Генетика, 2019, T. 55, № 3, стр. 348-358

Роль аллельных вариантов ряда генов цитокинов в развитии рака желудка

Л. Ф. Юсупова 1*, А. Х. Нургалиева 1*, И. Р. Гилязова 2, Д. С. Прокофьева 1, Ф. Р. Мунасыпов 3, Ш. М. Хуснутдинов 3, Р. Р. Рахимов 3, Р. Р. Абдеев 3, Д. Д. Сакаева 3, Э. К. Хуснутдинова 12

1 Башкирский государственный университет, кафедра генетики и фундаментальной медицины
450076 Уфа, Россия

2 Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
450054 Уфа, Россия

3 Республиканский клинический онкологический диспансер
450054 Уфа, Россия

* E-mail: liliyagallyamova@mail.ru
* E-mail: liliyagallyamova@mail.ru

Поступила в редакцию 16.04.2018
После доработки 04.07.2018
Принята к публикации 08.06.2018

Полный текст (PDF)

Аннотация

Про- и противовоспалительные цитокины модулируют воспалительную реакцию в слизистой оболочке желудка. Анализ ассоциаций аллельных вариантов генов цитокинов при опухолевой трансформации слизистой оболочки является актуальной проблемой, решение которой дает возможность выявить особенности продукции иммунокомпетентными клетками медиаторов воспаления при канцерогенезе желудка. Проведен анализ распределения частот аллелей и генотипов полиморфных локусов rs1143634 и rs16944 гена IL1β, rs71941886 гена IL1RN, rs4073 гена IL8 и rs1800872 гена IL10 у 221 пациента с установленным диагнозом “рак желудка”, а также у 279 неродственных здоровых индивидов, проживающих на территории Республики Башкортостан. Обнаружены ассоциации аллеля С и генотипа С/С полиморфного варианта rs1143634 гена IL1β с риском развития злокачественных опухолей желудка у мужчин, проживающих в нашей республике. Показаны статистически значимые различия в распределении частот аллелей и генотипов полиморфных вариантов rs16944 гена IL1β и rs1800872 гена IL10 среди больных и индивидов контрольной группы в зависимости от клинических особенностей заболевания. С помощью алгоритма APSampler выявлены сочетания аллелей/генотипов, ассоциированные как с пониженным, так и с повышенным риском развития рака желудка. Наиболее значимыми оказались: IL1β (rs1143634)*T + IL1β (rs16944)*T/T, IL8*A + IL10*A + IL1β (rs1143634)*T + IL1β (rs16944)*T, IL10*A + IL1RN*2/2. Полученные результаты подтверждают влияние исследованных аллельных вариантов генов цитокинов на риск развития рака желудка и играют важную роль для понимания генетической структуры изучаемой патологии.

Ключевые слова: рак желудка, цитокины, ассоциация, аллель, полиморфный вариант.

Онкологические заболевания представляют глобальную угрозу для здоровья населения. У десятков миллионов жителей нашей планеты ежегодно диагностируется рак, при этом более половины из них умирают от этой болезни [1]. Проблема онкологических заболеваний остается приоритетной для современного общества. Исследователи стремятся понять причины возникновения рака, найти новые способы его профилактики и лечения. Наиболее частыми формами злокачественных опухолей являются рак легкого, молочной железы, колоректальный рак, рак предстательной железы и желудка [1].

Рак желудка (РЖ) входит в число лидирующих причин смерти от онкологических заболеваний в мире [1]. В Российской Федерации рак данной локализации занимает шестое место среди всех злокачественных опухолей по заболеваемости и второе – по смертности. В 2016 г. выявлено 37 135 новых случаев РЖ. Заболеваемость составила 25.32 на 100 000 населения и заняла шестое место (6.2%) в структуре онкозаболеваний. Смертность достигла уровня 20.15 на 100 000 населения (10.0%), что соответствует второму месту среди мужчин (10.8%) и третьему – среди женщин (9.1%) [2].

РЖ является многофакторным заболеванием, т.е. возникает как результат взаимодействия генетических и средовых влияний. К известным факторам риска развития данной патологии относят особенности питания, курение, инфицирование бактерией Helicobacter pylori (H. pylori) и др. [3]. Наследственную предрасположенность к развитию РЖ связывают с носительством мутаций в ряде генов, таких как CDH1, TP53, MLH1, MSH2 и другие [4]. Однако лишь небольшая часть аденокарцином желудка возникает в рамках явной наследственной предрасположенности, только около 5–10% больных имеют отягощенный семейный анамнез, в большинстве же случаев встречается спорадический РЖ [5]. В связи с этим для поиска причин возникновения и развития злокачественных новообразований этого органа рассматриваются и другие гены, молекулярные события в которых могут стать ключевым фактором в малигнизации клеток.

Известно, что РЖ развивается в несколько этапов. Современные представления о канцерогенезе желудка указывают на ведущую роль в этом процессе длительного течения хронического воспаления в слизистой оболочке [6]. Хроническое воспаление развивается у генетически восприимчивых индивидов с дефектами в защитных механизмах слизистой оболочки желудка или нарушением регуляции иммунных реакций цитокинами [6]. Следовательно, генетические вариации в генах цитокинов могут влиять на внутренние индивидуальные ответы организма и восприимчивость к болезни. Гены, кодирующие про- и противовоспалительные цитокины, часто рассматриваются при многих гастродуоденальных заболеваниях. Хотя связь между воспалением и РЖ хорошо установлена, механизмы, вовлеченные в этот процесс, еще остаются неясными. В этой связи актуальным представляется исследование аллельных вариантов генов ключевых про- и противовоспалительных цитокинов для определения их роли в развитии РЖ.

