CC BY
113
УДК 616.24.002.363-022.36
Е. А. БАИГОЗИНА
Омский государственный медицинский университет
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ СЕМЕЙСТВА ИНТЕРЛЕЙКИНА-1 КАК ФАКТОР ПАТОГЕНЕЗА НОЗОКОМИАЛЬНОЙ ПНЕВМОНИИ
В статье показано, что одним из факторов иммунопатогенеза нозокомиальной пневмонии является полиморфизм генов И-1р (—511) С®Т и 1Ь-№Ы*. Генетический маркер риска ее развития — носительство аллеля С гена И-1р (—511) С®Т. Тяжесть течения и клинические особенности пневмонии ассоциируются с наличием в генотипе пациентов аллеля Т гена И-1р (—511) С®Т. Реализация патогенетического действия указанного полиморфизма осуществляется за счет гиперпродукции цитокина И-1р. Подверженность нозокомиальной пневмонии ассоциирована с гаплотипами 1Ь-№Ы*4 — И-1р (-511) С®Т.
Ключевые слова: нозокомиальная пневмония, полиморфизм генов, интерлейкин-1, рецепторный антагонист интерлейкина-1.
Одним из аспектов патогенеза нозокомиальной пневмонии является анализ показателей иммунной системы, в частности цитокинов, в реализации биологических эффектов которых ключевую роль играет генетический полиморфизм [1, 2]. В зависимости от индивидуального ансамбля носительства аллельных вариантов генов цитокинов характер воспалительного ответа может значительно различаться между индивидуумами с полярными генотипами [3]. К настоящему времени имеются единичные сведения о роли полиморфизма генов семейства интерлей-кина-1 в иммунопатогенезе нозокомиальной пневмонии. Однако эти данные чрезвычайно варьируют и зачастую противоречат друг другу [4], в связи с чем крайне важно установить патогенетическую значимость полиморфизма генов интерлейкина-1 бета (IL-1 b) и его рецепторного антагониста в формировании, тяжести течения и исходе данной пневмонии.
Материал и методы исследования. В исследование было включено 75 пациентов с нозокомиальной пневмонией. Материалом для исследования служила периферическая кровь. Изучали полиморфизм генов IL-1 b — замена цитозина (С) на тимин (Т) в позиции — 511 и рецепторного антагониста интерлейкина-1 (IL-1RN) — вариабельность 86-членных тандемных повторов (VNTR) во втором интроне. ДНК выделяли из лимфоцитов периферической крови методом пер-хлоратной экстракции с этанольным осаждением. Варианты гена, несущие точечные замены нуклеоти-дов — IL-1 b ( — 511) в промоторном регионе С®Т, определяли методом анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов продуктов полимераз-ной цепной реакции-амплификации специфических участков генома с использованием праймеров, синтезированных в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАМН (г. Новосибирск). Анализ полиморфных локусов генов IL-1 b и IL-1RN осуществляли с помощью метода полимераз-ной цепной реакции в стандартных условиях на амплификаторе «Терцик» (ООО «ДНК-Технология», г. Москва) согласно общепринятой методике иссле-
дования. Полиморфизм ¡Ь-ШЫ изучали с помощью полимеразной цепной реакции с праймерами, фланкирующими полиморфный регион в пределах второго интрона, в котором находилось вариабельное количество тандемных повторов — 86 пар оснований. Нормальный, часто встречающийся вариант гена ¡Ь-ШЫ, содержал четыре тандемных повтора, наиболее значимый из полиморфных вариантов аллель 1Ь-ШН*2 — два тандемных повтора; остальные варианты этого гена встречались крайне редко (менее чем у 1 % популяции) и в данной работе не рассматривались. Для краткого обозначения аллелей были приняты следующие сокращения: 1 — нормальный, не несущий мутацию аллель; 2 — полиморфный аллель; 1/1 — ген, гомозиготный по нормальному варианту аллеля; 2/2 — ген, гомозиготный по полиморфному варианту аллеля; 1/2 — гетерозиготный ген [1, 2].
