Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Полиморфизм гена ангиотензин-превращающего фермента, курение и хроническая обструктивная болезнь легких

Angiotensin-converting-enzyme gene polymorphisms, smoking and chronic obstructive pulmonary disease
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2695206/

В то время как курение табака является основным фактором риска хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), только часть курильщиков продолжает развиваться. Мы исследовали взаимосвязь между полиморфизмами вставки (I) — делеции (D) в гене ангиотензинпревращающего фермента (ACE) и риском развития ХОБЛ у курильщиков путем определения распределения генотипов ACE (DD, ID и II) в 151 пожизненных мужчин-курильщиков. У 74 курильщиков была развита ХОБЛ (62 ± 2 года, ссылка FEV1 44 ± 6%), тогда как остальные сохраняли нормальную функцию легких (56 ± 2 года, FEV1 95 ± 3%). Кроме того, мы генотипировали 159 мужчин, набранных случайным образом из общей популяции. Распространенность генотипа DD была самой высокой (p = 0,01) у курильщиков, у которых развилась ХОБЛ, и ее присутствие было связано с двукратным увеличением риска ХОБЛ (OR 2,2, IC95% от 1,1 до 5,5). Удивительно, но 151 человек в курящей популяции не продемонстрировали равновесие Харди-Вайнберга, в отличие от 159, набираемых из общей популяции. Наши результаты показывают, что полиморфизмы АПФ связаны как с историей курения человека, так и с их риском развития ХОБЛ.

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) стала шестой по величине причиной смерти в мире, и ее распространение ожидается в будущем (Murray and Lopez 1997). Курение табака является основным фактором риска развития ХОБЛ, но, несмотря на это, только часть курильщиков продолжает развивать болезнь (Barnes 2000). Хотя было высказано мнение о том, что восприимчивость к табачному дыму может отражать генетический компонент заболевания (Barnes 1999), единственным генетическим фактором, идентифицированным до сих пор в предрасположении людей к ХОБЛ, является дефицит α1-антитрипсина (Silverman and Speizer 1996).

Ангиотензин-превращающий фермент (АСЕ) представляет собой металлопептидазу цинка, которая высоко экспрессируется в легких, где она деградирует брадикинин и катализирует образование ангиотензина II (AII); мощный вазоконстриктор, воспалительный модулятор и клеточный фактор роста (Woods et al., 2000). Активность АСЕ увеличивается при ХОБЛ (Brice et al 1995, Ucar et al 1997), но остается установить, является ли это причиной или последствием процесса болезни.

Ген ACE расположен в хромосоме 17q23 и показывает функциональный полиморфизм, состоящий из вставки (I) или делеции (D) фрагмента 287bp, который определяет три генотипа (DD, ID и II) (Rigat et al 1992), где присутствие аллель D связан с более высокой активностью ACE (Rigat et al 1990, Busjahn et al 1998, Chagani et al 1999, Montgomery et al 1999). Учитывая, что в предыдущих исследованиях наблюдалась повышенная активность АПФ у пациентов с ХОБЛ (Brice et al 1995, Ucar et al 1997), целью настоящего исследования было проверить гипотезу о том, что генотип DD более распространен у курильщиков, которые развивают ХОБЛ.

Мы генотипировали 151 мужских пожизненных курильщиков, 74 из которых развили умеренно-тяжелую ХОБЛ (FEV1 44 ± 6%), а остальные сохраняли нормальную функцию легких (FEV1 95 ± 3%). Все пациенты с ХОБЛ находились в стабильной фазе заболевания (не обостряясь, по крайней мере, за три месяца до их включения в исследование. Мы исключаем пациентов с другими хроническими заболеваниями легких (астма, бронхоэктазис, рак легких и интерстициальные заболевания легких ) и / или хронические внелегочные расстройства, такие как диабет, артериальная гипертензия, рак, иммунные заболевания и сердечная, печеночная или почечная недостаточность. Кроме того, мы генотипировали 159 здоровых мужчин, набираемых случайным образом из общей популяции. Все люди были с Балеарских островов и принадлежали к той же этнической принадлежности кавказского Средиземноморья. Участники не были родственниками, и все они дали информированное согласие на исследование, которое было одобрено этическим советом по обзору Госпитального университета Сына Дуреты.

Принудительная спирометрия (GS, Warren E Collins, Braintree, MA, USA) определялась в соответствии с международными руководящими принципами (Sanchis et al 1989), а исходными значениями были данные для средиземноморского населения (Roca et al 1986).

Геномную ДНК экстрагировали из венозной крови стандартными методами (Promega, Madison, WI, USA) и хранили при -80ºC для последующего анализа. Генотип ACE определяли с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР). Поскольку аллель D может быть более эффективно амплифицирован по сравнению с более длинным I аллелем, увеличивая вероятность генотипирования ID-индивидуумов как DD (Ueda et al 1996), мы использовали два различные методы генотипирования. Первоначально генотип определяли с использованием метода Rigat et al (1992), где продукты ПЦР были 190 bp (аллель D) и 490 bp (аллель I) (рис. 1, панель a). Впоследствии генотип был подтвержден методом, описанным Evans et al (1994), где амплифицированные продукты составляли 84 bp (аллель D) и 65 bp (аллель I) (фиг. 1, панель b).

Результаты показаны для непрерывных переменных как среднее и стандартная ошибка, а для дискретных переменных — в процентах. Количественные переменные сравнивались между группами, использующими ANOVA. Распределение генотипов сравнивали между курильщиками с ХОБЛ и без него с использованием теста Чи-Квадрата Пирсона, из которого рассчитывались отношение шансов (OR) и 95% доверительный интервал (95% ДИ). Частоты генотипов сравнивались со значениями, предсказанными уравнением равновесия Харди-Вайнберга (p2 + 2pq + q2 = 1) по критерию Хи-квадрат, где p — частота доминирующего аллеля D, а q — частота рецессивного аллеля d. Значение p менее 0,05 считалось значительным.

Возраст, показатель курения и индекс массы тела были одинаковыми у курильщиков с ХОБЛ и без них (таблица 1), и, по определению, курильщики с ХОБЛ показали характеристики обструкции воздушного потока (таблица 1).

Распределение генотипов ACE у курильщиков, у которых развилась ХОБЛ, значительно отличалось (p = 0,023) от показателей нормальной функции легких (таблица 2). Как было установлено, генотип DD был более распространен у пациентов с ХОБЛ (36,5% против 16,9%, p = 0,01), а наличие генотипа DD у курильщика было рассчитано, чтобы дать 2-кратное увеличение риска от развития ХОБЛ (OR 2.2, IC95% от 1.1 до 5.5).

Удивительно, но мы обнаружили дисбаланс Харди-Вайнберга в курительной популяции (n = 151, p = 0,001). Отклонения от этого равновесия могут быть вызваны либо ошибками генотипирования, либо стратификациями внутри исследуемой популяции (Xu et al 2002), и мы исключили первую возможность с использованием двух разных методов генотипирования. Чтобы рассмотреть вторую возможность, мы дополнительно генотипировали 159 случайным образом завербованных лиц из той же популяции, что и наши курильщики, и обнаружили, что их генотипы ACE находятся в равновесии Харди Вайнберга (таблица 3). Это наблюдение также подтверждает обоснованность наших методов генотипирования, но, что более важно, предполагает, что курение может быть связано с генотипом ACE. Фактически, избыток гетерозиготы (ID) был обнаружен у курильщиков (p = 0,05) независимо от того, развился ли у них ХОБЛ (таблица 3).

Это исследование показывает, что генотип DD ACE связан с повышенным риском курения для развития ХОБЛ и, неожиданно, что гетерозигота ACE более распространена у людей, которые курят.

Предыдущие исследования показали связь между генотипом ACE и несколькими фенотипическими характеристиками ХОБЛ, например, развитие ремоделирования легочного сосуда, нарушения правого желудочка и силы скелетных мышц (van Suylen et al 1999, Kanazawa et al., 2000; Hopkinson et al., 2004) , Однако, насколько нам известно, это первое исследование, в котором показано, что наличие генотипа DD увеличивает риск развития хронической обструкции воздушного потока у курильщика. Активность плазмы ACE повышается при ХОБЛ (Brice et al 1995, Ucar et al 1997), и, хотя мы не измеряли ее здесь, аллель D ассоциируется с более высокой активностью ACE в плазме (Rigat et al 1990; Busjahn et al., 1998; Chagani et al. 1999; Montgomery et al 1999). Таким образом, высокая распространенность генотипа DD, наблюдаемая у курильщиков, у которых развилась ХОБЛ, соответствует увеличению активности ACE в плазме у этих пациентов (Brice et al 1995, Ucar et al 1997). Что еще более важно, наши результаты показывают, что повышенная активность АПФ, зарегистрированная в ХОБЛ (Brice et al 1995; Ucar et al., 1997), может быть связана с генотипом и не является следствием болезни (приводящей к трансляционной или посттрансляционной модификации белка).

Наше исследование не предназначалось для исследования потенциальных механизмов, связывающих генотип ACE с патогенезом ХОБЛ. Тем не менее, можно предположить несколько возможностей объяснить более высокий риск ХОБЛ среди курильщиков, которые несут генотип DD. Как обсуждалось ранее, наличие аллеля D увеличивает активность ACE (Rigat et al 1990, Busjahn et al 1998, Chagani et al 1999, Montgomery et al 1999) и, в свою очередь, вызывает более высокие уровни ангиотензина II (AII). Повышенные уровни AII будут способствовать воспалительному ответу, который характеризует COPD (Barnes 1999, 2000): (1) повышающей регуляцию экспрессии молекул эндотелиальной адгезии ICAM-1 и VCAM-1 (Guba et al., 2000) и облегчения удержания нейтрофилов в легкие (Selby et al 1991, Keatings and Barnes 1997), (2) активировали респираторный взрыв нейтрофилов и способствовали окислительному стрессу (Zafari et al., 1998), (3) повышение гиперчувствительности дыхательных путей (Myou et al., 2000), (4 ), регулирующие рост и миграцию клеток гладких мышц сосудов (Hatakeyama et al., 1994), которые могут способствовать легочной гипертензии при ХОБЛ и (5) модуляции тканевого ремонта и фиброза (Woods et al., 2000).

