В статье представлены результаты изучения полиморфизма генов GSTM1 и GSTT1 у больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и здоровых лиц. Гомозиготную делецию генов  GSTM1 и GSTT1 можно рассматривать как генетический предиктор развития ХОБЛ.

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) относится к числу наиболее  распространенных и тяжелых мультифакториальных заболеваний. По данным Всемирной организации здравоохранения от ХОБЛ ежегодно умирают около 3 млн. человек [1].

ХОБЛ — хроническое, экологически опосредованное воспалительное заболевание дыхательной системы, проявляющееся частично обратимой бронхиальной обструкцией, характеризующееся прогрессированием и нарастающими явлениями хронической дыхательной недостаточности. С развитием ХОБЛ связано воспаление, возникающее на  воздействие ингалируемых патогенных частиц или газов, а также факторы, регулирующие пролиферацию соединительной ткани: системы коллагенолиза и фибринолиза.

Развитие ХОБЛ в основном связывают с участием генов ингибиторов сериновых протеаз, медиаторов воспаления, генов ферментов детоксикации ксенобиотиков и др.  [2].

В развитии заболеваний органов дыхания наибольшее значение и вовлеченность имеют полиморфизмы генов глутатион-S-трансфераз — GSTM1, GSTТ1 и GSTР1. Глутатион-S-трансферазы активно участвуют в детоксикации ксенобиотиков путем их коньюгации с глутатионом, который содержится в жидкости, выстилающей эпителий легких. Они играют ключевую роль в обеспечении устойчивости клеток к перекисному окислению липидов, свободным радикалам, алкилированию белков и предотвращении поломок ДНК. В основе клинических проявлений ХОБЛ лежат морфологические, патофизиологические, иммунологические изменения, возникающие в результате оксидантного повреждения ткани легких.

Ген GSTM1 локализован на хромосоме  1 (1р13.3), его полиморфизм обусловлен наличием делеции в 10 т.п.н., приводящего к нарушению синтеза соответствующего фермента.  Известно, что полиморфизм гена GSTM1 влияет на степень выраженности окислительного стресса [3].  Была показана ассоциация между тяжестью течения профессионального бронхита и  нулевым генотипом гена GSTM1 [4]. Имеются сведения о повышении частоты нулевых генотипов гена GSTM1 среди больных эмфиземой легких, раком легкого и молочной железы, раком желудка и прямой кишки, у курящих больных хроническим бронхитом, риском развития бронхиальной астмы и эндометриоза [3,5,6].

Ген GSTТ1 расположен на  22 хромосоме (22q11.2). Исследования показали, что полиморфизм гена GSTТ1 соответствует частичной или полной делеции гена, приводящей к снижению активности фермента. Увеличение частоты нулевого аллеля гена GSTТ1 отмечено у больных БА [6].

Цель настоящей работы – установить ассоциацию полиморфизма генов GSTM1, GSTТ1 с развитием хронической обструктивной болезни легких.

Материал и методы. Нами было обследовано 30 больных ХОБЛ, находившихся на лечении в пульмонологическом отделении Онкологического диспансера г. Астаны, из них 23 мужчин и 7 женщин. Средний возраст больных составил 58±7 лет. Обследование включало в себя сбор анамнеза, клинический осмотр, общепринятые и специальные лабораторные методы исследования.

У 8-и больных ХОБЛ сочеталась с  бронхиальной астмой (БА), у 8-и – с внебольничной пневмонией, у 4-х – с бронхоэктатической болезнью. Степень тяжести ХОБЛ определяли согласно критериям GOLD, 2009 (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease). У 17 больных (56,7%) заболевание было средней степени тяжести, у 13 больных (43,3%)  — ХОБЛ тяжелой степени тяжести. Длительность болезни в среднем составила 13,8±10,3 лет. Курящих было 70% со средним стажем курения 30,2±11,2 лет.  Среднее количество выкуриваемых сигарет – 16,3±7,8 штук в день. Контакт с профессиональными вредными факторами отмечали 25% больных, преимущественно это были  цемент и ацетон. Отягощенная наследственность по бронхо-легочной патологии была у 23,3% больных.

Результаты сравнивали с контрольной группой из 32 практически здоровых лиц в возрасте от 18 до 45 лет преимущественно казахской национальности.

Полиморфизм генов GSTM1, GSTТ1 оценивали с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). После амплификации продукты реакции анализировали методом электрофореза в 7,5% полиакриламидном геле с последующей обработкой бромидом этидия. Визуализация осуществлялась в УФ-свете.

Статистический анализ проводился с использованием стандартного метода χ2 для оценки достоверностей различий между частотами вариантов GSTM1, GSTТ1 в группах больных и контроля.

Результаты и  их обсуждение. Метод генотипирования GSTM1, GSTT1 позволил отличить гомозиготную делецию генов (генотипы GSTM1 «-», GSTT1«-») от гетерозиготы и нормальной гомозиготы, которые объединялись как генотипы GSTM1 «+», GSTT1 «+». Данные по распределению изученных генотипов представлены в табл. 1.

 

Таблица 1 — Распределение генов глутатион S-трансферазы М1 и Т1

Контроль (n=32) ХОБЛ (n=30)
present null present null
абс % абс % абс % абс %
GSTM1 19 59,4 13 40,6 3 10 27 90
GSTT1 21 65,6 11 34,4 12 40 18 60

 

 

Таблица 2 – Распределение генотипов GSTM1 и GSTT1 в выборках больных и контрольной группе (Тест Кохрана-Армитаджа для линейных трендов, χi=[0,1,2], df=1)

 

Генотипы ХОБЛ Контроль χ2 p OR
n=30 n=32 знач. 95%CI
GSTM1 (+/+, +/-) 0,100 0,594 16,49 5,0E-5 0,08 0,02-0,30
0,000 0,000 1,07 0,02-55,40
GSTM1 (-/-) 0,900 0,406 13,15 3,29-52,59
GSTT1 (+/+, +/-) 0,400 0,656 4,08 0,04 1,35 0,0,12-0,98
0,000 0,000 1,07 0,02-55,40
GSTT1 (-/-) 0,600 0,344 2,86 1,02-8,04

 

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что частота встречаемости нулевых вариантов GSTM1 и GSTT1 у больных ХОБЛ значительно превышает таковую в контрольной группе. Различия по частоте встречаемости GSTМ1 «-»  и GSTT1 «-» оказываются статистически достоверными (χ2=16,49 при df=1, р<0,05 и χ2=4,08 при df=1, р<0,05 соответственно). Частота нулевого варианта GSTM1, полученная нами в контроле (40,6%), сопоставима с литературными данными (в среднем – 42,9%) [4,7,8, 9]. Полученные результаты свидетельствуют в пользу большей подверженности лиц-носителей генотипов GSTM1 «-» и GSTТ1 «-» риску заболеть ХОБЛ. Величина OR при этом составила 13,15 и 2,87 соответственно.

По данным Васильевой М.В. (2006) у больных ХОБЛ частота нефункционального генотипа GSTM1 «-» как в общей группе, так и среди курящих пациентов с ХОБЛ была значимо повышена по сравнению с контролем [10]. По данным других исследователей [11, 12], в большинстве популяций ассоциация нулевого генотипа гена GSTT1 с ХОБЛ отсутствует.

Найдена ассоциация  нулевого генотипа GSTM1 с риском заболевания ХОБЛ по результатам исследований Philip Jj. et al., 1997, S.L. Cheng et al., 2004, Васильевой М.В., 2006 [10, 13, 14].

Таким образом, предыдущие исследования роли ферментов GSTM1 и GSTT1 в патогенетических механизмах развития ХОБЛ имеют противоречивый характер. Нами получены подтверждающие сведения участия этих генов в предрасположенности к развитию заболевания.

Литература

  1. World Health Organization Website. Chronic Obstructive Pulmonary Disease http:// www.who.int/respiratory/copd
  2. Lomas DA, Silverman EK. The genetics of chronic obstructive pulmonarу disease // Respir. Res. — 2001.V. 2(1). P. 20-26.
  3.  Barnes H.J. Molecular genetics of chronic obstractive pulmonary disease// Thorax. – 1999. – Vol. 54. – P. 245 – 252.
  4. Пай Г.В., Кузмина Л.П., Ковчан О.В., Петрова Н.В., Спицын В.А. Генетические маркеры бронхолегочных заболеваний профессионального генеза на примере анализа полиморфных генов глутатион-S-трансферазы М1 и цитохрома Р-450А1 // Медицинская генетика.2003. Т.25. С.223-226.
  5. Афанасьева И.С., Спицин В.А. Наследственный полиморфизм глутатион-S-трансферазы печени человека в норме и при алкогольном гепатите// Генетика.  1990. Т. 26(7). С.1309 – 1314.
  6. Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э. Асеев М.В. Геном человека и гены «предрасположенности» (введение в предиктивную медицину). СП.: Интермедика, 2000. 272  с.
  7. Баранов В.С., Иващенко Т.Э. и др. Генетические факторы предрасположенности и терапии эндометриоза // Генетика. – 1999.- Т. 35, №2.- 243-248.
  8. Морозова А.А. Клинико-генетические ассоциации при железо-дефицитной анемии: Автореферат дисс. на соискание уч. степени к.б.н. – Уфа.- 2001. – С.15.
  9. Cotton S.C., Sharp L. et al. Glutathione S-transferase polymorphisms and colorectal cancer // Am. J. Epidemiol. – 2000. – Vol. 151. – P. 7-32.
  10. Васильева М.В. Генетические и иммунологические параллели у больных раком легкого и бронхиальной астмой // Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. мед. наук. – Томск. – 2006. – С. 12-20.
  11. Ахмадишина Л.З., Корытина Г.Ф., Мингазова С.Р., Янбаева Д.Г., Бакиров А.Б., Викторова Т.В.Роль полиморфизма генов CYP1A1, EPHX1, GSTM1, GSTT1 И GSTP1 в развитии хронических бронхитов профессионального генеза //Экологическая генетика  «Издательство Н-Л».-  2005. — Cтр 11-17.
  12. Jae-Joon Yim, Gye Young Park, Choon-Taek Lee, Young Whan Kim, Sung Koo Han, Young-Soo Shim, Chul-Gyu Yoo Genetic susceptibility to chronic obstructive pulmonary disease in Koreans: combined analysis of polymorphic genotypes for microsomal epoxide hydrolase and glutathione S-transferase M1 and T1 // Thorax 2000. —  55 : 121-125.
  13. Cheng S. L.,  Yu C.J.,  Chen C.J. and Yang P.C.  Genetic polymorphism of epoxide hydrolase and glutathione S-transferase in COPD// European Respiratory Journal June 1, 2004 vol. 23 no. 6 818-824.
  14. Philip Jj. Sherratt, David J. Pulford, David J. Harrison., Trevor Green. and John D. Hayes. Evidence that human class Theta glutathione S-transferase T1-1 can catalyse the activation of dichloromethane, a liver and lung carcinogen in the mouse // Biochem. J. (1997) 326.

 

Өкпенің созылмалы ауруына шалдыққан GSTM1 мен GSTT1 гендерінің полиморфизмі зерттеулерінің нәтижелері

Р.И. Берсимбай, А.Ю. Акпарова, Т.Е. Ещжанов, Ж. Мадет

Өкпенің созылмалы ауруына шалдыққан және дені сау адамдардың GSTM1 мен GSTT1 гендерінің полиморфизмі зерттеулерінің нәтижелері ұсынылған. GSTM1 мен GSTT1 гендерінің гомозиготалы бөлінулерін ӨСА дамуының генетикалық дәнекер ретінде қарастыруға болады.

Role of polymorphism of xenobiotics’ biotransformation enzymes genes in development of lungs chronic obstructive illness

Р.I. Bersymbay, А.U. Акparova, Т.Е. Еshzhanov,  Zh. Маdet

Results of polymorphism research of the GSTM1 and GSTT1 genes in chronic obstructive disease  (COPD) of lung and healthy controls are presented. Homozygous deletion of GSTM1 and GSTT1 genes, it is possible to consider as a genetic predictor of the COPD occurrence.

Роль полиморфизма генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков в развитии хронической обструктивной болезни легких

Р.И. Берсимбай, А.Ю. Акпарова, Т.Е. Ещжанов, Ж. Мадет

Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева

Поисковые слова: