Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,798

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гафаров Н.И. 1 Захаренков В.В. 1 Панев Н.И. 1 Казицкая А.С. 1 Ядыкина Т.К. 1 Гуляева О.Н. 1

---

1 ФГБУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» СО РАМН

Изучено распределение биохимических маркёров генов гаптоглобина HP, группоспецифического компонента комплемента GC, флуоресцентной эстеразы EsD, кислой фосфатазы эритроцитов AcP и делеционный полиморфизм («нуль-аллели» генов GSTT1 (GST-θ1), GSTM1 (GST-μ1) у шахтёров Кузбасса, больных антракосиликозом, и у лиц контрольной группы, не имеющих этой патологии. Показано, что наиболее подвержены заболеванию антракосиликозом обладатели генотипов HP 1-1, GC 2-2, EsD 1-2, AcP bb, GSTT 1(–), а резистентны обладатели генотипов HP 2-2, GC 1-1. Es D 1-1, AcP aa, AcP bc. Частота генотипов риска заболевания антракосиликозом у работников старшей возрастной группы ниже, чем у молодых работников. Частота генотипов резистентности к этому заболеванию в большинстве случаев у таких работников выше. Это может указывать на действие естественно-биологического отбора у работников угледобывающих предприятий.

Статья в формате PDF

295 KB

ранняя диагностика профессиональных заболеваний

генетические маркёры предрасположенности

антракосиликоз

1. Анализ уровней гетерозиготности по локусам at P1, TF, PGM1, ACP1, HP, GC, GLO, C3 и ESD у пациентов с различным течением туберкулёза лёгких / А.С. Сергеев [и др.] // Генетика. – 2001. – Т. 37, № 12. – С. 1673–1680.

2. Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены «предрасположенности». Ведение в предиктивную медицину. – СПб.: Интермедика, 2000. – 272 с.

3. Вавилин В.А. Ассоциация полиморфных ферментов биотрансформации ксенобиотиков с предрасположенностью к бронхиальной астме у детей с наследственной отягощенностью и без таковой // Генетика. – 2002. – Т. 38, № 4. – С. 539–545.

4. Вейр Б. Анализ генетических данных. – М.: Мир, 1995. – 400 с.

5. Генетическая предрасположенность к развитию токсического цирроза печени, вызванного алкоголем / В.А. Спицын [и др.] // Генетика. – 2001. – Т. 37, № 5. – С. 698–707.

6. Захаренков В.В., Виблая И.В., Олещенко А.М. Научный обзор результатов ФГБУ «НИИ КПГПЗ» СО РАМН по влиянию внешнесредовых и генетических факторов на развитие профессиональных заболеваний // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. – 2012. – № 5–2 (87). – С. 141–145.

7. Захаренков В.В., Гафаров Н.И., Панев Н.И., Кучер А.Н., Фрейдин М.Б., Рудко А.А., Ядыкина Т.К., Казицкая А.С. Распределение биохимических и молекулярно-генетических маркёров генов у работников угледобывающих предприятий Кузбасса, больных хроническим пылевым бронхитом // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. – 2012. – № 1. – С. 93–97.

8. Измеров Н.Ф., Каспаров А.А. Медицина труда. Введение в специальность. – М.: Медицина, 2002. – 392 с.

9. Кучер А.Н. Динамика генетико-демографической структуры и генетическое разнообразие коренных и пришлых популяций Сибирского региона: дис. … д-ра биол. наук. – Томск, 2001. – 334 с.

10. Молекулярная клиническая диагностика. Методы: пер. с англ. / под ред. С. Херрингтона, Дж. Макги. – М.: Мир, 1999. – 558 с.

11. Прокоп О., Гёлер В. Группы крови человека: пер. с нем. – М.: Медицина, 1991. – 511с.

12. «Синтетические» карты генофонда мари (по данным об иммунобиохимическом полиморфизме) / О.П. Балановский [и др.] // Генетика. – 1999. – Т. 35, № 1. – С. 74–82.

13. Mannervik B. The isozymes of glutathione transferase // Adv. Enzym. Relat. Areas Molec. Biol. – 1985. – Vol. 57. – P. 357–417.

14. Spurdle A.B., Webb P.M., Purdie D.M., et al. Polymorphisms at the glutathione S-transferase GSTM1, GSTT1 and GSTP1 loci: risk of ovarian cancer by histological subtype // Carcinogenesis. – 2001. – Vol. 22. – P. 67–72.

В последние годы отмечается ухудшение медико-демографической ситуации как в целом по России, так и в промышленных городах Сибири: резкий рост преждевременной смертности трудоспособного населения, увеличение уровня трудопотерь от производственной заболеваемости, ухудшение репродуктивного здоровья населения. Анализ распределения профессиональных заболеваний в Кемеровской области по отраслям промышленности показал, что до 78 % лиц с профессиональными заболеваниями приходится на угольную отрасль. Из профессиональных заболеваний шахтёров-угольщиков с большой частотой встречаются заболевания органов дыхания – антракосиликоз и хронический пылевой бронхит, вибрационная болезнь, нейросенсорная тугоухость [8].

Наряду с таким способом снижения профессиональной заболеваемости, как исключение неблагоприятного производственного фактора, провоцирующего развитие болезни, важное место занимают разработка методов ранней диагностики начальных стадий профессиональных заболеваний и своевременная профилактика, основанная на изучении наследственной предрасположенности к профессиональным заболеваниям. Это направление является приоритетным в современной медицине труда [6, 7].

Изучение генетических маркеров, наиболее часто встречающихся у больных лиц, дает возможность судить об участии наследственных факторов в развитии того или иного заболевания и выявлять среди населения группы лиц с генотипами повышенного риска и определять меры своевременной профилактики [2].

Цель настоящей работы – изучить связь биохимического и молекулярно-генетического полиморфизма с предрасположенностью к антракосиликозу (АС) – профессиональному заболеванию органов дыхания у работников угледобывающих шахт Кузбасса.

Материалы и методы исследования

Обследовано 300 работников угледобывающих предприятий Кузбасса, больных АС, в возрасте 40–59 лет и 150 человек – контрольной группы здоровых лиц, работающих в тех же санитарно-гигиенических условиях, но не имеющих профессиональной патологии.

Материалом для исследования служили образцы венозной крови. Сывороточные маркёры гаптоглобин (HP, аллели Нр1 и Нр2) и группоспецифический компонент (GC, аллели Gc1 и Gc2) определяли методом электрофореза в полиакриламидном геле, изоферменты флуоресцентной эстеразы (EsD, аллели EsD1, EsD2), кислой фосфатазы (AcP, аллели AcPa, AcPb, AcPc) определялись электрофорезом в крахмальном геле [11]. Исследовались также «нуль-аллели» генов, кодирующих ферменты биотрансформации ксенобиотиков – трансфераз GSTT1 (GST-θ1), GSTM1 (GST-μ1). Анализ литературы указывает на неодинаковую функциональную активность продуктов разных аллелей указанных генов. Для гаптоглобина это неодинаковое сродство разных генотипов НР к Hb, функции антител продуктов НР 2-2 и НР 2-1 против некоторых патогенных микроорганизмов, большая их физиологическая устойчивость по сравнению с НР 1-1. Для EsD обнаружено, что функциональная активность гена EsD1 на 60 % выше, чем EsD2; показана связь EsD 2-2 с развитием цирроза печени [5], туберкулёза лёгких [1].

