Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет




НазваниеМинистерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет
страница4/45
Дата17.04.2013
Размер2.71 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   45

А. Ю. Акпарова, Р. И. Берсимбай, Б. О. Бекманов, Т. Е. Ещжанов,

М. Т. Абишев

РОЛЬ ГЕНОВ ЦИТОКИНОВ IL-4 И TNF-Α В РАЗВИТИИ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЕ И ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ


Лаборатория молекулярной генетики НИИ клеточной биологии и биотехнологии Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева, (Астана)


Бронхиальная астма (БА) и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) являются наиболее распространенными и тяжелыми мультифакториальными заболеваниями [1,2].

Бронхиальной астмой страдает более 300 млн. жителей планеты. Распространенность её колеблется примерно от 1 % до 18 % населения в разных странах. Ежегодно во всем мире от астмы умирает примерно 250 тысяч человек и эти данные, как правило, не коррелируют с распространенностью [1].

Причиной заболеваемости и смертности от ХОБЛ в мире являются социальные и экономические факторы. Инициирование воспалительного процесса в дыхательных путях при ХОБЛ совершается табачным дымом, различными поллютантами и газами. Известно, что около 90% пациентов с ХОБЛ - курильщики, а табачный дым, как известно, является важным фактором, инициирующим оксидативный стресс в легких. Распространенность, заболеваемость и смертность от ХОБЛ варьируют в зависимости от страны, в пределах групп стран, в прямой связи с распространением курения табака. Во многих странах воздушные поллютанты, возникшие в результате сгорания лесного и др. биологичес-кого топлива, также могут быть идентифицированы как факторы риска ХОБЛ. Низкие статистические данные распространенности заболевания связаны с поздним обращением за медицинской помощью. Популяционная распространенность ХОБЛ в мире составляет около 6% [2].

Значительные успехи были сделаны в понимании клеточных и молекулярных механизмов развития БА и ХОБЛ. Оба заболевания характеризуются обструкцией дыхательных путей и хроническим персистирующим воспалительным процессом, но природа воспаления и динамика обструкции заметно отличаются друг от друга. При БА воспаление эозинофильное, контролируется CD4-лимфоцитами. Нарушения функции бронхолегочного тракта эпизодические и реверсируемые. При ХОБЛ в воспаление вовлекаются преимущественно нейтрофилы, макрофаги и CD8+ лимфоциты. Важная особенность ХОБЛ – это прогрессирующая легочная обструкция на фоне ремоделирования дыхательных путей [3].

Эозинофильное воспаление при астме заметно подавляется кортикостероидами, но они не имеют ощутимого действия на воспаление при ХОБЛ. Однако кортикостероиды применяются при ХОБЛ для предотвращения прогрессирования заболевания. У некоторых пациентов с ХОБЛ (~10%) также присутствует и астма. В этих случаях клинически имеется сходство со смешанной астмой [4].

Цитокины играют ключевую роль в организации хронического воспаления и структурных нарушениях в респираторном тракте при БА и ХОБЛ. Около 50 цитокинов на данный момент идентифицировано при БА и ХОБЛ, но их роль в патофизиологии этих комплексных заболеваний не достаточно ясна [5].

Медиаторы воспаления вызывают бронхоконстрикцию, экссудацию плазмы, гиперсекрецию слизи, активацию и вовлечение воспалительных клеток, способствуют развитию фиброза за счет депозиции коллагеновых волокон в собственной пластинке слизистой оболочки, вызывают гиперплазию и гипертрофию моноцитов стенки бронхов, приводят к ангиогенезу, повышают секрецию желез подслизистого слоя и нарушают иннервацию стенки дыхательных путей [6].

Известно, что атопия рассматривается как иммунопатология, лежащая в основе формирования БА. В реализации атопических реакций особо важную роль играют интерлейкины, продуцируемые преимущественно Т-хелперами 2 типа (Тh-2): IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13 [5]. Формирование воспаления, лежащего в основе аллергических реакций, связывают с преобладанием Тh-2 типа иммунного ответа (гуморального) над Тh-1 (клеточным) с соответствующей продукцией цитокинов. Различный характер дисбаланса указанных типов обнаружен у больных с атопической и смешанной формами БА, однако выраженность этого дисбаланса наблюдается только при атопической БА [7]. Существует и другая точка зрения на роль указанных субпопуляций Т-лимфоцитов в патогенезе БА, в которой утверждается роль обеих популяций в развитии БА и отрицается преимущество Тh-2 клеток [8].

Клинические исследования показывают, что по мере увеличения длительности заболевания, отмечается постепенное уменьшение или исчезновение признаков атопии и затем присоединение симптомов бактериальной инфекции [9]. Отмечено, что с возрастом уменьшается способность синтезировать IgE и, следовательно, уменьшается возможность возникновения аллергических проявлений.

Наиболее значимую роль в дифференцировке Т-хелперов присваивают цитокинам. Считается, что IL-12, вырабатываемый антигенпредставляющими клетками при контакте с некоторыми инфекционными агентами, направляет дифференцировку в сторону Тх1. Аналогичное, но менее выраженное действие оказывает γ-INF. Развитию Тх2 способствует присутствие IL -4 [10].

Генетический локус, кодирующий кластер генов Тh2-зависимых цитокинов (IL-4, IL-5, IL-9,IL-13), расположен на длинном плече 5 хромосомы (5q31.1-5q33) [11].

Интерлейкин 4 - IL-4 является ключевым цитокином в развитии аллергического воспаления. Он переключает В-лимофоциты на синтез IgE, активирует молекулы клеточной адгезии в эндотелии сосудов, что приводит к миграции Т-лимфоцитов, моноцитов, базофилов и эозинофилов в очаг воспаления, а также способствует дифференцировке Тh2-лимфоцитов [12].

Одним из большого количества медиаторов, участвующих в воспалительных процессах при БА и ХОБЛ, является провоспалительный цитокин TNFα. TNFα секретируется нейтрофилами и альвеолярными макрофагами. Его роль заключается в инициации синтеза макрофагами каскада интерлейкинов (IL-1, IL-6, IL-8) [13, 14]. Предполагается участие TNFα, выделяемого CD8+(цитотоксическими) клетками, в цитолизе и апоптозе клеток альвеолярного эпителия, что способствует персистенции воспаления [15]. Роль TNFα в развитии оксидативного стресса заключается в активации индуцибельной NO-синтазы (iNOS2). Предполагается, что TNFα ответственен за хронизацию атопического воспаления в связи с его контролем степени инфильтрации стенки бронхов нейтрофилами, а также участии в регуляции экспрессии молекул адгезии, ответственных за избирательную адгезию эозинофилов в очаге воспаления [16].

Ген TNFα локализован в пределах главного комплекса гистосовместимости III класса на коротком плече 6 хромосомы (6р21.3).

Для получения более объективных данных о взаимосвязи БА и ХОБЛ мы сочли целесообразным изучение генетических полиморфизмов, для которых есть сведения о значимой ассоциации с этими заболеваниями.

Целью настоящей работы было установление роли и вовлеченности генов цитокинов (IL4, TNFα) в предрасположенности к развитию бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких в казахской популяции.

Материалы и методы исследования. В исследование были включены 148 больных с патологией легких казахской национальности, находившиеся на стационарном лечении в пульмонологическом отделении Онкологического диспансера г. Астаны, из них 58 больных БА и 90 больных ХОБЛ.

Подавляющее число больных БА было мужского пола: обследовано 35 мужчин (60,3%) и 23 женщин (39,7%), возрастной интервал составил от 32 до 78 лет (средний возраст манифестации заболевания 32±0,9 года). Клинический диагноз БА устанавливался на основании клинического, лабораторного, инструментального и рентгенологического обследования в соответствии с Глобальной стратегией лечения и профилактики БА [1]. У 44 больных была астма персистирующая средней тяжести, у 14 больных – тяжелая персистирующая астма.

Всего обследовано 90 больных ХОБЛ, из них 62 мужчин (68,9%) и 28 женщин (31,1%), в возрасте от 36 до 74 лет, средний возраст составил 58,5±14,3 лет (средний возраст начала заболевания 52,5±2,7 года). Диагноз устанавливался по рекомендациям, представленным программой GOLD [2] У 48 больных диагностирована II стадия, у 35 больных – III стадия и у 7 больных - IV стадия ХОБЛ.

При оценке полиморфизма генов IL4, TNFα у больных БА и ХОБЛ в качестве популяционного контроля использовали выборку 64 здоровых лиц казахской национальности, проживающих в г. Астане.

Материалом для исследования служила периферическая кровь.

Содержание фактора некроза опухоли- (TNFα), интерферона- (ИНФ-), интерлейкинов 4, 2, и 10 (IL4, IL2 и IL10), общего иммуноглобулина Е (IgE) в сыворотке крови определяли иммуно-ферментным методом с использованием наборов реагентов ЗАО «Вектор-Бест», Новосибирск.

Для выявления полиморфизма -589С/Т гена IL4, полиморфизма -709C/T гена IL5 использовали полимеразную цепную реакцию (ПЦР).

Продукты реакции анализировали методом электрофореза в 3%-ном агарозном геле с последующей обработкой бромистым этидием. Визуализация осуществлялась в УФ-трансиллюминаторе.

Статистический анализ ассоциации полиморфизмов изученных генов проводился с использованием программного обеспечения Software GraphPad InstatTM (V. 2.04. Ralf Stahlman, Purdue University) и «Калькулятора для расчета статистики в исследованиях «случай-контроль»», предоставляемой сайтом Государственного Научного Центра Российской Федерации «ГосНИИ генетика» (http://www.gen-expert.ru).

Результаты и обсуждение. Повышенный уровень общего иммуноглобулина Е в сыворотке крови был выявлен у больных БА и ХОБЛ, при этом существенных межгрупповых различий не отмечалось. Несмотря на то, что IgЕ обычно ассоциируется с аллергией, высокие значения IgЕ у больных ХОБЛ в индуцированной мокроте, бронхоальвеолярном лаваже и сыворотке крови наблюдались по данным литературы [17-19]. Его повышение связывают с высокой частотой латентной сенсибилизации, с активизацией локального иммунного ответа вследствие нарушения проницаемости слизистой бронхиального дерева.

Существует два цитокина, оказывающих разнонаправленное действие на синтез IgE: интерлейкин-4 стимулирует, а гамма-интерферон - угне-тает. Растворимые низкоаффинные рецепторы FcεRII (CD23) в ассоциации с IL-4 способствуют дифференцировке В-лимфоцитов в IgE-синтези-рующие клетки, а γ-INF ингибирует этот процесс [20]. Как известно, внутриклеточная экспрессия γ-INF и IL-4 является наиболее достоверным маркером соответственно Тh1- и Тh2- иммунных ответов [21].

У больных БА при анализе соотношения цитокинов IL-4/ -INF выявлено преобладание функциональной активности Th2 лимфоцитов по сравнению с больными ХОБЛ, что можно рассматривать как свидетельство относительного дефицита клеточно-опосредованного иммунного ответа.

Достоверно было снижено сывороточное содержание γ-INF у больных БА и отсутствие значимых отличий от контрольной группы у больных ХОБЛ. γ-INF предопределяет цитокиновую продукцию Тh1 и Тc1 клетками и может играть важную роль в воспалительном процессе у больных ХОБЛ индуцированием выброса хемокинов. При БА обычно происходит редукция уровня γ-INF, хотя его содержание может увеличиваться у больных с тяжелым течением заболевания и выраженным обострением [5].

При ХОБЛ в дыхательных путях и в легких накапливаются Тh1-лимфоциты под влиянием хемокинов. Хотя ХОБЛ относится к заболеваниям с активацией I типа иммунного ответа, цитокины Тh2-типа могут повышаться у больных ХОБЛ, например, повышение экспрессии IL–4 отмечено в CD8+(Тc2)-клетках в бронхоальвеолярном лаваже. При тяжелой БА с необратимой обструкцией в дыхательных путях также присутствуют Т-клетки CD8+ [5].

IL–2 был достоверно повышен в обеих группах. В последние годы показано, что усиление синтеза IL–2 имеет отношение к привлечению эозинофилов в дыхательные пути при БА и формированию персистирующего аллергического воспаления [10].

Повышение фактора некроза опухоли α в сыворотке крови отмечено у больных БА и ХОБЛ, однако с достоверным преимуществом у больных БА (р<0,05). Биологические эффекты ТNF–α разнообразны, их выраженность зависит от его концентрации и включают усиление синтеза лимфокинов Т-хелперами, стимуляцию антителообразования В-клетками, активацию пролиферации Т-, В-лимфоцитов и макрофагов, усиление продукции простагландинов [10, 22]. ТNF–α значительно повышается при тяжелом течении БА.

IL-10 был повышен в сыворотке крови у больных БА и ХОБЛ. IL-10 является потенциальным противовоспалительным медиатором, который подавляет синтез многих белков воспаления [10]. Существует предположение, что IL-10 имеет ряд дефектов при атопических заболеваниях. При БА встречаются нарушения процессов транскрипции и секреции IL-10.

Нами проведен анализ промоторного полиморфизма гена IL4 (-589T) у больных БА, ХОБЛ и здоровых людей, результаты которых представлены в таблицах 3 и 4. Установлена взаимосвязь IL4-589T аллеля с ХОБЛ по сравнению с контрольной группой (χ2=3,85 при d.f.=1, p=0,05). Как было упомянуто выше, сывороточное повышение интерлейкина 4 выявлено у больных БА и ХОБЛ. Одной из причин повышения уровня иммуноглобулина Е и IL-4 у больных ХОБЛ может быть наличие частой встречаемости полиморфного варианта гена IL4. Выявлена ассоциация полиморфизма гена IL-4 в промоторной области - 590С/Т с БА и повышенной концентрацией сывороточного IgE. БА связывают и с другими полиморфизмами гена IL-4 и гена рецептора IL-4 [11].

При оценке полиморфизма G-308A гена ТNF–α у больных БА, ХОБЛ и контрольной группы выявлена статистически значимая ассоциация между аллелем -308A и БА (χ2=4,25 при d.f.=1, p=0,04). Описано 12 полиморфизмов в промоторном регионе гена TNFα, обусловленных однонуклеотидными заменами [22]. Известно, что сочетание определенных аллелей в генах TNFα и LTα приводит к повышению продукции TNFα и является фактором риска БА и ХОБЛ [23]. Участие полиморфных аллелей гена TNFα в развитии ХОБЛ по данным литературы противоречиво. Имеются публикации, как подтверждающие, так и опровергающие этот факт [14].

Выводы

Полученные результаты исследования свидетельствуют в пользу большей подверженности лиц-носителей аллеля -589T гена IL4 в казахской популяции риску заболеть ХОБЛ. В сыворотке крови больных ХОБЛ установлено повышение общего IgЕ и интерлейкинов: IL-2, IL-4, TNF-α, IL-10.

К БА в казахской популяции, по данным проведенного исследования, подвержены лица, имеющие генотип -308A гена TNF-α. При анализе цитокинового профиля больных БА установлено повышение IL-2, IL-4, TNF-α, IL-10 в сыворотке крови по сравнению с контролем. По соотношению цитокинов ИЛ-4/ ИНФ-g, при сравнении с больными ХОБЛ определено преобладание функциональной активности Th2 лимфоцитов.

Сравнение частоты встречаемости отдельных аллелей, генотипов, цитокинового статуса у больных БА с соответствующими показателями у больных ХОБЛ дает возможность составить представление о сходстве или различии изучаемых генетических и иммунологических особенностей этих двух заболеваний.

Литература

  1. Global Initiative for Asthma (GINA) Report 2010. www.ginasthma.com.

  2. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) Report 2010. www.gold.com.

  3. Jeffery P. K. Differences and similarities between chronic obstructive pulmonary disease and asthma. Clinical & Experimental Allergy 1999; 29: 14-26.

  4. Barnes P. J. Mechanisms in COPD: Differences From Asthma. Chest 2000; 117: 10–14.

  5. Barnes P. J. The cytokine network in asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Journal of Clinical Investigation 2008; 118(11): 3546-3556.

  6. Хаитов Р.М. Клиническая аллергология. М. 2002. – С. 175-191.

  7. Латышева ТВ., Варфоломеева М.И., Удалова В.А. и др. Взаимосвязь дисбаланса ТМ1- и Тh2-лимфоцигов и формы бронхиальной астмы. Иммунология 2005; 3: 164-167.

  8. Tunon de Lara J.M. Thl/Th2: La tin d'lin dogme? Rev. Fr.Аllergol. Immunol. Clin. 2002; 42(6): 559-564.

  9. Куделя Л.М, Сидорова Л.Д. Поздняя астма - особенности клинического течения и лечения. Клиническая геронтология 2002; 8(10): 33-36.

  10. Дугаpова И.Д., Анаев Э.Х., Чучалин А.Г. О роли цитокинов при бронхиальной астме. Пульмонология 2010; 4: 96-102.

  11. Фрейдин М.Б., Брагина Е.Ю., Огородова Л.М., Пузырев В.П. Генетика атопии: современное состояние. Вестник ВОГиС 2006; 10(3): 492-502.

