Прогностическая значимость генетического полиморфизма RS1800857 гена интерлейкина-1a (il1a) в развитии саркоидоза легких (на примере жителей Карелии)

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность проблемы исследования обоснована недостаточной изученностью механизмов генетической регуляции воспалительного иммунного ответа при формировании гранулемы и развитии воспаления при саркоидозе легких. Считается, что развитие воспалительного процесса и образование саркоидных гранулем возникает у людей с генетически обусловленной чувствительностью к воздействию неустановленного этиологического агента(ов). Сложность выявления причинного фактора(ов) заключается в многообразии клинических форм и проявлений заболевания и вовлечении сложных иммунологических процессов в патогенез данного заболевания. Процесс воспаления, его интенсивность, может зависеть в том числе от генетического фона организма. У носителей определенных комбинаций аллельных вариантов генов может наблюдаться как увеличение, так и уменьшение продукции провоспалительных факторов. Это, в свою очередь, может определять восприимчивость людей к возникновению саркоидоза легких, а также изменять клинические характеристики течения данного заболевания и силу развития воспалительного ответа со стороны иммунной системы. Необходимо также отметить, что генетический фон различается в разных этнических группах. Следовательно, генетический фон и факторы окружающей среды, этническая принадлежность, могут определять различия в частоте заболевания и его фенотипе. В связи с этим является актуальным поиск аллельных вариаций генов, которые могли бы выступать в качестве прогностических маркеров развития и прогрессирования саркоидоза легких, а также характеризовали бы особенности его течения у пациентов. Сведения о связи носительства аллельных вариаций генов с восприимчивостью к саркоидозу легких, а также вклад полиморфного варианта rs1800857 гена IL1A в развитие, прогрессирование и терапию данного заболевания еще весьма малочисленны и зачастую противоречивы. В настоящем исследовании проведена оценка риска развития саркоидоза легких у русского населения Республики Карелия. Согласно результатам исследований, установлена значимая ассоциация (p < 0,001) указанного аллельного полиморфизма гена IL1A с саркоидозом легких. Риск развития данного заболеваниях повышен в 3,47 раза (95% ДИ 2,41–5,01) у носителей Т-аллеля по указанному полиморфизму гена IL1A (p < 0,001). Таким образом, однонуклеотидный полиморфизм rs1800857 гена IL1A связан с риском развития саркоидоза легких у русского населения Республики Карелия.

Полный текст

Введение

Исследования последних десятилетий свидетельствуют о важной роли инфекционных агентов в патогенезе саркоидоза легких (болезнь Бенье–Бека–Шаумана). Данное заболевание относится к системным иммуновоспалительным гранулематозам и характеризуется образованием эпителиоидно-клеточных гранулем во многих органах, преимущественно в легких и внутригрудных лимфатических узлах [1, 3]. В образцах жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) и в тканях, взятых от больных, а также в саркоидных гранулемах, обнаружены нуклеиновые кислоты и белки микроорганизмов [11, 15]. Кроме того, в клетках жидкости БАЛ больных саркоидозом легких выявлены изменения количества CD4+ и CD8+ Т-клеток в присутствии множества эпитопов бактерийй [4, 11]. В качестве потенциальных инфекционных агентов наиболее вероятными возбудителями данного заболевания являются Mycobacterium tuberculosis и Propionibacterium acnes. По результатам исследований у больных выявлен специфический иммунный ответ на микобактериальные антигены mKatG и ESAT-6 M. tuberculosis [12, 15]. Кроме того, более высокий уровень P. acnes обнаружен в средостенных или поверхностных лимфатических узлах пациентов с саркоидозом легких [12]. В исследовании Nishiwaki и соавт., проведенных с использованием мышиной модели показано, что увеличение рециркуляции чувствительных к P. acnes клеток при внелегочной сенсибилизации может вызывать гранулематозные изменения в легких. При этом проводимая антибактериальная терапия с целью эрадикации природных P. acnes существенно уменьшала поражение легких [10].

Полагают, что нарушение продукции цитокинов и хемокинов играет важную роль в патогенезе саркоидоза легких. На начальных стадиях развития заболевания отмечена поляризация иммунного ответа по Th1-типу. На более поздних стадиях, по мере прогрессирования патологического процесса, характеризующегося фиброзными изменениями в легких, происходит переключение на Th2-тип иммунного ответа [5, 6]. Одним из важных провоспалительных цитокинов, вовлеченных в патогенез саркоидоза легких, является IL-1. Данный цитокин — один из ключевых модуляторов воспаления. Он оказывает профибротическое действие (индуцирует пролиферацию фибробластов) и вырабатывается лимфоцитами, макрофагами и моноцитами в ответ на микробные антигены [12]. К семейству IL-1 относятся такие белки, как IL-1α, IL-1β, антагонист рецептора IL-1 (IL-1Ra) [2]. Мутации в генах, кодирующих указанные белковые молекулы, могут оказывать влияние на развитие и прогрессирование патологического процесса при саркоидозе легких. Так, однонуклеотидные замены (Single nucleotide polymorphism, SNP), особенно в регуляторных областях генов, могут влиять на уровень их экспрессии и продукцию соответствующих белков. По данным литературы, к таким полиморфным вариантам, исследованным при саркоидозе, относятся IL-1α –889, IL-1β –511 и IL-1β +3953 [8, 14]. Что касается саркоидоза легких, то данные проведенных исследований в различных этнических группах достаточно малочисленны и зачастую противоречивы. Поэтому цель настоящего исследования заключалась в изучении связи полиморфного маркера rs1800587 гена IL1A с развитием саркоидоза легких (на примере жителей Карелии).

Материалы и методы

В исследование включено 252 человека (130 человек из группы контроля (здоровые люди) (средний возраст — 43,0±14,23 года) и 122 больных саркоидозом легких, русского происхождения, проживающих в Республике Карелия (средний возраст — 41,0±12,56 года). Диагноз саркоидоза легких установлен на основании клинических рекомендаций Министества здравоохранения РФ от 2022 г. У всех пациентов (100%) саркоидоз был верифицирован гистологически на основании исследования биоптата. Добровольное информированное согласие получено от всех пациентов до проведения исследования. В качестве материала для генотипирования были использованы образцы периферической крови. Исследование выполнено с соблюдением этических норм согласно критериям Всемирной ассоциации медицинских редакторов (The World Association of Medical Editors — WAME), одобрено локальным этическим комитетом ГБУ3 «Pеспубликанская больница им. В.А. Баранова» г. Петрозаводска (протокол № 96 от 11.07.2017).

Для выделения геномной ДНК из лейкоцитов периферической крови использовали набор «Analytik jena» (Германия). Генотипирование полиморфного маркера rs1800587 гена IL1A проводили с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим анализом длин рестрикционных фрагментов (ПЦР-ПДРФ). ПЦР проводили на приборе iCycler iQ5 (Bio-Rad, США). Для амплификации использовали наборы «HS-Screen mix» и праймеры фирмы «Евроген» (Россия). Сиквенс праймеров указан в работе Trevilatto и соавт. [13]. ПЦР-продукты обрабатывали эндонуклеазой рестрикции Bsp 19 I (1 ед.а.) в течение 3 ч при 37°С. Фрагменты рестрикции разделяли с помощью 8% ПААГ (полиакриламидный гель), окрашивали 1% раствором бромистого этидия и визуализировали в проходящем УФ свете.

Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета программ Statgraphics Centurion XVI (version 16.1.11). Критерий χ2 применяли при сравнении частот встречаемости аллелей и генотипов в группе больных саркоидозом легких и в контрольной группе. Различия считали достоверными при p < 0,05.

Исследования выполнены на научном оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук».

Результаты и обсуждение

По результатам сравнительного анализа установлено статистически значимое различие в распределении частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1800857 гена IL1A в исследуемых группах (p < 0,001) (табл.).

 

Таблица. Распределение аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1800857 гена IL1A в группе больных саркоидозом легких и в контрольной группе

Table. Distribution of alleles and genotypes of the polymorphic variant rs1800857 in the group of patients with pulmonary sarcoidosis and in the control group

Показатель

Parameter

Больные саркоидозом легких

Patients with pulmonary sarcoidosis

(n = 122)

Контрольная группа

Control group

(n = 130)

Критерий χ2

Criterion χ2

Аллели

Alleles

C

86 (0,352)

170 (0,654)

45,750 (df = 1, p < 0,001)

T

158 (0,648)

90 (0,346)

Генотипы

Genotypes

CC

15 (0,123)

56 (0,431)

41,783 (df = 2, p < 0,001)

CT

56 (0,459)

58 (0,446)

TT

51 (0,418)

16 (0,123)

Примечание. n — число обследованных лиц. Данные представлены в виде абсолютных значений (относительная частота).

Note. n — number of examined subjects. Data are presented as absolute values (relative frequency).

 

Выявлены различия в распределении частот аллелей и генотипов в группе здоровых людей и больных саркоидозом легких. Частота встречаемости T аллеля и ТТ генотипа была выше в группе больных саркоидозом легких по сравнению с контрольной группой: (χ2 = 15,632; p < 0,001) и (χ2 = 28,05; p < 0,001), соответственно. Для определения риска развития саркоидоза легких по полиморфному варианту rs1800857 гена IL1A проведен расчет отношения шансов. Согласно полученным данным, у носителей Т аллеля риск развитии данного заболевания повышен в 3,47 раза (95% ДИ 2,41–5,01). У людей, имеющих генотип ТТ по полиморфному варианту rs1800857 гена IL1A риск развития саркоидоза легких повышен в 5,12 раза (95% ДИ 8,71–9,66), по сравнению с носителями СТ и СС генотипов.

Нами проведен тест на соответствие распределения аллелей и генотипов по полиморфному маркеру rs1800587 гена IL1A равновесию Харди–Вайнберга. По результатам исследования не установлено отклонение частот генотипов исследуемого полиморфного маркера rs1800587 гена IL1A от равновесия Харди–Вайнберга в группе больных саркоидозом легких (χ2 = 0,00, df = 2, p = 0,998) и в контрольной группе (χ2 = 0,04, df = 2, p = 0,982).

Генетические факторы, как было отмечено ранее, играют важную роль в патогенезе саркоидоза легких. Гены семейства интерлейкина-1 являются полиморфными [8]. Исследуемый нами аллельный полиморфизм rs1800587 гена IL1A расположен в регуляторной области (промотор). Однонуклеотидная замена цитозина на тимин в позиции –889 промотора гена IL1A приводит к изменению уровня его транскрипции и продукции соответствующего белка IL-1а [2, 8]. По данным литературы, более высокий уровень экспрессии гена IL1A показан у носителей ТТ генотипа [2, 9]. Аллельный полиморфизм гена может быть связан с различной продукцией соответствующего белка. В проведенных нами исследованиях установлена ассоциация аллельного полиморфизма rs1800587 гена IL1A с риском развития саркоидоза легких у русского населения Республики Карелия (р < 0,001). Среди больных саркоидозом легких частота встречаемости носителей Т аллеля и гомозиготного ТТ генотипа значимо выше в сравнении с группой здоровых людей (р < 0,001). Однако в исследовании других авторов показано, что среди населения Чехии у страдающих саркоидозом, наиболее часто встречается СС генотип полиморфного маркера rs1800587 гена IL1A по сравнению с контролем (60,0% против 44,2%, p = 0,012) У носителей СС генотипа риск развития заболевания повышен в 1,9 раза (95% ДИ 1,1–3,1) [8]. В то же время у населения Дании не выявлена связь полиморфного варианта rs1800587 гена IL1A с риском развития данного заболевания [7].

Таким образом, результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о вовлечении аллельного полиморфизма rs1800587 гена IL1A в патогенез саркоидоза легких у русского населения Республики Карелия.

Заключение

Генетический фон организма может оказывать влияние на восприимчивость к развитию саркоидоза легких. В сочетании с факторами окружающей среды, а также в зависимости от этнической принадлежности, это может объяснять расовые и географические различия в частоте и фенотипе данного заболевания.

×

Об авторах

Ирина Евгеньевна Малышева

Институт биологии — обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: I.E.Malysheva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3583-0218
Scopus Author ID: 6603823505
ResearcherId: A-5737-2014

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории генетики

Россия, Петрозаводск

Людмила Владимировна Топчиева

Институт биологии — обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук»

Email: topchieva67@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8697-2086

к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории генетики 

Россия, Петрозаводск

Элла Леонидовна Тихонович

Республиканская больница им. В.А. Баранова

Email: tikhonovich.ella@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5416-9536

к.м.н., зав. отделением респираторной терапии 

Россия, Петрозаводск

Список литературы

  1. Визель А.А., Гурылёва М.Э. Потенциальные инфекционные триггеры при саркоидозе // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2002. Т. 4, № 4. С. 313—324. [Vizel A.A., Gurileva M.E. Potential infectious triggers in Sarcoidosis. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya = Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy, 2002, vol. 4, no. 4, pp. 313–324. (In Russ.)]
  2. Громова А.Ю., Симбирцев А.С. Полиморфизм генов семейства IL-1 человека // Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 2. С. 1–12. [Gromova A.Yu., Simbirtsev A.S. Gene polymorphisms of interleukin-1 family cytokines. Tsitokiny i vospalenie = Cytokines and Inflammation, 2005, vol. 4, no. 2, pp. 1–12. (In Russ.)]
  3. Bonifazi M., Gasparini S., Alfieri V., Renzoni E. Pulmonary sarcoidosis. Semin. Respir. Crit. Care Med., 2017, vol. 38, no. 4, pp. 437–449. doi: 10.1055/s-0037-1603766
  4. Chen E., Moller D. Etiologic role of infectious agents. Semin. Respir. Crit. Care Med., 2014, vol. 35, no. 3, pp. 285–295. doi: 10.1055/s-0034-1376859
  5. Costabel U., Ohshimo S., Guzman J. Diagnosis of sarcoidosis. Curr. Opin. Pulm. Med., 2008, vol. 14, no. 5, pp. 455–461. doi: 10.1097/MCP.0b013e3283056a61
  6. Grunewald J. Genetics of sarcoidosis. Curr. Opin. Pulm. Med., 2008, vol. 14, no. 5, pp. 434–439. doi: 10.1097/MCP.0b013e3283043de7
  7. Grutters J., Sato H., Pantelidis P., Ruven H., McGrath D.,Wells A.,van den Bosch J., Welsh K., du Bois R. Analysis of IL6 and IL1A gene polymorphisms in UK and Dutch patients with sarcoidosis. Sarcoidosis Vasc. Diffuse Lung Dis., 2003, vol. 20, no. 1, pp. 20–27.
  8. Hutyrová B., Pantelidis P., Drábek J., Zůrková M., Kolek V., Lenhart K., Welsh K., Bois R., Petrek M. Interleukin-1 gene cluster polymorphisms in sarcoidosis and idiopathic pulmonary fibrosis. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 2002, vol. 165, no. 2, pp. 148–151. doi: 10.1164/ajrccm.165.2.2106004
  9. Khazim K., Azulay E., Kristal B., Cohen I. Interleukin 1 gene polymorphism and susceptibility to disease. Immunol. Rev., 2018, vol. 281, no. 1, pp. 40–56. doi: 10.1111/imr.12620
  10. Nishiwaki T., Yoneyama H., Eishi Y., Matsuo N., Tatsumi K., Kimura H., Kuriyama T., Matsushima K. Indigenous pulmonary Propionibacterium acnes primes the host in the development of sarcoid-like pulmonary granulomatosis in mice. Am. J. Pathol., 2004, vol. 165, no. 2, pp. 631–639. doi: 10.1016/S0002-9440(10)63327-5
  11. Oswald-Richter K.A., Beachboard D.C., Zhan X., Gaskill C.F., Abraham S., Jenkins C., Culver D.A., Drake W. Multiple mycobacterial antigens are targets of the adaptive immune response in pulmonary sarcoidosis. Respir. Res., 2010, vol. 11, no. 1: 161. doi: 10.1186/1465-9921-11-161
  12. Oswald-Richter K.A., Culver D.A., Hawkins C., Hajizadeh R., Abraham S., Shepherd B.E., Jenkins C.A., Judson M.A., Drake W.P. Cellular responses to mycobacterial antigens are present in bronchoalveolar lavage fluid used in the diagnosis of sarcoidosis. Infect. Immun., 2009. vol. 77, no. 9, pp. 3740–3748. doi: 10.1128/IAI.00142-09
  13. Trevilatto P., Scarel-Caminaga R., Brito Junior R., Souza A., Sallum A., Line S. Polymorphisms in the IL-1a and IL-1b genes are not associated with susceptibility to chronic periodontitis in a brazilian population. Braz. J. Oral Sci., 2003, vol. 2, no. 7, pp. 348–352. doi: 10.20396/bjos.v2i7.8641716
  14. Vasakova M., Sterclova M., Kolesar L., Slavcev A., Skibova J., Striz I. Cytokine gene polymorphisms in sarcoidosis. Sarcoidosis Vasc. Diffuse Lung Dis., 2010, vol. 27, no. 1, pp. 70–75.
  15. Yamaguchi T., Costabel U., McDowell A., Guzman J., Uchida K., Ohashi K., Eishi Y. Immunohistochemical detection of potential microbial antigens in granulomas in the diagnosis of sarcoidosis. J. Clin. Med., 2021, vol. 10, no. 5: 983. doi: 10.3390/jcm10050983

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Малышева И.Е., Топчиева Л.В., Тихонович Э.Л., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах