The role of polymorphic variants rs11546155 and rs6119534 of the GGT7 gene and risk factors in the development of acute pancreatitis

• Tatiana A. Samgina
• Viktor A. Lazarenko

Abstract

Glutathione is an antioxidant with powerful restorative and detoxifying properties, a progressive decrease in its reserves in erythrocytes and pancreas observed in pancreatic necrosis indicates a lack of functioning of the system for maintaining the level of glutathione in cells and the use of its endogenous reserve. The study of the role of glutathione metabolism enzyme genes in the risk of acute pancreatitis in this regard is especially relevant.

The aim of the study was to evaluate the joint contribution of the rs11546155 and rs6119534 polymorphic loci of the GGT7 gene and some risk factors to the development of acute pancreatitis (AP).

Material and methods. Molecular genetic analysis of DNA samples of 506 unrelated patients with acute pancreatitis and 524 unrelated individuals of Russian nationality without gastrointestinal diseases, isolated by the standard method of phenol-chloroform extraction, was carried out. The average age of patients was 48.9±13.1 years, healthy persons – 47.8±12.1 years. The diagnosis was established using Clinical guidelines developed by the working group of the Russian Society of Surgeons. All patients signed informed consent to participate in the study. Genotyping was performed using iPLEX technology by time-of-flight mass spectrometry. Associations of gene alleles and genotypes with the risk of acute pancreatitis were assessed by the χ² criterion and the odds ratio with 95% confidence intervals. Statistical analysis was performed using the SNPStats and Statistica 10.0 programs (Stat-Soft, USA).

Results. We have identified an association of the C/T (rs6119534) GGT7 genotype with an increased risk of AP, both in men and women. When analyzing the effect of polymorphic loci on the development of the polymorphic locus rs6119534 of the GGT7 C>T gene with an increased risk of developing acute alcoholic (AAlcP) and biliary pancreatitis (ABP), it was found that the C/T rs6119534 genotype of the GGT7 gene was more common both among patients with AAlcP and ABP, and the G/G GGT7 genotype (rs11546155) was found only among ABP patients. An analysis of the combined influence of polymorphic loci and environmental factors showed that the frequency of drinking alcohol more than 2 times a week and eating fat more than 89 grams per day increased the risk AAlcP in carriers of C/T-T/T rs6119534 of the GGT7 gene. As for ABP, non-smoking carriers of the G/A-A/A GGT7 (rs11546155) genotypes had a reduced risk of the disease, while the consumption of fats over 89 g/day and fresh vegetables and fruits below 27 g/day increased the risk in carriers of genotypes C/T-T/T and C/T rs6119534 of the GGT7 gene, respectively.

Conclusion. Polymorphic loci rs6119534 and rs11546155 of the GGT7 gene, when exposed to certain risk factors, increase the risk of acute pancreatitis.

Keywords:acute pancreatitis; acute biliary pancreatitis; acute alcoholic pancreatitis; polymorphism; rs11546155; rs6119534; GGT7 gene

References

1. Cotgreave I.A., Weis M., Atzori L., Moldéus P. Glutathione and protein function. In: Glutathione: metabolism and physiological functions (1^st ed.). Editrd by Viña J. CRC Press; 1990: 155–76. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203713372

2. Flohé L. (ed.). Glutathione (1^st ed.). CRC Press; 2018. DOI: https://doi.org/10.1201/9781351261760

3. Wrotek S., Sobocińska J., Kozłowski H.M., Pawlikowska M., Jędrzejewski T., Dzialuk A. New insights into the role of glutathione in the mechanism of fever. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21 (4): 1393. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21041393

4. Bachhawat A.K., Yadav S. The glutathione cycle: Glutathione metabolism beyond the γ-glutamyl cycle. IUBMB Life. 2018; 70 (7): 585–92. DOI: https://doi.org/10.1002/iub.1756

5. Meister A. Glutathione deficiency produced by inhibition of its synthesis, and its reversal; applications in research and therapy. Pharmacol Ther. 1991; 51 (2): 155–94. DOI: https://doi.org/10.1016/0163-7258(91)90076-X

6. Liu K., Liu J., Zou B., Li C., Zeh H. J., Kang R., Tang D. Trypsin-mediated sensitization to ferroptosis increases the severity of pancreatitis in mice. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2022; 13 (2): 483–500. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2021.09.008

7. Siegmund E., Weber H., Kasper M., Jonas L. Role of PGE2 in the development of pancreatic injury induced by chronic alcohol feeding in rats. Pancreatology. 2003; 3 (1): 26–35. DOI: https://doi.org/10.1159/000069141

