Однонуклеотидный полиморфизм il-17F как возможный биомаркер ревматоидного артрита в русской популяции Челябинской области и его неравновесное сцепление с IL-17A

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

На данный момент проводится много исследований, направленных на изучение семейства интерлейкина 17 (IL-17) и его роли в иммунном ответе и различных патологиях. Белки IL-17 выполняют различные функции, включая регуляцию иммунитета и активацию воспаления. IL-17A и IL- 17F относятся к провоспалительным цитокинам и являются наиболее изученными представителями семейства интерлейкина-17 и обладают схожими функциями и набольшей активностью, продуцируются основным типом иммунокомпетентных клеток – Т-хелперов 17-го типа, которые играют ключевую роль в иммунном ответе при аутоиммунных заболеваниях, в том числе при ревматоидном артрите. Ключевым моментом регуляции количества и функциональной активности цитокинов, в том числе IL-17A и IL-17F, является полиморфизм их генов. Ввиду того, что полиморфизм гена IL- 17F 7488 T/C расположен на 6-й хромосоме вблизи полиморфизма гена IL-17А -197G/A и они оба принимают участие в иммунопатогенезе РА, возможно их аллельные варианты наследуются сцеплено и формируют гаплотипы. Целью нашего исследования является выявление возможной ассоциации полиморфизма гена IL-17F с предрасположенностью к ревматоидному артриту, в том числе в зависимости от возраста и пола пациентов русской популяции Челябинской области, а также оценка формирования гаплотипов IL-17A ~ IL-17F в группе больных в сравнении с группой условно здоровых лиц. Результат нашего исследования достоверно указывает, что гомозиготный генотип по предковому аллелю 7488*ТТ гена IL-17F (р < 0,001) вносит огромный вклад в предрасположенность к ревматоидному артриту, в том числе и в группе мужчин. Кроме того, в ходе проведенных нами исследований было установлено, что полиморфизмы в генах IL-17A и IL-17F сцеплены друг с другом, а также образуют два гаплотипа. Один из них IL-17A -197*G ~ IL-17F 7488*C связан с сниженным риском развития ревматоидного артрита. Особенность данного гаплотипа заключается в том, что между собой сцеплены предковый аллель гена IL-17A и мутантный аллель гена IL-17F, который берет на себя основную функцию и уменьшает уровень активности белка и, вероятно, тем самым снижает риск развития РА.

Полный текст

Введение

В настоящее время проводится большое количество исследований, направленных на изучение особенностей функционирования представителей семейства интерлейкина-17 как для поддержания иммунного гомеостаза, так и при различных патологиях. Несмотря на сходство строения белковых молекул члены этого семейства выполняют разные биологические функции, кроме IL- 17А и IL-17F, обладающих практически сходным действием. Спектр их функциональной активности направлен на регулирование иммунитета, связь между активацией врожденного и приобретенного иммунитета и стимуляцию воспаления за счет активации синтеза провоспалительных цитокинов [1].

Важной особенностью IL-17А и IL-17F является их продукция преимущественно одним типом иммунокомпетентных клеток – Т-хелперов 17-го типа. Данный вид клеток продуцирует целый ряд белков, которые являются ключевыми модуляторами воспаления, поэтому Th17 являются непосредственными участниками иммунного ответа организма при аутоиммунных заболеваниях, в том числе, при ревматоидном артрите за счет синтеза цитокинов [5]. В их число входят два представителя семейства интерлейкина 17: IL-17А и IL-17F; представители семейства интерлейкина 12: IL-12 и IL-23 и др. IL-17A, IL-17F и IL-23 могут играть важную роль в воспалении, запускаемом Т-клетками, путем усиления регуляции некоторых генных продуктов, участвующих в активации, пролиферации и росте клеток, и это важный индуктор различных цитокинов и хемокинов, которые имеют решающее значение в регуляции воспалительной реакции. Кроме того, в своем функционировании эти цитокины вовлекаются в формирование цитокиновых сетей и образуют сигнальный путь IL-23/Th17, включающий основные цитокины: IL-23, IL- 12, IL- 17A и IL-17F и рецептор к IL-23 (IL-23R) Также предполагается, что «ось IL-23/IL-17» является ключевым фактором, а IL-23, и IL-17A, и IL-17F являются важнейшими медиаторами аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит [3].

Ключевым моментом регуляции количества и функциональной активности цитокинов, в том числе IL-17A и IL-17F, является полиморфизм их генов. Гены, кодирующие IL-17A и IL-17F, расположены на хромосоме 6 (6p12) [5]. В их генах обнаружены функционально значимые полиморфизмы (IL-17F rs763780 и IL-17A rs2275913), которые изменяют экспрессию мРНК и белка [11].

SNP гена IL-17F 7488 T/C находится в кодирующей области гена IL-17F (позиция +7488) и представляет собой транзицию пиримидиновых азотистых оснований T → C. В результате чего, происходит аминокислотная замена в точке 161 (His161Arg), формирующийся белок 161Arg действует как естественный антагонист IL-17F дикого типа, так как он может прикрепляться к своему рецептору без активации сигнала. Более того, было показано, что это коррелирует с тяжестью заболевания и низкой выживаемостью при нескольких воспалительных заболеваниях [9].

Ввиду того, что полиморфизм гена IL-17F 7488 T/C расположен на 6-й хромосоме вблизи полиморфизма гена IL-17А -197G/A и они оба принимают участие в иммунопатогенезе РА, возможно их аллельные варианты наследуются сцеплено и формируют гаплотипы.

Цель исследования – установить возможную ассоциацию однонуклеотидного полиморфизма Т7488С гена IL-17F с предрасположенностью к ревматоидному артриту в зависимости от возраста дебюта заболевания и пола больных и оценить формирование двухлокусных гаплотипов IL- 17A ~ IL-17F у больных РА.

Задачи:

  1. Установить распределение частот аллелей и генотипов полиморфизма Т7488С гена IL-17F у больных ревматоидным артритом в сравнении с условно здоровыми лицами русской популяции Челябинской области.
  2. Выявить особенности частот встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма Т7488С гена IL-17F у больных ревматоидным артритом в зависимости от возраста дебюта заболевания и пола больных.
  3. Оценить параметры сцепления и частоты гаплотипов IL-17A ~ IL-17F в группах условно здоровых лиц и больных ревматоидным артритом с целью выявления возможных факторов риска.

Материалы и методы

Данное исследование является ретроспективным. Отбор больных с верифицированным диагнозом «ревматоидный артрит» осуществлялся врачами-ревматологами г. Челябинска вне зависимости от тяжести и клинического варианта заболевания. В группу больных вошли 325 человек: мужчин – 57 (17,5%), женщин – 268 (82,5%), средний возраст – 50,2±1,3. В качестве группы сравнения использовали коллекцию образцов ДНК 175 кадровых доноров стволовой клетки ГБУЗ «ЧОСПК», проживающих в г. Челябинске и Челябинской области, сформированную случайным образом (среди них: мужчин – 113 (64,6%), женщин – 62 (35,4%), средний возраст – 30,9±0,75). Этническая принадлежность определялась согласно критериям общепринятым в иммуногенетических исследованиях. Для определения SNPs в полиморфных сайтах Т7488С IL- 17F и -197G/A IL17A использовали метод аллель-специфической ПЦР, диагностические наборы «SNP-ЭКСПРЕСС» с последующей электрофоретической детекцией продуктов производства компании ООО НПФ «Литех» г. Москва. Детекция продуктов амплификации проводится в 3%-ном агарозном геле, приготовленном на ТАЕ буфере, методом горизонтального электрофореза. Фрагменты анализируемой ДНК проявляются под УФ-излучением с длиной волны 310 нм в виде светящихся оранжево-красных полос. Для расчета достоверности различий в частотах встречаемости аллелей и генотипов (представляются в процентах) использовали онлайн-приложение: Медицинская статистика [https://medstatistic.ru] и критерии x2, точный двухсторонний критерий Фишера (для частот меньше 5), OR с расчетом 95% ДИ. Подсчет сцепления (D’) аллелей полиморфизмов -197G/A IL-17A и 7488Т/С IL-17F и частот двухлокусных гаплотипов с ошибкой среднего (HF±se, представляются в долях единицы) был произведен с помощью компьютерной программы Arlequin v. 3.5 [4].

Результаты и обсуждение

Распределение частот аллелей и генотипов IL-17А было установлено нами ранее [2]. Полученные в исследовании частоты аллей, генотипов и гаплотипов соответствуют равновесию Харди–Вайнберга. При решении первой задачи получены следующие результаты, представленные в таблице 1.

 

Таблица 1. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфизма 7488T/C гена IL-17F между больными РА и группой сравнения

Table 1. Distribution of frequencies of alleles and genotypes of IL-17F gene polymorphism 7488T/C between RA patients and the comparison group

Аллель

Allele

Больные РА

RA patients

(n = 325)

Контроль

Control

(n = 175)

Достоверность ÷2, p, OR, CI

Reliability ÷2, p, OR, CI

Генотип

Genotype

%

%

Т

85,2

75,1

÷2 = 15,485; p < 0,001

OR = 1,909

CI = (1,379-2,642)

С

14,8

24,9

Т/Т

72,3

52,6

÷2 = 19,581; p < 0,001

OR = 2,356

CI = (1,605-3,457)

Т/С

25,8

45,1

÷2 = 19,277; p < 0,001

OR = 0,424

CI = (0,287-0,624)

С/С

1,8

1,1

p > 0,05

 

Полученные результаты показывают, что в группе больных РА повышена частота носительства аллеля дикого типа (85% против 75% x2 = 15,485; p < 0,001) и снижена частота мутантного аллеля по сравнению с условно здоровыми лицами (15% против 25%).

Нами было зафиксировано увеличение частоты гомозиготного генотипа 7488 Т/Т у больных по сравнению с условно здоровыми лицами (52,6% против 72,3%, x2 = 19,581, p < 0,001). Отношение шансов указывает на то, что гомозиготный генотип по предковому аллелю 7488 Т/Т возможно является биомаркером в предрасположенности к заболеванию РА OR = 2,356 CI = (1,605-3,457--).

В группе больных снижена частота гетерозиготного генотипа 7488 T/C по сравнению с условно здоровыми лицами (45,1% против 25,8%, x2 = 19,277, p < 0,001). Отношение шансов указывает на то, что гетерозиготный генотип 7488 Т/С также имеет протективные свойства в предрасположенности к заболеванию РА (OR = 0,424 CI = (0,287-0,624)).

На втором этапе нашего исследования мы провели оценку особенностей распределения в частотах встречаемости аллелей и генотипов 7488Т/С IL-17F в зависимости от возраста дебюта заболевания и пола больных ревматоидным артритом. Полученные данные у больных разного пола представлены в таблицах 2, 3.

 

Таблица 2. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфизма 7488T/C гена IL-17F между больными РА женщин и группой сравнения

Table 2. Distribution of frequencies of alleles and genotypes of the IL-17F gene polymorphism 7488T/C between female RA patients and the comparison group

Аллель

Allele

Больные РА женщины

RA patients women

(n = 268)

Контроль женщины

Control women

(n = 62)

Достоверность ÷2, p, OR, CI

Reliability ÷2, p, OR, CI

Генотип

Genotype

%

%

Т

85,2

80,6

÷2 = 1,629; p = 0,202

С

14,7

19,4

Т/Т

72,4

61,2

÷2 = 2,970; p = 0,085

Т/С

25,7

38,8

÷2 = 4,181; p = 0,041

С/С

1,9

0

p > 0,05

 

Таблица 3. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфизма 7488T/C гена IL-17F между больными РА мужчин и группой сравнения

Table 3. Frequency distribution of alleles and genotypes of IL-17F gene polymorphism 7488T/C between male patients with RA and the comparison group

Аллель

Allele

Больные РА мужчины

RA patients men

(n = 57)

Контроль, мужчины

Control men

(n = 113)

Достоверность ÷2, p, OR, CI

Reliability ÷2, p, OR, CI

Генотип

Genotype

%

%

Т

85,1

72,1

÷2 = 7,078; p = 0,008

OR = 2,21

CI = (1,220-3,985)

С

14,9

27,9

Т/Т

71,9

47,8

÷2 = 8,957; p = 0,003

OR = 2,8

CI = (1,410-5,557)

Т/С

26,3

48,7

÷2 = 7,818; p = 0,006

OR = 0,377

CI = (0,188-0,755)

С/С

1,8

3,5

÷2 = 0,423; p = 0,516

 

Как видно, распределение частот SNP7488T/C гена IL-17F было одинаковым в группах женщин, больных РА и условно здоровых.

В то же время группа мужчин, больных РА, характеризовалась особенностями в частотах встречаемости полиморфизма 7488T/C гена IL- 17F (табл. 3).

У больных РА мужчин было установлено увеличение частоты носительства аллеля дикого типа (85% против 75% x2 = 7,078; p = 0,008) и уменьшение частоты мутантного аллеля по сравнению с условно здоровыми лицами (15% против 28%).

Распределение генотипов также имело свои особенности в группе больных, а именно, частота гомозиготного генотипа 7488 Т/Т была повышена (71,9% против 47,8%, ÷2 = 8,957, p = 0,003). Отношение шансов указывает на то, что гомозиготный генотип без замены 7488 Т/Т возможно является биомаркером в предрасположенности к заболеванию РА у мужчин OR = 2,8 CI = (1,410-5,557).

В группе больных мужчин снижена частота гетерозиготного генотипа 7488 T/C по сравнению с условно здоровыми (49% против 26%, x2 = 7,818, p = 0,006). Согласно критерию отношения шансов, гетерозиготный генотип 7488 Т/С может выступать протектором РА (OR = 0,38 CI = (0,188-0,755)).

Оценка ассоциации между носительством SNP 7488T/C гена IL-17F и возрастом начала заболевания показала отсутствие значимых различий (табл. 4).

 

Таблица 4. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфизма 7488T/C гена IL-17F в зависимости от возраста первой атаки РА

Table 4. Frequency distribution of alleles and genotypes of IL-17F polymorphism 7488T/C depending on the age of the first attack of RA

Аллель

Allele

Больные РА до 40

RA patients before 40

(n = 117)

Больные РА после 40

RA patients after 40

(n = 198)

Достоверность ÷2, p, OR, CI

Reliability ÷2, p, OR, CI

Генотип

Genotype

%

%

T

85,5

85,4

÷2 = 0,002;

p = 0,969

C

14,5

14,6

T/T

72,6

72,7

÷2 = 0,000; p = 0,989

T/C

25,6

25,3

÷2 = 0,006; p = 0,955

C/C

1,7

2

χ2 = 0,038; p = 0,846

 

На третьем этапе нашего исследования был произведен анализ параметров неравновесного сцепления и оценка распределения частот гаплотипов IL-17A-197 ~ IL-17F-7488 в исследуемых группах. Данные представлены в таблице 5.

 

Таблица 5. Неравновесное сцепление и частоты встречаемости IL-17A-197 ~ IL-17F-7488 в группах больных РА и условно здоровых лиц

Table 5. Linkage disequilibrium and frequencies of IL-17A-197 ~ IL-17F-7488 in groups of RA patients and relatively healthy individuals

Гаплотипы

Больные РА

RA patients

Контроль

Control

÷2, p, OR, CI

Hf±se

D’, ÷2, p

Hf±se

D’, ÷2, p

 

IL-17A-197*G ~ IL-17F-7488*C

0,10±0,02

D’ = 0,44;

÷2 = 16,4;

p << 0,001

0,21±0,02

D’ = 0,55;

÷2 = 24,4;

p << 0,001

÷2 = 15,4;

p << 0,001

OR = 0,5

CI = (0,348-0,707)

IL-17A-197*A ~ IL-17F-7488*T

0,39±0,04

D’ = 0,44;

÷2 = 16,4;

p << 0,001

0,36±0,03

D’ = 0,55; ÷2 = 24,4;

p << 0,001

÷2 = 0,8; p = 0,4

OR = 1,1

CI = (0,866-1,483)

 

В результате было получено 4 комбинации аллельных вариантов, только две из которых имеют достоверные положительные параметры сцепления и представляют собой два гаплотипа IL-17A-197*G ~ IL-17F-7488*C и IL-17A-197*A ~ IL-17F-7488*T.

Частота гаплотипа IL-17A-197*G ~ IL-17F-7488*C была достоверно снижена в группе больных, а критерий отношения шансов показывает, что носительство гаплотипа снижает вероятность формирования ревматоидного артрита. Данный гаплотип содержит предковый аллель IL-17A-197*G, ассоциированный с нормальным уровнем продукции IL-17A и аллель с заменой IL-17F-7488*C, кодирующий альтернативный вариант белка IL-17F, отвечающий за нарушение передачи сигнала и меняющий функцию белка [7].

Заключение

В нашем исследовании впервые получена значимость однонуклеотидного полиморфизма в гене IL-17F для формирования предрасположенности к ревматоидному артриту у европеоидного населения Челябинской области. Детальный анализ позволил выявить факторы риска формирования предрасположенности к ревматоидному артриту: предковый аллель IL-17F-7488*T и его гомозиготный генотип 7488 Т/Т. В доступной литературе приводятся противоречивые данные об ассоциации полиморфизма IL-17F-7488 Т/С с развитием и течением заболеваний, в том числе с ревматоидным артритом. В работах коллективов авторов Gomes da Silva I.I.F. и соавт. [6] и Pawlik и соавт. [10] продемонстрированно отсутствие значимых ассоциаций между возникновением РА и SNP IL-17F 7488 Т/С. Однако в исследовании 2024 года Jahan T. и соавт. данный полиморфизм рассматривается как значимый фактор для возникновения патологии [8]. Исследование Kawaguchi M. и соавт. [9] показало, что функциональными последствиями полиморфизма IL- 17F-7488 Т/С, могут быть снижение экспрессии и активность IL-17F у носителей редкого аллеля 7488*C, в то время как предковый аллель отвечает за нормальное функционирование IL-17F.

Кроме того, в ходе проведенных нами исследований было установлено, что полиморфизмы в генах IL-17A и IL-17F сцеплены друг с другом, а также образуют два гаплотипа. Один из них IL- 17A-197*G ~ IL-17F-7488*C связан с сниженным риском развития ревматоидного артрита. Особенность данного гаплотипа заключается в том, что между собой сцеплены предковый аллель гена IL-17A и мутантный аллель гена IL- 17F, который берет на себя основную функцию и уменьшает уровень активности белка и, вероятно, тем самым снижает риск развития ревматоидного артрита.

×

Об авторах

Д. М. Шмелькова

ФГБОУ «Челябинский государственный университет»

Email: stashkevich_dary@mail.ru

ассистент кафедры микробиологии, иммунологии и общей биологии

Россия, Челябинск

Д. С. Сташкевич

ФГБОУ «Челябинский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: stashkevich_dary@mail.ru

к.б.н., доцент, декан биологического факультета

Россия, Челябинск

Т. А. Суслова

ФГБОУ «Челябинский государственный университет»; ГБУЗ «Челябинская областная станция переливания крови»

Email: stashkevich_dary@mail.ru

к.м.н., доцент кафедры микробиологии, иммунологии и общей биологии, заведующая отделом молекулярно-биологической диагностики

Россия, Челябинск; Челябинск

И. В. Девальд

ФГБОУ «Челябинский государственный университет»; ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Email: stashkevich_dary@mail.ru

к.м.н., врач-ревматолог, доцент кафедры микробиологии, иммунологии и общей биологии, доцент кафедры терапии института дополнительного профессионального образования

Россия, Челябинск; Челябинск

Список литературы

  1. Симбирцев А.С. Цитокины в патогенезе и лечении заболеваний человека : монография. СПб.: Фолиант, 2018. 512 с. [Simbirtsev A.S. Cytokines in the pathogenesis and treatment of human diseases : a monograph]. St. Petersburg: Foliant, 2018. 512 p.
  2. Сташкевич Д.С., Девальд И.В., Хромова Е.Б., Евдокимов А.В., Суслова Т.А. Полиморфизм гена интерлейкина 17А у больных ревматоидным артритом // Российский иммунологический журнал, 2020. Т. 23, № 3. С. 285-290. [Stashkevich D.S., Devald I.V., Khromova E.B., Evdokimov A.V., Suslova T.A. Polymorphism of the interleukin 17A gene in patients with rheumatoid arthritis. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2020, Vol. 23, no. 3, pp. 285-290. (In Russ.)] doi: 10.46235/1028-7221-382-IGP.
  3. Bogunia-Kubik K., Świerkot J., Malak A., Wysoczańska B., Nowak B., Białowąs K., Gębura K., Korman L., Wiland P. IL-17A, IL-17F and IL-23R Gene Polymorphisms in Polish Patients with Rheumatoid Arthritis. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz), 2015, Vol. 63, no. 3, pp. 215-221.
  4. Arlequin ver 3.5 [Электронный ресурс] / Интегрированное программное обеспечение для анализа популяционно-генетических данных / авт. Excoffier, L. 2005. Режим доступа: http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin35/. Arlequin ver 3.5 [Electronic resource] / Integrated software for the analysis of population genetic data / author. Excoffier, L. 2005. Access mode: http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin35/.
  5. Gaffen S.L. Structure and signalling in the IL-17receptor family. Nat. Rev. Immunol., 2009, Vol. 9, pp. 556-567.
  6. Gomes da Silva I.I.F., Angelo H.D., Rushansky E., Mariano M.H., Maia M. de M.D., Eleuterio de Souza P.R. Interleukin (IL)-23 receptor, IL-17A and IL-17F gene polymorphisms in Brazilian patients with rheumatoid arthritis. Arch. immunol. Ther. Exp. (Warsz), 2017, Vol. 65, pp. 537-543.
  7. He, Y., Du Y., Wei S., Shi J., Mei Z., Qian L., Chen Z., Jie Z. IL-17A and IL-17F single nucleotide polymorphisms associated with lung cancer in Chinese population. Clin. Respir. J., 2017, Vol. 11, pp. 230-242.
  8. Jahan T., Saleh A.A., Anwar S. Association of Cytokine IL-17, IL-4, IL-6, and IL-12 Gene Polymorphisms in Rheumatoid Arthritis Patients in a Tertiary Care Hospital in Bangladesh. Int. J. Rheumatol., 2024, Vol. 2024, 3728179. doi: 10.1155/2024/3728179.
  9. Kawaguchi M., Takahashi D., Hizawa N., Suzuki S., Matsukura S., Kokubu F., Maeda Y., Fukui Y., Konno S., Huang S.-K., Nishimura M., Adachi M. IL-17F sequence variant (His161Arg) is associated with protection against asthma and antagonizes wild-type IL-17F activity. J Allergy Clin. Immunol., 2006, Vol. 117, pp. 795-801.
  10. Pawlik A., Kotrych D., Malinowski D., Dziedziejko V., Czerewaty M., Safranow K. IL17A and IL17F gene polymorphisms in patients with rheumatoid arthritis. BMC Musculoskelet. Disord., 2016, Vol. 17, 208. doi: 10.1186/s12891-016-1064-1.
  11. Tang H., Pei H., Xia Q., Tang Y., Huang J., Pei F. Role of gene polymorphisms/haplotypes and serum levels of interleukin-17A in susceptibility to viral myocarditis. Exp. Mol. Pathol., 2018, Vol. 104, no. 2, pp. 140-145.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Шмелькова Д.М., Сташкевич Д.С., Суслова Т.А., Девальд И.В., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах