Межпопуляционный подход в установлении ассоциированной с HLA генетической предрасположенности к инсулинзависимому сахарному диабету

Л.П. Алексеев, И.И. Дедов*, А.В. Зилов*, М.Н. Болдырева, И.Ю. Демидова*, Д.Ю. Трофимов, Р.М. Хаитов

ГНЦ “Институт иммунологии” МЗ РФ
(дир.-акад. РАМН Р.М. Хаитов), Москва

*Кафедра эндокринологии
(зав.-акад. РАМН И.И. Дедов)
Московской медицинской академии
им. И.М.Сеченова

Выявление генетических маркеров (вариантов генов или их комбинаций) предрасположенности к различным заболеваниям является одним из наиболее быстро развивающихся направлений медицинской науки.

Перспективной областью генома человека для поиска таких генетических маркеров является главный комплекс тканевой совместимости (HLA).

Система HLA, помимо участия в отторжении трансплантата, выполняет в организме ряд других функций, важнейшими из которых являются генетический контроль иммунного ответа и поддержание “нормального” иммунного гомеостаза. Так, в частности, реализуемое через систему HLA нарушение иммунологического гомеостаза лежит в основе целого ряда патологических процессов, включая аутоиммунные заболевания и развитие опухолей [1,2].

Гены DRB1, DQA1 и DQB1, относящиеся к II классу системы HLA, отличаются крайне выраженным полиморфизмом, т.е. разнообразием аллельных вариантов. Так, например, к настоящему времени известно уже 198 аллелей гена DRB1, 19 аллелей гена DQA1, 35 аллелей гена DQB1 [1,4].

Несмотря на то, что впервые ассоциация между HLA и инсулинзависимым сахарным диабетом (ИЗСД) была установлена более 20 лет назад, однако именно в последние 3 – 5 лет появилась возможность использования полученных данных в клинической практике. Это связано в первую очередь с возможностями молекулярно-генетических методов выявления HLA-специфичностей (генотипирование).

Для проведения настоящего исследования были выбраны 3 этнические группы: русские, буряты и узбеки. Выбор данных этнических групп был обусловлен следующими обстоятельствами. Русские и буряты относятся к двум основным расам, характерным для населения России и бывшего СССР, – соответственно к европеоидной и монголоидной. Узбекская этническая группа сформировалась около тысячи лет назад как монголоидная популяция с привнесением “европеоидного” генотипа. Кроме того, имелись сведения о том, что заболеваемость ИЗСД в этих трех этнических группах имеет значительные особенности. Так, если заболеваемость ИЗСД среди русских довольно высока (составляет от 1,5 до 5 на 1000 по разным данным) и практически не отличается от таковой среди большинства других европейских народов, то заболеваемость ИЗСД среди бурят, как и заболеваемость среди большинства других изученных групп монголоидов, чрезвычайно низка (у бурят она в 10 раз ниже, чем у русских). Заболеваемость ИЗСД среди узбеков так же высока, как и у европеоидов.

К моменту начала работы, благодаря проведенным ранее в рамках международных программ исследованиям [2], мы располагали данными о существенных различиях в распределении HLA-специфичностей (HLA профилю) среди здоровых представителей трех указанных этнических групп.

Типирование генов DRB1, DQA1 и DQB1 проводили с помощью одного из вариантов метода сиквенс-специфических праймеров на основе полимеразной цепной реакции [3]. Для типирования использовали наборы HLA генотипирующих реагентов фирмы “ДНК-Технология” (Россия), выявляющие 14 специфичностей гена DRB1 на уровне групп аллелей, 8 аллелей гена DQA1 и 10 аллелей и групп аллелей гена DQB1 (наборы прошли контроль качества в рамках XII Международного рабочего совещания по HLA).

В контрольные группы вошли 145 здоровых русских жителей Москвы, 139 здоровых узбеков – жителей Ташкента, 100 здоровых бурят – жителей Бурятии.

Группы больных ИЗСД составили 85 русских – жителей Москвы, 47 узбеков – жителей Ташкента и 22 бурята (все больные ИЗСД, зарегистрированные и вновь выявленные в Бурятии в 1996 г.) – жители Бурятии.

Данные о частотах HLA аллелей в обследованных группах, для которых установлен тот или иной уровень ассоциаций (как положительных, так и отрицательных), приведены в табл. 1, где представлены данные об относительном риске развития ИЗСД при наличии этих аллелей. Степень предрасположенности к болезни выражается таким показателем, как относительный риск (ОР), который показывает, во сколько раз выше вероятность заболевания у человека, имеющего конкретный аллель в генотипе, по сравнению с человеком, у которого нет этого аллеля. Значимыми положительными ассоциациями являются такие, ОР которых равен или выше 2,0. При значениях ОР ниже 1,0 ассоциированные с патологией аллели рассматриваются как протекторы заболевания.

Таблица 1 Частоты аллелей DRB1, DQA1 и DQB1 в трех исследованных группах больных ИЗСД

 

Русские,%

Узбеки,%

Буряты,%

Исследуемый

аллель

боль-

ные

конт-

роль

ОР

боль-

ные

конт-

роль

ОР

боль-

ные

конт-

роль

ОР

DRВ1*01

6,56

8,60

0,75

2,63

10,28

0,23

0

2

0,62

DRВ1*04

45,90

15,59

4,59

31,58

18,22

2,07

59

21

5,26

DRВ1*07

3,28

16,13

0,18

11,84

9,81

1,24

1,96

9

0,23

DRВ1*11

1,64

13,44

0,11

3,95

1,21

1,24

1,89

11

0,19

DRВ1*13

7,38

1,83

0,59

1,32

13,08

0,09

0

7

0,08

DRВ1*15

0,82

11,83

0,06

3,95

16,36

0,15

0

8

0,15

DRВ1*17

31,15

8,06

5,16

38,16

7,01

89

9

2

4,85

DQА1*0101

6,56

13,44

0,45

3,95

17,29

0,20

5

10,61

0,44

DQА1*0102

4,92

16,13

0,27

1,32

19,63

0,05

5

9,09

0,52

DQА1*0103

4,10

8,06

0,49

2,63

9,81

0,25

5

9,60

0,50

DQА1*0201

4,10

16,67

0,21

13,16

11,21

0,57

25

12,12

2,42

DQА1*0301

44,26

15,59

4,30

34,21

21,03

1,95

37,5

25,76

1,73

DQА1*0501

36,07

29,57

1,34

43,42

20,09

3,05

20

22,73

0,85

DQВ1*0201

35

23,12

1,79

53,95

18,69

5,10

23

13

1,69

DQВ1*0301

3,98

24,19

0,14

6,58

17,29

0,34

23

34

0,58

DQВ1*0302

42,86

8,60

7,85

28,95

11,21

1,59

6,86

7

0,96

DQВ1*0402

0

0

-

1,32

0

-

20

9

2,57

DQВ1*0602-8

7,91

17,20

0,35

2,63

20,56

0,10

2,24

13

0,15
Для более наглядного представления материала мы приводим данные об аллелях – генетических маркерах ИЗСД, полученные в наших исследованиях (табл. 2, 3).

Таблица 2 Аллели предрасположенности к ИЗСД в различных этнических группах

Популяционная

группа

Аллели

DRВ1

DQА1

DQВ1

Европеоиды

*-04

*-17(03)

  

*-0301

*0501

*-0201

*-0302

  

Русские

*-04

*-17(03)

  

*-0301

    

*-0302

  

Монголоиды

*-04

    

*-0301

    

*-0302

*-04

Буряты

*-04

  

*-0201

*-0301

      

*-0402

Смешанная

*-04

*-17(03)

    

*-0501

*-0201

    

(узбеки)

                

Таблица 3 Аллели резистентности к ИЗСД в различных этнических группах

Популяционная

группа

Аллели

DRВ1

DQА1

DQВ1

Европеоиды

*-07

*-11

  

*15

*-0102

*-0103

*-0301

  

*-0602-8

Русские

*-07

*-11

  

*15

*-0102

*-0103

*-0301

  

*-0602-8

Монголоиды

      

*15

*-0102

*-0103

  

*-0601

*-0602-8

Буряты

    

*-13

*15

*-0102

*-0103

    

*-0602-8

Смешанная (узбеки)

    

*-13

*15

*-0102

*-0103

    

*-0602-8
Аллели резистентности к ИЗСД в различных этнических группах При анализе ассоциаций между ИЗСД и HLA DRB1 специфичностями обратил на себя внимание следующий факт. Если у русских выраженные ассоциации имеются со специфичностями, характерными для их расы в целом (HLA DRB1* 04 и HLA DRB1* 17 (03), то у бурят и особенно у узбеков установлена ассоциация с HLA DRB1* 17 (03), ранее не считавшаяся характерной для монголоидов.

При анализе полученных результатов (см. табл. 1, 2) обращает на себя внимание обнаружение “новых” положительных ассоциаций у бурят, ранее не описанных ни в монголоидной, ни в европеоидной популяции. Это ассоциации с аллелем HLA DRBI – 0401/2 (ОР=2,57) и аллелем HLA DQA1 – 0201/2 (ОР=2,42). В то же время отсутствуют ассоциации с аллелем DQA1 0501 (ОР=0,85) и DRB1 – 0201/2 (ОР=1,69). Значительно реже, чем в остальных монголоидных группах, отмечается ассоциация больных ИЗСД бурят с аллелями DQA1* 0301 и DQВ1* 0302.

Таким образом, можно констатировать, что у бурят в отличие от других ранее обследованных, в том числе в рамках международных исследований монголоидных популяций, наиболее выраженные ассоциации с ИЗСД относятся к “новым” HLA генетическим маркерам – генам HLA DQA1 и DQВ1. Возможно, эти “новые” маркеры выполняют “функцию” классических аллелей – маркеров, ассоциации с которыми у бурят значительно ниже, чем в других этнических группах.

Нами выявлены особенности в распределении маркеров резистентности к ИЗСД у бурят. Оказалось, что в отличие от других ранее обследованных монголоидных групп у бурят среди аллелей-протекторов находятся HLA DRВ1 *11 и HLA DQВ1*301.

У узбеков в отличие от бурят в отношении аллелей HLA DQ локуса, имеющих ассоциации с ИЗСД (как положительные, так и отрицательные), установлено, что все они относятся к “классическим” аллелям-маркерам HLA DQ локуса (см. табл. 2). Однако и в этом случае “нестандартным” является то, что оба аллеля, с которыми выявлены выраженные ассоциации у узбеков, а именно HLA DQА1 *0501 (ОР=3,05) и HLA DQВ1*0201 (ОР=5,1) являются маркерами ИЗСД только в европеоидных, но не в монголоидных популяциях. При этом следует отметить, что и из числа HLA DRB1 специфичностей одним из маркеров ИЗСД у узбеков является специфичность HLA DRB1* 17 (03) (см. табл. 2), также характерная для европеоидов.

Анализ аллелей-протекторов показал, что они не отличаются друг от друга и от классических, установленных для ИЗСД.

Проведенный вслед за установлением отдельных аллелей HLA маркеров ИЗСД анализ ассоциаций между ИЗСД и HLA DQA1, DQB1 генотипов (сочетаний) у бурят и узбеков показал, что у первых наиболее выраженная ассоциация между HLA DQА1-DQВ1 генотипом и ИЗСД отмечена для генотипа HLA DQА1*0301 – DQВ1*0201 (ОР=35,5), при p<0,005. Частота данного генотипа у больных составила 13,8%, тогда как у здоровых он обнаружен не был.

При анализе HLA DQА1-DQВ1 генотипов у больных ИЗСД узбеков наиболее выраженная ассоциация была установлена с “нестандартным” для монголоидов генотипом HLA DQА1*0501 – DQВ1*0201, частота которого достигла у больных 51,2% при полном отсутствии у здоровых узбеков. В результате этого ОР составил 21,6 (p<2,58). Столь высокая ассоциация несомненно позволяет использовать HLA генотипирование не только при семейном, но и индивидуальном анализе.

Важным выводом, вытекающим из результатов работы, является то, что для использования HLA генотипирования в клинической практике для прогнозирования развития ИЗСД необходимо учитывать особенности HLA аллелей и генотипов-маркеров ИЗСД, характерные для каждой популяции, хотя, конечно, в большинстве случаев маркеры могут быть идентичны.

Таким образом, в результате наших исследований выявлен полиморфизм в отношении НLA аллей и генотипов, ассоциированных с ИЗСД в изученных этнических группах. Установлены как меж-, так и внутрирасовые, ассоциированные с HLA DR и DQ генотипами, различия в заболеваемости ИЗСД.

Использование межпопуляционного подхода при изучении ассоциаций генов и заболеваний является одним из наиболее перспективных для установления генетических основ заболеваний.


Литература


1. Хаитов Р.М., Алексеев Л.П.//Intern. of Immunol. - 1998. - N. 10. P. 30-38.
2. March B., Steimle V., Martinez-Soria E. et al.// Ann.Rev.Immunol.-1996.-Vol.14.- P.302-310.
3. Bodmer J., Mersh S., Albert E. et al.//Tissue Antigens-1997.- Vol.49.- P. 297-321.
4. Alеxeev L. et al.//Genetic diversity of HLA. Proc. of the 12th Intern. Histocompatibility Workshop and Conf.-1997.-EDK, Paris, France.- P. 364-374.
5. Alexeev L., Boldyreva M., Trofimov D. et al.//Eur. J. of Immunogen.-1995.-V.22.- N. 1.- P. 87.