3.7. Генетический полиморфизм и патология

3.7.1. Новая стратегия исследований

Чтобы глубже проникнуть в механизмы мультифакториального наследования, необходимо изменить стратегию исследований. Если прямой путь от фенотипа к генотипу не дает положительных результатов,

3. Формальная генетика человека 261

то более успешным может оказаться обратный путь от гена и его продукта к фенотипу.

На первый взгляд такое предложение звучит парадоксально: мы начинали с фенотипа, поскольку не было другого подхода к генотипу. Любой другой путь оказывался перекрытым самой природой генетического материала. Вместе с тем мультифакториальная модель основана на совместном действии многих генов. С другой стороны, анализ генетически полиморфных систем оказался успешным в раскрытии природы изменчивости генов, определяющих первичную структуру антигенов клеточной поверхности, а также ферментов и сывороточных белков с множеством разных (и во многих случаях неизвестных) функций. Следовательно, нет ничего искусственного в том, чтобы попытаться выяснить, не являются ли некоторые из этих полиморфизмов компонентами мультифакториальной подверженности при патологии.

Харрис и соавт. [1787] показали, что по крайней мере треть структурных генов, определяющих ферменты крови, полиморфна, т. е. и в «норме» далеко не все индивиды оказываются идентичными по производимым в их организмах генным продуктам: межиндивидуальные различия в структуре белков и ферментов - это обычная ситуация. По оценкам у человека имеется примерно от 50 000 до 100 000 структурных генов. Следовательно, теоретически должны существовать тысячи полиморфных систем, хотя сейчас выявлено лишь около 150. Вот почему, если не удается «нащупать» какую-либо патофизиологическую связь, поиск маркеров, сцепленных с тем или иным заболеванием, будет скорее всего бесполезным. Важное направление исследований - выявление новых полиморфных систем, которые в ближайшем будущем могут оказаться полезными для поиска индивидуальных генов, вовлеченных в детерминацию заболевания. Обнаружение новых маркеров очень важно также с точки зрения полноты генетической карты человека.

3.7.2. Ассоциация заболеваний с группами крови

3.7.2.1. Система аво

Вскоре после открытия групп крови АВО были высказаны предположения об ассоциации этих антигенов с определенными заболеваниями. Первый этап исследований подобного рода достиг своей кульминации в 20-е гг. В это время некоторые авторы считали, что почти все широко распространенные заболевания ассоциируют с группами крови. Однако большинство этих исследований осуществлялось на относительно малом материале с применением неадекватных методов. Результаты оказались крайне противоречивыми. В последующие годы многие специалисты разочаровались в этой гипотезе, но в своей критике (в основном оправданной) они выплеснули «ребенка вместе с водой»: долгое время считалось, что группы крови не ассоциируют с заболеваниями.

Ошибочная гипотеза ведет к важному открытию. Открытие Rh-несовместимости матери и плода впервые продемонстрировало возможность ассоциации групп крови с заболеваниями. Спустя короткое время такая связь была обнаружена и для других распространенных заболеваний.

В 1953 г. была описана ассоциация между группой крови А и раком желудка [552]. Еще раньше, в 1950 г., Стокс показал, что смертность от рака желудка в городах северной Англии в среднем выше, чем в южной Англии. По его мнению, такой эффект мог объясняться присутствием на севере некоторого вещества, являющегося раздражающим агентом для слизистой оболочки желудка. Он обнаружил слабую корреляцию уровня заболеваемости с жесткостью воды (содержанием кальция): в городах со слабокальцинированной водой больных раком желудка было меньше.

Другой группе исследователей (Aird et al., 1953; [552]) показалось более реальным, что различие в заболеваемости раком желудка на севере и юге Англии детерминировано генетически. В то время были описаны линии мышей с высокой и низкой частотой рака. В поиске возможного генетического маркера они использовали аналогию с распределением антигенов АВО. В северной Англии чаще встречается группа О, а в южной - группа А. Рабочая гипотеза авторов

262 3. Формальная генетика человека

Таблица 3.22. Различия в относительных частотах групп крови А и 0 у больных раком желудка и в контрольной группе (Aird et al., 1953 [552])

состояла в том, что группа О, вероятно, ассоциирует с предрасположенностью к раку желудка, что и определяет его более высокую частоту на севере Англии. Чтобы проверить эту гипотезу, они собрали сведения о больных раком в различных городах Англии и Шотландии и сравнили распределение групп крови АВО среди больных с распределением этих же антигенов в тщательно отобранных контрольных группах (как правило, это были больные, лечившиеся в тех же больницах, но по другому поводу).

В табл. 3.22 представлены результаты этого исследования. В противоположность рабочей гипотезе была обнаружена значимая ассоциация с группой крови А, а не О. Это исследование вызвало поток работ по ассоциациям групп крови с различными заболеваниями.

Стандартный статистический метод [959]. Прежде чем описывать наиболее важные результаты, уместно объяснить суть стандартного статистического метода, используемого в этом анализе. В двух выборках – больных и контрольной – сравниваются частоты двух признаков (или групп признаков, например, А против 0 или А + В + АВ против 0). Отношение

(3.10)

должно быть равно 1, если отношение А/0 одинаково в обеих выборках, т.е. если нет ассоциации. [A(Pat)-абсолютное количество индивидов с группой А в выборке больных и A(contr)абсолютное количество индивидов с группой А в контрольной выборке]. В противном случае отношение х будет больше или меньше 1. Это отношение х обычно называют «относительной частотой». В нашем примере оно означает, что частота рака желудка у лиц с группой А в х раз выше, чем у лиц с группой 0. Значимость отклонения x от 1 можно тестировать следующим образом:

χ² отклонения = у² w (с одной степенью свободы). Несколько оценок х можно объединить в

3. Формальная генетика человека 263

общую оценку:

Поток исследований и их результаты [211, 145]. Приблизительно за 15 лет был выявлен ряд ассоциаций для широко распространенных заболеваний (табл. 3.23). Помимо рака желудка, который исследовали по крайней мере в 101 выборке, еще для нескольких злокачественных новообразований было показано, что риск оказаться пораженным был несколько выше для больных с группой крови А. Такая же тенденция была установлена для ряда неопухолевых заболеваний, в частности для ревматических, пернициозной анемии и в очень большой степени для тромботических и тромбоэмболических заболеваний. С другой стороны, ассоциация с группой 0 была установлена для язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. Эти данные показывают, что группа крови А определяет хотя и малый, но значимый вклад в предрасположение ее носителей к некоторым тяжелым заболеваниям, тогда как среди здоровых стариков по сравнению с общей популяцией чаще следует ожидать носителей группы 0. Такой вывод был подтвержден в исследовании лиц старше 70 лет, которые на момент обследования обладали все еще завидным здоровьем. Различие было особенно сильным, когда контрольная выборка состояла из пожилых людей, подвергавшихся хирургическим операциям [728].

Возможные смещения. В широкомасштабных статистических исследованиях возможны определенные смещения.

1. Выбор подходящего контроля. Распределение популяций людей по группам крови неравномерно. Несмотря на соответствие данных ожидаемым пропорциям Харди—Вайнберга, популяция может случайно подразделяться на группы с разными частотами изучаемых генов. Если контроль взят из другой, нежели больные, группы, то в результате можно установить ложную ассоциацию. Например, если группа крови 0 «дарует» особо хорошее здоровье ее обладателям, то в выборках доноров, среди которых с большей вероятностью можно ожидать лиц с хорошим здоровьем, частота аллеля 0 может оказаться слишком высокой.

2. Публикация только положительных результатов. Вполне понятно желание исследователей вознаградить себя «положительными» результатами, т. е. в нашем случае открытием ассоциации. Вот почему свои данные скорее всего опубликуют только те, кто нашел (возможно, случайно) значимую ассоциацию. Исследователи, которые оказались менее «удачливыми», могут не публиковать свои данные. Таким образом, накопление положительных публикаций ведет к ложной ассоциации.

Было показано, что перечисленные смещения отсутствуют в случае установленных ассоциаций [211]. Успокаивает также то обстоятельство, что данные, собранные для многих других заболеваний, дают отрицательные результаты, хотя и в этих случаях выборки больных и контрольных индивидов собирались сходным образом, а вычисления проводились так, что, если и были смещения, то одинаковые. Примером могут служить врожденные пороки. Целая группа заболеваний, включающая врожденный порок сердца, расщепление губы и неба, поражение почек и мочевой системы, гидроцефалию и другие, не обнаружила никаких ассоциаций с группами крови, хотя было обследовано 4 762 больных и 156 716 контрольных лиц [211].

Неудачная попытка найти механизм ассоциации. В первые годы исследований ассоциаций групп крови и заболеваний многие авторы пытались спекулировать на биологических причинах ассоциаций и отводили эту роль веществам групп крови, например, в секретах желудка и двенадцатиперстной кишки. Более общая гипотеза пыталась объяснить ассоциации более сильным иммунным ответом носителей группы крови 0 по сравнению с носителями группы крови

264 3. Формальная генетика человека

Таблица 3.23. Значимые ассоциации между группами крови и неинфекционными заболеваниями

3. Формальная генетика человека 265

266 3. Формальная генетика человека

А. Эта гипотеза стимулировала популяционно-генетические исследования, но экспериментальная ее проверка для таких широко распространенных заболеваний, как язва двенадцатиперстной кишки и рак желудка (разд. 6.2.1.8), не была проведена. Чтобы понять механизм ассоциаций, необходимо более детальное знание роли клеточной поверхности, особенно ее гликопротеинов, во взаимодействии с другими клетками и со средой. Тот факт, что до сих пор все попытки продемонстрировать убедительный механизм ассоциаций остались безуспешными, принес разочарование многим ученым. В последние годы поток работ по ассоциациям групп крови с заболеваниями почти полностью иссяк.

Стало ясно также, что общий вклад генов АВО в генетическую этиологию этих болезней, вероятно, мал, как показано, например, при изучении язвенной болезни [637]. Таким образом, результаты этих исследований, хотя и являются статистически значимыми, в частности, в случае язвенной болезни, рака желудка и некоторых других заболеваний, но они мало что прибавляют к пониманию генетических и средовых причин этих форм патологии.