Мы обнаружили, что наше курящее население находилось в неуравновешенности Харди-Вайнберга и уверено, что это не было результатом ошибок генотипирования или стратификации населения по причинам, приведенным ранее.

Существует ряд предположений, необходимых для оценки того, соответствует ли распределение генотипа внутри популяции требованиям для равновесия Харди — Вайнберга, а именно, что ген расположен в соматической хромосоме, организм имеет дискретные поколения, в одной популяции имеется случайное спаривание и бесконечный размер популяции (или достаточно большой, чтобы минимизировать эффект генетического дрейфа). Наконец, должны быть опыты без выбора, никакой мутации и миграции (поток генов). Мы считаем, что все они применяются в популяциях, изучаемых здесь; однако, повторение различными исследователями в разных популяциях было бы полезно идентифицировать любую причинную связь между геном ACE и ХОБЛ. Отход от равновесия Харди-Вайнберга также возникает, когда критерии отбора основаны на генотипах восприимчивости к болезням, а не на независимо выбранных аллелях. Фактически, ассоциация маркер-болезнь может быть обнаружена путем тестирования на неравновесие Харди-Вайнберга в локусе маркера (Nielsen et al., 1998). Поэтому для объяснения избыточного ID-генотипа, наблюдаемого среди курильщиков (табл. 3), мы предлагаем существование неравновесности сцепления между признаком того, чтобы быть пожизненным курильщиком и локусом ACE. Эта интерпретация подтверждается недавним исследованием, показывающим, что полиморфизм ACE ID влияет на количество сигарет, выкуренных в неделю (Hubacek et al., 2001).

Молекулярный гетерозис возникает, когда гетерозиготные субъекты для данного полиморфизма оказывают значительно большее или меньшее влияние на признак, чем у гомозиготных субъектов для аллеля. Мы обнаружили молекулярный гетерозис у курильщиков, где значительная часть особей носила идентификационный генотип (таблица 3). Здесь следует отметить, что молекулярный гетерозис (и дисбаланс Харди-Вайнберга) также был обнаружен в исследованиях гена рецептора дофамина D2 (DRD2) у курящих мужчин (Lee et al 2002, Lee 2003).

Биологическая основа никотиновой зависимости до конца не до конца понята, но хорошо известно, что никотин стимулирует центральный путь допамина (Pontieri et al 1996, Pontieri et al., 1998; Alcantara et al., 2003). Подобно никотину (Zhou et al., 2001), ангиотензин II также модулирует высвобождение допамина в полосатом теле [Jenkins et al 1997, Zhou et al., 2001], и, вероятно, ген ACE участвует в регуляции пути допамина. Это обеспечивает механическую основу для интерпретации нашего наблюдения дисбаланса Харди-Вайнберга и молекулярного гетерозиса у курильщиков.

Наше исследование показывает, во-первых, что наличие генотипа DD ACE повышает риск развития курильщиков для развития ХОБЛ, а во-вторых, что курение связано с неравновесностью Харди-Вайнберга в аллельном распределении гена ACE, согласующегося с ним роль в курении наркомании.

Поддерживается, в частности, FIS 00/0437, FIS 02/3008 и RTIC03 / 11 (Red Respira); CICYT PB98-1084, SEPAR и ABEMAR.

XB и NGM одинаково способствовали этой работе.

Определение генотипов DD, ID и II методом ПЦР. Панель a показывает репрезентативный эксперимент с использованием метода, описанного Rigat et al (1992). ПЦР-продукты представляют собой фрагмент 190 п.н. (генотип D) и фрагмент 490 bp (генотип I). Гетерозиготы (ID) имеют как фрагменты 190 п.н., так и 490 пар оснований. На панели b показан типичный эксперимент с использованием метода, описанного Evans et al (1994). ПЦР-продукты представляют собой 84 б.п. (генотип D) и 65 bp (I генотип). Heterozygotes (ID) имеют как 84 bp, так и 65 bp фрагментов.

Клинические и функциональные данные двух пожизненных курильщиков

п < 0.001

Распределение генотипов ACE в изученных группах

Частоты аллелей / генотипов и испытание равновесия Харди-Вайнберга (HW)

f = наблюдаемая частота каждого аллеля (D или I); O = наблюдаемые числа генотипов; E = ожидаемые числа генотипов в предположении равновесия Харди-Вайнберга (HW); X2 = значения хи-квадрата; P = вероятность разницы

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *