специфические сигнальные зоны, внутри которых ведется дальнейший поиск генов. Так, у афро-американцев многообещающими оказались некоторые зоны хромосом 5 и 17. В других исследованиях была обнаружена связь между отдельными клиническими параметрами астмы и атопии и хромосомами 2, 21, 11, 19, 7 и 16. Не исключено, что искомый ген находится в одной из них.

Если будет обнаружен «ген астмы», то для окончательного выяснения этиологии астмы нужно будет исследовать все формы этого гена. Основной вопрос заключается в том, определяют ли структурные различия само наличие болезни, ее форму или степень тяжести.

Астма уже давно считается генетическим заболеванием, возможно, полигенного происхождения. Современные генетические исследования полностью подтверждают эти взгляды, и, вполне вероятно, скоро специалистам удастся окончательно установить генетические истоки астмы.

Перевод с английского Натальи Байч

источник