ROLE OF POLYMORPHIC VARIANTS OF THE GENES TNFA, TSLP IN THE OCCUPATIONAL ASTHMA DEVELOPMENT



Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to find possible associations of polymorphic variants rs1800629 of gene TNFA and rs1837253 of gene TSLP with the development of occupational asthma. The analysis of polymorphism of cytokine genes was carried out by means of polymerase chain reaction of DNA synthesis in 83 patients and 195 control subjects. Genomic DNA was isolated from whole blood samples using standard phenol/chloroform extraction techniques. Statistical analysis was performed using χ test as amended by Yeats and odds ratios with 95 % confidence intervals. As a result, it found that in patients with occupational asthma allele C and genotype CC polymorphic locus rs1837253 TSLP gene occurs more frequently (OR = 1.91, 95 % CI 1.11-3.28; p = 0,026 и OR = 2.48, 95 % CI 1.29-4.77; p = 0.010 respectively) than in the control group. The analysis of the association of polymorphic locus rs1800629 TNFA gene with occupational asthma did not reveal statistically significant results. The received data suggest the possible involvement of rs1837253 polymorphism TSLP gene in the formation of occupational asthma.

Full Text

Бронхиальная астма (БА), вызванная условиями труда, в настоящее время является одним из самых распространенных профессиональных бронхолегочных заболеваний во всех развитых странах мира. Профессиональная бронхиальная астма (ПБА) характеризуется как заболевание, этиологически обусловленное воздействием аллергенов на респираторный тракт на рабочем месте [1]. Различные формы БА значительно отличаются друг от друга по клиническому течению, механизмам развития и ответу на проводимую терапию. В развитии аллергической реакции участвует множество компонентов, одним из которых может являться полиморфизм генов, продукты которых задействованы в патогенезе развития атопии. Молекулярно-генетические маркеры могут помочь в дифференциальной диагностике аллергических заболеваний, предсказании развития и течения этого заболевания. Известно, что многофункциональный цитокин TNFA играет важную роль в развитии воспалительного процесса. Он продуцируется макрофагами и Т-клетками и выполняет множество функций в реакции иммунного ответа. Повышенная продукция TNFA ассоциирована с аллелем A полиморфного локуса rs1800629 этого гена. Исследования гена TNFA в качестве гена-кандидата различных мультифакториальных заболеваний активно прово 34 Экология человека 2017.10 Экология труда дятся учеными многих стран. На сегодняшний день существуют данные об ассоциации полиморфного варианта rs 1800629 гена TNFA с развитием таких бронхолегочных заболеваний, как хроническая обструктивная болезнь легких, бронхиальная астма, туберкулез легких и др. [3, 10, 21]. По данным метаанализа 54 исследований сообщается о взаимосвязи полиморфного локуса rs1800629 гена TNFA и риска возникновения атопической бронхиальной астмы [12]. Схожие результаты получены в ходе метаанализа, проведенного Y. Zhang с соавторами [22]. В развитии БА принимают участие многообразные патогенетические механизмы, при этом задействованы многие факторы клеточного иммунитета, такие как Т-лимфоциты, тучные клетки, эозинофилы, альвеолярные макрофаги. Воспаление дыхательных путей при БА опосредовано T-хелперами 2 типа (Th2). Th2 секретируют IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13, стимулируя синтез IgE-антител B-клетками, активируя базофилы и эозинофилы, стимулируют дифференцировку тучных клеток и продукцию слизи [20]. К медиаторам, продуцируемым эпителием дыхательных путей, относится и тимусовый стромальный лимфопоэтин (TSLP). TSLP - интерлейкин-7 - подобный цитокин, который стимулирует дендритные и тучные клетки для активации Т-хелперов 2 типа. Его экспрессия наблюдается в эпителиальных клетках легких, кожи и кишечника. У человека ген TSLP связан с патогенезом астмы, атопического дерматита и эозинофильного эзофагита [13, 20]. До настоящего времени исследований полиморфизма гена TSLP и связи с развитием ПБА в международной рецензируемой литературе не опубликовано. Цель настоящего исследования заключалась в поиске возможных ассоциаций полиморфных вариантов rs1800629 гена TNFA и rs1837253 гена TSLP с развитием профессиональной бронхиальной астмы. Методы В случай-контроль исследование включено 278 человек - жителей Республики Башкортостан, из них 83 больных ПБА и 195 практически здоровых лиц, в анамнезе которых отсутствовали заболевания бронхолегочной системы. Отбор в группу больных с диагностированной ПБА производился сплошным образом из поступивших в клинику ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» (г. Уфа). Средний возраст обследованных пациентов составил (49,1 ± 1,4) года. На долю мужчин приходилось 51,8 % (43 человека), женщин - 48,2 % (40 человек). Группы были сопоставимы по возрасту, полу и этнической принадлежности. Критериями включения в группу больных ПБА являлись: установленный диагноз ПБА, возраст от 25 до 60 лет, стаж работы на предприятии не менее трех лет, проживание на территории Республики Башкортостан. Все обследуемые в результате своей профессиональной деятельности имели контакт с веществами сенсибилизирующего и раздражающе го действия. Среди представителей данной группы встречались лица, чьи профессии связаны со строительными работами, медицинскими и фармакологическими предприятиями, металлургической промышленностью, сельскохозяйственными работами и прядильными комбинатами. Критериями включения для контрольной группы были: исключенный диагноз ПБА, отсутствие хронической бронхолегочной патологии, отсутствие контакта с производственными аллергенами, возраст от 25 до 60 лет, проживание на территории Республики Башкортостан. Образцы ДНК были выделены из лимфоцитов периферической венозной крови методом фенольнохлороформной экстракции. Генотипирование полиморфного варианта rs1800629 гена TNFA проводили методом ПЦР-ПДРФ с использованием праймеров, представленных в табл. 1. Для генотипирования полиморфизма rs1837253 гена TSLP применялись локус-специфические олигонуклеотидные праймеры и зонды, разработанные с помощью программы PrimerQuest (Integrated DNA Technologies, Inc.) (табл.1). Таблица 1 Праймеры и зонды, использованные при генотипировании Праймер TNFA-F AGGCAATAGGTTTT GAGGGCCAT TNFA-R ACACTCCCCATCCTCCCGGCT TSLP-F GCAAGAAAT CTATT CACCTAC TSLP-R ACACT CCAGAT GAGAAATAA Зонд TSLP-C R6G -ATTTGCTTCATAGTTTAGACACGTTGTBHQ-1 TSLP-T Cy5.5 -ATTTGCTTCATAGTTTAGACACATTGT BHQ-3 Статистическую обработку результатов осуществляли с использованием пакетов программ IBM SPSS Statistics v21. Достоверность различий в распределении частот аллелей и генотипов между группами выявляли, сравнивая выборки с использованием критерия X2. Статистически значимыми считали различия при p < 0,05. Относительный риск (ОР) заболевания по конкретному признаку вычисляли как отношение шансов и доверительный интервал (95 % CI) для относительного риска. Исследования проводили на основании заключения биоэтической комиссии Уфимского НИИ медицины труда и экологии человека. Образцы крови были собраны при соблюдении этических норм после получения от всех участников подписанных форм информированного согласия. Результаты В распределении частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1800629 гена TNFA в исследованных группах отмечено преобладание содержания аллеля G и генотипа GG (табл. 2). Гомозиготный генотип AA не был обнаружен ни в группе больных ПБА, ни в контрольной группе. Минорный аллель A встречался в обеих группах примерно с одинаковой 35 Экология труда Экология человека 2017.10 частотой 5,6-6,0 %. Данные различия в частотах аллелей и генотипов между двумя группами не являются статистически значимыми. Таблица 2 Распределение частот генотипов и аллелей полиморфного локуса rs1800629 гена TNFA в группе больных профессиональной бронхиальной астмой и группе контроля Гено тип, ал лель ПБА Контрольная группа х2 р OR 95% CI Абс. Частота, % Абс. Частота, % GG 73 87,9 173 88,7 0,001 0,983 0,93 0,42-2,06 GA 10 12,1 22 11,3 0,001 0,983 1,08 0,49-2,39 AA 0 0,0 0 0,0 0,001 1,000 1,08 0,34-3,45 G 156 94,0 368 94,4 0,001 0,984 0,93 0,43-2,02 A 10 6,0 22 5,6 0,001 0,984 1,07 0,50-2,32 При сопоставлении общей группы больных ПБА и группы индивидов контроля выявлены статистически значимые различия по частотам генотипов полиморфного варианта rs1837253 гена TSLP (табл. 3). Результаты генотипирования выявили, что гомозиготный генотип CC статистически значимо чаще встречался в группе больных ПБА (75,6 %), тогда как его частота в группе контроля составила 55,5 % (х2 = 6,74; p = 0,010). Показано, что частота аллеля С в общей группе больных ПБА статистически значимо выше по сравнению с группой контроля (84,8 и 74,4 % соответственно; х2 = 4,96; p = 0,026). На основе исследования были выявлены молекулярно-генетические маркеры риска развития ПБА, которыми были генотип CC (OR = 2,48; 95 % CI 1,29-4,77) и аллель С (OR = 1,91; 95 % CI 1,11-3,28) изученного локуса. Таблица 3 Распределение частот генотипов и аллелей полиморфного локуса rs1837253 гена TSLP в группе больных профессиональной бронхиальной астмой и группе контроля Гено тип, ал лель ПБА Контрольная группа х2 Р OR 95% CI Абс. Частота, % Абс. Частота, % СС 62 75,6 50 55,5 6,74 0,010 2,48 1,29-4,77 СТ 15 18,3 34 37,8 7,07 0,009 0,37 0,18-0,75 ТТ 5 6,1 6 6,7 0,03 0,874 0,91 0,27-3,10 С 139 84,8 134 74,4 4,96 0,026 1,91 1,11-3,28 Т 25 15,2 46 25,6 4,96 0,026 0,52 0,31-0,90 Примечание. Жирным шрифтом выделены статистически значимые различия (р < 0,05). Обсуждение результатов В результате исследования выявлено отсутствие ассоциации полиморфного варианта rs1800629 гена TNFA с ПБА. При этом наши результаты предполагают, что имеется связь между носительством аллеля C полиморфного варианта rs 1837253 гена TSLP и повышенным риском развития ПБА. К недостаткам настоящего исследования можно отнести небольшой размер выборки, который позволяет выявить только относительно сильные связи. При этом даже этот объем выборки позволил нам выявить статистически значимые ассоциации. Точно неизвестно, каким образом TNF участвует в патогенезе астмы, однако наличие аллеля -308A можно рассматривать как один из генетических факторов риска БА. Замена гуанина на аденин в промоторной области гена TNFA в позиции -308 приводит к увеличению продукции данного цитокина, следствием чего является аномальное течение воспалительной реакции [15]. Само по себе наличие аллеля A, независимо от гомо- или гетерозиготности, повышает риск БА более чем в 2 раза. Так, выявлена значительно более высокая частота -308A аллеля в группе больных атопической БА по сравнению с популяционной выборкой [2]. Существуют данные об ассоциации полиморфного варианта rs1800629 гена TNFA с развитием БА и уровнем IgE в сыворотке крови. Показана более высокая частота аллеля А у больных БА по сравнению с популяционной выборкой у корейцев и китайцев [14, 18]. В то же время в ряде работ ассоциация между геном TNFA и риском развития БА у представителей азиатской расы [8], а также европеоидов [9, 17] не обнаружена. Приведенные данные согласуются с результатами, полученными в нашей работе. Напротив, в ряде исследований указывают, что аллель G ассоциирован с повышенным риском развития бронхолегочных заболеваний. Показано, что риск развития хронического воспалительного процесса в легких и бронхах возрастал более чем в 1,5 раза у детей с генотипом GG гена TNFA [4]. Установлена ассоциация аллеля G полиморфного варианта rs1800629 гена TNFA с развитием БА у детей-европеоидов из Ирландии, Австралии и в смешанной выборке корейцев [5, 7, 19]. Причинами несогласованности результатов данных исследований могут являться как этническая компонента подверженности БА, так и воздействие факторов окружающей среды. Исследования на мышиных моделях показали, что TSLP играет важную роль в инициировании и поддержании аллергического воспаления в дыхательных путях [6, 16]. Эпителиальные клетки бронхов производят провоспалительные цитокины, могут стимулировать воспаление дыхательных путей и сами подвергнуться ремоделированию. Эпителиальные клетки легких являются важным источником TSLP. У больных БА в дыхательных путях обнаружены увеличенные уровни TSLP. Он способен стимулировать аллергическое воспаление, усиливая индуцированную дендритными клетками пролиферацию Th2-клеток [16]. Наши результаты не противоречат результатам исследований зарубежных авторов, которые предполагают [11, 13], что T-аллель полиморфного варианта 36 Экология человека 2017.10 Экология труда rs1837253 гена TSLP связан с уменьшенным риском развития БА. В нашем исследовании обнаружено, что аллель С чаще встречается у больных ПБА, что может являться возможным генетическим критерием предрасположенности к развитию ПБА, а аллель T, который встречался у больных ПБА реже, чем у лиц контрольной группы, может быть фактором резистентности. По-видимому, присутствие аллеля С увеличивает экспрессию TSLP, что, в свою очередь, приводит к усилению воспалительного процесса в дыхательной системе и повышению предрасположенности работников к развитию ПБА. Полученные результаты дают основание предположить, что полиморфный вариант rs1837253 гена TSLP может быть связан с заболеванием ПБА. Оценка индивидуального риска развития ПБА, основанная на выявлении и учете генетических особенностей пациента, позволит оптимизировать проведение скрининговых программ и лечебно-профилактических мероприятий.
×

About the authors

G F Mukhammadiyeva

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: ufniimt@mail.ru

T G Kutlina

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

D O Karimov

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

A B Bakirov

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

A U Shagalina

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

E F Idiyatullina

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

References

  1. Бакумов П.А., Ковальская Е.Н., Зернюкова Е.А., Кочетова Е.И., Алексеев Е.Г. Профессиональная бронхиальная астма // Лекарственный вестник. 2014. № 1 (53). С. 18-30.
  2. Иващенко Т.Э., Останкова Ю.А., Баранов В.С. Анализ полиморфизма гена фактора некроза опухоли-а у больных с атопической бронхиальной астмой // Медицинская генетика. 2005. Т. 4, № 5. С. 195.
  3. Сеитова Г.Н., Букреева Е.Б., Кремис И.С., Пузырев В.П. Ассоциация полиморфных вариантов генов цитокинов (TNF и IL8) с развитием хронической обструктивной болезни легких // Бюллетень сибирской медицины. 2010. Т. 9, № 3. С. 91-97.
  4. Черкашина И.И., Никулина С.Ю., Логвиненко Н.И. Максимов В.Н., Либердовская Е.Д. Клинико-генетический анализ больных бронхиальной астмой // Пульмонология. 2009. № 2. С. 77-81.
  5. Albuquerque R.V., Hayden C.M., Palmer L.J., Laing I.A., Rye P.J., Gibson N.A., Burton P.R., Goldblatt J., Lesouëf P.N. Association of polymorphisms within the tumour necrosis factor (TNF) genes and childhood asthma // Clin. Exp. Allergy. 1998. Vol. 28, N 5. P. 578-584.
  6. Allakhverdi Z., Comeau M.R., Jessup H.K., Yoon B.R., Brewer A., Chartier S., Paquette N., Ziegler S. F., Sarfati M., Delespesse G. Thymic stromal lymphopoietin is released by human epithelial cells in response to microbes, trauma, or inflammation and potently activates mast cells // Exp. Med. 2007. Vol. 204, N 2. P. 253-258.
  7. Almomani B., Hawwa A.F., Millership J.S., Heaney L., Douglas I., McElnay J.C., Shields M.D. Can certain genotypes predispose to poor asthma control in children? A pharmacogenetic study of 9 candidate genes in children with difficult asthma // PLoS One. 2013. Vol. 8, N 4. P. e60592.
  8. Aoki T., Hirota T., Tamari M., Ichikawa K., Takeda K., Arinami T., Shibasaki M., Noguchi E. An association between asthma and TNF-308G/A polymorphism: meta-analysis // J. Hum. Genet. 2006. Vol. 51, N 8. P. 677-685.
  9. Bucková D., Holla L. I., Vasků A. Znojil V., Vächa J. Lack of association between atopic asthma and the tumor necrosis factor alpha-308 gene polymorphism in a Czech population // J Investig Allergol Clin Immunol. 2002. Vol. 12, N 3. P. 192-197.
  10. Fan H.M., Wang Z., Feng F.M., Zhang K.L., Yuan J.X., Sui H., Qiu H.Y., Liu L.H., Deng X.J., Ren J.X. Association of TNF-alpha-238G/A and 308 G/A gene polymorphisms with pulmonary tuberculosis among patients with coal worker’s pneumoconiosis // Biomed Environ Sci. 2010. Vol. 23, N 2. P. 137-145.
  11. He J.Q., Hallstrand T.S., Knight D., Chan-Yeung M., Sandford A., Tripp B., Zamar D., Bossé Y., Kozyrskyj A.L., James A., Laprise C., Daley D. A thymic stromal lymphopoietin gene variant is associated with asthma and airway hyperresponsiveness // J Allergy Clin Immunol. 2009. Vol. 124, N 2. P. 222-229.
  12. Huang H., Nie W., Qian J., Zang Y., Chen J., Lai G., Ye T., Xiu Q. Effects of TNF-а polymorphisms on asthma risk: a systematic review and meta-analysis // J Investig Allergol Clin Immunol. 2014. Vol. 24, N 6. P. 406-417.
  13. Hunninghake G.M., Soto-Quiros M.E., Avila L., Kim H.P., Lasky-Su J., Rafaels N., Ruczinski I., Beaty T.H., Mathias R.A., Barnes K.C., Wilk J.B., O’Connor G.T., Gauderman W.J., Vora H., Baurley J. W., Gilliland F., Liang C., Sylvia J.S., Klanderman B. J., Sharma S. S., Himes B. E., Bossley C. J., Israel E., Raby B.A., Bush A., Choi A.M., Weiss S.T., Celedon J.C. TSLP polymorphisms are associated with asthma in a sex-specific fashion // Allergy. 2010. Vol. 65, N 12. Р. 1566-1575.
  14. Kim H.B., Kang M.J., Lee S.Y., Jin H.S., Kim J.H., Kim B.S., Jang S.O., Lee Y.C., Sohn M.H., Kim K.E., Hong S.J. Combined Effect of Tumour Necrosis FactorAlpha and Interleukin-13 Polymorphisms on Bronchial Hyperresponsiveness in Korean Children with Asthma // Clin. Exp. Allergy. 2008. Vol. 38, N 5. P. 774-780.
  15. Kroeger K.M., Carville K.S., Abraham L.J. The -308 tumor necrosis factor-a promoter polymorphism effects transcription // Mol Immunol. 1997. Vol. 34, N 5. P. 391-399.
  16. Liu Y.J., Soumelis V., Watanabe N., Ito T., Wang Y.H., Malefyt Rde. W., Omori M., Zhou B., Ziegler S. F. TSLP: anepithelial cell cytokine that regulates T cell differentiation by conditioning dendritic cell maturation // Annu Rev Immunol. 2007. N 25. P. 193-219.
  17. Randolph A.G., Lange C., Silverman E.K. Lazarus R., Weiss S.T. Extended haplotype in the tumor necrosis factor gene cluster is associated with asthma and asthma-related phenotypes // Am J Respir Crit Care Med. 2005. Vol. 172, N 6. P. 687-692.
  18. Sandford A.J., Chan H.W., Wong G.W., Lai C.K., Chan-Yeung M. Candidate Genetic Polymorphisms for Asthma in Chinese School-children from Hong Kong // Int. J. Tuberc. Lung. Dis. 2004. Vol. 8, N 5. P. 519-527.
  19. Shin H.D., Park B.L., Kim L.H., Jung J.H., Wang H.J, Kim Y.J, Park H.S., Hong S.J., Choi B.W., Kim D.J., Park C.S. Association of tumor necrosis factor polymorphisms with asthma and serum total IgE // Hum Mol Genet. 2004. Vol. 13, N 3. P. 397-403.
  20. Ying S., O’Connor B., Ratoff J., Meng Q., Fang C., Cousins D., Zhang G., Gu S., Gao Z., Shamji B., Edwards M. J., Lee T. H., Corrigan C. J. Expression and cellular provenance of thymic stromal lymphopoietin and chemokines in patients with severe asthma and chronic obstructive pulmonary disease // J. Immunol. 2008. Vol. 181, N 4. P. 2790-2798.
  21. Zhang S., Wang C., Xi B., Li X. Association between the tumour necrosis factor-a-308G/A polymorphism and chronic obstructive pulmonary disease: an update // Respirology. 2011. Vol. 16, N 1. P. 107-115.
  22. Zhang Y., Zhang J., Tian C., Xiao Y., He C., Li X., Bogati A., Huang J., Fan H. The -308 G/A polymorphism in TNF-a gene is associated with asthma risk: an update by meta-analysis // J Clin Immunol. 2011. Vol. 31, N 2. P. 174-185.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2017 Human Ecology


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies