диссертации / 17

51

Детей, участвующих в 4 летнем многоцентровом исследовании ежедневного применения ИГКС (будесонида 400 мкг/сутки), поделили на 2 группы. В первую группу вошли 66 больных БА, у которых обострения заболевания отмечались 2 и

более раз в год (от 4 до 21 за 4 года), во вторую - 136 детей с редкими приступами удушья (0-1 за 4 года терапии ИГКС). Повышенный уровень IgE увеличивал риск повторных обострений в 1,8 раза. Минорный аллель С полиморфизма

T2206C гена FCER2 ассоциировался с рецидивирующими обострениями

(ОШ=1,9; р<0,05) у европеоидов; и с недостаточным ответом на β2-агонист (саль-

бутамол), оцениваемым по функции внешнего дыхания (прирост ОФВ1 менее

7,5% в год), реакции на метахолин ОШ=1,8 (р=0,04) и периодическим клиниче-

ским проявлениям бронхоспазма ОШ=1,9 (р=0,046). Однако высокий уровень IgE

и частые обострения не связаны с пониженным ответом ОФВ1 на β2-агонист

[330].

Из таблицы 7 видно отсутствие ассоциации гена FCER2 (T2206C) с развити-

ем БА у детей [244, 275, 330, 363].

Полиморфизм T2206C связан с изменением уровня экспрессии гена FCER2

и может являться фармако-генетическим предиктором тяжелых обострений, ча-

стых госпитализаций и неконтролируемого течения заболевания. Основным по-

казанием для рассмотрения анти-IgE терапии при астме являются частые обостре-

ния, несмотря на использование высоких доз ИКС и наличие носительства гомо-

зиготного генотипа СС гена FCER2.

Ген гасдермина GSDMB

Ген GSDMB кодирует гасдермин B, входящий в семейство белков с гасдер-

миновым доменом. Эти белки участвуют в различных клеточных процессах, свя-

занных с развитием и прогрессированием опухолей, таких как дифференцировка,

контроль клеточного цикла, апоптоз [359]. Ген GSDMB экспрессируется на эпите-

лиальных клетках, лимфоцитах, в желудке, кишечнике, печени, легких, мышцах,

головном мозге, матке и других органах. Роль гасдермина В в развитии БА до конца не ясна, однако известно, что он принимает участие в терминальной диф-

ференцировке эпителиальных клеток [158].

52

В большинстве исследований в различных популяциях, наиболее значимую ассоциацию с БА показал ОНП rs7216389. Этот полиморфный локус расположен в последовательности, высоко гомологичной провоспалительному транскрипци-

онному фактору C/EBPb связывающего белка b, вовлеченному в регуляцию кле-

точной дифференцировки, клеточного цикла и экспрессию генов цитокинов [293, 332]. Белки семейства Гасдермина вовлечены в TGF 1 сигнализацию и апоптоз эпителиальных клеток, в том числе апоптоз клеток дыхательных путей при тяже-

лой астме [170, 338].

Большинство генов ORMDL3 отвечают за кодирование трансмембранных белков эндоплазматического ретикулума. Ген ORMDL3 приводит к выбросу Ca2+

из эндоплазматического ретикулюма, активирует Т-клеточный рецептор лимфо-

цитов, приводя к ядерной транслокации и продукции IL-2 [156, 161]. Другое ис-

следование определило значение семейства Orm белков как медиаторов гомеоста-

за сфинголипидов, нарушение которого может способствовать развитию астмы у детей [152].

Binia A., Khorasani N., Bhavsar P.K. и соавт. (2011) показали ассоциацию полиморфизма rs7216389 гена GSDMB с тяжелой астмой у взрослых (ОШ=1,42; 95%ДИ [1,2-1,7]; P=1,8×10-5), далее данные рандомизировали в зависимости от возраст начала заболевания, достоверная связь между полиморфизмом rs7216389

и тяжелой астмой оказалось только у больных с началом заболевания в детском возрасте (ОШ=2,02; 95%ДИ [1,5-2,7]; P=4,5×10-6) [144].

Проведено когортное исследование в 5 европейских и одной азиатской стране (4917 случаев, 589 контроль). Показана ассоциация rs7216389*Т с ранним началом БА до 5 лет и тяжестью заболевания [203].

Показана ассоциация полиморфизма rs2305480 гена GSDMB с ранним нача-

лом БА [292]; постоянными свистящими хрипами у детей с БА из Великобрита-

нии (соотношение относительных рисков=1,60; 95%ДИ [1,4-1,8]; p=1,5x10-11)

(табл. 8) [197].

Проводятся дальнейшие исследования для определения роли гена

ORMDL3/GSDMB в патогенезе астмы у детей.

53

Таблица 8. Ассоциация аллелей и генотипов гена GSDMB с развитием брон-

хиальной астмы, клинико-лабораторными и инструментальными данными

54

Li X., Zhang Y., Zhang J. и соавт (2010) провели мета-анализ 18 полимор-

физмов 13 генов в китайской популяции [262]. С БА у детей оказались ассоцииро-

ваными полиморфизмы генов ADRB2 (Gln27Glu), TNFA (-308G>A), IL4R (- 1902G/A), IL-13 (-1923C/T) и ACE (D/I); у взрослых - FcεRIβ (-6843G/A), TNFA (- 308G>A), IL-13 (-1923C/T) и IL-13 (-2044A/G), ACE (D/I).

55

У взрослых бурят (n=123) из республики Бурятия развитие БА ассоцииро-

вано с полиморфизмами генов IL5 (C-703T), IL4RA (Gln576Arg), IL8RA (R335C) [36, 37,38].

У якутских детей установлена ассоциация генов IL4 (3'UTR G/C) и IL4

(С589Т), IL4RA (Q551R) и IL4RA (I50V) и IL9 (T113M) с формированием бронхи-

альной астмы [98].

Локус HUMTHOI

Ген тирозингидроксилазы человека (TH) локализован на коротком плече 11-

й хромосомы (11р15.5). В 1991 г. выявлено наличие короткого тандемного повто-

ра с коровой последовательностью AATG в 1-м интроне гена тирозингидроксила-

зы, который обозначается как HUMTHOI или микросателлит STR/THOI. Аллели локуса HUMTHOI нумеруются по числу повторов. Описано десять аллелей этого локуса с числом повторяющихся единиц от четырех и более 11. В некоторых ал-

лелях возможны варианты, когда из тетрануклеотидной последовательности исче-

зает один нуклеотид, такие аллели обозначают как n.3, где n – число коровых по-

второв (9.3). Данный полиморфный локус имеет высокий уровень гетерозиготно-

сти (90%), в связи, с чем активно используется в популяционной генетике и при идентификации личности [319].

Ген тирозин-гидроксилазы относится к генам-кандидатам никотиновой за-

висимости. По данным литературы подростки с четырьмя повторами аллеля гена

HUMTHOI не имели никотиновой зависимости [124, 257, 307]; не обнаруживали связи с началом курения и регулярным курением. У взрослых с ранним началом курения установлена ассоциация с аллелем *9 [329]. По данным Митюшкиной Н.В. (2011) ген синтеза дофамина STR/THOI не связан со статусом курения [65].

rs16969968 CHRNA5

Ген ацетилхолинового никотинового рецептора rs16969968 CHRNA5 распо-

ложен на 15 хромосоме (15q25). Ацетилхолиновые никотиновые рецепторы лока-

лизованы в различных отделах ЦНС, в области терминальных нервных оконча-

ний, саматодендритических дофамин-секретирующих нейронах, расположенных в структурах среднего мозга, управляющих никотиновой зависимостью [141, 336,

56

337]. Ацетилхолиновые никотиновые рецепторы также имеются в эпителиальных клетках легкого, где они отвечают за трансдукцию сигнала связывания с никоти-

ном и/или его канцерогенными производными (например, 4-

(метилнитрозоамино)-1-(3-перидил)-1-бутадион, NNK, являющимся канцероге-

ном первого порядка], приводя к пролиферации клеток, облегчая развитие ново-

образований (рака) в легких, особенно у курильщиков [288, 341, 373, 387].

Нарушение функции легких и обструкция дыхательных путей происходит сходно как при астме, так и при ХОБЛ. К генам, кодирующим белки, участвую-

щим в бронхоконстрикции, относятся локусы гена CHRNA3/5, кодирующие нико-

тиновые рецепторы ацетилхолина; PDE4D, кодирующие фосфодиэстеразу, актив-

ность которой влияет на сокращение гладко-мышечной клетки, и NOS1, кодиру-

ющую нейрональную синтазу оксида азота (рис. 2).

Рис.2. Схема действия ацетилхолина (АХ) в дыхательных путях (по Kummer W., Lips K.S., Pfeil U., 2008) [246].

57

Полиморфизм rs16969968 изменяет аминокислоту аспартат на аспарагин в позиции 398 (D398N) в α5 никотиновом рецепторном белке, снижает экспрессию

CHRNA5 матричной РНК (мРНК) в головном мозге и в легочной ткани, увеличи-

вает риск никотиновой зависимости, риск рака легких и ХОБЛ [380]. Данный по-

лиморфизм с низкой частотой встречается в популяции африканцев и азиатов

(близко к 0%) в отличие от европеоидов (37%) [141, 142]. У европеоидов увеличи-

вается риск табачной зависимости на 30% у лиц, несущих один минорный аллель А, и более чем в два раза - у имеющих два аллеля [65, 142, 380].

Полиморфизм rs16969968 гена CHRNA5 ассоциирован с риском высокой никотиновой зависимости [140, 142, 198, 352], ранним началом курения [385], и с получаемым удовольствием от табака [345].

По данным мета-анализа в трех популяциях европеоидов, азиат, афроамери-

канцев показана ассоциация rs16969968 гена CHRNA5 с курением (р<0,01) в каж-

дой из этих трех популяций (OR=1,33; 95%ДИ [1,3-1,4]; р=1,1×10-17) [167].

Проведено исследование межгенных взаимодействий 23 полиморфизмов 4

генов-кандидатов табачной зависимости: BDNF мозгового нейротрофического фактора, NTRK2 нейротрофической тирозинкиназы рецептора 2 типа, CHRNA4 и CHRNB2. Установлена значимая четырехлокусная модель межгенных взаимодей-

ствий rs2229959 CHRNB4 и rs993315, rs1122530 и rs736744 NTRK2 [269].

1.4 Современные подходы к анализу межгенных и ген-средовых

взаимодействий при бронхиальной астме

В основе формирования БА лежат межгенные и ген-средовые взаимодей-

ствия, которые нужно учитывать при индивидуальном прогнозировании риска развития БА и разработке профилактических мероприятий [220]. Изучение роли ген-генных взаимодействий при БА, где изменение в одном локусе гена влияет на второй локус, отражает эпистатические взаимодействия между двумя или более генами [206].

58

Межгенные взаимодействия

Межгенные взаимодействия обусловлены взаимным влиянием генетических вариантов в контексте одного физиологического пути. При БА, как мультифакто-

риальном заболевании, отдельный генетический вариант имеет слабый индивиду-

альный эффект в отношении фенотипа, однако в синергизме с другими варианта-

ми этот эффект может значимо увеличиваться. При анализе генетической компо-

ненты подверженности БА получено несколько убедительных примеров важности генетических взаимодействий в развитии заболевания [105].

Для моделирования межгенных взаимодействий используют в настоящее время статистические программы: логистической регрессии; MDR (Multifactor Dimentionality Reduction) [327] для исследований случай-контроль и фамильный

(генеалогический) и сибсовый анализ; GMDR (Generalized Multifactor Dimentionality Reduction) [166, 270], преимуществом которой является возможность анализа разных по числу выборок; CPM (combinatorial partitioning method) [300]; RPM (restricted partition method) [172]; SAA (Set-Association Approach) [210], PIA (Polymorphism Interaction Analysis) [283]; GENN (Grammatical Evolution Neural Network) [297].

Большинство исследований в литературе посвящено межгенным взаимодей-

ствиям генов интерлейкинов. Ген-средовые взаимодействия, главным образом,

касаются генов ксенобиотиков, участвующих в патогенезе астмы.

Так, по данным Choi W.A., Kang M.J., Kim Y.J. и соавт. (2012) у корейских детей с БА лучшими моделями взаимодействий определены трехлокусная модель

(IL13, IL13Rα1 и CTLA4 и БА с повышенным общим IgE в крови) и пятилокусная модель (IL4R, IL13, IL13Rα1, CD14 и CTLA4) [169].

У китайских детей с БА выявлена шестилокусная модель взаимодействий

IL-4 (C33T), IL-13 (R130Q), IL4Ra (I75V), IL4Ra (Q576R), STAT6 (C2892T) и

CD14 (- C159T) (ОШ=4,43; 95%ДИ [1,3-15,0], р<0,001) [395].

В исследовании Su M.W, Tung K.Y., Liang P.H. и соавт. (2012) у тайвань-

ских детей с БА проводилось исследование межгенных и ген-средовых взаимо-

действий. Наилучшей значимой трехлокусной моделью повышенного риска раз-

59

вития астмы (р=0,001) определена модель взаимодействия между генами GSTP1,

IL4RA и геном INSIG2, кодирующим индуцированный инсулин. Сырость в поме-

щениях в сочетании с генами STAT6 х IL13 х ADRB2 (rs1042713) также повышает риск развития астмы [355].

По данным Карунас А.С. (2012) у русских больных БА установлена двухло-

кусная модель взаимодействий - IL4 – GSDMB (р=0,001), у башкир - четырехло-

кусная модель - IL4 – IL4RA – IL10 – CCL11 (р=0,001) [54].

При использовании логистической регрессии объединение риска генотипов

IL13 Arg130Gln с IL4R Glu375Ala и IL-13 C- 1111T с IL4R Ser478Pro повышало риск развития астмы по сравнению с их отдельными полиморфизмами [147].

В исследовании Bottema R.W., Kerkhof M., Reijmerink N.E. и соавт. (2010)

показано взаимодействие генов, вовлеченных в развитие и функционирование

Treg клеток, связанных с атопией и фенотипами астмы [146]. Это исследование демонстрирует ассоциацию полиморфизмов генов TGFB1, TGFBR2, IL-6, и IL6R с

атопической сенсибилизацией, и поддержанием баланса между Treg клетками и клетки Th17. Дифференцировка Treg клеток и клетки Th17 перекрёстно регули-

руется TGFb и IL6. TGFb стимулирует развитие Treg клетки, в сочетании с IL-6

стимулирует развитие TH17, которые подавляют TH2-ответ, в результате чего снижается IgE-ответ.

Дедков А.А. (2012) проанализировал парные межгенные взаимодействия у детей с БА, определено 6 комбинаций генотипов повышенного риска возникно-

вения БА у мальчиков: GSTT1 del х GSTM1 del (ОШ=3,80), GSTT1 del х GSTP1

105IV (ОШ=3,50), GSTT1 del х CYP1A1 462II (ОШ=2,83), GSTM1 del х CYP1A1

462II (ОШ=1,88), GSTM1 del х EPHX1 139HR (ОШ=2,87), GSTP1 105IV х CYP1A1

462II (ОШ=1,98). В группе девочек, больных БА, статистически значимых комби-

наций не установлено [47].

Солодилова М.А. (2009) провела анализ парных сочетаний генотипов и сравнила две программы анализа межгенных взаимодействий методом SetAssociation и MDR у взрослых больных БА из Курска [99]. Определено 42 парных сочетаний генотипов ферментов антиоксидантной системы у мужчин и 31 сочета-

60

ний генотипов у женщин, ассоциированных с повышенным риском развития БА.

При использовании метода Set-Association у мужчин с атопической БА установ-

лено взаимодействие 5 генных локусов: IL5 (C-703T), GPX1 (P198L), CAT (- 21A>T), EPHX1 (H139R) и GCLM (-588C>T) (pmin=0,0042), у женщин 3 локусов:

IL5 (C-703T), EPHX1 (Y113H) и NQO1 (P187S) (pmin=0,0001). При анализе мето-

дом MDR у мужчин с атопической БА установлена лучшей четырехлокусная мо-

дель межгенных взаимодействий CAT (-21A>T) х GPX2 (G173V) х GSR (T/C) х IL5

(C-703T) (p=0,001); у женщин - трехлокусная модель взаимодействия генов

EPHX1 (Y113H) х IL5 (C-703T) х GPX1 (P198L) (p=0,001). Наблюдались суще-

ственные различия в структуре и характере взаимосвязей между локусами раз-

личных клинико-патогенетических вариантов БА, так и показаны гендерные раз-

личия при использовании в анализе 2 программ Set-Association и MDR [99].

Важным преимуществом метода MDR, в сравнении с методом Set-

Association, является возможность статистической оценки валидности или вос-

производимости тестируемых моделей (Cross-validation consistency, CVC), расчета ошибки предсказания модели (Prediction error, PE), представления графически иерархической структуры и характера взаимодействий между различными гена-

ми, в том числе между генами, не представленными в наилучших моделях. Метод

MDR позволяет уменьшить размерность числа рассчитываемых параметров при одновременной оценке взаимодействий большого количества SNP-маркеров пу-

тем конструирования новых переменных на основе суммирования сочетаний ге-

нотипов как повышенного, так и пониженного риска развития болезни [99].

Таким образом, анализ межгенных взаимодействий может открыть новые механизмы патогенеза заболевания.

Ген-средовые взаимодействия

Ген-средовые взаимодействия могут быть критическим фактором, модифи-

цирующим фенотипическое проявление генов. Это в первую очередь согласуется с многочисленными эпидемиологическими исследованиями, показывающими значительный вклад факторов внешней среды в развитие БА. Биологические ме-

ханизмы внешне-средовых модификаций генетической программы при развитии