Семейный полиморфизм гена ADRB2 при бронхиальной астме в детском возрасте

Полный текст

Введение Бронхиальная астма (БА) - это хроническое аллергическое заболевание бронхов. Известно, что к развитию БА имеет отношение большое число генов. В настоящее время генетические исследования при БА направлены на выявление вариантов генов, которые могут предсказать ответ на терапию, выявление вариантов генов, которые связаны с развитием болезни (оценка риска) и играют решающую роль в патофизиологии заболевания, оценку тяжести заболевания [1, 2, 4, 6, 8, 13, 16, 19]. Исследования молекулярно-генетических основ БА позволили установить важную роль полиморфизма многих генов, в том числе генов интерлейкинов и их рецепторов (IL4, IL5, IL4RA и др.), гена В-субъединицы высокоаффинного рецептора к IgE (FCERIB), гена β2-адренергического рецептора (ADRB2) в подверженности людей к развитию этого заболевания [4, 5, 12, 17, 18]. Прогноз БА должен основываться на оценке комплекса генов, персональных факторов и факторов риска окружающей среды, вместе содействующих ее развитию, персистенции, прогрессированию или ремиссии. β2-адренергический рецептор локализован на гладкомышечных клетках бронхов, нейтрофилах, эозинофилах и макрофагах. Стимуляция этого рецептора β2-агонистами и циркулирующими катехоламинами приводит к дилатации дыхательных путей, поэтому β2-агонисты широко применяются в терапии БА [14, 15, 20]. Изменение функциональной активности рецептора зафиксировано у экспериментальных животных и у людей с тяжелой БА [4, 5]. Он играет важную роль в контрактильности дыхательных путей, поэтому мутации кодирующего его гена могут вносить вклад в развитие астмы [6, 13, 15]. Ген β2-адренергического рецептора (ADRB2) относится к генам рецепторных молекул, контролирующих лабильность бронхов. В кодирующей части гена ADRB2, расположенного на хромосоме 5q31, выявлены 9 полиморфизмов, 3 из которых (Argl6Gly, Gln27Glu, Thrl64Ile) изменяют функциональные особенности рецептора, ассоциированы с астматическими фенотипами и эффективностью терапии β2-адреномиметиками. Arg16Gly - международный код полиморфизма: rs1042713. Названия полиморфизма: A46G, Arg16Gly (замена нуклеотида аденина на гуанин, приводящая к замене аминокислоты аргинина на глицин в белке). Частота встречаемости мутантного варианта гена в европейской популяции - 37-41 %. Gln27Glu - международный код полиморфизма: rs1042714. Названия полиморфизма: C79G, Gln27Glu (замена нуклеотида цитозина на гуанин, приводящая к замене аминокислоты глутамина на глутаминовую кислоту в белке). Частота встречаемости мутантного варианта гена в европейской популяции - 24-30 %. Больные, гомозиготные по этим вариантам гена, быстро теряют чувствительность к β2-агонистам и нуждаются в гормональных препаратах. В то же время установлено, что Gly16-форма рецептора существенно быстрее деградирует при действии β-адреномиметиков по сравнению с Arg16 и ассоциирована с ночной БА. Именно поэтому полагают, что больные БА, получающие терапию препаратами этой группы, быстро становятся нечувствительными к ней и нуждаются в лечении глюкокортикоидами. Сходные данные получены и для Glu27 - эта форма рецептора более устойчива к действию β-адреномиметиков, поэтому больные БА, гомозиготные по Glu27, отличаются пониженной чувствительностью дыхательных путей к метахолину [8]. Замену Thrl64Ile при БА наблюдают очень редко, в то время как при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) по результатам Copenhagen general population study было выявлено, что генотип Thr164/Ile164 ассоциирован со сниженной легочной функцией и повышенным риском развития этой патологии в общей популяции [7]. Следует отметить, что частоты «патологических» мутаций ADRB2 у больных БА и здоровых индивидов, по данным литературы, существенно не отличаются, кроме того, у здоровых лиц с фенотипами Glyl6 и Glu27 легочная функция нормальна [1]. Цель исследования - определение семейного полиморфизма гена ADRB2 у детей Приволжского федерального округа России (г. Пермь) с установленным диагнозом бронхиальной астмы. Материалы и методы исследования Проведено одномоментное поперечное исследование 44 детей в возрасте от 3 до 18 лет с установленным диагнозом БА. Средний возраст составил 8,78 ± 4,16 г. Из них девочек - 23 %, мальчиков - 77 %. Распределение по тяжести течения БА: 95,5 % - легкое, 4,5 % - среднетяжелое. Сорок детей обследовались в паре с одним из родителей, имеющих аллергические заболевания, а в случае отсутствия аллергии - в паре с матерью (85 % - в паре с матерями, 15 % - с отцами). Для сравнения использовали 58 практически здоровых детей города Перми, обследованных в центре здоровья МУЗ «Городская детская поликлиника № 2». Средний возраст - 6,05 ± 3,5 г. Мальчики составили 59 %, а девочки - 41 %. На момент осмотра дети не имели жалоб на кожные высыпания, кашель, одышку. Из анамнеза известно, что у детей отсутствовали аллергические кожные и респираторные заболевания. Условия: исследование проводилось в 2013 г. на базе пульмонологического отделения городской детской клинической больницы № 15. Согласно Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации всем родителям было предоставлено информированное согласие на обследование ребенка, которое было ими подписано. Критерии исключения: дети с неустановленным диагнозом бронхиальной астмы, с рецидивирующим обструктивным бронхитом. Сбор образцов крови осуществляли на фильтровальную бумагу для определения двух полиморфизмов в гене ADRB2 у детей с БА в период обострения и ремиссии и у одного из родителей ребенка. В ходе обследования пациентов были заполнены анкеты со слов родителей, проанализированы амбулаторные карты, истории болезни, изучены лабораторные данные. Проводился забор крови из пальца, осуществлялся физикальный осмотр с изучением функции внешнего дыхания (ФВД). Определение двух полиморфизмов в гене ADRB2 Arg16Gly и Gln27Glu осуществлялось в лаборатории ЗАО «Синтол» (г. Москва) методом полимеразной цепной реакции в реальном времени на оборудовании Real-time CFX96 C1000 Touch, Bio-Rad. Объектом исследования послужили образцы крови на фильтровальной бумаге. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли при помощи программы Statistica 10.0. Статистическую значимость различий долей различных вариантов генетического полиморфизма в группах больных бронхиальной астмой и практически здоровых изучали с использованием критерия χ2 Пирсона. Результаты и их обсуждение У 45,5 % детей с БА при изучении полиморфизма Arg16Gly выявлена мутация гена, гетерозиготный вариант гена - у 36,4 %, вариант нормы - у 18,1 %. У практически здоровых детей чаще встречался гетерозиготный вариант (51,7 %), потом вариант с мутацией гена (25,9 %) и вариант нормы - 22,4 %. При изучении полиморфизма Gln27Glu у 27,2 % детей с БА выявлена мутация гена, гетерозиготный вариант - у 36,4 %, вариант нормы - у 36,4 %. У практически здоровых детей чаще встречался вариант нормы (46,6 %), гетерозиготный вариант - 44,8 %, вариант с мутацией - 8,6 % (табл. 1). По нашим данным, у детей с БА по сравнению с практически здоровыми детьми достоверно чаще в полиморфизме Arg16Gly и Gln27Glu встречается вариант с мутацией в гене. Мутация одновременно Arg16Gly и Gln27Glu выявлена у 27,3 %. Характерно, что мутация полиморфизма Gln27Glu как у больных БА, так и у практически здоровых отдельно от Arg16Gly не встречается. Таблица 1 Распределение генотипов гена ADRB2 у детей с БА города Перми в сравнении с детьми без аллергии Вариант Дети с БА (п = 44) Здоровые (п = 58) абс. % абс. % Arg16Gly AA (норма) 8 18,1 13 22,4 AG (гетерозигота) 16 36,4 30 51,7 GG (мутация) 20 45,5* 15 25,9 Gln27Glu AA (норма) 16 36,4 27 46,6 AG (гетерозигота) 16 36,4 26 44,8 GG (мутация) 12 27,2** 5 8,6 Примечание: * р < 0,0320 (критерий Фишера), ** р < 0,0079 (критерий Фишера). Частота встречаемости мутационных вариантов гена ADRB2 жителей города Перми (Arg16Gly - 45,5 %, Gln27Glu - 27,2 %) сопоставима с частотой встречаемости в европейской популяции (Arg16Gly - 37-41 %, Gln27Glu - 24-30 %), но отличается от показателей в азиатской популяции (Arg16Gly - 73 %, Gln27Glu - 52,3 %) [10]. Зависимости тяжести течения БА от полиморфизма гена Arg16Gly и Gln27Glu не было установлено, как и авторами приведенного выше исследования. При сравнении результатов распределения генотипов гена ADRB2 у детей с БА с практически здоровыми детьми города Перми отмечается, что у каждого второго ребенка с БА в полиморфизме Arg16Gly встречается вариант с мутацией, у практически здоровых - у каждого третьего. Говоря о полиморфизме Gln27Glu, отметим, что мутация в гене у детей с БА отмечается в 3 раза чаще, чем у практически здоровых. Достоверно установлено, что причиной обострения БА у 64 % (n = 12) детей с мутациями гена является контакт с аллергеном, у 36 % (n = 8) обострение возникает на фоне острой респираторной вирусной инфекции, у детей без мутации - 32 % (n = 7) и 68 % (n = 17) соответственно (p = 0,0398 по критерию χ2 Пирсона). При изучении полиморфизма Arg16Gly наиболее часто встречалась комбинация мутации в гене и у ребенка, и у родителя (27,5 %), чаще в паре с матерями (91 %). Вариант комбинации в паре AA (родитель) и AG (ребенок) - 20 %, AG (родитель) и GG (ребенок) - 17,5 %. Отсутствие мутаций в парах наблюдалось у 10 % обследованных (табл. 2). При изучении варианта Gln27Glu наиболее часто встречалась комбинация CC (родитель) и CC (ребенок) - 25 % (p < 0,01 по критерию Z, р = 0,005 по критерию Мак Мара). У 12,5 % обследуемых мутация наблюдалась одновременно у ребенка и родителя, чаще в паре с матерями (80 %) (табл. 3). Мутация обоих вариантов полиморфизма отмечается у 12,5 % пар (наиболее часто в паре с матерью - 80 %), мутация отсутствует у - 10 %. Мутация в паре в 2 раза чаще встречается по полиморфизму Arg16Gly. Таким образом, семейный характер полиморфизма гена ADRB2 прослеживается у 27,5 % обследуемых. Следует отметить, что мы смотрели детей в паре с одним из родителей, имеющих признаки аллергического заболевания, возможно, при обследовании обоих родителей эта цифра могла бы быть выше. По результатам нашего исследования большинство мутаций гена ADRB2 возникают de novo. Таблица 2 Распределение комбинаций варианта Arg16Gly у детей города Перми с БА в паре с одним из родителей Генотип у родителя Генотип у ребенка Общее количество (n = 40) абс. % GG (мутация) GG (мутация) 11 27,5* AA (норма) AG (гетерозигота) 8 20 AG (гетерозигота) GG (мутация) 7 17,5 GG (мутация) AG (гетерозигота) 5 12,5** AA (норма) AA (норма) 4 10 AG (гетерозигота) AA (норма) 4 10 AG (гетерозигота) AG (гетерозигота) 1 2,5* Примечание: * р < 0,01 по критерию Z; **p = 0,005 по критерию Мак Мара. Таблица 3 Распределение комбинаций варианта Gln27Glu у детей города Перми с БА в паре с одним из родителей Генотип у родителя Генотип у ребенка Общее количество (n = 40) абс. % CC (норма) CC (норма) 10 25* CC (норма) CG (гетерозигота) 6 15 CG (гетерозигота) GG (мутация) 6 15 GG (мутация) GG (мутация) 5 12,5 CG (гетерозигота) CC (норма) 5 12,5 CG (гетерозигота) CG (гетерозигота) 4 10 GG (мутация) CG (гетерозигота) 3 7,5 GG (мутация) CC (норма) 1 2,5* Примечание: * p < 0,01. Ряд исследователей полагает, что частоты «патологических» мутаций ADRB2 у больных БА и здоровых индивидов существенно не отличаются, кроме того, у здоровых лиц с фенотипами Glyl6 и Glu27 легочная функция нормальна, а бронхиальная гиперреактивность отсутствует, поэтому маловероятно, что эти мутации являются непосредственной причиной БА [9]. Продолжение исследования семейного полиморфизма гена ADRB2 может помочь в установлении факторов риска и прогноза БА у детей. Выводы 1. Мутация в гене ADRB2 у детей с БА встречается чаще, чем у практически здоровых: в 2 раза по Arg16Gly и в 3 раза по Gln27Glu. 2. У трети детей с БА встречается одновременно мутация обоих полиморфизмов, причем мутация полиморфизма Gln27Glu всегда в комбинации с мутацией полиморфизма Arg16Gly как у детей с БА, так и у практически здоровых. 3. Причиной обострения БА в группе детей с мутациями гена чаще является контакт с аллергеном, а у детей без мутации - респираторные инфекции. 4. Семейный характер полиморфизма гена ADRB2 прослеживается у 27,5 % детей с БА, мутация обоих полиморфизмов в парах встречается в 12,5 % случаев, наиболее часто в паре с матерями (80 %), большинство мутаций гена ADRB2 возникают de novo.

Об авторах

Мария Сергеевна Пономарёва

Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера

Email: sms79@yandex.ru
кандидат медицинских наук, ассистент кафедры факультетской педиатрии

Евгений Григорьевич Фурман

Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера

Email: furman1@yandex.ru
доктор медицинских наук, профессор, проректор по науке, заведующий кафедрой факультетской педиатрии

Екатерина Александровна Хузина

Городская детская клиническая поликлиника № 6

кандидат медицинских наук, врач-пульмонолог

Аида Махмутовна Ярулина

Городская детская клиническая поликлиника № 2

врач-педиатр

Елена Анатольевна Жданович

Клиники «Альфа-центр здоровья»

врач-педиатр

Список литературы

Дополнительные файлы