диссертации / 17

151

Вторым методом для моделирования межгенных взаимодействий было использование программы MDR для изучения мультилокусных генотипов

[327] и ее модифицированной версии - GMDR (Generalized MDR),

преимуществом которой является возможность анализа неодинаковых по числу выборок больных и контроля [166, 270]. В программах MDR и GMDR

мультилокусные генотипы суммируются в группы повышенного и пониженного риска развития заболевания, что позволяет уменьшить размерность числа рассчитываемых параметров. С помощью многократного перекрестного пересчета вводимых первичных данных в этих программах выбирается оптимальная модель межгенного взаимодействия, позволяющая с наиболее высокой точностью и, соответственно, с наименьшей ошибкой,

предсказать респонденту наличие или отсутствие предрасположенности к определенному заболеванию.

У обследованных подростков проведена оценка межгенных взаимодействий исследованных полиморфных локусов генов-кандидатов развития БА и генов-кандидатов предрасположенности к табакокурению в детерминации риска развития бронхиальной астмы. Для выборки моделей,

как и А.С.Карунас (2012), мы использовали алгоритмы полного поиска

(Exhaustive search algorithm), который оценивал все возможные сочетания генотипов в отношении риска развития бронхиальной астмы, и алгоритм принудительного поиска (Forced search algorithm), при котором генные локусы для исследования сочетаний генотипов выбирались вручную.

На рисунке 9 представлена дендрограмма, представляющая кластерную структуру взаимодействия изучаемых генов (12 локусов) у бурят.

152

Рис. 9. Дендрограмма кластерной структуры взаимодействия исследованных генов у бурят. Короткие линии указывают на сильное взаимодействие генных локусов; длинные - на слабую связь. Цвета в легенде сверху вниз: красный обозначает высокую степень синергичного взаимодействия, оранжевый -

меньшую степень взаимодействия; коричневый цвет - промежуточный этап между совместными действиями и антагонизмом (или отсутствие связи или независимость эффектов отдельных локусов); зелёный и синий - антагонизм эффектов с меньшей и большей степенью.

У бурят действие генов GSTM1 и TH0I (STR); ADRB (Arg16Gly) и

ADRB (Gln27Glu) является синергетическим, меньшая степень синергизма характеризует взаимодействие локусов FCER (T2206C) и NOS2А (CCTTT)n.

Антагонистический эффект предполагается для локусов GSDMB (rs7216389)

и NOS3 (VNTR) (рис.9).

Исследование межгенных взаимодействий у бурят выявило две модели сочетаний генов, предрасполагающих к развитию БА. Среди всех n-локусных моделей наиболее значимыми оказались двухлокусная модель взаимодействия полиморфных генов: GSDMB (rs7216389) х CHRNA5

(rs16969968) и трехлокусная модель: GSDMB (rs7216389) FCER (T2206C)

CHRNA5 (rs16969968). Наилучшей моделью является двухлокусная - GSDMB

(rs7216389) х CHRNA5 (rs16969968), о чем свидетельствует сочетание

153

максимальных показателей каждого критерия выбора: опытная взвешенная точность составила - 0,7453; контрольная взвешенная точность - 0,7481;

воспроизводимость модели 10/10; значимость 10 (0,0010) (табл. 38, 39).

Таблица 38. Значимые модели взаимодействия изучаемых генов у бурят

Для каждой модели межгенных взаимодействий сравнили частоты встречаемости генотипов взаимодействующих генов в выборках больных БА и здоровых. На рисунке 10 показано распределение двухлокусных GSDMB

(rs7216389) х CHRNA5 (rs16969968) и трехлокусных GSDMB (rs7216389)

FCER (T2206C) CHRNA5 (rs16969968) сочетаний генотипов полиморфиз-

мов, ассоциированных с повышенным и пониженным риском БА у подрост-

ков-бурят.

Характер распределения генотипов в ячейках повышенного и пони-

женного риска может свидетельствовать об эпистатических взаимодействиях данных генов, т.е. влияние, которое оказывает каждый генотип определенно-

го локуса на риск заболевания, зависит от генотипов других локусов. В

настоящей работе не выявлено ассоциации двух из трех отмеченных поли-

морфизмов (FCER (T2206C) и CHRNA5 (rs16969968)) с развитием БА у под-

ростков-бурят, но в сочетании друг с другом они участвуют в детерминации риска развития данного заболевания.

154

А.

Б.

Рис. 10. Графическое представление моделей межгенных взаимодействий генов-кандидатов предрасположенности к развитию бронхиальной астмы у бурят (MDR). А. - двухлокусная; Б. –трехлокусная

(темно-серый цвет – генотипы повышенного риска; светло-серый цвет – генотипы пониженного риска; в каждой ячейке слева – группа больных,

справа – контрольная группа).

155

При попарном сравнении частот встречаемости определены наиболее значимые сочетания генотипов повышенного и пониженного риска развития БА (табл.39).

Таблица 39. Генотипы повышенного и пониженного риска бронхиальной

астмы у бурят

Генотип повышенного риска развития БА у бурят в двухлокусной модели GSDMB rs7216389*TT – CHRNA5 rs16969968*GG (ОР=3,20 [2,0–5,2]; p<0,0001); генотипы пониженного риска GSDMB rs7216389*TC – CHRNA5 rs16969968*GA (ОР=0,21 [0,05–0,9]; p=0,03), GSDMB rs7216389 *TC –

CHRNA5 rs16969968*GG (ОР=0,39 [0,2–0,6]; p<0,0001).

Генотипы повышенного риска развития БА в трехлокусной модели –

GSDMB rs7216389*TT – FCER (T2206C)*TT – CHRNA5 rs16969968*GG

(ОР=4,23 [2,0–8,9]; p<0,0001), GSDMB rs7216389*TC – FCER (T2206C)*TT –

156

CHRNA5 rs16969968*GA (ОР=11,76 [1,5–91,9]; p=0,007); генотип пониженного риска GSDMB rs7216389*TC – FCER (T2206C)*TT – CHRNA5 rs16969968*GG (ОР=0,39 [0,2–0,7]; p=0,001) (табл. 39).

С помощью программы MDR (forced algorithm – форсированный алгоритм) проведен кластерный анализ трехлокусной модели и построена радиальная диаграмма (рис. 11), отражающая характер взаимодействия и вклад полиморфизма каждого гена. Ведущую роль в формировании БА из числа изученных генов у бурят играет ген GSDMB (rs7216389).

Взаимодействие всех трех полиморфных локусов характеризуется синергизмом, более выраженным в отношении GSDMB (rs7216389) и

CHRNA5 (rs16969968).

На рисунке 12 представлена схема кластерной структуры взаимодействия изучаемых генов (12 локусов), предрасполагающих к развитию БА, у русских. У русских в отличие от бурят, взаимодействие изученных локусов характеризуется антагонизмом с разной степенью выраженности. Сильный антагонистический эффект показан для локусов

NOS2А (CCTTT)n и CHRNA5 rs16969968, меньший – для GSDMB rs2305480 и

NOS3 (VNTR), TNFA (-308G>A) и TH0I (STR).

157

Рис. 11. Межгенные взаимодействия полиморфных локусов генов в формировании предрасположенности к бронхиальной астме у бурят,

проживающих в Забайкалье. Красный цвет (толстая линия) обозначает высокую степень взаимодействия (синергизм); коричневый цвет (тонкие линии) - промежуточный этап между совместными действиями и избыточностью (или отсутствие связи или независимость эффектов отдельных локусов).

158

Рис. 12. Дендрограмма кластерной структуры взаимодействия исследованных генов у русских. Короткие линии указывают на сильное взаимодействие генных локусов; длинные - на слабую связь. Цвета в легенде сверху вниз: красный обозначает высокую степень синергичного взаимодействия, оранжевый - меньшую степень взаимодействия; коричневый цвет - промежуточный этап между совместными действиями и антагонизмом

(или отсутствие связи или независимость эффектов отдельных локусов);

зелёный и синий - антагонизм эффектов с меньшей и большей степенью.

159

При анализе выборки как оптимальные модели межгенного взаимодействия, предрасполагающие к развитию БА у русских, определены 2

комбинации: двух генов - TNFA (-308G>A) rs16969968 CHRNA5 и трех генов - rs7216389 GSDMB NOS2A (CCTTT)n rs16969968 CHRNA5 (табл. 40, рис. 13). Опытная взвешенная точность (0,8216 и 0,8560), контрольная взвешенная точность (0,7876 и 0,8058), воспроизводимость моделей 8/10,

значимость 10 (0,0010) оказались практически равными в двух исследуемых моделях.

Таблица 40. Значимые модели взаимодействия изучаемых генов у

русских

На рисунке 13 показано распределение двухлокусных TNFA (-308G>A)

CHRNA5 (rs16969968) и трехлокусных GSDMB (rs7216389) NOS2A

(CCTTT)n CHRNA5 (rs16969968) сочетаний генотипов полиморфизмов,

ассоциированных с повышенным и пониженным риском БА у русских подростков.

160

А.

Б.

Рис. 13. Графическое представление моделей межгенных взаимодействий генов-кандидатов предрасположенности к развитию бронхиальной астмы у русских (MDR). А. - двухлокусная; Б. – трехлокусная (темно-серый цвет – генотипы повышенного риска; светло-серый цвет – генотипы пониженного риска; в каждой ячейке слева – группа больных, справа – контрольная группа).