МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2004, том 38, № 1, с. 150-164
МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНОМИКА. ЭТНОГЕНОМИКА =
УДК 575.113.2
ГЕНОМИКА САХАРНОГО ДИАБЕТА ТИПА 1 И ЕГО ПОЗДНИХ ОСЛОЖНЕНИЙ
© 2004 г. В. В. Носиков*
Государственный научный центр Российской Федерации "ГосНИИ генетика", Москва, 117545
Поступила в редакцию 22.08.2003 г.
Показано, что среди русских, больных сахарным диабетом типа 1, главным локусом, определяющим предрасположенность к этому заболеванию, является локус MHC (HLA). Для картирования областей сцепления с сахарным диабетом типа 1 среди русских жителей г. Москвы отобрали две группы семей с конкордантными и дискордантными парами сибсов. Использование этой коллекции семей позволило обнаружить сцепление с сахарным диабетом типа 1 расположенного в локусе IDDM12 (2q32.1-q33) гена CTLA4, кодирующего один из поверхностных антигенов Т-лимфоцитов, и расположенного в локусе IDDM8 (6q25-q27) гена PDCD2, гомологичного гену активатора программируемой гибели клеток мыши. С использованием полиморфных микросателлитов показано сцепление областей 3q21-q25 (локус IDDM9) и 10p12.2 (локус IDDM10). При комплексном анализе ассоциации и сцепления с сахарным диабетом типа 1 полиморфных маркеров из области 11p13 с использованием групп случай/контроль и двух групп семей вблизи гена каталазы (CAT) обнаружен новый локус сцепления, не найденный в других популяциях. Показана ассоциация с диабетической поли-нейропатией полиморфных маркеров Ala(-9)Val гена SOD2, Arg213Gly гена SOD3, Т(-262)С гена САТ, а также полиморфного микросателлита в промоторной области гена NOS2. Предполагается, что одним из основных факторов риска развития диабетической полинейропатии при сахарном диабете типа 1 является окислительный стресс, развивающийся на фоне гипергликемии вследствие значительного увеличения синтеза супероксидного радикала в митохондриях, а также недостаточного уровня активности ряда антиокислительных ферментов. Развитие диабетической нефропатии не ассоциировано с генами антиокислительных ферментов. Однако обнаружена ассоциация с диабетической нефропатией полиморфных маркеров I/D гена ACE и есNOS34a/4b гена NOS3, продукты которых контролируют тонус сосудов, а также I/D гена APOB и е2/е3/е4 гена APOE, продукты которых играют важную роль в транспорте липидов. Показана сильная ассоциация с диабетической нефропатией группы полиморфных микросателлитов, расположенных в области q21-q25 хромосомы 3. Наиболее сильная ассоциация обнаружена для маркера D3S1550. Значительно более высокий риск развития диабетической нефропатии имели носители аллеля 12 (OR = 4.85) и генотипа 12/14 (OR = 6.25). По всей видимости, в области q21-q25 хромосомы 3 находится "главный" ген, инициирующий развитие диабетической нефропатии, тогда как другие гены, ассоциированные с диабетической нефропатией, в большей мере влияют на скорость ее прогрессии.
Ключевые слова: медицинская геномика, сахарный диабет типа 1, осложнения, гены HLA, гены антиокислительных ферментов, ренин-ангиотезиновая система, гены аполипопротеинов, хромосома 3, полиморфные маркеры.
Быстрое развитие молекулярной биологии и генетики, а также успехи в реализации проекта "Геном человека", позволившие практически завершить его к настоящему времени, заложили основу для успешного изучения молекулярной гене-
Принятые сокращения: ДН - диабетическая нефропатия; ДПН - диабетическая полинейропатия; LOD - логарифм величины, показывающей соотношение шансов (правдоподобия) за и против сцепления (logarithm of odds ratio); MLS - максимальный LOD-балл (maximum lod score); OR -отношение шансов за и против ассоциации (odds ratio); P -достоверность; Pc - достоверность, скорректированная на число аллелей данного полиморфного маркера; СД типа 1 -сахарный диабет типа 1; Z - максимальный LOD-балл, рассчитанный с использованием семей с дискордантными сиб-сами.
* Эл. почта: nosikov@genetika.ru
тики широко распространенных заболеваний человека. Параллельное развитие популяционно-генетических подходов и усовершенствование методов статистического анализа, вот те основные факторы, сочетание которых позволило получить достаточно данных и уже сейчас ответить на многие вопросы, касающиеся роли наследственных факторов в развитии таких широко распространенных патологий, как сахарный диабет (СД) типа 1, его сосудистые осложнения и ряд сердечно-сосудистых заболеваний.
Российская программа "Геном человека" сыграла важную роль в поддержке этого направления исследований. В частности, участие в хромосомных проектах на ранней стадии развития про-
граммы позволило нам не только создать коллекции полиморфных маркеров на хромосомах 3 и 13, но и овладеть методологией их использования в генетических исследованиях. Финансовая поддержка программы "Геном человека", свободный доступ к информационным ресурсам, плодотворное обсуждение результатов на ежегодных конференциях имели огромное значение для успешного развития молекулярной генетики СД типа 1 и его сосудистых осложнений в России.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА САХАРНОГО ДИАБЕТА ТИПА 1
СД типа 1 - широко распространенное, тяжело протекающее заболевание, приводящее к ранней инвалидизации и преждевременной смерти. При СД типа 1 наблюдается аутоиммунное разрушение Р-клеток островков Лангеранса поджелудочной железы, что приводит к полной зависимости больных от введения экзогенного инсулина, который необходим для регуляции уровня глюкозы в крови. Распространенность СД типа 1 среди европейского населения составляет около 0.4% и с каждым годом увеличивается, поэтому СД типа 1 представляет собой не только медицинскую, но и серьезную социальную проблему.
В последние годы, благодаря применению препаратов рекомбинантного инсулина, идентичного по аминокислотной последовательности инсулину человека, достигнуты значительные успехи в лечении СД типа 1. Постоянный прием препаратов инсулина продлевает жизнь больных СД типа 1, но не предотвращает развитие поздних осложнений, основной причины ранней смертности больных. В целом, средняя продолжительность жизни у заболевших СД типа 1 в детстве на 20 лет меньше средней продолжительности жизни в общей популяции.
Значение генетических факторов в развитии СД типа 1 в настоящее время общепризнанно. Актуальность изучения генетики СД типа 1 обусловлена главным образом тем, что эти исследования позволяют приблизиться к идентификации генов, предрасполагающих к СД типа 1, и к пониманию того, какие именно гены и как определяют развитие этого заболевания.
В настоящее время СД типа 1 относят к многофакторным, полигенным заболеваниям. На полигенную природу указывает отмеченный всеми исследователями низкий уровень семейного риска, не совместимый ни с одной из гипотез моногенного наследования без привлечения дополнительного предположения о неполной пенетрант-ности предполагаемого гена, что с формально генетической точки зрения совпадает с полигенной гипотезой. Многофакторная модель наследования предполагает, что проявление болезни оп-
ределяется взаимодействием средовых и генетических факторов.
В отличие от моногенных синдромов, сочетающихся с различными нарушениями углеводного обмена, при аутоиммунном СД типа 1 причина заболевания лежит не в мутациях отдельных генов. Генетическая предрасположенность к СД типа 1 связана с наследованием определенных аллелей обычных "здоровых" генов. Иногда эти аллели называют этиологическими мутациями или вариантами. Часто этиологические варианты широко распространены в популяции, но при этом каждый из них в отдельности не приводит к болезни. Только определенная комбинация этиологических вариантов в целом ряде генов, определяющих предрасположенность к заболеванию, может приводить к физиологическим нарушениям, что находит свое выражение в СД типа 1.
Однако даже такая наследственная отягощен-ность недостаточна для развития СД типа 1. У лиц с генетической предрасположенностью СД типа 1 развивается только в результате взаимодействия между не изученными до конца генетическими факторами и совсем неизвестными факторами внешней среды. Отсюда, в частности, следует, что развитие СД типа 1 можно предотвратить, или, как минимум, задержать внесением определенных изменений в среду, в которой живет человек, входящий в группу риска.
Систематическое изучение генетической предрасположенности к СД типа 1 было начато в лаборатории молекулярной диагностики и геномной дактилоскопии ФГУП "ГосНИИ генетика" в 1989 г. Впервые в России был разработан метод идентификации аллелей генов HLA-DQA1 и ВОВ1 с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР) и последующей гибридизации амплифици-рованных фрагментов ДНК с набором специфических олигонуклеотидных зондов [1, 2]. Совместно с Эндокринологическим научным центром РАМН изучена генетическая предрасположенность к СД типа 1 в группах больных и здоровых доноров. Эти группы были составлены из этнических русских, проживающих в г. Москве, что позволило определить частоты встречаемости различных аллелей генов HLA-DQA1 и HLA-DQB1 и рассчитать величины относительного и абсолютного риска заболевания в данной популяции, исходя из накопленной к 30-летнему возрасту частоты встречаемости СД типа 1 [2-4].
Молекулы гетеродимеров, образуемых а-и Р-цепями, которые кодируются генами DQA1 и DQB1, играют важную роль в формировании предрасположенности к СД типа 1. Гены DQA1 и DQB1 характеризуются значительной вариабельностью нуклеотидных последовательностей вторых экзонов, что приводит к появлению множества аллелей этих генов. В настоящее время изве-
Таблица 1. Предрасполагающие (Б) и предохраняющие (Р) аллели генов ИЬЛ - DQA1 и ВОВ1, характерные для больных СД типа 1 русского происхождения
Аллели гена DQA1 Тип аллеля Аллели гена DQB1 Тип аллеля
*0101 P *0201 S
*0102 P *0301 P
*0103 P *0302 S
*0201 P *0303 P
*0301 S *0401 P
*0401 S *0402 P
*0501 P *0501 S
*0601 P *0502 S
*0503 P
*0601 P
*0602 P
*0603 P
*0604 S
*0605 S
стно не менее 19 аллелей гена DQA1 и 35 аллелей гена DQB1. Интерес к полиморфизму цепи БОР возник с появлением гипотезы о том, что аминокислотные остатки в положении 57 определяют предрасположенность или, наоборо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.