Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РИСКА РАЗВИТИЯ АНТРАКОСИЛИКОЗА У РАБОТНИКОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ КУЗБАССА

Гафаров Н.И. 1 Захаренков В.В. 1 Панев Н.И. 1 Казицкая А.С. 1 Ядыкина Т.К. 1 Гуляева О.Н. 1
1 ФГБУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» СО РАМН
Изучено распределение биохимических маркёров генов гаптоглобина HP, группоспецифического компонента комплемента GC, флуоресцентной эстеразы EsD, кислой фосфатазы эритроцитов AcP и делеционный полиморфизм («нуль-аллели» генов GSTT1 (GST-θ1), GSTM1 (GST-μ1) у шахтёров Кузбасса, больных антракосиликозом, и у лиц контрольной группы, не имеющих этой патологии. Показано, что наиболее подвержены заболеванию антракосиликозом обладатели генотипов HP 1-1, GC 2-2, EsD 1-2, AcP bb, GSTT 1(–), а резистентны обладатели генотипов HP 2-2, GC 1-1. Es D 1-1, AcP aa, AcP bc. Частота генотипов риска заболевания антракосиликозом у работников старшей возрастной группы ниже, чем у молодых работников. Частота генотипов резистентности к этому заболеванию в большинстве случаев у таких работников выше. Это может указывать на действие естественно-биологического отбора у работников угледобывающих предприятий.
ранняя диагностика профессиональных заболеваний
генетические маркёры предрасположенности
антракосиликоз
1. Анализ уровней гетерозиготности по локусам at P1, TF, PGM1, ACP1, HP, GC, GLO, C3 и ESD у пациентов с различным течением туберкулёза лёгких / А.С. Сергеев [и др.] // Генетика. – 2001. – Т. 37, № 12. – С. 1673–1680.
2. Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены «предрасположенности». Ведение в предиктивную медицину. – СПб.: Интермедика, 2000. – 272 с.
3. Вавилин В.А. Ассоциация полиморфных ферментов биотрансформации ксенобиотиков с предрасположенностью к бронхиальной астме у детей с наследственной отягощенностью и без таковой // Генетика. – 2002. – Т. 38, № 4. – С. 539–545.
4. Вейр Б. Анализ генетических данных. – М.: Мир, 1995. – 400 с.
5. Генетическая предрасположенность к развитию токсического цирроза печени, вызванного алкоголем / В.А. Спицын [и др.] // Генетика. – 2001. – Т. 37, № 5. – С. 698–707.
6. Захаренков В.В., Виблая И.В., Олещенко А.М. Научный обзор результатов ФГБУ «НИИ КПГПЗ» СО РАМН по влиянию внешнесредовых и генетических факторов на развитие профессиональных заболеваний // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. – 2012. – № 5–2 (87). – С. 141–145.
7. Захаренков В.В., Гафаров Н.И., Панев Н.И., Кучер А.Н., Фрейдин М.Б., Рудко А.А., Ядыкина Т.К., Казицкая А.С. Распределение биохимических и молекулярно-генетических маркёров генов у работников угледобывающих предприятий Кузбасса, больных хроническим пылевым бронхитом // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. – 2012. – № 1. – С. 93–97.
8. Измеров Н.Ф., Каспаров А.А. Медицина труда. Введение в специальность. – М.: Медицина, 2002. – 392 с.
9. Кучер А.Н. Динамика генетико-демографической структуры и генетическое разнообразие коренных и пришлых популяций Сибирского региона: дис. … д-ра биол. наук. – Томск, 2001. – 334 с.
10. Молекулярная клиническая диагностика. Методы: пер. с англ. / под ред. С. Херрингтона, Дж. Макги. – М.: Мир, 1999. – 558 с.
11. Прокоп О., Гёлер В. Группы крови человека: пер. с нем. – М.: Медицина, 1991. – 511с.
12. «Синтетические» карты генофонда мари (по данным об иммунобиохимическом полиморфизме) / О.П. Балановский [и др.] // Генетика. – 1999. – Т. 35, № 1. – С. 74–82.
13. Mannervik B. The isozymes of glutathione transferase // Adv. Enzym. Relat. Areas Molec. Biol. – 1985. – Vol. 57. – P. 357–417.
14. Spurdle A.B., Webb P.M., Purdie D.M., et al. Polymorphisms at the glutathione S-transferase GSTM1, GSTT1 and GSTP1 loci: risk of ovarian cancer by histological subtype // Carcinogenesis. – 2001. – Vol. 22. – P. 67–72.

В последние годы отмечается ухудшение медико-демографической ситуации как в целом по России, так и в промышленных городах Сибири: резкий рост преждевременной смертности трудоспособного населения, увеличение уровня трудопотерь от производственной заболеваемости, ухудшение репродуктивного здоровья населения. Анализ распределения профессиональных заболеваний в Кемеровской области по отраслям промышленности показал, что до 78 % лиц с профессиональными заболеваниями приходится на угольную отрасль. Из профессиональных заболеваний шахтёров-угольщиков с большой частотой встречаются заболевания органов дыхания – антракосиликоз и хронический пылевой бронхит, вибрационная болезнь, нейросенсорная тугоухость [8].

Наряду с таким способом снижения профессиональной заболеваемости, как исключение неблагоприятного производственного фактора, провоцирующего развитие болезни, важное место занимают разработка методов ранней диагностики начальных стадий профессиональных заболеваний и своевременная профилактика, основанная на изучении наследственной предрасположенности к профессиональным заболеваниям. Это направление является приоритетным в современной медицине труда [6, 7].

Изучение генетических маркеров, наиболее часто встречающихся у больных лиц, дает возможность судить об участии наследственных факторов в развитии того или иного заболевания и выявлять среди населения группы лиц с генотипами повышенного риска и определять меры своевременной профилактики [2].

Цель настоящей работы – изучить связь биохимического и молекулярно-генетического полиморфизма с предрасположенностью к антракосиликозу (АС) – профессиональному заболеванию органов дыхания у работников угледобывающих шахт Кузбасса.

Материалы и методы исследования

Обследовано 300 работников угледобывающих предприятий Кузбасса, больных АС, в возрасте 40–59 лет и 150 человек – контрольной группы здоровых лиц, работающих в тех же санитарно-гигиенических условиях, но не имеющих профессиональной патологии.

Материалом для исследования служили образцы венозной крови. Сывороточные маркёры гаптоглобин (HP, аллели Нр1 и Нр2) и группоспецифический компонент (GC, аллели Gc1 и Gc2) определяли методом электрофореза в полиакриламидном геле, изоферменты флуоресцентной эстеразы (EsD, аллели EsD1, EsD2), кислой фосфатазы (AcP, аллели AcPa, AcPb, AcPc) определялись электрофорезом в крахмальном геле [11]. Исследовались также «нуль-аллели» генов, кодирующих ферменты биотрансформации ксенобиотиков – трансфераз GSTT1 (GST-θ1), GSTM1 (GST-μ1). Анализ литературы указывает на неодинаковую функциональную активность продуктов разных аллелей указанных генов. Для гаптоглобина это неодинаковое сродство разных генотипов НР к Hb, функции антител продуктов НР 2-2 и НР 2-1 против некоторых патогенных микроорганизмов, большая их физиологическая устойчивость по сравнению с НР 1-1. Для EsD обнаружено, что функциональная активность гена EsD1 на 60 % выше, чем EsD2; показана связь EsD 2-2 с развитием цирроза печени [5], туберкулёза лёгких [1].

Ген GSTT1 (ЕС 2.5.1.18) кодирует глутатион-S-трансферазу класса θ, которая локализована в эритроцитах и связана со II-й фазой биотрансформации ксенобиотиков. «Нуль-аллель» или делеция в этом гене в гомозиготном состоянии обуславливает нулевую активность его продукта. Частота «нуль-аллеля» у европеоидов достигает 38 %. Полиморфизм GSTT1 может приводить к индивидуальным различиям в метаболизме некоторых ксенобиотиков [13]. Ген GSTM1 (ЕС 2.5.1.18) кодирует фермент глутатион-S-трансферазу класса μ, который метаболизирует ксенобиотики совместно с цитохромами Р450. «Нулевой» аллель GSTM1 (–) обусловлен делецией гена GSTM1, его частота в некоторых популяциях достигает 45-50 %. Отсутствие активности продукта GSTM1 может быть фактором риска раковых заболеваний, например, рака лёгких, атопической бронхиальной астмы [3].