Распределение генотипов по исследуемым полиморфным локусам проверяли на соответствие равновесию Харди — Вайнберга с помощью точного теста Фишера. Обработку результатов генетических исследований осуществляли с использованием критерия отношения шансов (ОШ) с расчетом для него 95 % доверительного интервала. В качестве непараметрического метода статистики использовали и-критерий Манна — Уитни с применением пакета прикладных программ 81аИ81;1са 6.0.
Результаты и их обсуждение. В нашем исследовании распределение частот генотипов 1Ь-1Р ( — 511) С®Т соответствовало равновесию Харди —Вайнберга (%2 = 3,84 для пациентов с нозокомиальной пневмонией и в контрольной группе). У пациентов с нозокомиальной пневмонией, независимо от тяжести ее течения, генотип С/Т встречался достоверно реже по сравнению с контрольной группой (р = 0,01). По нашему мнению, патогенетическая значимость изученного полиморфного локуса —511С/Т гена 1Ь-1Р заключалась в вариабельной продукции соответствующего цитокина, что являлось одним из определяющих факторов в клинической картине НП. В подтверждение этому установлено, что у пациентов
Таблица 1
Распределение частот генотипов 1Ь-1р (-511) С®Т у пациентов со среднетяжелым и тяжелым течением нозокомиальной пневмонии, абс.
Генотип Пациенты с тяжелой нозокомиальной пневмонией (n=43) Пациенты со среднетяжелой нозокомиальной пневмонией (п = 32) Контрольная группа (п = 58)
С/С 20 (0,47) ~ 20 (0,63) 18 (0,31)
С/T 19 (0,44)* 11 (0,34)# 37 (0,64)
Т/Т 4 (0,09) 1 (0,03) 3 (0,05)
Примечание. * — достоверность различий между группами больных с тяжелой нозокомиальной пневмонией и контролем по генотипу С/Т (х2 = 8,72; р = 0,01) по двустороннему критерию Фишера;
— достоверность различий между группами больных с тяжелой нозокомиальной пневмонией и контролем по генотипу С/С (х2 = 8,65; р = 0,003) по двустороннему критерию Фишера;
# — достоверность различий между группами со среднетяжелой нозокомиальной пневмонией и контролем по генотипу С/Т (х2 = 7,41; р = 0,005) по двустороннему критерию Фишера.
Таблица 2
Анализ гаплогрупп IL-1RN-IL-1ß (-511) С®Т у больных с нозокомиальной пневмонией и в контрольной группе
Гаплогруппа IL-1RN — IL-1 ß (-511) С®Т Пациенты с нозокомиальной пневмонией (п = 75); абс. (%) Контрольная группа (п = 59); абс. (%) Р
*2/*2-А2А2 23 (30,7) 5 (8,5) 0,001
*1/*2-А1А2 34 (45,3) 21 (35,6) 0,24
*1/*2-А2А2 3 (4) 6 (10,2) 0,23
*1/*2-А1А1 3 (4) 2 (3,4) 1,0
*1/*1-А1А2 9 (12) 15 (25,5) 0,012
*1/*1-А2А2 2 (2,7) 6 (10,2) 0,02
*2/*2-А1А1 0 1 (1,7) 0,34
*2/*2-А1А2 1 (1,3) 1 (1,7) 1,0
*1/*1-А1А1 0 2 (3,4) 0,34
с гомозиготным носительством аллеля С чаще наблюдалось тяжелое течение госпитальной пневмонии по сравнению с контрольной группой (табл. 1).
Пониженная секреция IL-1ß при носительстве генотипа С/С рассматривалась как фактор риска персистенции нозокомиальных патогенов, что приводило к затяжному разрешению пневмонии [5]. Поскольку белковые продукты генов IL-1 ß и IL-1RN являются естественными антагонистами, то рациональным представлялось проведение анализа сочетаний генотипов с риском развития госпитальной пневмонии. Для краткого обозначения аллелей гена IL-1RN были приняты следующие сокращения: 1 — нормальный, не несущий мутацию аллель, то есть IL-1RN*4; 2 — полиморфный аллель, то есть IL-1RN*2; 1/1 — ген, гомозиготный по нормальному варианту аллеля; 2/2 — ген, гомозиготный по полиморфному варианту; 1/2 — гетерозиготный ген. Для варианта ( — 511) С®Т при наличии аллеля С гаплогруппу обозначали А1, при отсутствии аллеля С — А2 (табл. 2). Было выявлено, что среди больных с нозокомиаль-| ной пневмонией значительно чаще встречались = индивиды с гаплогруппой *2/*2 — А2А2 (30,7 против | 8,5 % в контрольной группе; %2= 14,23; р<0,001). Носи-| тели данной гаплогруппы имели достаточно высокий Ii риск развития пневмонии (ОШ = 3,98; 95 % ДИ 1,98 — I 9,78). Гаплогруппы *1/*1 - А1А2 и *1/*1 - А2А2 также достоверно чаще встречались среди пациентов ЕЯ с госпитальной пневмонией (%2 = 5,98; р = 0,012; %2 =
= 5,18; р = 0,02), поэтому в той же мере рассматривались как маркеры повышенного риска развития нозокомиальной пневмонии (ОШ = 0,4; 95 % ДИ 0,19 — 0,81 и ОШ = 0,21; 95 % ДИ 0,05-0,78 соответственно).
Функциональная значимость полиморфизма (-511) С®Т обусловливалась гиперпродукцией провоспали-тельного цитокина 1Ь-1Р у пациентов с нозокомиальной пневмонией с генотипом Т/Т. Содержание 1Ь-1Р в сыворотке крови у больных — носителей генотипа Т/Т составило 294,5 пкг/мл, а у пациентов с генотипами С/С и С/Т — 72,3 и 86,7 пкг/мл соответственно (р<0,01). Аллель -511Т большинством исследователей признается «высокопродуцирую-щим» [1], а больных с инфекционной патологией, гомозиготных по данному варианту аллеля, отличает острый характер протекания воспалительного ответа [2]. В нашем исследовании у больных с генотипом Т/Т и тяжелым течением нозокомиальной пневмонии, по сравнению с генотипами С/С и С/Т и средне-тяжелым течением заболевания, выявлен ряд клинических и лабораторных особенностей. В частности, установлено, что реализация воспалительного ответа у лиц с различным генотипом гена 1Ь-1Р (-511) С®Т существенно различалась по интенсивности и продолжительности пневмонии, о чем свидетельствовали статистически значимые различия по длительности пребывания в отделении реанимации и интенсивной терапии между больными-носителями аллелей - 511С и - 511Т (р = 0,002). У больных с алле-
лем Т гена IL-1P нозокомиальная пневмония возникала более остро, агрессивно, сопровождаясь гипер-пиретическим типом лихорадки и осложняясь развитием сепсиса и синдромом полиорганной недостаточности. В подтверждение этому выявлялись достоверные различия между обследуемыми группами пациентов по шкалам APACHE II, MODS 2 и SOFA. Кроме того, у больных с данной пневмонией при наличии аллеля —511Т оказывалось более существенное вторичное иммунодефицитное состояние, о чем свидетельствовала выраженность лимфоцито-пении. Уровень эндогенной интоксикации также был выше у больных, гомозиготных по аллелю Т (р = 0,004).
Тяжесть госпитальной пневмонии у больных с генотипом Т/Т гена IL-1 b ( — 511) С®Т обусловливала пролонгирование респираторной поддержки, что, по-видимому, было связано с объемом поражения легочной ткани и присоединением легочных осложнений. Длительность искусственной вентиляции легких в группе больных с аллелем —511Т превышала в 2 раза аналогичный показатель в группе больных с аллелем —511С (р < 0,0001). У пациентов с аллелем —511С отмечался затяжной характер нозо-комиальной пневмонии, которая протекала субкли-нически, маскируясь под основное заболевание. Очевидно, что аллель —511С присутствовал у большинства здоровых людей и относился к немутантным вариантам, определяя адекватную продукцию соответствующих белков и регуляцию функционирования системы IL-1 b.
Так называемый мутантный аллель —511Т выявлялся в группе больных с неблагоприятным исходом нозокомиальной пневмонии почти в 3,5 раза реже. Следовательно, его присутствие в генотипе гена IL-1 b ( — 511) С®Т не определяло исход заболевания, а приводило лишь к повышенной продукции IL-1 b, который в высоких концентрациях ассоциировался с патофизиологическими механизмами развития, течения и исхода госпитальной пневмонии.
При рассмотрении отдельных маркеров воспаления и показателей метаболизма у больных в критическом состоянии с нозокомиальной пневмонией в зависимости от аллельного полиморфизма гена IL-1 b ( — 511) С®Т нами были получены достоверные различия между показателями газового состава крови у больных — носителей аллелей —511Т и —511С (парциальное напряжение кислорода в артериальной крови составляло 7,9±0,62 против 10,3±0,23 мм рт. ст. соответственно; р<0,05). Содержание СО2 в артериальной крови у пациентов с аллелем —511Т оказывалось выше по сравнению с лицами — носителями аллеля —511С (44,8±1,9 против 37,4±0,8 мм рт. ст. соответственно; р<0,05). Длительность искусственной вентиляции легких у больных — носителей аллеля
— 511Т с кахексией в 2 раза превышала аналогичный показатель в группе больных — носителей аллеля
— 511С (р < 0,05), что свидетельствовало о декомпенсации дыхательной функции. Кроме этого, в группе пациентов — носителей аллеля —511Т гена IL-1 b выявлялось достоверное увеличение антивоспалительного цитокина IL-ША по сравнению с группой больных — носителей аллеля —511С (1525,0 против 1209,0 пкг/мл; р<0,05). По-видимому, избыточное количество IL-ША способствовало повышению чувствительности организма к различным инфекциям, включая возбудителей нозокомиальной пневмонии, что требовало пролонгированной искусственной вентиляции легких и приводило к истощению резервных возможностей организма и — как итог — длитель-
ному пребыванию в отделении реанимации и интенсивной терапии.
Адекватное течение воспалительного процесса в легких невозможно без баланса между активацией и ингибицией иммунной реактивности [6]. В связи с этим нами был изучен полиморфизм гена ¡Ь-ШЫ в качестве решающего фактора в продукции противовоспалительного цитокина 1Ь-1РА.
Наиболее значимым из мутантных вариантов данного гена является аллель 1Ь-ШН*2, несущий два повтора [1, 7, 8]. Нами не было получено достоверных различий по аллельному полиморфизму гена ¡Ь-ШЫ между пациентами с тяжелым, среднетяжелым течением нозокомиальной пневмонии и контрольной группой, как и в исследовании Б. АтаИсИ и соавт. [9]. Несмотря на это, интерес к указанному полиморфному локусу был связан с тем фактом, что индивидуумы-гомозиготы по аллелю 1Ь-ЯН*2 намного чаще подвергаются различным инфекционно-вос-палительным заболеваниям. Данный факт объясняется способностью 1Ь-1РА ингибировать действия интерлейкина-1 на лимфоциты и фибробласты путем блокирования связывания данного цитокина с клеточными рецепторами, что делает воспалительный ответ более продолжительным [1]. В дополнение к этому Р. Р. Patwari и соавт. доказали, что с наличием аллеля ¡Ь-ШН*2 ассоциируется тяжелое течение внебольничной пневмонии [10]. Спорным остается вопрос о способности гена ¡Ь-ШЫ количественно влиять на продукцию одноименного цитокина [11]. Согласно же данным собственного исследования содержание ¡Ь-1РА в периферической крови у больных с аллелем ¡Ь-Ш]]*1 было достоверно выше (1944 пкг/мл) по сравнению с группой пациентов, несущих в генотипе аллель ¡Ь-ШН*2 (1296 пкг/мл) (р<0,01). Мы объясняем это двумя возможными причинами. Во-первых, в условиях нозокомиальной пневмонии и синдрома системного воспалительного ответа закономерно угнетение функции периферических мононуклеарных клеток к цитокинопро-дукции ¡Ь-1РА независимо от полиморфизма его гена. Во-вторых, у больных с данной пневмонией выявлялось достоверное повышение ¡Ь-1Р в сыворотке крови при носительстве аллеля ¡Ь-ШН*2, что объясняло острую фазу течения воспалительного процесса. В этом случае гиперпродукция ¡Ь-1РА в сыворотке крови оказывала негативное влияние на течение данного заболевания, вызывая состояние иммуносупрессии. Подобные данные получены S. Шйкт и соавт. [12]. В нашем исследовании аллель ¡Ь-Ш]]*2 в 2 раза чаще встречался у пациентов с благоприятным исходом нозокомиальной пневмонии по сравнению с группой умерших больных (29 против 13 % соответственно; р<0,05). Поскольку ¡Ь-1Р и ¡Ь-1РА — естественные антагонисты, определено содержание ¡Ь-1Р в подгруппах пациентов с нозо-комиальной пневмонией, являющихся носителями аллелей ¡Ь-Ш]]*1 и ¡Ь-ШН*2. Было обнаружено, что содержание ¡Ь-1Р в плазме крови в 3,3 раза превышало концентрацию последнего в подгруппе пациентов — носителей аллеля ¡Ь-Ш]]*2 по сравнению с подгруппой лиц, несущих аллель ¡Ь-Ш]]*1 (207,4 против 63,1 пкг/мл соответственно; р<0,001). Это позволило нам правильно интерпретировать более низкие концентрации ¡Ь-1РА в сыворотке крови у больных с аллелем ¡Ь-ШН*2: все пациенты находились в острой фазе воспаления, в связи с чем у них зафиксировалось повышение концентрации ¡Ь-1Р в сыворотке крови. Таким образом, сработал принцип обратной связи: носительство ¡Ь-ШН*2 было
ответственно за повышенный уровень циркулирующего 1Ь-1РА. В свою очередь, увеличенная активация экспрессии и продукции 1Ь-1Р являлась следствием сверхвыработки 1Ь-1РА. Более того, избыточная продукция секреторного 1Ь-1Р у пациентов с аллелем 1Ь-ШЫ*1 влияла на характер и исход нозокомиальной пневмонии, что связано с эндотоксин-индуцирован-ной летальностью [12]. Нами отмечались достоверные различия между содержанием секреторного 1Ь-1РА в плазме крови у пациентов с вентилятор-ассоциированной пневмонией — 1004,2 против 1605,6 пкг/мл у больных без респираторной поддержки (р <0,01).
Заключение. Дисбаланс между цитокинами 1Ь-1РА и 1Ь-1Р, ассоциированный с преобладанием полярных генотипов, обусловливает особенности иммунного ответа у пациентов с нозокомиальной пневмонией и связанные с этими особенностями тяжесть течения и прогноз данного заболевания. Определение генетических маркеров 1Ь-ШЫ* и 1Ь-1Р (-511) С®Т необходимо для понимания патогенеза нозокомиальной пневмонии и индивидуального прогнозирования риска ее развития и характера течения инфекционного процесса в легких. Полученные в ходе исследования результаты обеспечивают наиболее эффективные методы диагностики и прогнозирования исхода нозокомиальной пневмонии, направленные на снижение риска летальности пациентов терапевтического и хирургического профиля.
Библиографический список
1. Громова, А. Ю. Полиморфизм генов семейства 1Ь-1 человека / А. Ю. Громова // Цитокины и воспаление. -2005. - Т. 4 (2). - С. 3-12.
2. Ассоциация полиморфизма генов семейства интерлей-кина-1 с заболеваемостью хроническим гнойным риносину-ситом и дизрегуляция воспалительного ответа / А. Ю. Громова [и др.] // Российская отоларингология. - 2005. - Т. 15 (2). -С. 2-12.
3. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфных локусов 1Ь-1р, ТЬ-ШЫ и 1Ь-10 у человека при персистенции
микоплазм (Mycoplasma hominis) / О. А. Чернова [и др.] // Цитокины и воспаление. — 2008. — Т. 4 (4). — С. 11 — 14.
4. Interleukin-1 gene cluster polymorphisms and susceptibility to clinical malaria in a Gambian case-control study / A. J. Walley [et al.] // European Journal of Human Genetics. — 2004. — Vol. 12. - P. 132-138.
5. Barton, P. T. Interleukin-1 receptor antagonist gene polymorphism, vaginal interleukin-1 receptor antagonist concentrations, and vaginal Ureaplasma urealyticum colonization in pregnant women / Р. Т. Barton // Infect. Immun. - 2003. - Р. 71. -P. 271-274.
6. Bosco, P. Association of IL-1RN*2 allele and methionine synthase 2756AA genotype with dementia severity of sporadic Alzheimer's disease / Р. Bosco // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. - 2004. - Vol. 75 (7). - P. 1036-1038.
7. Allele 2 of the interleukin-1 receptor antagonist gene is associated with early gastric cancer / J. Glas [et al.] // J. Clin. Oncol. - 2004. - Vol. 22 (23). - P. 4694-4700.
8. Common genetic variation in the gene encoding interleukin-1 receptor antagonist (IL-1RA) is associated with altered circulating IL-1RA levels / S. Rafiq [et al.] // Genes and Immunity. - 2007. -Р. 8. - P. 344-351.
9. Arnalich, F. Interleukin-1 receptor antagonist gene polymorphism and mortality in patients with severe sepsis / F. Arnalich // Clin. Exp. Immunol. - 2002. - Vol. 127. - P. 331-336.
10. Interleukin-1 receptor antagonist intron 2 variable number of tandem repeats polymorphism and respiratory failure in children with community-acquired pneumonia / P. P. Patwari [et al.] // Pediatric. Critical Care Medicine. - 2008. - Vol. 9 (6). - P. 553-559.
11.Waterer, G. W. Science review: genetic variability in the systemic inflammatory response / G. W. Waterer, R. G. Wunde-ink // Critical. Care. - 2003. - Vol. 7 (4). - P. 308-314.
12. Witkin, S. Influence of interleukin-1 receptor antagonist gene polymorphism on disease / S. Witkin, S. Gerber, W. J. Ledger // Clin. Infect. Dis. - 2002. - Vol. 34 (2). - P. 204-209.
БАЙГОЗИНА Евгения Александровна, доктор медицинских наук, доцент кафедры госпитальной терапии с курсом эндокринологии.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 09.09.2015 г. © Е. А. Байгозина
Книжная полка
Борк, К. Болезни кожи. Диагностика и лечение. Атлас и руководство / К. Борк. - М : Медицинская литература, 2015. - 304 с. - ISBN 978-5-89677-177-7.
Впервые на русский язык переведено уникальное издание немецких авторов, посвященное клиническим проявлениям, диагностике и лечению болезней кожи. Книга сочетает лучшие черты современного иллюстрированного атласа и практического руководства. Иллюстративные характеристики атласа обеспечиваются полноцветными фотографиями высокого качества. Иллюстрации подобраны таким образом, чтобы развить у читателя навыки визуальной диагностики болезней кожи с первого взгляда. Оптимальным дидактическим приемом является сопоставление иллюстраций с конкретными решениями по обследованию и лечению. Текстовая часть характеризуется детальным изложением ключевых моментов, касающихся диагностики, дифференциальной диагностики и лечения болезней кожи. В то же время авторы стремились к максимально компактной форме представления материала. Клинические признаки рассматриваются детально только в том случае, когда они необходимы для диагностической и дифференциально-диагностической интерпретации симптоматики. В отдельной главе детально рассмотрены вопросы фармакотерапии и наружного лечения g дерматологических заболеваний и синдромов, приводятся схемы лечения и конкретные рецепты, на которые
1 даны ссылки из остальных глав. Благодаря прекрасному иллюстративному материалу и краткому, но g исчерпывающему изложению, книга окажется полезной не только врачам-дерматологам, но также тера-^ певтам, педиатрам, врачам общей практики и студентам медицинских вузов.
s <
2
