CC BY-ND
23
4ШШ №12 (2161) ЗНиСО
11
рихов //Фундаментальные исследования. 2011. № 9. С. 314—317.
Фаламеева О.В. и др. Влияние техногенных факторов на возникновение и прогрессирование остеопороза. / О.В. Фаламеева, М.А. Садовой, Ю.В. Храпова //Хирургия позвоночника. 2008. № 2. С. 70—76. Armbrecht H.J. et al. Capacity of 1,25-dihydroxyvitamin D to stimulate expression of calbindin D changes with age in the rat. / H.J. Armbrecht, M.A. Boltz, S. Christakos, M.E. Bruns //Archives of Biochemistry and Biophysics (1998). 352 (2) : P. 159—164.
10. Fiona E.A. et al. Genetic and Environmental determinants of Peak Bone Mass in Young Men and Women / E.A. Fiona, E. Charlotte //Bone Miner. Res. 2002. Vol. 17. P. 1273 -1279.
Контактная информация:
Устинова Ольга Юрьевна, тел.: 8 (342) 237-25-34, e-mail: [email protected] Contact information: Ustinovа Olga, phone: 8 (342) 237-25-34, e-mail: [email protected]
-V
с* УДК 613.64: 616.717 - 057
Ц ГЕНЫ И МЕДИАТОРЫ КАК МАРКЕРЫ НАРУШЕНИЙ
Ц ИММУННОГО ОТВЕТА У ДЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ КОНТАМИНАЦИИ БИОСРЕД
■— ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
О.В. Долгих1,2 3, Н.В. Зайцева1,2, А.В. Кривцов1, Т.С. Лыхина1, Д.Г. Дианова1, Д.В. Ланин1,2 'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г. Пермь 2ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», г. Пермь 3ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь
Установлено достоверное увеличение специфической чувствительности детей к марганцу и хрому по критерию IgE на фоне контаминации биосред данными элементами. Однонуклео-тидная вариабельность генов системы детоксикации ксенобиотиков проявилась достоверно повышенной распространенностью минорных аллелей генов цитохрома и копропорфириноге-ноксидазы в группе наблюдения по отношению к группе сравнения (p<0,05). Установлена повышенная распространенность мутантного генотипа (GG) гена ТР53у детей группы наблюдения относительно группы сравнения (в 2раза). В качестве маркеров нарушения иммунного ответа у детей в условиях контаминации биосред тяжелыми металлами могут рассматриваться гены матриксной металлопротеиназы-9 (ММР9), транскрипционного фактора 53, цитохрома Р-450 (CYP1A1), копропорфириногеноксидазы (CPOX) и показатели специфической гиперчувствительности к металлам (специфические Ig.Е к марганцу и хрому). Ключевые слова: металлы, иммунные маркеры, генетический полиморфизм.
O.V. Dolgih, N.V. Zaitseva, A.V. Krivtsov, T.S. Lyhina, D.G. Dianova, D.V. Lanin □ GENES AND MEDIATORS AS MARKERS OF IMPAIRED IMMUNE RESPONSE IN CHILDREN WITH BIOLOGICAL MEDIA CONTAMINATION BY HEAVY METALS □ Federal scientific center for medical and preventive health risk management technologies, Perm; Perm State National Research University, Perm; Perm National Research Polytechnic University, Perm.
It is identified the increase in children the specific sensitivity to manganese and chromium on IgE criterion in case of contamination biological media by heavy metals. It is revealed nucleotide variability of genes of detoxification ofxenobiotics that manifest by significantly higher prevalence of minor alleles of cytochrome genes and koproporfirinogenoksidazy in the observation group relative to the comparison group (p <0,05). Found an increase in the prevalence of the mutant genotype (GG) TP53 gene in children group observations on the comparison group (2 times). Recommended as the most sensitive markers of violation of the immune response in children living in conditions of heavy metal contamination of the following genes and mediators. As a markers of disorders of the immune response in children under biological media contamination by heavy metals can be used in genes of matrix metalloproteinase 9 (MMP9), transcription factor 53, cytochrome P450 (CYP1A1), koproporfirinogenoksidazy (CPOX) and indicators of specific hypersensitivity to metals (specific IgE to manganese and chromium).
Key words: heavy metals, sensitive markers, mutant genotype.
Реализация задачи сохранения здоровья будущих поколений в условиях прогрессирующей техногенной нагрузки на окружающую среду [1—5] и все возрастающих рисков для здоровья требует проведения диагностических и профилактических мероприятий на основе разработанных и научно аргументированных гигиенических рекомендаций. В связи с этим особую актуальность представляют исследования по изучению особенностей генетического полиморфизма компар-тментов иммунной системы и других факторов адаптивности к действию ксеногенных химических соединений [1—3].
Цель работы — анализ иммунологических и генетических маркеров у детей в условиях повы-
шенной контаминации биосред тяжелыми металлами (на примере Пермского края).
Материалы и методы. При углубленном изучении состояния здоровья детского населения выполнено диагностическое иммунологическое и генетическое обследование 146 детей в возрасте от 3 до 7 лет (группа наблюдения), постоянно проживающих и посещающих детские сады на территории, отличающейся неудовлетворительным качеством питьевой воды по содержанию тяжелых металлов. При этом группу сравнения составили 57 детей, проживающих на условно чистой территории. Группы были сопоставимы по полу и возрасту, соматической заболеваемости, этнической принадлежности.
28
ЗНиСО декабрь №12 (20)
Определение металлов в биосредах детей осуществляли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Фагоцитарную активность лейкоцитов изучали с использованием формалинизированных эритроцитов барана. Содержание сывороточных иммуноглобулинов определяли методом радиальной иммунодиффу-зии по Манчини. Маркеры сенсибилизации к компонентам факторной нагрузки (содержание ^Е специфического к хрому и марганцу) устанавливали методом аллергосорбентного тестирования.
Забор материала для ПЦР проводили методом взятия мазков со слизистой оболочки ротоглотки; ДНК выделяли с помощью сорбентного метода с разрушением клеток и дальнейшей сорбцией нуклеиновых кислот на сорбент. Использовали вариант ПЦР в режиме реального времени с помощью флюоресцентных меток, которыми предварительно помечали используемые для реакции амплификации праймеры, и метод аллельной дискриминации. Различия между гетерозигота-ми, гомозиготами дикого и минорного вариантов устанавливают по различиям в протекании реакций амплификации соответствующих праймеров. В ходе исследования проводили изучение полиморфизма следующих патогномоничных генов — СУР1А1 (цитохром), СРОХ (копропорфирино-геноксидаза), ММР9 (металлопротеиназа), ТР53 (транскрипционный фактор).
Статистическую обработку результатов проводили с помощью описательной статистики и двух-выборочного ^критерия Стьюдента. Различия считались достоверными при р < 0,05. Обработка данных по генотипированию проводилась с использованием унифицированной программы «Ген Эксперт». Данная программа служит для расче-
Таблица. Особенности генетического полиморфизма у обследованных детей
Ген Генотип/ аллель Группа сравнения (п=57) Группа наблюдения (п=146)
СУР1А1 АА 96% 87%
ОА 4% 13%
ОО 0% 0%
А 98% 93%
О 2% 7%
СРОХ АА 66% 50,4%
ОА 32% 40,8%
ОО 1% 8,8%
А 82% 68,4%
О 18% 31,6%
ММР9 АА 35% 28%
ОА 48% 56%
ОО 17% 16%
А 59% 56%
О 41% 44%
ТР53 СС 51% 40%
СО 42% 46%
ОО 7% 14%
С 72% 63%
О 23% 37%
та статистических параметров для исследований «случай—контроль», использующих SNP (диагностику однонуклеотидных полиморфизмов). О Использовались статистические методы для опи- ^^ сания равновесия частот генотипов и аллелей ге- ^^ нов по равновесию Харди-Вайнберга.
Результаты. Были проведены натурные исследования по определению качественного состава ( атмосферного воздуха и питьевой воды на исследуемой территории. В результате изучения экспозиции марганца и хрома в атмосферном воздухе не выявлено значений, превышающих ПДКс.с. В ^ воде установлено превышение нормативов содер- 3 жания марганца (от 1,72 до 2,01 ПДК).
Химико-аналитические исследования выяви- з= ли, что среднее содержание в биосредах детей хрома в 1,2 раза (42 % проб), марганца 1,3 раза (54 % проб) достоверно выше, чем в крови детей группы сравнения (р < 0,05).
Данные клинико-лабораторных исследований показали наличие существенных сдвигов в функционировании иммунной системы. Так, в группе обследованных детей наблюдалось уменьшение активности со стороны врожденного клеточного иммунитета. Показатели фагоцитоза были достоверно снижены у 62,1% детей по сравнению с референтным диапазоном, а также относительно группы сравнения в 62,9% случаев (р<0,05). Анализ отношения шансов изменения показателей иммунитета при возрастании концентрации контаминантов в биологических средах позволил установить достоверное понижение маркеров фагоцитарной активности при увеличении концентрации хрома в крови (Я2 = 20,0 при р < 0,05).
Разнонаправленные изменения содержания сывороточных иммуноглобулинов А, М и О проявлялись преимущественным дефицитом ^М и ^О (у 55,2 и 36,0 % детей соответственно), достоверно отличающимся по критерию кратности различия с возрастной нормой (р < 0,05). Кроме того, наблюдалось достоверное снижение содержания ^О с частотой встречаемости 60,8 % у детей исследуемой группы по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы (р < 0,05). По результатам математического моделирования установлена достоверная связь между понижением концентрации ^О и увеличением хрома в крови (Я2 = 0,33 при р < 0,05).
Маркеры специфической сенсибилизации к компонентам факторной нагрузки специфический ^Е к марганцу и специфический ^Е к хрому находились на достоверно более высоком уровне относительно референтного диапазона (в 19,6 и 40,8 % случаев соответственно), различия достоверны по критерию кратности превышения нормы (р < 0,05). Причем содержание специфических антител к хрому достоверно превышало аналогичный уровень в группе сравнения в 2,2 раза. Анализ отношения шансов изменения специфического ответа при возрастании концентрации контами-нантов в биосредах позволил установить достоверное повышение концентрации ^Е к хрому и марганцу при возрастании концентрации хрома и марганца в крови (Я2 = 0,11—0,18 при р < 0,05).
Параллельно изучали полиморфизм генов, участвующих в процессах адаптации в измененных условиях среды обитания (см. табл.).
4ШШ №12 (2161) ЗНиСО
29
^^ Генотипирование предрасположенности к нарушениям запрограммированной клеточной О гибели и онкопролиферативным состояниям по гену матриксной металлопротеиназы-9 (ММР9) и ^^ гену ТР53, кодирующему белок р53, показало от° сутствие достоверных различий в обследованных группах. Однако повышена распространенность ( мутантного генотипа (ОО) гена ТР53 в 2 раза и в 1,2 раза гетерозиготного варианта гена ММР9 у детей группы наблюдения относительно группы сравнения. Полиморфизм генов эндотелиальной ^ дисфункции (УБОР) у детей группы наблюдения 3 характеризуется преимущественно гетерозиготным состоянием (превышение над группой сравнения в 1,3 раза).
В то же время анализ полиморфизма генов 1 и 2 фазы детоксикации ксенобиотиков — гена ци-тохрома Р-450 СУР1А1 и гена копропорфириноге-ноксидазы СРОХ выявил специфические различия между изучаемыми группами. Распространенность патологического аллеля СУР1А1, отвечающего за 1 фазу детоксикации, у детей группы наблюдения превысила аналогичную в группе сравнения в 3,3 раза (частота встречаемости составила 7 % против 2).Группы выборок «случай» и «контроль» находились в равновесии Харди-Вайнберга, поэтому данные были статистически обработаны с применением мультипликативной модели. В нашем случае различие генотипов СУР1А1 и СРОХ между выборками достоверно описывается как мультипликативной, так и аддитивной моделями.
Выводы. У детей, проживающих в зоне загрязнения питьевой воды тяжелыми металлами, наблюдались супрессорные реакции со стороны иммунной системы (снижение фагоцитарной активности и продукции сывороточных иммуноглобулинов) в сочетании с повышенной чувствительностью к компонентам факторной нагрузки. Установлено достоверное увеличение специфической чувствительности к марганцу и хрому по критерию ^Б на фоне контаминации биосред данными элементами. Однонуклеотидная (SNP) вариабельность генов системы детоксикации ксенобиотиков проявилась достоверно повышенной распространенностью минорных аллелей генов
цитохрома и копропорфириногеноксидазы в группе наблюдения по отношению к группе сравнения (p<0,05). Установлена повышенная распространенность мутантного генотипа (GG) гена ТР53 у детей группы наблюдения относительно группы сравнения (в 2 раза). Рекомендуется использовать в качестве наиболее чувствительных маркеров нарушения иммунного ответа у детей, проживающих в условиях контаминации тяжелыми металлами следующие гены и медиаторы: гены матриксной металлопротеиназы-9 (ММР9), транскрипционного фактора 53, цитохрома Р-450 (CYP1A1), копропорфириногеноксидазы (CPOX) и показатели специфической гиперчувствительности к металлам (специфические IgE к марганцу и хрому).
ЛИТЕРАТУРА
1. Долгих О.В. и др. Экспериментальная оценка влияния фенолов на иммунорегуляцию ex vivo / О.В. Долгих, Р.А. Предеина, Д. Г. Дианова //Анализ риска здоровью. 2014. № 1. С. 73—81.
2. Долгих О.В. и др. Особенности иммунорегуляции у детей в условиях контаминации фенолами / О.В. Долгих, Р.А. Предеина, Я.И. Вайсман // Российский иммунологический журнал. 2014. Т. 8 (17). № 2 (1). С. 46—49.
3. Зайцева Н.В. и др. Особенности клеточного звена иммунитета у детей в условиях внешнесредовой экспозиции толуолом, формальдегидом, фенолом / Н.В. Зайцева, О.В. Долгих // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 5 (2). C. 341 — 343.
4. Онищенко Г.Г. Оценка и управление рисками для здоровья как эффективный инструмент решения задач обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации //Анализ риска здоровью. 2013. № 1. С. 4—14.
5. Уланова Т.С. и др. Использование комплекса современных физико-химических методов исследования объектов среды обитания и биологических сред населения для оценки неблагопрятного воздействия химических факторов / Т.С. Уланова, Т.В. Нурисламова, Т.Д. Карнажицкая, Е.В. Стенно, Г.А. Вейхман //Здоровье населения и среда обитания. 2012. № 5 (230). С. 28—30.
Контактная информация:
Долгих Олег Владимирович, тел.: 8 (342) 236-39-30, e-mail: [email protected] Contact information: Dolgih Oleg,
рЬопе: 8 (342) 236-39-30, e-mail: oleg@ fcrisk.ru