Выделение ДНК проводилось фенол-хлороформным методом [10]. Полиморфизм «нуль-аллелей» генов GSTM и GSTT1 изучали методом полимеразной цепной реакции [14], статистическая обработка проводилась с помощью стандартных алгоритмов биометрии. Для оценки различий в распределении генотипов больных лиц и контрольной группы рассчитывали значение χ2 с поправкой на непрерывность и величину относительных шансов OR, которая показывает, во сколько раз чаще болезнь развивается у лиц с наличием данного генотипа по сравнению с теми, у кого он отсутствует [4]. В данной работе мы оценивали частоты генотипов и фенотипов в 3 группах больных лиц в возрасте 40–49 лет, 50–54 года и 55–59 лет. Для кодоминантных генетических систем оценивалось соответствие наблюдаемого и ожидаемого распределения генотипов исходя из правила Харди - Вайнберга. Все вычисления выполнены на ПК Pentium 4 по стандартным программам.

Результаты исследования и их обсуждение

Биохимические полиморфные системы

По большинству изученных биохимических полиморфных систем наблюдалось соответствие наблюдаемого и ожидаемого распределения генотипов исходя из правила Харди-Вайнберга.

Распределение генотипов НР у больных и у здоровых лиц в целом было сходно с данными по русскоязычному населению Сибири [1, 9, 12]. Обнаружены статистически значимые различия частот генотипов между здоровыми и больными лицами по критерию χ2 и ОR. Генотипом риска является НР 1-1 (табл. 1). У больных лиц с увеличением возраста (и стажа работы) наблюдается снижение частоты генотипов риска НР 1-1 с 0,3943 (возраст 40–49 лет) до 0,1712 (возраст 50–59 лет). Мы предполагаем, что в данном случае идет довольно поздняя по возрасту элиминация обладателей генотипов риска НР 1-1, вероятно, вследствие выбывания с производства по причине болезни и профнепригодности. В контрольной группе таких выраженных различий частоты генотипа НР 1-1 не наблюдается, хотя в старшей возрастной группе незначительно увеличена частота гетерозиготных генотипов.

По системе GC частоты генотипов и генов в изученной выборке здоровых и больных лиц в целом также сходны с частотами генотипов и генов, характерных для русскоязычного населения Сибири [1, 9, 12]. Обнаружены статистически значимые различия частот генотипов между здоровыми и больными лицами по критерию χ2 и OR (табл. 2). Генотип GC 1-1 можно рассматривать как протекторный (χ2 = 17,46; OR = 0,41). Частота этого генотипа градуально увеличивается с возрастом работников. Генотипы GC 1-2, GC 2-2 можно рассматривать как генотипы предрасположенности к развитию АС, причём с увеличением возраста частота генотипа GC 2-2 снижается от 0,2113 до 0,0991, что может указывать на то, что наличие этого генотипа, так же, как и генотипа НР 1-1, может быть связано с тяжестью заболевания и, как следствие, их быстрым выбыванием с производства.

По системе EsD частоты генотипов и генов сходны с таковыми для русскоязычного населения Сибири, а также РФ [1, 9, 12]. По этой системе также выявлены различия в распределении частот генотипов у больных АС и здоровых лиц (табл. 3). Генотип EsD 1-1 может рассматриваться как протекторный (χ2 = 7,12, ОR = 0,5), а генотип EsD 1-2 – как генотип риска АС (χ2 = 5,38, ОR = 1,91). Частота генотипа риска EsD 1-2 снижается, а частота протекторного генотипа EsD 1-1 увеличивается с возрастом больных лиц, что тоже можно рассматривать как следствие профессионального отбора. В контроле таких градуальных изменений частот генотипов не наблюдается.

Таблица 1

Распределение генотипов и частот аллелей гаптоглобина НР у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Контингент обследованных лиц

Частота генотипов

N

Частота аллелей

χ2

FIS

HP 1-1

Hp 1-2

Hp 2-2

q1

q2

Больные 40–49 лет

0,3943

0,3943

0,2114

71

0,5915

0,4085

2,4

0,1838

Больные 50–54 года

0,2373

0,4576

0,3050

118

0,4661

0,5339

0,7

0,0800

Больные 55–59 лет

0,1712

0,5225

0,3063

111

0,4324

0,5676

0,4

-0,066

Больные, всего

0,25

0,4667

0,2833

300

0,4833

0,5167

1,3

0,0653

Контроль 40–44 года

0,1923

0,3846

0,4231

52

0,3846

0,6154

1,8

0,1870

Контроль 45–49 лет

0,1591

0,4733

0,3636

44

0,3977

0,6023

0

0,0046

Контроль 50–59 лет

0,1481

0,4445

0,4074

54

0,3704

0,6296

0,1

0,0478

Контроль, всего

0,1667

0,4333

0,4

150

0,3833

0,6167

1,0

0,0835

χ2(2)

3,55

1,31

0,13

         

p

0,06

0,25

0,71

         

OR

1,67

1,28

1,11

         

Примечания к табл. 1–4:

N – размер изученной выборки, χ2 – значение хи-квадрат теста на соответствие эмпирического и теоретического распределения генотипов исходя их правила Харди - Вайнберга, FIS – индекс фиксации Райта, χ2(2) – оценка достоверности различий распределений генотипов между больными лицами и контролем, р – уровень значимости этих различий, OR – отношение шансов.

Таблица 2

Распределение генотипов и частот аллелей группоспецифического компонента GC у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Контингент обследованных лиц

Генотип

N

q1

q2

χ2

FIS

Gc 1-1

Gc 1-2

Gc 2-2

Больные 40–49 лет

0,3521

0,4366

0,2113

71

0,5704

0,4256

0,8

0,1091

Больные 50–54 года

0,5085

0,3983

0,0932

118

0,7076

0,2924

0,2

0,0367

Больные 55–59 лет

0,4955

0,4054

0,0991

111

0,6982

0,3018

0,2

0,0384

Больные, всего

0,4667

0,4100

0,1233

300

0,6717

0,3283

1,5

0,0703

Контроль 40–44 года

0,5577

0,3846

0,0577

52

0,75

0,25

0

-0,025

Контроль 45–49 лет

0,6364

0,2727

0,0909

44

0,7727

0,2273

2,2

0,2259

Контроль 50–59 лет

0,8333

0,1481

0,0186

54

0,9074

0,0926

0,8

0,1115

Контроль, всего

0,6800

0,2667

0,0533

150

0,8133

0,1867

2,2

0,1208

χ2(2)

17,46

8,28

4,69

         

p

0

0

0,03

         

OR

0,41

1,91

2,50

         

При анализе распределения частот генотипов АсР у больных и здоровых лиц (табл. 4) оказалось, что к генотипам риска относятся генотипы АсР ab и АсР bb – самые распространенные среди остальных генотипов (χ2 = 9,9 и 11,15 соответственно, OR = 2,09 и 2,28). К генотипам резистентности относится вариант АсР аа. Но если по системам НР, GC и EsD генотипами резистентности к АС были в основном часто встречающиеся генотипы, по системе АсР этого не наблюдается.

Таблица 3

Распределение генотипов и частот аллелей флуоресцентной эстеразы EsD у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Контингент обследованных лиц

Генотип

N

Частота аллелей

χ2

FIS

EsD1-1

EsD1-2

EsD 2-2

q1

q2

Больные 40–49 лет

0,5211

0,4085

0,0704

71

0,7254

0,2746

0

-0,024

Больные 50–54 года

0,7373

0,2203

0,0424

118

0,8475

0,1525

2,6

0,1475

Больные 55–59 лет

0,8108

0,1712

0,0180

111

0,8964

0,1036

0,7

0,0777

Больные, всего

0,7133

0,2467

0,04

300

0,8367

0,1633

2,9

0,0975

Контроль 40–44 года

0,8077

0,1731

0,0192

52

0,8942

0,1058

0,4

0,0909

Контроль 45–49 лет

0,75

0,2273

0,0227

44

0,8636

0,1364

0,1

0,0384

Контроль 50–59 лет

0,9260

0,0555

0,0185

54

0,9537

0,0463

7,4

0,3750

Контроль, всего

0,8333

0,1467

0,0200

150

0,9067

0,0993

2,7

0,1338

χ2(2)

7,12

5,38

0,7

         

p

0,01

0,02

0,4

         

OR

0,50

1,91

2,04

         

Таблица 4

Распределение генотипов и частот аллелей кислой фосфатазы эритроцитов АСР у больных антракосиликозом и у работников контрольной группы

Контингент обследованных лиц

Частота генотипов

N

Частота аллелей

χ2

FIS

aa

ab

bb

ac

bc

cc

q1

q2

q3

Больные 40–49 лет

0,0563

0,2817

0,2535

0,0986

0,2154

0,0845

71

0,2465

0,5070

0,2465

1,5

0,0227

Больные 50–54 года

0,0424

0,3305

0,3644

0,0508

0,1949

0,0169

118

0,2331

0,6271

0,1398

1,8

-0,0750

Больные 55–59 лет

0,0541

0,3063

0,3784

0,0541

0,1712

0,0360

111

0,2342

0,6171

0,1487

1,6

0,0531

Больные, всего

0,0500

0,3100

0,3433

0,0633

0,1934

0,0400

300

0,2367

0,5950

0,1683

3,7

-0,009

Контроль 40–44 года

0,1346

0,2885

0,2115

0,0962

0,2115

0,0577

52

0,3269

0,4615

0,2115

1,3

0,0634

Контроль 45–49 лет

0,1136

0,2955

0,1818

0,0909

0,2955

0,0227

44

0,3068

0,4773

0,2159

3,4

-0,0791

Контроль 50–59 лет

0,1481

0,2963

0,1667

0,1296

0,2407

0,0185

54

0,3611

0,4352

0,2037

2,4

-0,0465

Контроль, всего

0,1333

0,2933

0,1867

0,1067

0,2467

0,0333

150

0,3333

0,4567

0,2100

5,0

-,0157

χ2(2)

8,55

9,9

11,15

2,05

1,4

0,01

           

p

0

0

0

0,15

0,23

0,93

           

OR

0,34

2,09

2,28

0,57

0,73

1,21

           

Молекулярно-генетические маркёры

Делеционный полиморфизм GSTT 1 был изучен у 62 больных АС и 122 лиц контрольной группы. Были выявлены статистически значимые различия по частотам фенотипов GSTT 1(+) и GSTT 1(–) между здоровыми и больными лицами. Частота «нулевого» фенотипа в контроле превышала значение в группе больных лиц: 0,2541 против 0,1325; р = 0,04; OR = 2,68. При этом его частота у больных лиц сначала уменьшалась в 2,7 раза, затем снова возрастала. Это может быть обусловлено тем, что наличие «нуль-аллелей» гена GSTT 1 обуславливает очень сильный отбор против его носителей, особенно в группе больных лиц, и развитие профессионального заболевания уменьшает количество носителей «нуль-аллелей» среди больных. Не было обнаружено статистически значимых различий по частоте делеций гена GSTM1 между больными работниками и лицами контрольной группы, частоты GSTM1(+) и GSTM1(-) незначительно отличались от 0,5.

Заключение

Эндогенными факторами риска развития антракосиликоза у шахтёров-угольщиков юга Кузбасса является наличие маркёров HP 1-1, GC 1-2, GC 2-2, EsD 1-2, АCР ab, ACP bb. Эндогенными факторами резистентности к развитию антракосиликоза является наличие маркёров GC 1-1. EsD 1-1, ACP aa.

Анализ молекулярно-генетического полиморфизма показал, что лица - обладатели варианта GSTT1(+), вероятно, наиболее подвержены антракосиликозу, а обладатели варианта GSTT1(?) резистентны к нему. Частоты этих вариантов неодинаковы у лиц разного возраста: частота варианта GSTT1(?) с возрастом сначала снижается, затем возрастает. Частоты полиморфизмов GSTM1(+) и GSTM1(-) у здоровых и больных лиц разного возраста были сходны и составляли примерно 0,5.

Рецензенты:

Жукова А.Г., д.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальных гигиенических исследований, ФГБУ «НИИ КПГПЗ» СО РАМН, г. Новокузнецк;

Филимонов С.Н., д.м.н., профессор, проректор по учебной работе, ГБОУ ДПО НГИУВ, г. Новокузнецк.

Работа поступила в редакцию 12.09.2014.


Библиографическая ссылка

Гафаров Н.И., Захаренков В.В., Панев Н.И., Казицкая А.С., Ядыкина Т.К., Гуляева О.Н. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РИСКА РАЗВИТИЯ АНТРАКОСИЛИКОЗА У РАБОТНИКОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ КУЗБАССА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 10-2. – С. 270-274;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35330 (дата обращения: 14.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074