8. Prokop’eva N.V., Gulyaeva L.F. Izmenenie aktivnosti glutation-S-transferazy pecheni pri ostrom pankreatite i primenenie induktorov v razlichnye sroki zabolevaniya. Byulleten’ eksperimental’noj biologii i mediciny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2000; 129 (5): 542–3. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02439801 (in Russian)

9. Shestakov A.M. Comprehensive molecular genetic analysis of polymorphism of candidate genes for hypertension in the population of Russian residents of the Central Chernozem region: Abstract of Diss. Moscow: Peoples’ Friendship University of Russia; 2010: 21 p. (in Russian)

10. Weiss F.U., Laemmerhirt F., Lerch, M.M. Etiology and risk factors of acute and chronic pancreatitis. Visc Med. 2019; 35 (2): 73–81. DOI: https://doi.org/10.1159/000499138

11. Minich D. M., Brown B. I. A review of dietary (phyto) nutrients for glutathione support. Nutrients. 2019; 11 (9): 2073. DOI: https://doi.org/10.3390/nu11092073

12. Teskey G., Abrahem R., Cao R., Gyurjian K., Islamoglu H., Lucero M., Venketaraman V. Glutathione as a marker for human disease. Adv Clin Chem. 2018; 87: 141–59. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.acc.2018.07.004

Группы значительно различаются по всем исследуемым показателям.

Поскольку важное значение в развитии ОП как билиарного, так и алкогольного имеют известные факторы риска [10], мы провели анализ совместного влияния полиморфных локусов и средовых факторов (в том числе недостаточного потребления свежих овощей и фруктов, как основных поставщиков глутатиона в организм [11]) на развитие ОАП и ОБП, статистически значимые результаты представлены в табл. 7, 8. Так, частота употребления алкоголя более 2 раз в неделю и потребление жиров свыше 89 г/сут повышали риск развития ОАП у носителей C/T-T/T rs6119534 гена GGT7. Что касается ОБП, то у некурящих носителей генотипов G/A-A/A GGT7 (rs11546155) риск развития заболевания снижался, а потребление жиров более 89 г/сут и свежих овощей и фруктов менее 27 г/сут повышало риск его развития у носителей генотипов, соответственно, C/T-T/T и C/T rs6119534 гена GGT7.

Таблица 7. Влияние факторов риска и полиморфного варианта rs6119534 гена GGT7 на развитие острого алкогольного панкреатита (ОАП)

Table 7. Influence of risk factors and polymorphic variant rs6119534 of the GGT7 gene on the development of acute alcoholic pancreatitis (AAlcP)

П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 8: ¹ - ОШ (95% ДИ) - отношение шансов и 95% доверительные интервалы с поправкой на пол и возраст; ² - уровень значимости, достигнутый при анализе взаимодействия SNP и фактора риска.

N o t e. Here and in table 8: ¹ - OR (95% CI) - odds ratios and 95% confidence intervals adjusted for sex and age; ² - the level of significance achieved in the analysis of the interaction of SNP and risk factor.

Таблица 8. Влияние факторов риска и полиморфных вариантов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 на развитие острого билиарного панкреатита (ОБП)

Table 8. Influence of risk factors and polymorphic variants rs11546155, rs6119534 of the GGT7 gene on the acute biliary pancreatitis (АВР)

При анализе совместного влияния локусов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 и других изученных факторов связи с повышенным риском развития ОП мы не обнаружили.

Заключение

В ходе проведенного исследования была выявлена ассоциация генотипа С/Т полиморфного варианта rs6119534 гена GGT7 с повышенным риском развития ОП, причем обнаруженная ассоциация подтверждалась как у мужчин, так и у женщин. При анализе гаплотипов было установлено, что гаплотип H2 G-T ассоциирован с повышенным риском развития ОП. Анализ влияния полиморфных локусов на развитие алкогольного и билиарного панкреатита показал, что генотип C/T rs6119534 гена GGT7 чаще встречался как среди пациентов с ОАП, так и ОБП, а генотип G/G GGT7 (rs11546155) - только среди пациентов с ОБП. Анализ совместного влияния полиморфных локусов и средовых факторов выявил, что частота употребления алкоголя более 2 раз в неделю и потребление жиров свыше 89 г/сут повышали риск развития ОАП у носителей C/T-T/T rs6119534 гена GGT7. Что касается ОБП, то у некурящих носителей генотипов G/A-A/A GGT7 (rs11546155) риск развития заболевания снижался, а потребление жиров более 89 г/сут и свежих овощей и фруктов менее 27 г/сут повышало риск его развития у носителей генотипов, соответственно, C/T-T/T и C/T rs6119534 гена GGT7.

Проведенные в мире исследования доказали, что дисбаланс глутатиона наблюдается при многих патологических состояниях, таких как туберкулез, ВИЧ, сахарный диабет, онкологические заболевания [12]. Дефицит глутатиона связан не только с его недостаточным поступлением в организм с пищей, но и с нарушением функционирования ферментов, участвующих в его метаболизме. Выявление полиморфных вариантов генов ферментов метаболизма глутатиона, принимающих участие в развитии ОП, позволит своевременно проводить обоснованную фармакологическую коррекцию у носителей рисковых генотипов.

Таким образом, полиморфные локусы rs6119534 и rs11546155 гена GGT7 влияют на активность фермента, а при воздействии определенных факторов риска, в том числе связанных с рационом питания, повышают вероятность развития ОП и могут использоваться в качестве диагностических и прогностических факторов данного заболевания. В качестве мер профилактики заболевания целесообразными представляются мероприятия по поддержанию уровня глутатиона в организме на достаточном уровне посредством адекватного потребления свежих овощей и фруктов, аминокислот - предшественников эндогенного синтеза глутатиона (ацетилцистеин, глицин), а также запрета курения, злоупотребления алкоголем и ограничения потребления жирной пищи.

Литература

1. Cotgreave I.A., Weis M., Atzori L., Moldéus P. Glutathione and protein function // Glutathione: metabolism and physiological functions (1^st ed.). Editrd by Viña J. CRC Press, 1990. Р. 155-176. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203713372

2. Flohé L. (ed.). Glutathione (1^st ed.). CRC Press, 2018. DOI: https://doi.org/10.1201/9781351261760

3. Wrotek S., Sobocińska J., Kozłowski H.M., Pawlikowska M., Jędrzejewski T., Dzialuk A. New insights into the role of glutathione in the mechanism of fever // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, N 4. Р. 1393. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21041393

4. Bachhawat A.K., Yadav S. The glutathione cycle: Glutathione metabolism beyond the γ-glutamyl cycle // IUBMB Life. 2018. Vol. 70, N 7. Р. 585-592. DOI: https://doi.org/10.1002/iub.1756

5. Meister A. Glutathione deficiency produced by inhibition of its synthesis, and its reversal; applications in research and therapy // Pharmacol. Ther. 1991. Vol. 51, N 2. P. 155-194. DOI: https://doi.org/10.1016/0163-7258(91)90076-X

6. Liu K., Liu J., Zou B., Li C., Zeh H. J., Kang R., Tang D. Trypsin-mediated sensitization to ferroptosis increases the severity of pancreatitis in mice // Cell. Mol. Gastroenterol. Hepatol. 2022. Vol. 13, N 2. Р. 483-500. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2021. 09.008

7. Siegmund E., Weber H., Kasper M., Jonas L. Role of PGE2 in the development of pancreatic injury induced by chronic alcohol feeding in rats // Pancreatology. 2003. Vol. 3, N 1. P. 26-35. DOI: https://doi.org/10.1159/000069141

8. Прокопьева Н.В., Гуляева Л.Ф. Изменение активности глутатион-S-трансферазы печени при остром панкреатите и применение индукторов в различные сроки заболевания // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2000. Т. 129. № 5. С. 542-543. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02439801

9. Шестаков А.М. Комплексный молекулярно-генетический анализ полиморфизма генов-кандидатов гипертонической болезни в популяции русских жителей Центрального Черноземья : автореф. дис. - канд. мед. наук. Москва : Российский университет дружбы народов, 2010. 21 с.

10. Weiss F. U., Laemmerhirt F., Lerch M. M. Etiology and risk factors of acute and chronic pancreatitis // Visc. Med. 2019. Vol. 35, N 2. P. 73-81. DOI: https://doi.org/10.1159/000499138

11. Minich D. M., Brown B. I. A review of dietary (phyto) nutrients for glutathione support // Nutrients. 2019. Vol. 11, N 9. P. 2073. DOI: https://doi.org/10.3390/nu11092073

12. Teskey G., Abrahem R., Cao R., Gyurjian K., Islamoglu H., Lucero M., Venketaraman V. Glutathione as a marker for human disease // Adv. Clin. Chem. 2018. Vol. 87. P. 141-159. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.acc.2018.07.004

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.