РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ТОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ
На правах рукописи
БРАГИНА
ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ НАСЛЕДСТВЕННОЙ КОМПОНЕНТЫ ПОДВЕРЖЕННОСТИ К БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЕ И ТУБЕРКУЛЕЗУ ПО ГЕНАМ ФЕРМЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА КСЕНОБИОТИКОВ
03.00.15. – генетика
Диссертация
на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Научный руководитель:
академик РАМН,
профессор В. П. Пузырев
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений 4
Введение 6
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1. Ферментативная система биотрансформации ксенобиотиков 12
1.1.1. Cемейства ферментов I и II фаз метаболизма 12
1.1.2. Свойства ферментов метаболизма ксенобиотиков 14
1.1.3. Генетический полиморфизм ферментативной системы метаболизма ксенобиотиков 17
1.2. Молекулярно-генетические аспекты мультифакториальных заболеваний (бронхиальная астма и туберкулез) 21
1.3. Полиморфизм генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков и патология 37
Глава 2. Материал и методы исследования 48
2.1. Характеристика обследованных групп населения 48
2.1.1. Характеристика группы больных туберкулезом 48
2.1.2. Характеристика группы больных бронхиальной астмой 50
2.2. Характеристика методов исследования 52
2.2.1. Клинико-лабораторные методы исследования 52
2.2.2. Молекулярно-генетические методы исследования 54
2.2.3. Статистические методы анализа 57
Глава 3. Результаты и обсуждение 60
3.1. Полиморфизм генов глутатионовых S-трансфераз (GSTT1, GSTM1, GSTP1) и цитохромов Р450 (CYP2E1, CYP2C19) у жителей г. Томска 60
3.2. Оценка роли полиморфизма генов ферментов метаболизма ксенобиотиков в развитии бронхиальной астмы и туберкулеза 65
3.2.1. Ассоциация полиморфных вариантов генов GSTT1, GSTM1, GSTP1, CYP2E1 и CYP2C19 с атопической бронхиальной астмой 65
3.2.2. Ассоциация полиморфизма генов ферментов метаболизма ксенобиотиков с туберкулезом 70
3.2.3. Сравнительный анализ роли полиморфных вариантов генов ферментов метаболизма ксенобиотиков в детерминации бронхиальной астмы и туберкулеза 76
3.3. Анализ ассоциаций генов ферментов метаболизма ксенобиотиков с бронхиальной астмой и туберкулезом на семейном материале 78
3.4. Оценка связи комбинаций генотипов генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков с туберкулезом и бронхиальной астмой 81
3.5. Связь полиморфизма генов ферментов метаболизма ксенобиотиков с изменчивостью количественных признаков у больных бронхиальной астмой и туберкулезом 85
Заключение 101
Выводы 107
Литература 109
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
95% CI – 95% доверительный интервал;
CYP – гены цитохрома Р450;
GST – глутатион S-трансфераза;
GSTT1 (θ1) – глутатион S-трансфераза тета 1;
GSTT1+ - гомо- и гетерозиготы гена GSTT1;
GSTМ1 (μ1) - глутатион S-трансфераза мю 1;
GSTМ1+ - гомо- и гетерозиготы гена GSTМ1;
GSTР1 (π1) - глутатион S-трансфераза пи 1;
HLA – главный комплекс гистосовместимости человека;
Ig – иммуноглобулины;
IL1B – ген интерлейкина 1 В;
IL1RN – ген антагониста рецептора к интерлейкину 1;
INF-γ – гамма интерферон;
mEH – микросомальная эпоксигидролаза;
NAT2 – ген N-ацетилтрансферазы;
NRAMP1 (NRAMP1) – ген макрофагального белка (макрофагальный белок), ассоциированного с естественной резистентностью;
OR (Odds ratio) – отношение шансов;
P450 – цитохромы Р450;
S.D. – стандартное отклонение;
S.E. – стандартная ошибка;
TDT (Transmission/Disequilibrium Test) – тест на неравновесие по сцеплению;
TNFА – ген фактора некроза опухолей;
VDR – ген рецептора к витамину D;
АБП – антибактериальные препараты;
АЛТ – аланинаминотрасфераза;
АСТ – аспартатаминотрансфераза;
БА – бронхиальная астма;
БГР (BHR) – бронхиальная гиперреактивность;
ИЛ – интерлейкин (ы);
МБТ (M. tuberculosis) – микобактерия туберкулеза;
ОМЛ – острая миелоидная лейкемия;
ОФВ1 (FEV1) – объем форсированного выдоха за первую секунду;
ПСВ (PEF)– пиковая скорость выдоха;
РС20 – наличие бронхиальной гиперреактивности, установленное с помощью ингаляционного провокационного теста с метахолином;
РЛ – рак легкого;
РРП – рак ротовой полости;
РХФ – равновесие Харди-Вайнберга;
САП – скарификационные аллергопробы;
ТБ – туберкулез;
ФВД – функции внешнего дыхания;
ФЖЕЛ (FVC) – форсированная жизненная емкость;
ФМК/ФБК – ферменты метаболизма/биотрансформации ксенобиотиков.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Генетика широко распространенных болезней человека является активно развивающейся областью исследований. Однако темп накопления сведений о конкретных генах, участвующих в их возникновении и развитии существенно уступает известным на сегодня знаниям по генетике моногенных (менделевских) болезней. Еще более скромные успехи отмечены в изучении генетических основ подверженности к инфекционным заболеваниям. В последнем случае преобладают исследования, касающиеся изучения генетических характеристик возбудителей болезней, их геномов в формировании восприимчивости (устойчивости) человека к конкретной инфекции и клинического полиморфизма болезни. Наряду с этим направлением – изучение генома самого человека, контактирующего с инфекцией, заболевшего или сохранившего здоровье - становится важной областью генетических исследований [Пузырев и др., 2002; Frodshem, Hill, 2004]. Заметим, что отечественным генетиком А.С. Серебровским (1939) было высказано положение, обозначенное им как противоречие «единства бесконечного числа признаков и конечного числа генов», нашедшее, спустя более полувека, развитие в геномных исследованиях человека и обсуждение проектов «Феном человека» [Freimer, Sabatti, 2003] и «Феном мыши» [Paigen, Eppig, 2000]. «Важное различие между геномом и феномом состоит в том, что в то время как геном ограничен (приблизительно 3 млрд. пар оснований у человека), феном – нет (его предел зависит от того, как далеко мы хотим двигаться)» - эта мысль, сформулированная K. Paigen и J.T. Eppig (2000) тождественна положению А.С. Серебровского (1939). Подмеченное сходство взглядов классика генетики XX века и современных исследователей генома человека на гено-фенотипические взаимоотношения [Пузырев, 2001] является, по нашему мнению, обоснованием перспективности высказываемых и ранее гипотез о том, что клинически различные группы (нозологии) заболеваний человека могут контролироваться общим набором генов подверженности [Becker et al., 1998].
С позиции изучения вклада «общих» генов в развитие различных болезней особую актуальность приобретает исследование системы генов метаболизма ксенобиотиков, поскольку ферментами этой системы осуществляется метаболизм не только большинства разнообразных по химической структуре экзогенных молекул, но и многочисленных эндогенных веществ, например, медиаторов воспаления. Система ферментов метаболизма ксенобиотиков представляет собой сформировавшийся в процессе эволюции механизм адаптации организма к воздействию токсичных экзогенных и эндогенных веществ. Предполагается, что различия в скорости деградации различных субстратов ферментами метаболизма могут лежать в основе неодинаковой восприимчивости к ряду заболеваний. Изучению участия генов этой системы в развитии онкопатологии, эндометриоза, бронхиальной астмы, хронической обструктивной болезни легких, инфекционных заболеваний посвящены многие работы отечественных и зарубежных авторов [Lin et al., 1998; Иващенко и др., 2001; Ляхович и др., 2000, 2002; Delfino et al., 2000; Вавилин и др., 2002; Rollinson et al., 2003; Бикмаева и др., 2004]. Очевидно, что генетические различия в регуляции, экспрессии и активности генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков являются решающими факторами в развитии болезни и позволяют рассматривать ее как важное звено в этиологии и патогенезе этих заболеваний.
Особое внимание исследователей привлекает участие ферментативной системы метаболизма в биотрансформации лекарственных препаратов [Nebert, 1997]. Изучение полиморфизма генов этой системы в различных популяциях, обусловливающего существование индивидуальных особенностей метаболизма лекарственных препаратов, проявляющихся различиями в эффективности терапии и наличием многообразных побочных эффектов медикаментозной нагрузки, являются достаточно перспективными в практическом применении.
Представляется перспективным проведение сравнительного анализа участия белков ферментов метаболизма ксенобиотиков в возникновении и развитии заболеваний, которые с одной стороны, часто сочетаются друг с другом у одного индивидуума (синтропии), с другой – редко или совсем не встречаются вместе (дистропии).
Туберкулез (ТБ) и бронхиальная астма (БА), являющиеся частой патологией народонаселения, по-видимому, относятся к дистропным заболеваниям. Так, эпидемиологическая парадигма свидетельствует о том, что риск развития атопической БА и ее различных клинических проявлений в течение жизни намного ниже у индивидов, перенесших ТБ в детском возрасте [Von Hertzen et al., 1999, Shirakawa et al., 1997]. Тем не менее, показано, что при БА и ТБ имеет место общая генетическая основа (гены системы HLA, интерлейкинов и их рецепторных антагонистов и др.), обусловленная функциональной значимостью продуктов экспрессии этих генов в инфекционно-аллергическом процессе [Sandford et al., 1996; Greenwod et al., 2000; Bellamy, 2000; Sengler et al., 2002].
Таким образом, изучение роли полиморфных вариантов генов системы метаболизма в развитии БА и ТБ актуально и предполагает исследование их связи с клиническими особенностями течения заболеваний для понимания механизмов взаимодействия в процессе реализации наследственной информации на уровне целостного организма.