Ген GSTT1 (ЕС 2.5.1.18) кодирует глутатион-S-трансферазу класса θ, которая локализована в эритроцитах и связана со II-й фазой биотрансформации ксенобиотиков. «Нуль-аллель» или делеция в этом гене в гомозиготном состоянии обуславливает нулевую активность его продукта. Частота «нуль-аллеля» у европеоидов достигает 38 %. Полиморфизм GSTT1 может приводить к индивидуальным различиям в метаболизме некоторых ксенобиотиков [13]. Ген GSTM1 (ЕС 2.5.1.18) кодирует фермент глутатион-S-трансферазу класса μ, который метаболизирует ксенобиотики совместно с цитохромами Р450. «Нулевой» аллель GSTM1 (–) обусловлен делецией гена GSTM1, его частота в некоторых популяциях достигает 45-50 %. Отсутствие активности продукта GSTM1 может быть фактором риска раковых заболеваний, например, рака лёгких, атопической бронхиальной астмы [3].

Выделение ДНК проводилось фенол-хлороформным методом [10]. Полиморфизм «нуль-аллелей» генов GSTM и GSTT1 изучали методом полимеразной цепной реакции [14], статистическая обработка проводилась с помощью стандартных алгоритмов биометрии. Для оценки различий в распределении генотипов больных лиц и контрольной группы рассчитывали значение χ2 с поправкой на непрерывность и величину относительных шансов OR, которая показывает, во сколько раз чаще болезнь развивается у лиц с наличием данного генотипа по сравнению с теми, у кого он отсутствует [4]. В данной работе мы оценивали частоты генотипов и фенотипов в 3 группах больных лиц в возрасте 40–49 лет, 50–54 года и 55–59 лет. Для кодоминантных генетических систем оценивалось соответствие наблюдаемого и ожидаемого распределения генотипов исходя из правила Харди - Вайнберга. Все вычисления выполнены на ПК Pentium 4 по стандартным программам.

Результаты исследования и их обсуждение

Биохимические полиморфные системы

По большинству изученных биохимических полиморфных систем наблюдалось соответствие наблюдаемого и ожидаемого распределения генотипов исходя из правила Харди-Вайнберга.

Распределение генотипов НР у больных и у здоровых лиц в целом было сходно с данными по русскоязычному населению Сибири [1, 9, 12]. Обнаружены статистически значимые различия частот генотипов между здоровыми и больными лицами по критерию χ2 и ОR. Генотипом риска является НР 1-1 (табл. 1). У больных лиц с увеличением возраста (и стажа работы) наблюдается снижение частоты генотипов риска НР 1-1 с 0,3943 (возраст 40–49 лет) до 0,1712 (возраст 50–59 лет). Мы предполагаем, что в данном случае идет довольно поздняя по возрасту элиминация обладателей генотипов риска НР 1-1, вероятно, вследствие выбывания с производства по причине болезни и профнепригодности. В контрольной группе таких выраженных различий частоты генотипа НР 1-1 не наблюдается, хотя в старшей возрастной группе незначительно увеличена частота гетерозиготных генотипов.

По системе GC частоты генотипов и генов в изученной выборке здоровых и больных лиц в целом также сходны с частотами генотипов и генов, характерных для русскоязычного населения Сибири [1, 9, 12]. Обнаружены статистически значимые различия частот генотипов между здоровыми и больными лицами по критерию χ2 и OR (табл. 2). Генотип GC 1-1 можно рассматривать как протекторный (χ2 = 17,46; OR = 0,41). Частота этого генотипа градуально увеличивается с возрастом работников. Генотипы GC 1-2, GC 2-2 можно рассматривать как генотипы предрасположенности к развитию АС, причём с увеличением возраста частота генотипа GC 2-2 снижается от 0,2113 до 0,0991, что может указывать на то, что наличие этого генотипа, так же, как и генотипа НР 1-1, может быть связано с тяжестью заболевания и, как следствие, их быстрым выбыванием с производства.

По системе EsD частоты генотипов и генов сходны с таковыми для русскоязычного населения Сибири, а также РФ [1, 9, 12]. По этой системе также выявлены различия в распределении частот генотипов у больных АС и здоровых лиц (табл. 3). Генотип EsD 1-1 может рассматриваться как протекторный (χ2 = 7,12, ОR = 0,5), а генотип EsD 1-2 – как генотип риска АС (χ2 = 5,38, ОR = 1,91). Частота генотипа риска EsD 1-2 снижается, а частота протекторного генотипа EsD 1-1 увеличивается с возрастом больных лиц, что тоже можно рассматривать как следствие профессионального отбора. В контроле таких градуальных изменений частот генотипов не наблюдается.

Таблица 1

Распределение генотипов и частот аллелей гаптоглобина НР у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Примечания к табл. 1–4:

N – размер изученной выборки, χ2 – значение хи-квадрат теста на соответствие эмпирического и теоретического распределения генотипов исходя их правила Харди - Вайнберга, F_IS – индекс фиксации Райта, χ2(2) – оценка достоверности различий распределений генотипов между больными лицами и контролем, р – уровень значимости этих различий, OR – отношение шансов.

Таблица 2

Распределение генотипов и частот аллелей группоспецифического компонента GC у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

При анализе распределения частот генотипов АсР у больных и здоровых лиц (табл. 4) оказалось, что к генотипам риска относятся генотипы АсР ab и АсР bb – самые распространенные среди остальных генотипов (χ2 = 9,9 и 11,15 соответственно, OR = 2,09 и 2,28). К генотипам резистентности относится вариант АсР аа. Но если по системам НР, GC и EsD генотипами резистентности к АС были в основном часто встречающиеся генотипы, по системе АсР этого не наблюдается.

Таблица 3

Распределение генотипов и частот аллелей флуоресцентной эстеразы EsD у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Таблица 4

Распределение генотипов и частот аллелей кислой фосфатазы эритроцитов АСР у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Молекулярно-генетические маркёры

Делеционный полиморфизм GSTT 1 был изучен у 62 больных АС и 122 лиц контрольной группы. Были выявлены статистически значимые различия по частотам фенотипов GSTT 1(+) и GSTT 1(–) между здоровыми и больными лицами. Частота «нулевого» фенотипа в контроле превышала значение в группе больных лиц: 0,2541 против 0,1325; р = 0,04; OR = 2,68. При этом его частота у больных лиц сначала уменьшалась в 2,7 раза, затем снова возрастала. Это может быть обусловлено тем, что наличие «нуль-аллелей» гена GSTT 1 обуславливает очень сильный отбор против его носителей, особенно в группе больных лиц, и развитие профессионального заболевания уменьшает количество носителей «нуль-аллелей» среди больных. Не было обнаружено статистически значимых различий по частоте делеций гена GSTM1 между больными работниками и лицами контрольной группы, частоты GSTM1(+) и GSTM1(-) незначительно отличались от 0,5.

Заключение

Эндогенными факторами риска развития антракосиликоза у шахтёров-угольщиков юга Кузбасса является наличие маркёров HP 1-1, GC 1-2, GC 2-2, EsD 1-2, АCР ab, ACP bb. Эндогенными факторами резистентности к развитию антракосиликоза является наличие маркёров GC 1-1. EsD 1-1, ACP aa.

Анализ молекулярно-генетического полиморфизма показал, что лица - обладатели варианта GSTT1(+), вероятно, наиболее подвержены антракосиликозу, а обладатели варианта GSTT1(?) резистентны к нему. Частоты этих вариантов неодинаковы у лиц разного возраста: частота варианта GSTT1(?) с возрастом сначала снижается, затем возрастает. Частоты полиморфизмов GSTM1(+) и GSTM1(-) у здоровых и больных лиц разного возраста были сходны и составляли примерно 0,5.

Рецензенты:

Жукова А.Г., д.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальных гигиенических исследований, ФГБУ «НИИ КПГПЗ» СО РАМН, г. Новокузнецк;

Филимонов С.Н., д.м.н., профессор, проректор по учебной работе, ГБОУ ДПО НГИУВ, г. Новокузнецк.

Работа поступила в редакцию 12.09.2014.

Библиографическая ссылка