Целью настоящей работы стал поиск ассоциаций аллельных вариантов генов цитокинов IL1β (rs1143634 и rs16944), IL1RN (rs71941886), IL8 (rs4073) и IL10 (rs1800872) с риском развития РЖ в Республике Башкортостан (РБ).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом для нашего исследования послужили образцы ДНК больных РЖ и здоровых доноров в возрасте от 25 до 88 лет, проживающих в г. Уфа РБ. Группа больных состояла из 221 человека с клинически установленным диагнозом “рак желудка” и находилась на лечении в ГБУЗ “Республиканский клинический онкологический диспансер”. Согласно этнической принадлежности группу больных пациентов представляли 100 русских, 97 татар, 19 башкир и 5 индивидов другой национальности. В качестве контроля исследована группа здоровых доноров без каких-либо признаков заболеваний желудочно-кишечного тракта, состоящая из 279 человек различной этнической принадлежности (135 русских, 104 татарина, 33 башкира и 7 индивидов другой национальности). Распределение по половому признаку среди больных было следующим: мужчин – 125, женщин – 96; среди индивидов контрольной группы: мужчин – 206, женщин – 73. Кроме того, группа больных РЖ была разделена на подгруппы в зависимости от степени дифференцировки опухоли: высоко- и умереннодифференцированный РЖ – 90 пациентов, низкодифференцированный и недифференцированный РЖ – 121 пациент. Все испытуемые прошли анкетирование, учитывающее национальную принадлежность до трех поколений, год рождения, статус курения, тип питания, наличие у близких родственников отягощенности по онкологическим заболеваниям, а также подписали информированное добровольное согласие на участие в исследовании.

Геномную ДНК выделяли из лимфоцитов периферической крови методом последовательной фенольно-хлороформной экстракции по Мэтью [7]. Амплификацию исследованных локусов ДНК проводили с помощью полимеразной цепной реакции синтеза ДНК на амплификаторе “GeneAmp PCR System 2720” производства компании “Applied Biosystems” (США). Определение нуклеотидных замен проводили методом ПЦР и ПЦР с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализ). Перечень исследованных локусов, последовательности специфичных олигонуклеотидных праймеров, размеры амплифицируемых фрагментов, названия рестриктаз представлены в табл. 1.

Таблица 1.  

Полиморфные варианты, последовательности праймеров, номенклатура аллелей анализируемых ДНК-локусов

Ген Полиморфный вариант, dbSNP Праймеры, 5' – 3' Рестриктаза, аллели, размер фрагментов
IL1β
2q14.1
с.315C>Т,
rs1143634
GTTGTCATCAGACTTTGACC
TTCAGTTCATATGGACCAGA
TaqI, T – 249 пн, C – 135 + 114 пн
IL1β
2q14.1
с.-598Т>С,
rs16944
TGGCATTGATCTGGTTCATC
GTTTAGGAATCTTCCCACTT
Eco881 (Aval), T – 304 пн, C – 190 + 114 пн
IL1RN
2q14.1
VNTR,
rs71941886
TCCTGGTCTGCAGGTAA
CTCAGCAACACTCCTAT
1 – 412 пн, 2 – 240 пн, 3 – 498 пн, 4 – 326 пн, 5 – 584 пн
IL8
4q13.3
с.-352А>Т,
rs4073
TTGGCTGGCTTATCTTCACC
GAGGAAATTCCACGATTTGC
MunI, T – 350 пн, А – 183 + 167 пн
IL10
1q32.1
с.-627А>С,
rs1800872
CCTAGGTCACAGTGACGTGG
GGTGAGCACTACCTGACTAGC
RsaI, С – 412 пн, А – 236 + 176 пн

Результаты ПЦР и ПДРФ-анализа оценивали методом электрофореза в 7%-ном полиакриламидном геле с последующим окрашиванием бромистым этидием и визуализацией в проходящем ультрафиолетовом свете.

Статистическую обработку результатов исследования проводили c применением программного обеспечения MS Office Excel. При попарном сравнении частот аллелей и генотипов в группах больных и контроля применяли критерий χ2 для таблиц сопряженности 2 × 2 с поправкой Йейтса на непрерывность (http://www.biometrica.tomsk.ru/). В исследованиях полиморфных маркеров с числом аллелей больше двух вводилась поправка Бонферрони на число множественных сравнений. Значения достоверности p дополнительно умножались на величину (N – 1), где N – число аллелей полиморфного маркера. Необходимость введения этой поправки обусловлена тем фактом, что данные для разных аллелей не являются независимыми. При обнаружении статистически значимых различий (p < 0.05) между исследуемыми выборками проводили оценку показателя отношения шансов (odds ratio, OR), а также границ его 95%-ного доверительного интервала (95% CI) [8].

Для мета-анализа результатов по выборкам русских и татар использовали программу WinPepi v. 11.32 (http://www.brixtonhealth.com/pepi4windows.html) [9]. Для вычисления значения OR и уровня значимости рассматривали модели с фиксированным (метод Мантеля–Хензеля) и случайным (метод Дерсимоняна–Лэйрда) эффектами. Для оценки статистической гетерогенности выборок использовали критерий I 2 (доля изменчивости, обусловленная неоднородностью выборок) [10]. При значении I 2 < 30% гетерогенность оценивали как легкую, при I 2 в пределах 30–50% – как умеренную, а при I 2 > 50% – как гетерогенную.

Поиск сочетаний аллелей/генотипов, ассоциированных с РЖ, осуществляли с помощью программы APSampler 3.6.1 (http://sourceforge.net/ projects/apsampler/). Основной алгоритм этой программы описан в статье Фаворова с соавт. [11]. В качестве поправки на множественность сравнений использовали перестановочный тест (Permutation Test), статистически значимыми считали различия при Рperm < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

У больных РЖ и индивидов контрольной группы из РБ проведен анализ распределения частот аллелей и генотипов пяти полиморфных вариантов: rs1143634 (с.315C>Т) и rs16944 (с.-598Т>С) гена интерлейкин-1β (IL1β), rs71941886 (VNTR) гена рецепторного антагониста интерлейкина-1 (IL1RN), rs4073 (с.-352А>Т) гена интерлейкин-8 (IL8) и rs1800872 (с.-627А>С) гена интерлейкин-10 (IL10). Наблюдаемое распределение частот генотипов по всем полиморфным локусам соответствует ожидаемым из уравнения Харди–Вайнберга. Поскольку население РБ в этническом отношении является неоднородным, исследуемая выборка была разделена на подгруппы в зависимости от этнической принадлежности. В отдельные группы были выделены русские и татары. Другие национальности в данном исследовании не учитывались ввиду их немногочисленности в обеих репрезентативных выборках. Было проведено сравнение распределения частот аллелей и генотипов полиморфных ДНК-локусов с целью выявления маркеров повышенного и пониженного риска развития РЖ между выборками больных и индивидов контрольной группы соответствующей этнической и гендерной принадлежности.

Ген IL1β картирован на длинном плече хромосомы 2 в области 2ql4. Индивидуальная вариация в экспрессии гена IL1β зависит от функциональных полиморфных локусов. Описаны полиморфные варианты в пятом экзоне (с.315C>Т) и в промоторной области (с.-598Т>С) гена IL1β [12, 13]. Нами проведен анализ ассоциации аллелей и генотипов данных однонуклеотидных замен (SNP – Single Nucleotide Polymorphism) с риском развития РЖ для жителей РБ. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1143634 гена IL1β среди больных РЖ и здоровых доноров из РБ представлено в табл. 2.

Таблица 2.  

Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1143634 гена IL1β у больных РЖ и здоровых доноров

Выборка Генотипы Аллели Объем выборки
Т/Т С/Т С/С Т С
число (%) число (%)
Больные РЖ     Русские 9 (9.00) 34 (34.00) 57 (57.00) 52 (26.00) 148 (74.00) 100
Татары 4 (4.12) 34 (35.05) 59 (60.82) 42 (21.65) 152 (78.35) 97
Мужчины 6 (4.80) 42 (33.60) 77 (61.60) 54 (21.60) 196 (78.40) 125
Женщины 8 (8.33) 35 (36.46) 53 (55.21) 51 (26.56) 141 (73.44) 96
В целом 14 (6.33) 77 (34.84) 130 (58.82) 105 (23.76) 337 (76.24) 221
Контроль     Русские 15 (11.45) 55 (41.98) 61 (46.57) 85 (32.44) 177 (67.56) 131
Татары 7 (7.22) 32 (32.99) 58 (59.79) 46 (23.71) 148 (76.29) 97
Мужчины 17 (8.50) 93 (46.50) 90 (45.00) 127 (31.75) 273 (68.25) 200
Женщины 7 (9.72) 20 (27.78) 45 (62.50) 34 (23.61) 110 (76.39) 72
В целом 24 (8.83) 113 (41.54) 135 (49.63) 161 (29.60) 383 (70.40) 272

В ходе исследования полиморфного варианта rs1143634 получены следующие результаты: в распределении частот аллелей и генотипов среди здоровых индивидов выявлены гендерные различия. У мужчин гораздо реже (в 45.0% случаев), чем у женщин (в 62.50% случаев) обнаруживался генотип rs1143634*С/С2 = 5.80; p = 0.016) и, напротив, генотип rs1143634*С/Т у мужчин встречался гораздо чаще, чем у женщин (в 46.50% против 27.78% случаев) (χ2 = 6.89; p = 0.009). Аллель rs1143634*С и генотип rs1143634*С/С являются для мужчин маркерами повышенного риска развития РЖ (χ2 = 7.39; p = 0.007; OR = 1.69; 95% CI 1.17–2.44 и χ2 = 7.83; p = 0.005; OR = 1.96; 95% CI 1.24–3.09 соответственно), а маркерами пониженного риска для этой же группы испытуемых – аллель rs1143634*T и генотип rs1143634*С/T2 = 7.39; p = 0.007; OR = 0.59; 95% CI 0.41–0.86 и χ2 = 4.75; p = = 0.029; OR = 0.58; 95% CI 0.37–0.93 соответственно).

Кроме этого, нами было проведено сравнение частоты встречаемости аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1143634 между группой здоровых доноров и пациентов, имеющих опухоли разной степени дифференцировки. Оказалось, что у пациентов с высоко- и умереннодифференцированным РЖ чаще встречаются аллель rs1143634*С и генотип rs1143634*С/С2 = 8.18; p = 0.004; OR = 1.87; 95% CI 1.23–2.85 и χ2 = 8.25; p = 0.004; OR = 2.13; 95% CI 1.29–3.53 соответственно) и реже встречаются аллель rs1143634*Т и генотип rs1143634*С/Т2 = 8.18; p = 0.004; OR = 0.53; 95% CI 0.35–0.81 и χ2 = 4.86; p = 0.027; OR = 0.54; 95% CI 0.32–0.91 соответственно) по сравнению с контрольной выборкой.

В данном исследовании также проведен анализ распределения частот аллелей и генотипов однонуклеотидной замены rs16944 гена IL1β у больных РЖ и здоровых доноров из РБ. Сравнительный анализ выявил, что генотип rs16944*Т/Т достоверно реже встречается у пациентов с недифференцированным и низкодифференцированным РЖ (в 12.40% случаев), чем у здоровых доноров (в 21.86% случаев) (χ2 = 4.32; p = 0.038; OR = 0.51; 95% CI 0.27–0.93).

IL1RN так же, как и ген IL1β, расположен на длинном плече хромосомы 2, в позиции 2q14.1. В гене IL1RN определен минисателлитный полиморфизм — вариабельность по числу 86-членных тандемных повторов (VNTR – Variable Number of Tandem Repeats) во втором интроне, который предполагает существование пяти аллелей, имеющих определенное число повторов [14]. В выборках нашего региона выявлено пять вариантов аллелей: IL1RN*1, IL1RN*2, IL1RN*3, IL1RN*4, IL1RN*5 и семь вариантов возможных генотипов: IL1RN*1/1, IL1RN*1/2, IL1RN*1/3, IL1RN*1/4, IL1RN*1/5, IL1RN*2/2 и IL1RN*2/3. При сравнении групп больных РЖ со здоровыми донорами статистически значимых ассоциаций аллелей и генотипов rs71941886 гена IL1RN с риском развития РЖ не обнаружено.

В локусе гена IL8 идентифицировано множество функциональных SNP, некоторые из которых способны изменять его экспрессию. В настоящей работе проведен анализ распределения частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs4073 гена IL8 у больных РЖ и здоровых доноров из РБ. Разделение выборки больных и контроля на подгруппы в зависимости от этнической и гендерной принадлежности не выявило ассоциаций описываемого ДНК-локуса с риском развития РЖ. Показано, что у татар гетерозиготный генотип rs4073*A/Т гораздо чаще встречается в группе больных, чем среди здоровых доноров, однако различия не достигли уровня статистической значимости (p > 0.05).

Интерлейкин-10 является многофункциональным цитокином. Ген, который кодирует данный цитокин, расположен в первой хромосоме в положении 1q31-1q32 и содержит четыре экзона [15]. Нами проведено исследование ассоциации аллелей и генотипов rs1800872 гена IL10 с риском развития РЖ для жителей РБ. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1800872 гена IL10 среди больных РЖ и здоровых доноров из РБ представлено в табл. 3.

Таблица 3.  

Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs1800872 гена IL10 у больных РЖ и здоровых доноров

Выборка Генотипы Аллели Объем выборки
A/A A/С С/С A С
число (%) число (%)
Больные РЖ     Русские 1 (1.00) 36 (36.00) 63 (63.00) 38 (19.00) 162 (81.00) 100
Татары 8 (8.25) 52 (53.61) 37 (38.14) 68 (35.05) 126 (64.95) 97
Мужчины 5 (4.00) 55 (44.00) 65 (52.00) 65 (26.00) 185 (74.00) 125
Женщины 6 (6.25) 44 (45.83) 46 (47.92) 56 (29.17) 136 (70.83) 96
В целом 11 (4.98) 99 (44.80) 111 (50.23) 121 (27.38) 321 (72.62) 221
Контроль     Русские 7 (5.83) 46 (38.34) 67 (55.83) 60 (25.00) 180 (75.00) 120
Татары 12 (12.77) 42 (44.68) 40 (42.55) 66 (35.11) 122 (64.89) 94
Мужчины 14 (7.95) 72 (40.91) 90 (51.14) 100 (28.40) 252 (71.60) 176
Женщины 6 (8.22) 29 (39.73) 38 (52.05) 41 (28.08) 105 (71.92) 73
В целом 20 (8.03) 101 (40.56) 128 (51.41) 141 (28.31) 357 (71.69) 249

Ассоциативный анализ полиморфного варианта rs1800872 показал этнические различия среди здоровых доноров. У русских аллель rs1800872*С обнаруживался чаще (в 75.00% случаев), чем у татар (в 64.89% случаев) (χ2 = 4.71; p = = 0.030) и, напротив, аллель rs1800872*А у русских встречался реже, чем у татар (в 25.00% против 35.11% случаев) (χ2 = 4.71; p = 0.030). Распределение частот аллелей и генотипов данного локуса между больными РЖ и здоровыми донорами русской и татарской этнической принадлежности статистически значимо не различалось (p > 0.05). При этом нам удалось обнаружить, что генотип rs1800872*А/С достоверно чаще встречается у пациентов с высоко- и умереннодифференцированным РЖ (в 54.44% случаев), чем у здоровых доноров (в 40.56% случаев) (χ2 = 4.62; p = 0.032; OR = 1.75; 95% CI 1.08–2.85).

Помимо анализа ассоциаций с целью выявления маркеров повышенного и пониженного риска развития РЖ, нами был проведен метаанализ исследованных полиморфных вариантов генов цитокинов у русских и татар, результаты которого представлены в табл. 4. Однако обнаружить статистически значимые различия по полиморфным локусам rs1143634, rs16944, rs71941886, rs4073 и rs1800872 между больными РЖ и здоровыми донорами не удалось.

Таблица 4.

Результаты метаанализа исследованных полиморфных вариантов у больных РЖ и индивидов контрольной группы русской и татарской этнической принадлежности

Ген Полиморфный вариант Аллель Модель с фиксированным
эффектом
Модель со случайным
эффектом
I 2, %
p p(R)
IL1β rs1143634 C 0.168 0
T 0.168 0
IL1β rs16944 C 0.080 0
T 0.080 0
IL1RN rs71941886 1 0.504 0
2 0.444 0
3 0.533 71.1
4 0.099
5 0.409
IL8 rs4073 T 0.430 0
A 0.430 0
IL10 rs1800872 C 0.339 17.4
A 0.339 17.4

Примечание. p – уровень значимости для модели с фиксированным эффектом; p(R) – уровень значимости для модели со случайным эффектом; I 2 – критерий гетерогенности Хиггинса.

Кроме оценки влияния аллельных вариантов отдельных генов цитокинов на риск развития РЖ, нами также рассмотрены сочетания аллелей и генотипов изученных ДНК-локусов. С помощью алгоритма APSampler выявлены сочетания, ассоциированные как с повышенным, так и с пониженным риском развития РЖ. В табл. 5 отражены результаты с Pperm менее 0.05 и OR более 3.50 или менее 0.33 [16] (табл. 5).

Таблица 5.

Сочетания аллелей/генотипов, ассоциированные с РЖ, полученные с помощью алгоритма APSampler

Выборка Сочетание аллелей/генотипов Частота, % Pperm OR 95% CI
больные контроль
Русские Мужчины IL10*C + IL1β(1)*T + IL1β(2)*T 16.13 38.82 0.0006 0.30 0.14–0.68
IL8*T + IL1β(2)*T/T 3.23 18.75 0.0006 0.14 0.03–0.65
Низко- и недифференци- рованный РЖ IL8*T + IL1β(2)*T/T 1.79 17.50 0.0063 0.09 0.01–0.65
IL10*C + IL1β(2)*C 92.86 77.50 0.0142 3.77 1.25–11.38
Высоко-, умеренно- дифференци- рованный РЖ IL8*T + IL1β(1)*T + IL1β(2)*T 8.33 31.03 0.0166 0.20 0.06–0.70
IL8*A/A + IL1β(2)*T 22.22 6.67 0.0297 4.00 1.38–11.59
Татары Женщины IL1β(1)*T + IL1β(2)*T/T 0.00 19.23 0.0160 0.06 0.01–0.36
IL8*T + IL1β(1)*T + IL1β(2)*C 37.78 8.00 0.0165 6.98 1.46–33.41
IL8*A + IL1β(2)*С/Т 51.11 22.22 0.0455 3.66 1.24–10.77
Мужчины IL8*T + IL10*А/С + IL1RN*2 25.00 7.46 0.0114 4.13 1.37–12.50
Низко- и недифференци- рованный РЖ IL8*A + IL10*A + IL1β(1)*T + IL1β(2)*T 23.08 3.17 0.0227 9.15 1.71–49.00
Высоко-, умеренно- дифференци- рованный РЖ IL10*A + IL1RN*2/2 20.00 1.47 0.0224 16.75 1.85–151.83

Примечание. IL1β(1)rs1143634 гена IL1β; IL1β(2)rs16944 гена IL1β; IL1RNrs71941886 гена IL1RN; IL8rs4073 гена IL8; IL10rs1800872 гена IL10.

Следует отметить, что если при сравнении распределения частот аллелей и генотипов отдельных полиморфных вариантов статистически значимые результаты получены лишь для rs1143634, rs16944 и rs1800872, то в составе выявленных сочетаний в том или ином виде были представлены все изученные полиморфные маркеры.

ОБСУЖДЕНИЕ

Ученые в своих исследованиях достаточно часто проводят анализ ассоциаций аллелей и генотипов полиморфных вариантов генов цитокинов с развитием различных патологических состояний. Так, в 2014 г. была опубликована работа, в которой авторы попытались установить ассоциации аллелей и генотипов генов цитокинов с риском развития язвенной болезни, исследование было проведено на выборке жителей РБ. Авторы пришли к выводу, что аллели rs1143634*С и rs1143634*Т гена IL1β могут вносить вклад в структуру генетической предрасположенности к развитию язвенной болезни в РБ [17]. Ассоциативное исследование аллельных вариантов генов цитокинов с риском развития РЖ проводят во многих странах, однако на выборке населения РБ данное исследование проведено впервые. Наиболее статистически значимые результаты получены нами при исследовании ДНК-локуса rs1143634 гена IL1β.

Интерлейкин-1β – провоспалительный цитокин с широким диапазоном биологических и физиологических эффектов, является пусковым интерлейкином каскада провоспалительных цитокинов и реализатором воспалительных реакций, а также всего комплекса защитных реакций организма, именуемых острофазным ответом [18]. Многочисленные исследования полиморфных вариантов генов семейства IL1 выявили ассоциацию определенных аллелей с риском развития заболеваний, для которых характерно хроническое воспаление [18].

В гене IL1β известно два однонуклеотидных полиморфных варианта: в промоторной области в положении –598 (rs16944) и в пятом экзоне (rs1143634), где аллели rs16944*Т и rs1143634*Т ассоциированы с более высокой продукцией цитокина [12]. В настоящем исследовании (табл. 2) выявлено, что аллель rs1143634*С гена IL1β и образованный им гомозиготный генотип rs1143634*С/С являются для мужчин маркерами повышенного риска развития РЖ, а маркерами пониженного риска для этой же группы оказались аллель rs1143634*T и генотип rs1143634*С/T. Кроме того показано, что у пациентов с высоко- и умереннодифференцированным РЖ гораздо чаще обнаруживается аллель rs1143634*С и генотип rs1143634*С/С и реже выявляется аллель rs1143634*T и генотип rs1143634*С/T по сравнению с группой контроля. Поиск сочетаний аллелей и генотипов, ассоциированных с РЖ, показал значимость аллеля rs1143634*T, причем указанный аллель встречается в сочетаниях как с повышенным, так и с пониженным риском развития онкопатологии желудка (табл. 5). Так, у женщин, относящихся к этнической группе татар, аллель rs1143634*T в сочетании с генотипом rs16944*Т/Т ассоциирован с пониженным риском (Pperm = 0.0160; OR = 0.06; 95% CI 0.01–0.36), а при одновременном сочетании с аллелями rs4073*T и rs16944*С, напротив, с повышенным риском развития РЖ (Pperm = 0.0165; OR = = 6.98; 95% CI 1.46–33.41). Подобную картину можно объяснить тем, что один и тот же продукт гена может выполнять в организме различные функции, которые так или иначе конкурируют друг с другом, и даже выполнение одной и той же функции, но в разных системах может привести к совершенно противоположным эффектам. Поэтому для того, чтобы сделать окончательный вывод о действии сочетания в целом или какого-либо из компонентов этого сочетания, подобные результаты необходимо подвергнуть многократной проверке на независимой выборке.

В свою очередь сравнительный анализ распределения частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs16944 выявил, что генотип rs16944*Т/Т достоверно реже встречается у пациентов с недифференцированным и низкодифференцированным РЖ, чем у здоровых доноров. Кроме того данный генотип в сочетании с аллелем rs4073*Т гена IL8 ассоциирован с пониженным риском развития злокачественных опухолей желудка у русских мужчин, а также с пониженным риском развития недифференцированного и низкодифференцированного РЖ в этнической группе русских (табл. 5). Также с помощью алгоритма APSampler удалось обнаружить, что аллель rs16944*С и генотип rs16944*С/Т гена IL1β входят в состав сочетаний, ассоциированных с повышенным риском развития РЖ для жителей нашего региона.

Существует ряд научных работ, посвященных изучению влияния полиморфных вариантов гена IL1β на риск развития онкопатологий желудка, в некоторых случаях результаты других авторов не согласуются с полученными нами данными. Так, Zhang с коллегами провели метаанализ на основе 33 опубликованных исследований. Авторы установили взаимосвязь аллеля rs1143634*Т с повышенным риском онкопатологии, однако значимость такой ассоциации имела лишь пограничный уровень [19]. В результате другого метаанализа ученые пришли к выводу, что аллель rs16944*Т гена IL1β коррелирует со статистически значимым повышением риска развития РЖ для представителей европейской популяции, однако эта корреляция статистически не значима для индивидов из Азии [20]. Данный метаанализ способствовал объяснению противоречивых результатов, полученных разными исследователями при анализе ассоциации аллелей rs16944 гена IL1β с риском развития РЖ, свидетельствующих о важности учета этнической принадлежности анализируемых групп при интерпретации полученных результатов. Таким образом, можно сделать вывод, что отличия в полученных результатах могут объясняться особенностями рассматриваемой нами популяции.

Известно, что ответ клеток иммунной системы на действие цитокинов возможен лишь при условии экспрессии на поверхности этих клеток соответствующих рецепторов. Полиморфные варианты в различных участках генов рецепторов цитокинов способны оказывать влияние на продукцию соответствующего белка, что в свою очередь ведет к изменению действия цитокинов [21]. Так, важную роль в развитии воспалительного процесса отводят дефициту специфического антагониста рецептора интерлейкина-1 (IL1RA), кодируемого геном IL1RN [22]. Связываясь с рецептором IL1, антагонист блокирует сигнальную цепочку, финальным эффектом которой является каскадная активация ряда провоспалительных цитокинов, зависимых от IL1. Как следствие, биологическая активность этих цитокинов нейтрализуется в физиологических и патофизиологических иммунных и воспалительных реакциях [22]. Таким образом, изучение полиморфных вариантов гена IL1RN важно в связи с его способностью ингибировать стимулирующие эффекты IL1 [23, 24].

Во втором интроне гена IL1RN показано “пента-аллельное” вариабельное число тандемных повторов 86 bp (VNTR) [25]. Существует мнение о влиянии аллеля 2 данного локуса на уровень экспрессии гена [21]. Так, в 2017 г. Raza с коллегами опубликовали научную работу, в которой исследовали роль аллельных вариантов генов IL1RN и IL1β в развитии гастрита и РЖ у населения Пакистана, инфицированного бактерией H. pylori. Ученые обнаружили, что для жителей Пакистана, инфицированных H. pylori, повышенный риск развития РЖ ассоциирован с носительством аллелей IL1RN*2 и IL1β-511*T [26]. Аллель IL1RN*2 в качестве маркера повышенного риска развития онкопатологии желудка описывают многие авторы для различных этнических групп, в их числе Zhang, Xue и др. [19, 27]. Нельзя сказать, что полученные нами данные согласуются с результатами научных работ, проведенных в других странах, поскольку статистически значимых ассоциаций аллелей rs71941886 гена IL1RN с риском развития РЖ в РБ не обнаружено. Вместе с тем нами установлено, что носительство аллеля IL1RN*2 в сочетании с носительством генотипа rs1800872*А/С гена IL10 и аллеля rs4073*T гена IL8 связано с повышенным риском развития злокачественных опухолей желудка у мужчин-татар. А носительство генотипа IL1RN*2/2 в сочетании с rs1800872*А ассоциировано со значимым повышением риска развития высоко- и умереннодифференцированного РЖ в этнической группе татар (табл. 5). Для разъяснения подобных противоречий необходимо провести дополнительные исследования увеличив объем выборки.

Интерлейкин-8 является одним из важнейших провоспалительных цитокинов, который активирует воспалительные клетки путем миграции нейтрофилов, мононуклеарных фагоцитов и тучных клеток [6]. Роль IL8 заключается в активации иммунных клеток и усилении воспалительного ответа. Ген, кодирующий данный цитокин, локализован в хромосоме 4 и считается одним из главных генов-кандидатов в образовании гастрита, который впоследствии способен развиваться в РЖ [28]. Изучению полиморфного локуса с.-352А>Т гена IL8 уделяется пристальное внимание, однако результаты исследований весьма противоречивы. Так, в Бразилии было показано, что рисковым для развития РЖ является генотип rs4073*A/T, а гомозиготный генотип rs4073*A/A выполняет протективную функцию, в то время как в популяции Польши ассоциации аллелей и генотипов данного полиморфного варианта с риском развития заболевания не обнаружено [29, 30]. В 2017 г. Ma с соавт. опубликовали результаты проведенного метаанализа, в котором сообщили, что носительство генотипа rs4073*А/T наряду с носительством генотипа rs16944*C/T может выступать в качестве маркера повышенного риска развития заболеваний, связанных с H. pylori, включая язвенную болезнь и РЖ [31]. В нашем исследовании анализ распределения частот аллелей и генотипов однонуклеотидной замены rs4073 гена IL8 у больных РЖ и здоровых доноров из РБ показал, что среди татар, больных РЖ, обнаружена выраженная тенденция к увеличению частоты встречаемости генотипа rs4073*A/Т, в отличие от здоровых доноров, однако различия оказались статистически незначимы. В то же время поиск ассоциации сочетаний аллелей/генотипов полиморфных вариантов изученных генов цитокинов с риском развития РЖ показал, что аллель rs4073*A и генотип rs4073*A/А входят в состав сочетаний, ассоциированных с повышенным риском развития онкопатологий желудка. Тогда как носительство аллеля rs4073*Т в составе различных сочетаний связано с повышенным риском развития РЖ у татар и с пониженным риском развития РЖ у русских (табл. 5). Возможным объяснением таких противоречивых результатов является наличие этнос-зависимых ассоциаций между аллелями генов и клиническими особенностями изучаемой патологии.

IL10 обычно рассматривается как противовоспалительный, иммуносупрессорный цитокин, способствующий тому, что малигнизированные раковые клетки не обнаруживаются системой иммунного контроля. Однако на сегодняшний день накоплено множество доказательств того, что IL10 также обладает некоторыми иммуностимулирующими свойствами. Фактически IL10 обладает плейотропной биологической активностью, способной как позитивно, так и негативно влиять на функцию врожденного и приобретенного иммунитета [32]. Благодаря тому, что данный цитокин играет основную роль в регуляции воспалительного и иммунного ответов, изучение полиморфных вариантов гена IL10 представляет особенный интерес. В настоящей работе нами рассмотрен полиморфный вариант гена IL10 в позиции с.-627А>С. Анализ распределения частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs1800872 гена IL10 между больными РЖ и здоровыми донорами из РБ, при разделении их на подгруппы в зависимости от этнической и гендерной принадлежности, не выявил статистически значимых ассоциаций. При этом показано, что генотип rs1800872*А/С гена IL10 достоверно чаще встречается у пациентов с высоко- и умереннодифференцированным РЖ, чем у здоровых доноров. Поиск сочетаний аллелей/генотипов, ассоциированных с РЖ, показал, что аллель rs1800872*А и генотип rs1800872*А/С гена IL10 входят в сочетания, связанные со значимым повышением риска развития РЖ, в то время как аллель rs1800872*С входит в состав сочетаний, ассоциированных как с повышенным, так и с пониженным риском развития злокачественных опухолей желудка (табл. 5). Такой эффект может объясняться плейотропной биологической активностью рассматриваемого цитокина. Полученные нами данные расходятся с результатами других исследователей. Так, ученые из Китая провели метаанализ ассоциации аллелей/генотипов полиморфного локуса rs1800872 с различными видами рака и выяснили, что генотип rs1800872*А/А уменьшает риск возникновения многих типов онкопатологии [33]. В свою очередь de Oliveira с коллегами провели в Бразилии исследование и показали, что носительство генотипа rs1800872*А/С увеличивает риск развития РЖ [34]. Возможно, увеличение числа испытуемых в обеих репрезентативных выборках позволит получить нам новые данные.

Полученные в ходе выполнения настоящего исследования результаты позволяют глубже понять механизмы и молекулярные основы патогенеза РЖ, а также идентифицировать важные молекулярно-генетические маркеры для оценки риска развития заболевания. Таким образом, установленные нами данные вносят вклад в копилку знаний о генетической природе предрасположенности к РЖ и могут быть востребованы для разработки новых подходов ранней диагностики, прогнозирования течения болезни и персонализации лечения больных РЖ.

Исследование поддержано РФФИ (грант № 17-44-020497 р_а) и программой поддержки биоресурсных коллекций ФАНО.

Список литературы

  1. Ferlay J., Soerjomataram I., Dikshit R. et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012 // Int. J. Cancer. 2015. V. 136. № 5. P. 359–386. doi 10.1002/ ijc.29210

  2. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2016 году (заболеваемость и смертность). М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России, 2018. 250 с.

  3. Имянитов Е.Н. Эпидемиология и биология РЖ // Практич. онкология. 2009. Т. 10. № 1. С. 1–7.

  4. Baniak N., Senger J.L., Ahmed S. et al. Gastric biomarkers: a global review // World J. Surg. Oncol. 2016. V. 14. № 1. P. 212. doi 10.1186/s12957-016-0969-3

  5. Oliveira C., Seruca R., Carneiro F. Hereditary gastric cancer // Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 2009. V. 23. № 2. P. 147–157. doi 10.1016/j.bpg.2009.02.003

  6. Coussens L.M., Werb Z. Inflammation and cancer // Nature. 2002. V. 420. № 6917. P. 860–867.

  7. Mathew C.G. The isolation of high molecular weight eukaryotic DNA // Methods Mol. Biol. 1985. V. 2. P. 31–34. doi 10.1385/0-89603-064-4:31

  8. Schlesselman J. Case-Control Studies: Design, Conduct, Analysis. New York; Oxford: Oxford Univ. Press, 1982. P. 58–96.

  9. Abramson J.H. WINPEPI updated: computer programs for epidemiologists, and their teaching potential // Epidemiol. Perspectives Innovations. 2011. V. 8. № 1. P. 1–9. doi 10.1186/1742-5573-8-1

  10. Higgins J.P., Thompson S.G. Quantifying heterogeneity in a meta-analysis // Stat. Med. 2002. V. 21. № 11. P. 1539–1558.

  11. Favorov A.V., Andreewski T.V., Sudomoina M.A. et al. A Markov chain Monte Carlo technique for identification of combinations of allelic variants underlying complex diseases in humans // Genetics. 2005. V. 171. № 4. P. 2113–2121.

  12. Громова А.Ю., Симбирцев А.С. Полиморфизм генов семейства IL-1 человека // Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4. № 2. С. 24–35.

  13. Markova S., Nakamura T., Makimoto H. et al. IL-1beta genotype-related effect of prednisolone on IL-1beta production in human peripheral blood mononuclear cells under acute inflammation // Biol. Pharm. Bull. 2007. V. 30. № 8. P. 1481–1487.

  14. Witkin S.S., Gerber S., Ledger W.J. Influence of interleukin-1 receptor antagonist gene polymorphism on disease // Clin. Infect. Dis. 2002. V. 34. № 2. P. 204–209.

  15. Turner D.M., Williams D.M., Sankaran D. et al. An investigation of polymorphism in the interleukin-10 gene promoter // Eur. J. Immunogenet. 1997. V. 24. № 1. P. 1–8.

  16. Рубанович А.В., Хромов-Борисов Н.Н. Воспроизводимость и предсказательная ценность результатов в генетике предрасположенностей // Мол. медицина. 2014. № 2. С. 8–12.

  17. Нургалиева А.Х., Шаймарданова Э.Х., Хидиятова И.М. и др. Ассоциации полиморфных вариантов генов цитокинов с риском развития язвенной болезни в Республике Башкортостан // Генетика. 2014. Т. 50. № 12. С. 1455–1465.

  18. Dinarello C.A. Interleukin-1 in the pathogenesis and treatment of inflammatory diseases // Blood. 2011. V. 117. № 14. P. 3720–3732. doi 10.1182/blood-2010-07-273417

  19. Zhang Y., Liu C., Peng H. et al. IL1 receptor antagonist gene IL1-RN variable number of tandem repeats polymorphism and cancer risk: a literature review and meta-analysis // PLoS One. 2012. V. 7. № 9. P. e46017. doi 10.1371/journal.pone.0046017

  20. Vincenzi B., Patti G., Galluzzo S. et al. Interleukin 1beta-511T gene (IL1beta) polymorphism is correlated with gastric cancer in the Caucasian population: results from a meta-analysis // Oncol. Rep. 2008. V. 20. № 5. P. 1213–1220.

  21. Коненков В.И., Смольникова М.В. Структурные основы и функциональная значимость аллельного полиморфизма генов цитокинов человека и их рецепторов // Мед. иммунология. 2003. Т. 5. № 1–2. С. 11–28.

  22. Gabay C., Palmer G. Mutationts in the IL1RN locus lead to autoinflammatiion // Nat. Rev. Rheumatol. 2009. V. 5. № 9. P. 480–482. doi 10.1038/nrrheum.2009.177

  23. Bajnok E., Takács I., Vargha P. et al. Lack of association between interleukin-1 receptor antagonist protein gene polymorphism and bone mineral density in Hungarian postmenopausal women // Bone. 2000. V. 27. № 4. P. 559–562.

  24. Boiardi L., Salvarani C., Timms J.M. et al. Interleukin-1 cluster and tumor necrosis factor-alpha gene polymorphisms in polymyalgia rheumatic // Clin. Exp. Rheumatol. 2000. V. 18. № 6. P. 675–681.

  25. Guasch J.F., Bertina R.M., Reitsma P.H. Five novel intragenic dimorphisms in the human interleukin-1 genes combine to high informativity // Cytokine. 1996. V. 8. № 8. P. 598–602.

  26. Raza Y., Khan A., Khan A.I. et al. Combination of interleukin 1 polymorphism and Helicobacter pylori infection: an increased risk of gastric cancer in pakistani population // Pathol. Oncol. Res. 2017. V. 23. № 4. P. 873–880. doi 10.1007/s12253-017-0191-9

  27. Xue H., Lin B., Ni P. et al. Interleukin-1B and interleukin-1 RN polymorphisms and gastric carcinoma risk: a meta-analysis // J. Gastroenterol. Hepatol. 2010. V. 25. № 10. P. 1604–1617. doi 10.1111/j.1440-1746.2010.06428.x

  28. Yin Y.W., Hu A.M., Sun Q.Q. et al. Association between interleukin-8 gene -251 T/A polymorphism and the risk of peptic ulcer disease: a meta-analysis // Hum. Immunol. 2013. V. 74. № 1. P. 125–130. doi 10.1016/j.humimm.2012.09.006

  29. Felipe A.V., Silva T.D., Pimenta C.A. et al. Interleukin-8 gene polymorphism and susceptibility to gastric cancer in a Brazilian population // Biol. Res. 2012. V. 45. № 4. P. 369–374. doi 10.4067/S0716-97602012000400007

  30. Savage S.A., Hou L., Lissowska J. et al. Interleukin-8 polymorphisms are not associated with gastric cancer risk in a Polish population // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2006. V. 15. № 3. P. 589–591.

  31. Ma J., Wu D., Hu X. et al. Associations between cytokine gene polymorphisms and susceptibility to Helicobacter pylori infection and Helicobacter pylori related gastric cancer, peptic ulcer disease: A meta-analysis // PLoS One. 2017. V. 12. № 4. P. e0176463. doi 10.1371/ journal.pone.0176463

  32. Mocellin S., Marincola F.M., Young H.A. Interleukin-10 and the immune response against cancer: a counterpoint // J. Leukoc. Biol. 2005. V. 78. № 5. P. 1043–1051.

  33. Ding Q., Shi Y., Fan B. et al. The interleukin-10 promoter polymorphism rs1800872 (–592C > A), contributes to cancer susceptibility: meta-analysis of 16785 cases and 19713 controls // PLoS One. 2013. V. 8. № 2. P. e57246. doi 10.1371/journal.pone.0057246

  34. de Oliveira J.G., Rossi A.F., Nizato D.M. et al. Influence of functional polymorphisms in TNF-α, IL-8, and IL-10 cytokine genes on mRNA expression levels and risk of gastric cancer // Tumour. Biol. 2015. V. 36. № 12. P. 9159–9170. doi 10.1007/s13277-015-3593-x

Дополнительные материалы отсутствуют.