Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Journal home page:
https://inscience.uz/index.php/socinov/index
Association of endothelin-
1 gene LYS198ASР polymorphisms
with chronical obstructive pulmonary disease in Uzbek
population patients
E.A.Abduganieva
1
I.V. Liverko
2
A.T. Boboev
3
, Republican specialized scientific-practical medical center
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Article history:
Received September 2020
Received in revised form
15 September 2020
Accepted 15 October 2020
Available online
30 October 2020
In the article, in order to identify the role of mutations and
polymorphisms of the endothelin-1 gene Lys198Asn in the
development of COPD, the authors studied 49 patients with an
established diagnosis of COPD. The control group consisted of 46
apparently healthy patients, comparable with the main group in
terms of age and sex. The study of mutations and polymorphism
of the endothelin-1 gene Lys198Asn was carried out by PCR,
statistical analysis was carried out using the statistical software
"OpenEpi, Version 2.9". As a result, it was found that the
heterozygous Lys / Asp genotype of the endothelin-1 gene
Lys198Asn was found in the COPD group 1.25 times more often
than in the control group. It was found that the mutational
genotype Asp / Asp - was found in the COPD group 1.9 times
more often than in the control group (RR 1.9, OR - 2.3;
χ
2 = 0.4),
which indirectly shows the significance of changes in this gene in
the development of COPD, and its course. The influence of the
presence of a genotypic predisposition to endothelial
dysfunction with its phenotypic manifestations was evaluated.
2181-
1415/© 2020 in Science
LLC.
This is an open access article under the Attribution 4.0 International
(CC BY 4.0) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)
Keywords:
Chronic obstructive
pulmonary disease
Endothelin-1
Endothelium dysfunction
Predictor
SUMMARY
Introduction. The prevalence of COPD in the Uzbek
population is high. There is evidence for the role of endothelin-1
in the development of broncho obstructive syndrome, as well as
the development of endothelial dysfunction of the pulmonary
vessels. The authors assessed the potential association between
1
Doctor of medicine, Republican specialized scientific-practical medical center of pulmonology and tuberculosis
2
PhD of medicine, Republican specialized scientific-practical medical center of pulmonology and tuberculosis
E-mail:
3
Doctor of medicine, Republican specialized scientific-practical medical center of gematology Tashkent, Uzbekistan
E-mail:
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue - 2,
№
01 (2020) / ISSN 2181-1415
408
the occurrence of COPD in the Uzbek population and the
occurrence of polymorphism and mutations of the endothelin-1
Lys198Asn gene.
Method: a total of 49 patients with a documented diagnosis of
COPD and 46 healthy individuals from control group were
examined. Polymorphisms and mutations of the Lys198Asn gene
were analyzed by polymerase chain reaction methods. The level
of Willebrand factor was also studied by enzyme immunoassay.
Results: As a result, it was found that the heterozygous
Lys/Asp genotype of the endothelin-1 lys198asn gene was 1.25
times more often in the COPD group compared to the control
group. It was found that the mutational genotype Asp / Asp
–
was
found in the COPD group 1.9 times more often than in the control
group (RR 1.9, OR-
2.3; χ2=0.4), which indirectly shows the
significance of changes in this gene in the development of COPD
and its course. The study of the Lys198asp polymorphism of the
Endothelin-1 gene determined a significant change in the
frequency of carriage of the mutant Asp allele in patients with
increased levels of Willebrand factor. The mutant Asp/Asp
genotype was 6.7 times more often in the group with increased
levels of Willebrand factor, and the heterozygous Lys/Asp
genotype was 2.2 times more frequent. When analyzing the
frequency of the Asp allele in the group of patients with increased
levels of Willebrand factor, its frequency was 2.9 times higher
compared to the group with normal levels of this marker, which
indicates an association between the studied variant of the
Endothelin-1 gene polymorphism and endothelial dysfunction in
patients with COPD.
Conclusions: Associations between the studied variant of the
endothelin-1 gene Lys198Lys polymorphism and endothelial
dysfunction were established in the Uzbek population among
patients with COPD aged 40-60 years old.
Взаимосвязь между полиморфизмом LYS198ASР гена
Эндотелин
-
1 и хронической обструктивной болезнью
легких у пациентов узбекской популяции
АННОТАЦИЯ
Ключевые слова:
Хроническая
обструктивная болезнь
легких, эндотелин
-1
Дисфункция эндотелия
Предиктор
В статье с целью выявления роли мутаций и
полиморфизмов гена эндотелина
-
1 Lys198Asn в развитии
ХОБЛ авторами были исследованы 49 пациента с
установленным
диагнозом
ХОБЛ.
Группу
контроля
составили
46
практически
здоровых
пациента,
сопоставимых с основной группой по возрасту и полу.
Исследование мутаций и полиморфизма гена эндотелина
-1
Lys198Asn проводилось методом ПЦР, статистический
анализ проводился с использованием статистических
программ “ОpenEpi,Version 2,9”. В результате обнаружено
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue - 2,
№
01 (2020) / ISSN 2181-1415
409
что гетерозиготный генотип Lys/Asp гена эндотелина
-1
Lys198Asn встречался в группе ХОБЛ в 1,25 раза чаще по
сравнению с группой контроля. Установлено, что
мутационный генотип Asp/Asp –
встречался в группе ХОБЛ
в 1,9 раза чаще в сравнении с группой контроля (RR 1,9, OR
–
2,3;
χ2=0,4), что опосредованно показывает значимость
изменений данного гена в развитии ХОБЛ, так и ее течении.
Оценено
влияние
наличия
генотипической
предраположенности к дисфункции эндотелия с ее
фенотипическими проявлениями.
ВВЕДЕНИЕ
Эндотелин
-1 (EDN1) -
полипептид
состоящий из 21 аминокислоты, и
синтезируемый из проэндотелина
-
1 неактивного предшественника пептида,
кодируемый конкретным геном (
Levin E.R.,1995).
Имеются ряд исследований доказывающих роль Эндотелина
-
1 в развитии
хронической обструкции дыхательных путей при астме (
Goldie R.G.,1999; Hay
D.W.,1996; Vittori E
.,1992). Эндотелин
-
1 секретируется в легких многими клетками,
включая эпителиальные, гладкомышечные и эндотелиальные клетки (
Levin
E.R.,1995; Finsnes F.,1998; Odoux C.,1997).
Эндотелины способствуют синтезу белков ЭЦМ эпителиальными клетками и
фибробластами,
дифференцировке
миофибробластов
и
пролиферации
мезенхимальных клеток [2,6].
Рецепторы
эндотелина
экспрессируются
на
фибробластах
и
миофибробластах 21, а эндотелин
-
1 может как способствовать фиброгенезу, так и
снижать восприимчивость миофибробластов к апоптозу [4].
Дисбаланс выработки эндотелина
-
1 эпителием дыхательных путей
способствует утолщению субэпителия, что возможно способствует расширению
зоны воспаления и ремоделированию дыхательных путей
[1,5].
В экспериментальном исследовании на мышах блокирование эндотелина
-1
предотвращало увеличение гладкомышечной массы дыхательных путей и
отложением перибронхиального коллагена. Авторы отметили высокую роль
эндотелина
-
1 в ремоделировании дыхательных путей [3,7].
Поэтому полиморфизм и мутация гена, кодирующего синтез эндотелина
-1
может иметь значение как в развитии самой ХОБЛ, так и дальнейшем усугублении
болезни, через дисбаланс выработки эндотелина
-
1. С целью исследования частоты
встречаемости полиморфизмов и мутаций гена эндотелин
-
1 у пациентов ХОБЛ,
данные мутации и полиморфизмы были изучены у группы пациентов с ХОБЛ в
сравнении с группой здоровых пациентов. Для определения роли мутации и
полиморфизмов гена эндотелина
-
1 в фенотипических проявлениях дисфункции
эндотелия сосудов также были исследованы мутации и полиморфизмы гена
эндотелина
-
1 Lys198Asn у пациентов с повышенными уровнями фактора
Виллебранда, как маркера дисфункции эндотелия.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объект исследования –
49 пациента хронической обструктивной болезнью
легких (ХОБЛ), находившихся на лечении в пульмонологическом отделении
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue - 2,
№
01 (2020) / ISSN 2181-1415
410
РСНПМЦФиП. Клинико
-
анамнестическая и демографическая характеристика
основной группы приведена в табл.1. Контрольную группу составили 46
практически здоровых респондентов, сопоставимых с основной группой по
возрасту и полу.
Таб
. 1.
Демографическая, клиническая и анамнестическая характеристика
пациентов хронической обструктивной болезнью легких
Признак
ХОБЛ
Возраст, лет
42,1±18,7
ИМТ, кг/м
2
25,5
±5,5
Стаж заболевания, лет
14,54±2,46
Стадия ХОБЛ
Тяжелая, %
38,2±4,4
крайне –тяжелая
,%
61,7±4,4
Фенотип ХОБЛ
бронхитический
,%
62,6±4,4
эмфизематозный,%
38,2±4,4
Фактор курения (по
анамнезу), %
77,2±2,0
Стаж курения, лет
24,7±5,5
Индекс курения, пачка/лет
32,3±
2,36
Диагностическими
критериями
ХОБЛ
являются
соотношение
ОФВ1/ФЖЕЛ<70% и ОФВ1≤80% от должного. При параметре ОФВ1=80% от
должного диагностируется I легкая стадия; при 50%< ОФВ1<80%
-
II средне
-
тяжелая стадия; при 30%<ОФВ1<50%
-
III тяжелая и при ОФВ1<30% от должного
диагностируется IV крайне
-
тяжелая стадия ХОБЛ. Проведение фармакологической
пробы на обратимость соответствовало международным рекомендациям,
определялось ингалированием 400
-
600 мг β2
-
агониста короткого действия и
считалась положительной при приросте более 12%.
Генетические методы исследования. ДНК
-
диагностику осуществляли в
отделении «Молекулярных исследований и клеточных технологий» НИИГиПК.
ДНК выделяли из лейкоцитов крови стандартным фенол
-
хлороформным
методом (
Maniatis
Т.,1984). Для амплификации необходимого фрагмента гена
Эндотелина
-
1
использовали
два
праймера
(Frank
A.,2003):
5'
-
ATGATCCCAAGCTGAAAGGCTA-3'; 5'-CAGGGCTCTCCGTGGAGGCTAT-3'.
Для диагностики мутационных изменений применяли ДНК, выделенную из
периферической крови стандартными методами. Использованные методы ДНК
-
диагностики были основаны на полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Статистический
анализ
результатов
проведен
с
использованием
статистических программ “ОpenEpi,Version 2,9”.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Частота встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма гена Lys198Asn
гена Эндотелин
-
1 дисфункции эндотелия в исследуемой группе ХОБЛ по сравнению
с группой контроля отражена в таблице 2.
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue - 2,
№
01 (2020) / ISSN 2181-1415
411
Таб. 2
.
Различия в частоте встречаемости аллелей и генотипов полиморфизма
Lys198Asp гена Эндотелин
-
1 в объединенной группе пациентов с ХОБЛ и
контрольной выборке (модель случай
-
контроль).
Анализ частотного распределения аллелей данного гена (табл. 2) показал, что
наиболее распространенным в группе больных и здоровых лиц является аллель Lys
(71,4 %, 79,3 %, соответственно) и реже встречается мутантный аллель Asp (28,6 %,
20,7%, соответственно). При этом встречаемость мутантного аллеля Asp у больных
ХОБЛ почти в 1,4 раза больше и данное различие статистически достоверно (х
2
=1,6;
р=0,2).
Частоты распределения генотипов полиморфизма гена Lys198Asn гена
Эндотелин
-
1 дисфункции эндотелия в исследуемой группе ХОБЛ по сравнению с
группой контроля отражены на рисунке 1.
Рис.1.
Частота распределения генотипов полиморфизма Lys198Asn гена
Эндотелин
-1
Контрольная группа
ХОБЛ
0
10
20
30
40
50
60
70
Lys/Lys
Lys/Asp
Asp/Asp
63
32,6
4,4
51
40,8
8,2
Контрольная группа
ХОБЛ
Аллели и
генотипы
Основная
группа,
n=49
Контроль
n= 46
χ
2
Р
R
R
95% CI
OR
95% CI
n
%
n
%
Lys
70
71.4
73
79.3
1.
6
0.
2
1.
4
0.832- 2.3
1.5
0.787- 2.99
Asp
28
28.6
19
20.7
Lys/ Lys
25
51.0
29
63.0
1.
4
0.
2
0.
8
0.568-
1.151
0.6
0.269-
1.386
Lys/Asp
20
40.8
15
32.6
0.
7
0.
4
1.
2
0.733-
2.137
1.4
0.615-
3.299
Asp/Asp
4
8.2
2
4.4
0.
6
0.
4
1.
9
0.361-
9.766
2.3
0.3407-
11.22
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue - 2,
№
01 (2020) / ISSN 2181-1415
412
Частоты гетерозиготного генотипа Lys/Asp
встречался в 1,25 раз чаще в
группе ХОБЛ, что говорит о генотипической опосредованности дисфункции
эндотелия при ХОБЛ. Мутационный генотип Asp/Asp, вызывающий доказанное
фенотипическое проявление дисфункции эндотелия в группе ХОБЛ встречалась в
1,9 раза чаще в сравнении с группой контроля (
RR 1,9, OR
–
2,3; χ
2
=0,4)
Таким образом, в результате исследования выявлена взаимосвязь
полиморфизма Lys198Asn гена Эндотелина
-
1 с развитием хронической
обструктивной болезни легких у лиц узбекской национальности. Носительство
мутантного аллеля 198Asр и генотипа AsрAsр гена Эндотелина
-
1 возможно играет
роль в развитии хронической обструктивной болезни легких у лиц узбекской
национальности.
При сопоставлении аллеля
Lys c
уровнем повышения активности фактора
Виллебранда уровень фактора составил 115,9±21,2%, тогда как при наличии
аллелей
Asp
уровень фактора был равен 120,9±19,4%. Что свидетельствует о
большей предрасположенности к фенотипическому проявлению дисфункции
эндотелия при аллелях
Asp.
Таб. 3.
Различия в частоте встречаемости аллелей и генотипов
полиморфизма
LYS198ASP
гена Эндотелин
-
1 в зависимости
от уровня фактора Виллебранда (ФВ)
Показатель
Фактора
Виллебранда
n
Частота аллелей
Частота
распределения
генотипов
Lys
Asp
Lys/Lys
Lys/Asp
Asp/Asp
n
%
n
%
n
%
n
%
n
%
Повышенный
уровень ФВ
45
64
71,1 26
28,9 22
48,9 20
44,4 3
6,7
Нормальный
уровень ФВ
5
9
90
1
10
4
80
1
20
-
-
При изучении особенностей полиморфизма Lys198Asp гена
Эндотелин
-1
(табл.3) мы смогли обнаружить значимое изменение частоты носительства
мутантного аллеля Asp у пациентов с повышенным уровнем фактора Виллебранда
по сравнению с пациентами с нормальным уровнем данного маркера. Установлено,
что мутантный генотип
Asp/Asp встречался на 6,7 раз чаще в группе с повышенным
уровнем фактора Виллебранда, а гетерозиготный генотип Lys/Asp в 2,2 раза. При
анализе частоты аллеля Asp в группе пациентов с повышенным уровнем фактора
Виллебранда его частота была в 2,9 раз выше в
сравнении с группой имеющей
нормальный уровень данного маркера.
Это может быть свидетельством наличия ассоциации между изучаемым
вариантом полиморфизма гена Эндотелин
-
1 с дисфункцией эндотелия у больных
ХОБЛ, выраженной в повышении фактора Виллебранда.
ВЫВОДЫ:
1.
Отмечены значимые частоты полиморфизма гена Lys198Asn гена
Эндотелин
-
1 дисфункции эндотелия по распределения аллелей и генотипов у
Жамият
ва
инновациялар
–
Общество
и
инновации
–
Society and innovations
Special Issue - 2,
№
01 (2020) / ISSN 2181-1415
413
больных
ХОБЛ
узбекской
популяции,
характеризующиеся
частотой
гетерозиготного генотипа Lys/Asp в 1,25 раз чаще в группе ХОБЛ и мутационного
генотипа Asp/Asp
-
в 1,9 раза чаще в сравнении с группой контроля (
RR 1,9, OR
–
2,3;
χ
2
=0,4)
2.
Изучение особенностей полиморфизма Lys198Asp гена Эндотелин
-1
определило значимое изменение частоты носительства мутантного аллеля Asp у
пациентов с повышенным уровнем фактора Виллебранда. Мутантный генотип
Asp/Asp встречался на 6,7 раз чаще в группе с повышенным уровнем фактора
Виллебранда, а гетерозиготный генотип Lys/Asp в 2,2 раза. При анализе частоты
аллеля Asp в группе пациентов с повышенным уровнем фактора Виллебранда его
частота была в 2,9 раз выше в сравнении с группой, имеющей нормальный уровень
данного маркера, что быть свидетельством наличия ассоциации между изучаемым
вариантом полиморфизма гена Эндотелин
-
1 с дисфункцией эндотелия у больных
ХОБЛ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ:
1.
Al-Muhsen, S., Johnson, JR., Hamid, Q., 2011. Remodeling in asthma. J Allergy Clin
Immunol. 128, 451
–
462
2.
Goldie, RG., Henry, PJ., 1999. Endothelins and asthma. Life Sci. 65(10), 1
–
15
3.
Gregory, LG., Jones, CP., Mathie, SA., Pegorier, S., Lloyd, CM., 2013. Endothelin-1
directs airway remodeling and hyper-reactivity in a murine asthma model. Allergy. 68(12),
1579-88. doi: 10.1111/all.12271
4.
Horowitz, JC., Ajayi, IO., Kulasekaran, P., Rogers, DS., White, LB., Townsend, SK.,
2012. Survivin expression induced by endothelin-1 promotes myofibroblast resistance to
apoptosis. Int J Biochem Cell Biol. 44(12), 158
–
169
5.
Labram, B., Namvar, S., Hussell, T., Herrick, SE.,2019. Endothelin-1 mediates
Aspergillus fumigatus-induced airway inflammation and remodelling. Clin Exp
Allergy.49(6), 861-873. doi: 10.1111/cea.13367
6.
Noveral, JP., Rosenberg, SM., Anbar, RA., Pawlowski, NA., Grunstein, MM., 1992.
Role of endothelin-1 in regulating proliferation of cultured rabbit airway smooth muscle
cells. Am J Physiol. 263(8), L317
–
L324
7.
Pascual, RM., Peters, SP., 2009. J Allergy Clin Immunol. 124(5), 883-90
