УДК 616 – 097 - 616. 24

© Коллектив авторов, 2010

Поступила 02.02.2010 г.

 

Л.М. КАРЗАКОВА, Л.Н. ИВАНОВ,
Л.В. БОРИСОВА, О.М. МУЧУКОВА

 

ИММУНОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ
ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ 85
В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

 

Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова, Чебоксары

 

Исследована роль иммуногенетических факторов в развитии хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) в условиях антропогенного загрязнения атмосферы, связанного с химическим производством. Результаты исследования показывают, что развитие ХОБЛ контролируется  HLA-аллелями DRB1, DQA1 и DQB1. Положительно ассоциированные аллели DRB1*11 и DQB1*0301 маркируют высокую степень предрасположенности к ХОБЛ: наличие в генотипе  DRB1*11 и DQB1*0301 повышает риск развития заболевания в 7,52 и 5,94 раза соответственно.Аллели DRB1*01, DQA1*0101, DQB1*0501 и DQB1*0502-04 являются маркерами резистентности к заболеванию.

The research deals with role of immune and genetic factors in chronic obstructive lung disease (COLD) development in the conditions of anthropogenic air pollution, caused by chemical production. The results proves that COLD  development is controlled by HLA-alleles DRB1, DQA1 иDQB1.  Positively associated allelesDRB1*11 and DQB1*0301 mark the  high tendency to COLD: presence  DRB1*11 and DQB1*0301 in  genotype increases the risk disease development for  7,52 and 5,94 times correspondingly. Alleles DRB1*01, DQA1*0101, DQB1*0501 and DQB1*0502-04 are the markers of resistance tothe diseases.

 

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) – широко распространенное заболевание, представляющее серьезную медико-социальную проблему. ХОБЛ является одной из главных причин нетрудоспособности, инвалидности и смертности взрослого населения, т.к. имеет неуклонно прогрессирующий характер течения с исходом в хроническую дыхательную недостаточность и легочное сердце [11]. Рост заболеваемости ХОБЛ  связывают с катастрофически ухудшающимися экологическими условиями и повсеместно распространенной вредной привычкой – курением.

Длительное, четыре и более лет, проживание в районах высокого промышленного загрязнения атмосферы с отсутствием отдыха в загородных зонах с относительно благоприятной экологической обстановкой является фактором риска развития патологии дыхательной системы [10, 18]. В городах с развитой промышленностью значительными по объему загрязнителями атмосферного воздуха являются диоксиды азота и серы, оксид углерода, аммиак, формальдегид, ксенобиотики (пестициды, соли тяжелых металлов, нитраты, нитриты, радионуклиды, синтетические химические соединения и всевозможные биологические контаминанты) [1, 6].

Город Новочебоксарск, построенный 50 лет назад как город-спутник, город химиков и гидростроителей долгое время оставался под завесой секретности вследствие производства на АО «Химпром» химического оружия. Атмосферный воздух Новочебоксарска содержит вещества в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые концентрации по диоксиду серы и четыреххлористому углероду. Основными выбросами АО «Химпром» являются хлор, хлорофос [8]. Помимо проживания в условиях загрязненного химическими поллютантами атмосферного воздуха фактором риска развития ХОБЛ может выступать профессиональная деятельность в химическом производстве [16].

Несмотря на то, что курение в 90 % случаев признается основным фактором риска развития ХОБЛ, лишь у 15 – 20 % курящих выявляется особая чувствительность к действию табака, не у всех жителей крупных городов, работающих в условиях вредных производств, развивается бронхиальная обструкция [5, 16]. Следовательно, в формировании ХОБЛ участвуют внутренние индивидуальные факторы. Предполагается наличие группы генов восприимчивости ХОБЛ, включающих гены фактора некроза опухоли, − альфа, трансформирующего фактора роста, − бета1 [2, 14]. Однако нет четких данных о локализации этих генов.

Мы обратили внимание на тот факт, что при изучении других, преимущественно иммунозависимых, заболеваний в качестве наилучших генетических маркеров  для выявления предрасположенности к развитию различных патологических состояний зарекомендовали гены системы гистосовместимости человека – HLA(от Human LeucocyteAntigens). Однако распределение HLA-аллелей среди больных ХОБЛ, занятых в химическом производстве и проживающих в условиях химического загрязнения атмосферы, не изучалось.

Цель исследования: изучить роль иммуногенетических факторов в развитии ХОБЛ в условиях антропогенного загрязнения атмосферы, связанного с химическим производством.

Материалы и методы.Обследовано 64 рабочих, занятых в химическом производстве (работники ОАО «Химпром», г. Новочебоксарск) и проживающих в г. Новочебоксарске. Первую группу составили больные ХОБЛ – 31 человек (13 мужчин и 18 женщин в возрасте от 28 до 66 лет), у которых симптомы заболевания в виде кашля, одышки развились в течение 3-5 лет после начала работы на химкомбинате. ХОБЛ диагностировали по данным анамнеза с учетом эпидемиологических критериев диагностики бронхитов, объективного обследования (перкуссия и аускультация), лабораторного исследования (включая гемограмму, общий и бактериологический анализ мокроты, исследование микрофлоры мокроты методом полимеразной цепной реакции (ПЦР)), рентгенологических  и бронхоскопических изменений, показателей функции внешнего дыхания, результатов фармакологических проб с бронхолитиком антихолинергического действия – ипратропия бромидом  в соответствии с диагностическими критериями GOLD(от GlobalInitiativeforChronicObstructiveLungdisease)[16]. Стаж болезни в исследуемой группе 10-15 лет. Группу сравнения составили 33 человека (19 мужчин и 14 женщин в возрасте от 32 до 64 лет), работающих и живущих в тех же условиях на протяжении 15-30 лет и не имеющих заболеваний, связанных с профессиональной деятельностью. Эта группа условно названа «группой резистентных» к заболеванию. Все обследованные были типированы по HLA-антигенам локусов А и В I класса и по аллелям HLA-DRB1, HLA-DQA1, HLA-DQB1 IIкласса. Иммуногенетические показатели больных ХОБЛ и группы резистентных сравнивали с аналогичными показателями общей популяции (276 чел). В целях исключения этнических различий в обследуемые группы отбирались лишь лица чувашской национальности.

HLA-типирование по I классу проводили в стандартном  микролимфоцитотоксическом тесте [3] с помощью набора HLA-типирующих сывороток ЗАО «Межрегиональный центр иммуногенетики и гистотипирующих реагентов «Гисанс» (С.-Петербург). При этом учитывались 8 антигенов HLA-A локуса (А1, А2, А3, А9, А10, А11, А19, А28) и 20 антигенов HLA-В локуса (В5, В7, В8, В12, В13, В14, В15, В16, В17, В18, В21, В22, В27, В35, В40, В41, В42, В47, В53, В70). HLA-генотипирование аллелей II класса проводили методом мультипраймерной ПЦР, разработанной в ГНЦ – «Институт иммунологии ФМБА России МЗ и СР РФ» [9]. В качестве материала для HLA-генотипирования использовали образцы периферической крови, взятые непосредственно перед исследованием или хранившиеся при температуре -30°С. Проведено типирование по 14 аллелям DRB1, 8 аллелям DQA1 и 11 аллелям DQB1-локусов.

Иммуногенетические параметры в группах рассчитывали с помощью формул, принятых в популяционной статистике [3, 4]. Частоту антигена f в популяции вычисляли как отношение числа индивидов, несущих данный антиген, к общему числу индивидов в выборке по формуле f = n/N, где n - число лиц с данным антигеном, N - общее число обследованных. Для локусов DRB1, HLA DQA1, HLA DQB1 частоту аллелей находили по формуле f=n/2N, где n – количество встречаемости аллеля (у гомозигот он учитывался дважды).

Достоверность разницы в частоте распространения антигенов и генов в группах оценивали по критерию χ2. Когда значения одного из признаков были менее 5, применяли двусторонний точный метод Фишера для четырехпольных таблиц. Статистическую оценку ассоциации HLA специфичностей с ХОБЛ проводили по показателю относительного риска – RR [7, 13]. Величину RR вычисляли по формулам B. Woolf и J. Haldane [7, 19]. Достоверность ассоциации (р) определяли  по критерию χ2 для альтернативных признаков с поправкой на непрерывность выборки (Svejgaard A. et al., 1974) и по точному двустороннему тесту Фишера для четырехпольных таблиц. Коррекцию р (рс) проводили путем умножения величины р на число исследованных HLA-аллелей [7].

Результаты исследования и обсуждение.Данные распределения частот HLA-антигенов в группе больных ХОБЛ, в группе резистентных и в общей популяции представлены в табл. 1. В сравнении с общей популяцией у больных повышена частота А19 (р=0,037 – без коррекции), в группе резистентных повышена частота HLA-антигена В18 (р=0,038). По сравнению с резистентными у больных повышена частота HLA-антигена В17 (р=0,022). При введении коррекции на количество исследованных антигенов указанные различия оказались недостоверными.

 

Таблица 1

Частота распределения аллелей HLA класса I в группе больных ХОБЛ,
в группе резистентных и в общей чувашской популяции, %

HLA-антиген

Больные ХОБЛ

(n=31)

Резистентные (n=33)

Чувашская популяция

(n=276)

А1

22,5

27,3

27,2

А2

29,0

45,5

41,7

А3

22,5

18,2

25,4

А9

32,3

27,3

30,1

А10

22,5

24,2

18,8

А11

9,6

12,1

13,8

А19

29,0*

15,1

14,1

А28

6,4

6,0

8,0

В5

9,6

12,1

12,7

В7

12,9

15,1

23,6

В8

12,9

15,1

12,7

В12

9,6

15,1

10,5

В13

0

9,1

9,1

В14

6,4

6,1

7,2

В15

12,9

21,2

14,5

В16

19,3

15,1

11,6

В17

16,1^

0

9,8

В18

6,45

15,1*

5,8

В21

22,6

6,1

7,6

В22

6,4

9,1

9,1

В27

9,7

9,1

12,0

В35

16,1

18,2

15,6

В40

6,4

6,1

11,2

В41

3,2

3,0

2,5

В42

0

0

1,1

В53

6,4

3,0

2,2

__________________

*- р < 0,05 – достоверность различия по сравнению с общей популяцией;

^ - p< 0,05 – достоверность различия по сравнению с группой резистентных.

 

Результаты исследования HLA-специфичностей II класса представлены в табл. 2. В сравнении с общей популяцией у больных ХОБЛ повышена частота аллеля DRB1*11(05) (р=0,001), DQB1*0301 (р=0,0001) и  DQB1*0601 (р=0,016). Аллели DRB1*01, DQA1*0101, DQA1*0201 и DQB1*0501 отсутствовали вовсе, в то время как в общей популяции встречались с частотой 20,5 % (р=0,0001), 22,4 (р=0,0001), 8,9 (р=0,043) и 20,5 % (р=0,0001) соответственно. Частота аллеля DRB1*07 была снижена (р=0,043). При введении поправки на количество исследованных аллелей некоторые указанные различия становились недостоверными. Исключение составили аллели DRB1*01, *11, DQA1*0101, DQB1*0301 и *0501, различие по которым сохранялось.

Таблица 2

Частота распределения аллелей HLA класса II в группе больных ХОБЛ,
 в группе резистентных и в общей чувашской популяции, %

Аллель

Больные ХОБЛ

(n=31)

Резистентные (n=33)

Чувашская популяция

(n=36)

HLA-DRB1*01

0*** ^^^

15,1

20,5

*15(02)

14,5

4,5

10,2

*16(02)

6,4

10,6*

3,2

*17(03)

6,4

13,6

12,8

*18(03)

0

0

0

*04

12,9

7,6

10,9

*11(05)

27,4**^^^

7,6

8,9

*12(05)

6,4

3,03

5,1

*13(06)

8,1

7,6

10,3

*14(06)

0

4,6

1,3

*07

0*^^

13,6

9,0

*08

1,6

6,1

1,3

*09

16,1

6,1

6,4

*10

0

0

0

HLA- DQA1*0101

0***^^^

21,2

22,4

*0102

19,4

18,2

14,1

*0103

9,7

4,6

8,3

*0201

0*^^

13,6

8,9

*0301

29,0^

13,6

18,0

*0401

3,2

4,6

1,3

*0501

38,7^

24,2

27,6

*0601

0

0

0

HLA- DQB1*0201

6,4^^

24,2

17,3

*0301

35,5***^^

15,1

18,0

*0302

4,8

0

4,5

*0303

21,0^

7,6*

10,9

*0304

0

0

0

*0305

1,6

3,1

3,2

*0401-02

1,6

6,1*

1,3

*0501

0***^^^

15,1

20,5

*0502-04

6,25

15,1***

4,5

*0601

6,4*

3,1

1,3

*0602-8

16,1

10,6

18,6

 

_______________________________

*- р < 0,05, ** - р < 0,01,  ***- р < 0,001  – достоверность различия по сравнению с общей популяцией;

^- р < 0,05,  ^^ - р < 0,01,   ^^^ - р < 0,001 – достоверность различия по сравнению с группой резистентных.

 

При сравнении больных ХОБЛ с резистентными лицами выявлены следующие различия: снижение частоты аллелей DRB1*01 (р=0,0009),  DRB1*07 (р=0,0021), DQA1*0101 (р=0,0001), DQA1*0201 (р=0,0021), DQB1*0201 (р=0,0029) и DQB1*0501 (р=0,0009) на фоне повышения частоты аллелей DRB1*11 (р=0,0005), DQB1*0301 (р=0,0024) и DQB1*0303 (р=0,0257). При введении поправки на количество аллелей достоверно значимыми оставались различия частот специфичностей DRB1*01, DRB1*11, DQA1*0101 и DQB1*0501.

В группе резистентных лиц по сравнению с общей популяцией повышена частота аллелей DRB1*16 (р=0,0045), DQB1*08 (р=0,0193), DQB1*0401-02 (р=0,0193), DQB1*0502-04 (р=0,0002) и снижена частота аллеля DQB1*0303 (р=0,0486). Однако, как и в предыдущих случаях, при введении поправки на количество аллелей достоверно значимым оставалось отклонение частоты лишь группы аллелей – HLA- DQB1*0502-04.

Для каждого выявленного аллеля было определено значение относительного риска (RR) – величины, показывающей во сколько раз у индиви­дуума, несущего данный генетический маркер, выше вероятность заболевания по сравнению с теми, у кого данный маркер отсутствует. Принято считать, что при RR, равном 2,0 и больше, существует положительная ассоциация генетического маркера с заболеванием (предрасположенность к развитию болезни), тогда как значения RR меньше 1,0 указывают на определённую резистентность индивида к данной патологии. Все генетические маркеры с RR между значениями 1 и 2 являются «нейтральными».

Высокие значения RR обнаружены для аллелей DRB1*11 и DQB1*0301 (табл. 3), что свидетельствовало о наличии положительных ассоциаций ХОБЛ с указанными аллелями и позволяло рассматривать их в качестве генетических маркеров этого заболевания. Риск развития болезни при наличии в генотипе  HLA-аллеля DRB1*11 в 5,94 раза выше, чем при его отсутствии. Присутствие DQB1*0301 повышало риск развития ХОБЛ в 7,52 раза.

Таблица 3

HLA-ассоциации у больных ХОБЛ
 в сравнении с общей популяцией и группой резистентных

HLA-аллель

Частота HLA-аллеля, %

Параметры сравнения

Больные

Резистентные

Чувашская популяция

RR1

pc

RR2

pc

DRB1*01

0

15,2

20,8

0,02

0,0001

0,04

0,0306

DRB1*11

27,4

7,6

8,5

5,94

0,0165

6,80

0,0462

DQA1*0101

0

21,2

20,8

0,02

0,0001

0,02

0,0001

DQB1*0301

35,5

15,1

12,3

7,52

0,0033

5,62

н.д.

DQB1*0501

0

15,1

21,7

0,02

0,0001

0,04

0,0306

 

________________

RR1 – относительный риск в сравнении с общей популяцией;

RR2 –  относительный риск в сравнении с группой резистентных;

н.д. – недостоверно (pc>0,05).

Значения RR для аллелей DRB1*01, DQA1*0101 и DQB1*0501 были минимальными. Реципрокные значения относительного риска (1/RR) равны 45,5 у аллеля DRB1*01, 47,6 – у DQA1*0101 и 47,6 – у DQB1*0501. Реципрокные значения показывали, во сколько раз риск развития заболевания меньше у индивидуумов при наличии в генотипе данного аллеля, чем при его отсутствии. У лиц, имеющих в своем генотипе HLA-аллель DRB1*01, вероятность заболеть ХОБЛ в 45,5 раза меньше по сравнению с лицами без данного аллеля. Для аллелей DQA1*0101 и DQB1*0501 эти значения равны 47,6. Рассчитанные показатели свидетельствовали о выраженной негативной ассоциации указанных аллелей с ХОБЛ, что позволяло считать их маркерами высокой резистентности к этому заболеванию.

Выделение группы резистентных позволило выявить еще один маркер устойчивости к заболеванию – HLA-DQB1*0502-04 (RR =18,75; pc<0,0066 в сравнении с общей популяцией). HLA-DQB1*0502-04 –позитивные лица в 18,75 раза реже болели ХОБЛ, нежели те, у которых этот аллель отсутствовал.

Таким образом, результаты исследования показали, что развитие ХОБЛ – заболевания, важным патогенетическим компонентом которого выступало аномальное иммуноопосредованное воспаление респираторного тракта[15], ассоциировано с HLA-специфичностями II класса, но не I класса. Это согласуется с современными представлениями о важной роли HLA-аллелей II класса – DRB1, DQA1 и DQB1 в развитии заболеваний с иммунными нарушениями. Выявленные маркеры предрасположенности к заболеванию указывают на существование генетических факторов, сцепленных с HLA-аллелями DRB1, DQA1 и DQB1, контролирующими предрасположенность к ХОБЛ.

Заключение. Изучена связь HLA-аллелей с развитием ХОБЛ, возникающей у лиц, занятых в химическом производстве. При этом  в качестве контроля использовалась группа лиц, резистентных к заболеванию, которые, несмотря на длительный срок работы в условиях химического загрязнения окружающей среды, оставалисьздоровыми благодаря наличию в генотипе протективных HLA-специфичностей. Положительно ассоциированные аллели DRB1*11 и DQB1*0301 маркируют высокую степень предрасположенности к ХОБЛ: наличие в генотипе  DRB1*11 и DQB1*0301 повышает риск развития заболевания в 7,52 и 5,94 раза соответственно. Аллели DRB1*01, DQA1*0101, DQB1*0501 и DQB1*0502-04 являются маркерами резистентности к заболеванию.

Полученные данные подтверждают перспективность поиска иммуногенетических маркеров профессионального риска развития заболеваний и могут использоваться в качестве критериев профессионального отбора.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Биличенко Т.Н. Методологические аспекты оценки влияния качества атмосферного воздуха на формирование болезней органов дыхания у населения (обзор литературы) // Пульмонология. 2006. № 4. С.94-102.

2.     Дидковский Н.А.Наследственные факторы при болезнях органов дыхания //Пульмонология. 2005. №4. С. 53-60.

3.     Зарецкая Ю.М. Клиническая иммуногенетика. М.: Медицина, 1983. 208 с.

4.     Зарецкая Ю.М., Абрамов В.Ю. Новые антигены тканевой совместимости человека. М.: Медицина, 1986. 175 с.

5.     Ивчик Т.В.Роль наследственных факторов в формировании и прогнозировании хронической обструктивной болезни легких: Автореф. дис. д-ра мед. наук. СПб., 2004. 46 с.

6.     Колпакова А.Ф. О связи нарушений функции внешнего дыхания у больных хроническими обструктивными заболеваниями легких со степенью антропогенного загрязнения среды обитания населения Крайнего Севера // Пульмонология. 2003. № 3. С.28-31.

7.     Певницкий Л.А.Статистическая оценка ассоциаций HLA-антигенов с заболеваниями //Вестник АМН СССР. 1988. №7. С. 48-51.

8.     Толмачева Н.В. Гигиеническое изучение влияния атмосферных загрязнений на состояние аутомикрофлоры кишечника и содержание микроэлементов в волосах детей Новочебоксарска и Чебоксар //Современные проблемы геохимической экологии болезней: Первый Международный симпозиум 17-20 сентября 2001 года: Материалы и тезисы докладов. Чебоксары, 2001. С. 41-47.

9.     Трофимов Д.Ю.Разработка метода мультипраймерной ПЦР для типирования генов класса II: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1996. С. 5-6.

10.  Хохлова Ю.А. Влияние загрязнения атмосферы серо-, азот- и углеродсодержащими соединениями на состояние бронхолегочной системы у детей: Автореф. дис. канд. мед. наук. Иваново, 1994. 25 с.

11.  Хроническая обструктивная болезнь легких: Практическое руководство для врачей: федеральная программа [электронный ресурс] / Сост. И.В. Лещенко, С.И. Овчаренко, Е.И. Шмелев; под ред. А.Г. Чучалина. М., 2004.

12.  Чучалин А.Г. Клинические рекомендации по хронической обструктивной болезни легких. М., 2001.

13.  Яздовский В.В. HLA и аллергические заболевания //Пульмонология. 1994. №4. С. 6-19.

14.  Янбаева Д.Г., Байнак О.Ф., Корытина Г.Ф. и др. Полиморфные варианты генов провоспалительных цитокинов как маркеры предрасположенности к хронической обструктивной болезни легких //Пульмонология. 2005. №5. С. 17-22.

15.   Feghali-Bostwick C.A., Gadgil A.S., Otterbein L.E. et al. Autoantibodies in patients with chronic obstructive pulmonary disease //Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2008. Vol. 177,N 2. P. 156-163.

16.  Global Initiative for Chronic Obstructive Lung disease. WHO, updated 2006.

17.  Halbert R.J., Natoli J.L., Gano A. et al. Global burden of COPD: systematic review and meta-analysis //Eur. Respir. J. 2006. Vol. 28,N 3. P. 523-532.

18.  Kennedy S.M., Chambers R., Du W., Dimich-Ward H. Environmental and occupational exposures: do they affect chronic obstructive pulmonary disease differently in women and men?// Proceedings of the American Thoracic Society. 2007. Vol. 4,N 8. P. 692-694.

19.  Svejgaard A., Jersild C., Nielsen L.S. et al. HLA-antigens and disease. Statistical and genetical considerations //Tissue Antigens. 1974. Vol. 4. P. 95-105.

© Все права защищены. Использование материалов без письменного согласия - запрещено..