  12. Steinke J.W., Borish L. Th2 cytokines and asthma. Interleukin-4: its role in the pathogenesis of asthma, and targeting it for asthma treatment with interleukin - 4 receptor antagonist. Respir. Res 2001; 2: 66-70.

  13. Чучалин А.Г. Хронические обструктивные болезни легких. М.: ЗАО «Издательство БИНОМ»; 1999.

  14. Sandford A.J., Silverman E.K. Chronic obstructive pulmonary disease. 1: Susceptibility factors for COPD the genotype – environment interaction. Thorax 2002; 57(8): 736-741.

  15. Черняев А.Л., Самсонова М.В. Воспаление при хронической обструктивной болезни легких: молекулярные основы патогенеза. Consilium Medicum 2008; 10(10): 178-187.

  16. Зайцева О.В., Лаврентьев А.В., Зайцева С.В., Самсыгина Г.А. Интерлейкин-1 альфа, фактор некроза опухолей-альфа и интерферон-гамма в сыворотке крови у детей при бронхиальной астме в различные периоды заболевания. Аллергология 2000; 3: 8-13.

  17. Jong J.W., Koёter G.H., Postma D.S. The significance of airway responsiveness in the onset and evolution of chronic obstructive pulmonary disease. Clinical and Experimental Allergy 1997; 27: 1114-1119.

  18. Васильева М.В. Генетические и иммунологические параллели у больных раком легкого и бронхиальной астмой [диссертация]. Томск; 2006.

  19. Кузубова Н.А. Патофизиологические механизмы формирования хронической обструктивной болезни легких [диссертация]. Санкт-Петербург; 2009.

  20. Тотолян А.А. Иммуноглобулин Е: структура, продукция, биологические эффекты и диагностическое использование. Аллергология 1998; 2: 4-7.

  21. Хаитов Р.М. Иммунология. М.: «ГЭОТАР-Медиа»; 2006.

  22. Коненков В.И. Голованова О.В., Дортман В.В., Шевченко А.В., Карпова А.В. Полиморфизм гена ТNF–α и неравновесие сцепления ТNF–α и HLA-генов II класса (DRB1, DQA1 и DQB1) в популяции сибирских европеоидов. Иммунология 2008; 1: 6-10.

  23. Huang S.L., Su C.H., Chang S.C. Tumor necrosis factor-a gene polymorphismin chronic bronchitis. Am. J.Respir. Crit. Care Med. 1997; 156: 1436-1439.



1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   45

Похожие:

Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет icon1. Линейные элементы электронных схем
Министерство образования и науки республики казахстан карагандинский государственный технический университет
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет icon1. Линейные элементы электронных схем
Министерство образования и науки республики казахстан карагандинский государственный технический университет
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconМинистерство образования и науки республики казахстан карагандинский государственный технический университет
Программа вступительного экзамена по дисциплине «Основы технической эксплуатации тт»
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconРеспублики Казахстан Карагандинский государственный технический университет
Государственная программа развития образования в Республике Казахстан на 2011 – 2020 годы
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconМинистерство образования и науки республики казахстан карагандинский государственный технический университет
Перечень дисциплин вступительного экзамена для магистрантов по специальности 6М090100 «Организация перевозок, движения и эксплуатация...
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconН ациональный банк республики казахстан карагандинский филиал пресс релиз №3
Карагандинский филиал Государственного учреждения «Национальный Банк Республики Казахстан» информирует об объявлении Национальным...
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconПрограмма и задания вступительного экзамена для магистрантов по специальности 6М073100 безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды кафедры: «Рудничная аэрология и охрана труда»
Министерство образования и науки республики казахстан карагандинский государственный технический университет
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconПрограмма и задания вступительного экзамена для магистрантов по специальности 6М073100 безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды кафедры: «Рудничная аэрология и охрана труда»
Министерство образования и науки республики казахстан карагандинский государственный технический университет
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconРеспублики Казахстан Карагандинский государственный технический университет
О реализации учебных, научных и исследовательских программ в рамках инновационного консорциума «Корпоративный Университет»
Министерство здравоохранения республики казахстан карагандинский государственный медицинский университет iconРеспублики Казахстан Карагандинский Государственный Технический Университет
Программа вступительного экзамена по дисциплине «Алгоритмизация и программирование»
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница