Влияние средовых факторов и полиморфных локусов rs6580502 гена SPINK1, rs10273639 гена PRSS1, rs213950 гена CFTR на риск развития острого алкогольно-алиментарного панкреатита

Резюме

Изучение взаимодействий генетических и средовых факторов и их влияния на риск развития острого алкогольно-алиментарного панкреатита (ОААП) актуально, поскольку оно позволит не только интерпретировать отдельные звенья патогенеза, но и добиться снижения заболеваемости, исключив воздействие вредных факторов, и улучшить качество жизни населения страны путем внедрения оптимального питания и здорового образа жизни, что особенно важно для носителей рисковых генотипов.

Цель исследования - изучить влияние средовых факторов и полиморфных локусов rs6580502 гена SPINK1, rs10273639 гена PRSS1 и rs213950 гена CFTR на риск развития ОААП.

Материал и методы. В качестве материала исследования использовали образцы ДНК крови, полученные от 547 пациентов с ОААП и 573 здоровых индивидов. Группы были сопоставимы по полу и возрасту. У всех участников исследования провели качественную и количественную оценку факторов риска, курения и употребления алкогольных напитков, оценивали частоту, количество и регулярность приема различных видов пищевых продуктов, а также размер и количество съедаемых порций. Геномную ДНК выделяли стандартным методом фенол-хлороформной экстракции, мультиплексное генотипирование однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs) проводили на генетическом анализаторе MALDI-TOF MassARRAY-4.

Результаты. С повышенным риском развития ОААП обнаружена ассоциация генотипа Т/Т (р=0,0012) rs6580502 гена SPINK1, а с пониженным риском - аллеля Т (р=0,0001) и генотипов С/Т и Т/Т (р=0,0001) rs10273639 гена PRSS1, аллеля A (р=0,01) и генотипов A/G и A/A (р=0,0006) rs213950 гена CFTR. Обнаруженные эффекты полиморфных локусов генов-кандидатов усиливались действием алкоголя. Снижало риск развития ОААП потребление жиров <89 г/сут у носителей генотипов A/G-A/A CFTR (rs213950), потребление свежих овощей и фруктов >27 г/сут у носителей генотипов T/C-T/T PRSS1 (rs10273639), потребление белка >84 г/сут у носителей T/C-T/T PRSS1 rs10273639, A/G-A/A CFTR rs213950. Наиболее значимые модели генно-средовых взаимодействий включали факторы риска: сниженное потребление белка, свежих овощей и фруктов, курение и полиморфные варианты генов PRSS1 (rs10273639) и SPINK (rs6580502).

Заключение. С целью профилактики ОААП носителям рисковых генотипов необходимо не только исключить или значительно снизить употребление алкоголя (по объему, частоте и длительности), но и сбалансировать рацион питания носителям генотипов A/G-A/A CFTR (rs213950) за счет снижения потребления жиров <89 г/сут и увеличения потребления белка >84 г/сут; носителям генотипов T/C-T/T PRSS1 (rs10273639) увеличить потребление свежих овощей и фруктов >27 г/сут и потребление белка >84 г/сут.

Ключевые слова:острый алкогольно-алиментарный панкреатит; факторы риска; однонуклеотидный полиморфизм; rs6580502 гена SPINK1; rs10273639 гена PRSS1; rs213950 гена CFTR

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие конфликтов интересов.

Для цитирования: Самгина Т.А. Влияние средовых факторов и полиморфных локусов rs6580502 гена SPINK1, rs10273639 гена PRSS1, rs213950 гена CFTR на риск развития острого алкогольно-алиментарного панкреатита // Вопросы питания. 2023. Т. 92, № 1. С. 85-91.DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-92-1-85-91

Согласно современным представлениям, в патогенезе острого алкогольно-алиментарного панкреатита (ОААП) основное значение отводят преждевременной активации ферментов поджелудочной железы в результате воздействия агрессивных средовых факторов [1].

Панкреатический секреторный ингибитор трипсина SPINK1 препятствует преждевременной активации зимогенов. Исследования гена SPINK1 посвящены изучению мутаций и их связи с риском развития алкогольного панкреатита [2], хронического панкреатита [3] и роли факторов риска в фенотипическом проявлении заболевания в различных популяциях: среди ирландцев [4], финнов [5], индийцев [6].

PRSS1 (катионный трипсиноген), PRSS2 (анионный трипсиноген) и PRSS3 (мезотрипсиноген) являются членами семейства панкреатических сериновых протеаз, кодирующих синтез трипсиногена, экспрессируются в поджелудочной железе в соотношении 2/3, 1/3 и <5%. В исследованиях установлена ассоциация острого и хронического панкреатита алкогольного генеза с однонуклеотидным полиморфизмом rs10273639 в локусе PRSS1-PRSS2 [7-9].

Трансмембранный регуляторный белок кистозного фиброза CFTR играет ключевую роль в секреции бикарбонатов и воды в просвет терминальных канальцев ацинусов поджелудочной железы, защищает ее от низких значений рН, а также участвует в регуляции транспорта зимогенных гранул через апикальную мембрану ацинарных клеток; наличие аллеля IVS8-5T в гене CFTR связано с риском развития идиопатического хронического панкреатита [10].

Патогенез развития алкогольного панкреатита связан с нарушением секреции и биохимического состава панкреатического сока. Секрет железы обеднен бикарбонатами и перенасыщен белком. Гиперсекреция белка усугубляется при сочетании алкоголя с потреблением пищи с повышенным содержанием белков и жиров. Уменьшается жидкая часть панкреатического секрета, увеличивается вязкость, и белковые преципитаты обтурируют мелкие панкреатические протоки, способствуя внутрипротоковой гипертензии [11].

Изучение влияния сложных взаимодействий генетических и средовых факторов на риск развития мультифакториальных заболеваний, и в частности ОААП, является особенно актуальным, поскольку позволит не только интерпретировать отдельные звенья патогенеза, но и добиться снижения заболеваемости, исключив воздействие вредных факторов, и улучшить качество жизни населения страны путем внедрения оптимального питания и здорового образа жизни, что особенно важно для носителей рисковых генотипов.

Цель исследования - изучить влияние однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs) rs6580502 SPINK1, rs10273639 PRSS1, rs213950 CFTR и средовых факторов на риск развития ОААП.

Материал и методы

Для диагностики заболевания применяли лабораторные и инструментальные методы исследования, рекомендованные Российским обществом хирургов [1]. Все пациенты добровольно подписали информированное согласие на участие в исследовании. Исследование было одобрено региональным этическим комитетом при ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России (протокол № 3 от 11.03.2013).

В исследование были включены 547 пациентов с ОААП (393 мужчины и 154 женщины), жителей Курска и области, русской национальности (самоидентифицированы), проходивших стационарное лечение с 2015 по 2021 г. в хирургических отделениях ОКБ на ст. Курск и ОБУЗ КГКБ № 4. В качестве группы сравнения при проведении профилактических осмотров за этот же период были отобраны 573 здоровых индивида (412 мужчин и 161 женщина). Средний возраст пациентов и здоровых лиц составил соответственно 48,9±13,1 и 48,8±12,1 года.

В качестве материала исследования использовали образцы ДНК крови.

У всех участников исследования проводили качественную и количественную оценку факторов риска, курения и употребления алкогольных напитков [12].

Всем участникам исследования предлагали пройти анкетирование и ответить на вопросы детализированного опросника по питанию для оценки частоты, количественного и качественного состава рациона, регулярности потребления различных групп пищевых продуктов, а также размера и количества съедаемых порций [12]. Содержание белка, жиров и углеводов в потребляемой пище рассчитывали с использованием таблиц калорийности пищевых продуктов, предложенных Департаментом здравоохранения и социальной защиты населения Белгородской области (2017).

Стандартным методом фенол-хлороформной экстракции выделяли геномную ДНК. Мультиплексное генотипирование полиморфных локусов проводили на генетическом анализаторе MALDI-TOF MassARRAY-4 (Agena Bioscience, США).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием программы Statistica 10.0 (StatSoft, США), программы SNPStats. Для оценки ассоциаций аллелей и генотипов гена с риском развития ОААП использовали критерий χ2 и отношение шансов (ОШ) с 95% доверительными интервалами (ДИ).

Результаты

Генотипы полиморфных вариантов генов rs6580502 SPINK1, rs10273639 PRSS1, rs213950 CFTR находились в соответствии с распределением Харди-Вайнберга (p>0,05). Анализ ассоциаций генов - кандидатов панкреатита выявил связь генотипа Т/Т rs6580502 гена SPINK1 с повышенным риском развития ОААП, независимо от пола и возраста [отношение шансов (OШ) 1,67, 95% доверительный интервал (ДИ) 1,22-2,29; p=0,0012]; аллель Т (p=0,0001) и генотипы С/Т и Т/Т rs10273639 гена PRSS1 были связаны с пониженным риском развития ОААП, независимо от пола и возраста (OШ 0,72; 95% ДИ 0,60-0,85; p=0,0001), как и аллель A (p=0,01) rs213950 гена CFTR, и генотипы A/G и A/A (OШ 0,65; 95% ДИ 0,50-0,83; р=0,0006).

Поскольку ОААП у мужчин встречается чаще, чем у женщин [13-15], был проведен анализ ДНК-маркеров и риска развития заболевания раздельно у мужчин и женщин. Обнаружено, что частота генотипа Т/Т SPINK1 C/T rs6580502 была выше у пациентов с ОААП мужского пола (OШ 1,62; 95% ДИ 1,13-2,32, р=0,008). Протекторный эффект генотипа А/G CFTR rs213950 наблюдали у пациентов обоего пола, но у женщин он был более выраженным (OШ 0,45; 95% ДИ 0,27-0,75; р=0,008), чем у мужчин (OШ 0,70; 95% ДИ 0,51-0,96; р=0,08). Частоту генотипов C/T и T/T PRSS1 rs10273639 наблюдали выше среди здоровых индивидов мужского пола (OШ 0,66; 95% ДИ 0,50-0,88; р=0,004), у женщин только генотип Т/Т чаще встречался в контрольной группе (OШ 0,63; 95% ДИ 0,45-0,87; р=0,005).

Поскольку сложные взаимодействия между генетическими и средовыми факторами играют основополагающую роль в развитии ОААП, изучение совместного влияния средовых факторов риска и полиморфных вариантов генов является важным этапом исследования.

В обеих группах мы проанализировали известные средовые факторы риска развития заболевания: курение, злоупотребление алкоголем, низкое потребление свежих овощей и фруктов, витаминов [16-19]. Между группами пациентов с ОААП и здоровых индивидов выявлены различия, воздействие всех факторов риска превалирует в группе больных [12].

При анализе пищевого рациона пациентов с ОААП до госпитализации обнаружено преобладание продуктов, оказывающих сокогонное действие [11]: блюда и продукты, приготовленные путем обжаривания, копченые сорта колбас, жирные сорта мяса и рыбы, консервированные овощи, растворимый кофе, острые соусы. Практически отсутствовали в рационе продукты животного и растительного происхождения, содержащие ингибиторы протеолитических ферментов [11]: яичный белок, овсянка, бобы сои.

Количественная характеристика изученных алиментарных факторов риска для пациентов с ОААП (критерием был уровень значимости различий между группами согласно тесту Манна-Уитни) представлена в табл. 1.

Полученные медианы показателей для пациентов были использованы в качестве количественных критериев фактора риска в дальнейшем анализе взаимодействий генотип-среда.

Полученные результаты анализа совместного влияния полиморфных локусов изучаемых генов и средовых факторов, касающихся потребления алкоголя, на риск развития ОААП представлены в табл. 2.

Обнаружена связь SNP SPINK1 (rs6580502) с повышенным риском развития ОААП при употреблении алкогольных напитков чаще 2 раз в неделю. Установлена ассоциация полиморфных локусов генов CFTR (rs213950) и PRSS1 (rs10273639) с пониженным риском развития ОААП у пациентов, употребляющих алкоголь реже 2 раз в неделю. Также протекторный эффект наблюдали у носителей генотипов PRSS1 (rs10273639) при длительности употребления алкогольных напитков <10 лет.

Как видно из данных табл. 2, полиморфные варианты SPINK1 (rs6580502), CFTR (rs213950) ассоциированы с повышенным риском развития ОААП при употреблении алкоголя в объеме >200 г чистого этанола в сутки, а PRSS1 (rs10273639) - с пониженным риском развития заболевания при употреблении алкоголя в меньшей дозе.

Соблюдение правильного режима питания, оптимальный качественный и количественный состав рациона питания как неотъемлемые компоненты здорового образа жизни могут оказывать профилактическое воздействие, а нарушения приводят к развитию болезни [11, 15, 18, 19]. Результаты совместного влияния полиморфных вариантов изучаемых генов и показателей рациона питания на риск развития ОААП представлены в табл. 3.

Как следует из данных табл. 3, потребление жиров <89 г/сут у носителей генотипов A/G-A/A CFTR (rs213950), потребление свежих овощей и фруктов >27 г/сут у носителей генотипов T/C-T/T PRSS1 (rs10273639) и потребление белка >84 г/сут у носителей T/C-T/T PRSS1 rs10273639, A/G-A/A CFTR rs213950 снижали риск развития ОААП.

Далее были применены непараметрические статистические и биоинформатические подходы для оценки вовлеченности генетических и средовых факторов в полигенные механизмы развития ОААП путем моделирования 2- и 3-уровневых межгенных и генно-средовых взаимодействий, детерминирующих предрасположенность к заболеванию.

На основании количества статистически значимых mbmdr-моделей был рассчитан соотносительный вклад каждого изученного генетического маркера и различных средовых факторов риска в предрасположенность к развитию ОААП. Общий вклад средовых факторов в генно-средовые взаимодействия составил 43,8%, а среди средовых факторов, имеющих наибольшее этиологическое значение для развития ОААП, было сниженное потребление белка (18,4%), свежих овощей и фруктов (14,8%).

В табл. 4 представлены результаты наилучших n-уровневых mbmdr-моделей межгенных и генно-средовых взаимодействий (представлены только ассоциации, установленные после поправки на множественность тестов процедурой FDR), статистически значимо ассоциированных с развитием ОААП. Наиболее значимые модели генно-средовых взаимодействий при ОААП включали следующие факторы риска: сниженное потребление белка, свежих овощей и фруктов, курение и полиморфные варианты генов PRSS1 rs10273639 и SPINK rs6580502.

Заключение

В ходе исследования была установлена связь генотипа Т/Т (p=0,0012) rs6580502 гена SPINK1 с повышенным риском развития ОААП; аллеля Т (р=0,0001) и генотипов С/Т и Т/Т (р=0,0001) rs10273639 гена PRSS1 и аллеля A (p=0,01) и генотипов A/G и A/A (р=0,0006) rs213950 гена CFTR с пониженным риском развития ОААП. Частота генотипа Т/Т SPINK1 C/T rs6580502 была выше у мужчин с ОААП (р=0,008). Протекторный эффект генотипа А/G CFTR rs213950 наблюдали у пациентов обоего пола, но у женщин он был более выраженным (р=0,008), чем у мужчин (р=0,08). Частоту генотипов C/T и T/T PRSS1 rs10273639 наблюдали выше среди здоровых индивидов мужского пола (р=0,004), у женщин только генотип Т/Т чаще встречался в группе сравнения (р=0,005).

Обнаруженные эффекты полиморфных локусов генов-кандидатов усиливались действием алкоголя.

Потребление жиров <89 г/сут у носителей генотипов A/G-A/A CFTR (rs213950), потребление свежих овощей и фруктов >27 г/сут у носителей генотипов T/C-T/T PRSS1 (rs10273639), потребление белка >84 г/сут у носителей T/C-T/T PRSS1 rs10273639, A/G-A/A CFTR rs213950 снижали риск развития ОААП.

Наиболее значимые модели генно-средовых взаимодействий при ОААП включали следующие факторы риска: сниженное потребление белка, свежих овощей и фруктов, курение и полиморфные варианты генов PRSS1 rs10273639 и SPINK rs6580502.

Таким образом, с целью профилактики развития ОААП носителям рисковых генотипов необходимо не только исключить или значительно снизить употребление алкоголя (по объему, частоте и длительности), но и носителям генотипов A/G-A/A CFTR (rs213950) сбалансировать рацион питания за счет снижения потребления жиров <89 г/сут и увеличения потребления белка >84 г/сут; носителям генотипов T/C-T/T PRSS1 (rs10273639) увеличить потребление свежих овощей и фруктов >27 г/сут и потребление белка >84 г/сут.

Литература

1. Кубышкин В.А., Затевахин И.И., Багненко С.Ф., Благовестнов Д.А., Вишневский В.А., Гальперин Э.И. Национальные клинические рекомендации по острому панкреатиту. Российское общество хирургов. Официальный сайт "Российское общество хирургов". URL: http://xn-9sbdbejx7bdduahou3a5d.xn-p1ai/stranica-pravlenija/unkr/urgentnaja-abdominalnaja-hirurgija/nacionalnye-klinicheskie-rekomendaci-po-ostromu-pankreatitu.html

2. Anssi N., Antero M.K., Karl-Heinz H., Jagalur M.S., Aishwarya P., Hanna S. et al. Pancreatic secretory trypsin inhibitor (SPINK1) gene mutation in patients with acute alcohol pancreatitis (AAP) compared to healthy controls and heavy alcohol users without pancreatitis // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23, N 24. Article ID 15726. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms232415726

3. Tang X.Y., Zou W.B., Yu F.F., Wang L., Ru N., Zhu J.H. et al. Meta-analysis of the impact of the SPINK1 c. 194+ 2T> C variant in chronic pancreatitis // Dig. Liver Dis. 2020. Vol. 52, N 2. Р. 143-148. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dld.2019.07.004

4. Chonchubhair H.M.N., Duggan S.N., Egan S.M., Kenyon M., O’Toole D., McManus R. et al. A high prevalence of genetic polymorphisms in idiopathic and alcohol-associated chronic pancreatitis patients in Ireland // HPB. 2021. Vol. 23, N 2. Р. 231-237. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hpb.2020.06.002

5. Tukiainen E., Kylänpää M.L., Kemppainen E. Pancreatic secretory trypsin inhibitor (SPINK1) gene mutations in patients with acute pancreatitis // Pancreas. 2005. Vol. 30, N 3. Р. 239-242. DOI: https://doi.org/10.1097/01.mpa.0000157479.84036.ed

6. Chandak G.R., Idris M.M., Reddy D.N., Mani K.R. Absence of PRSS1 mutations and association of SPINK1 trypsin inhibitor mutations in hereditary and non-hereditary chronic pancreatitis // Gut. 2004. Vol. 53, N 5. Р. 723-728. DOI: https://doi.org/10.1136/gut.2003.026526

7. Wang Y.C., Mao X.T., Yu D., Mao S.H., Li Z.S., Zou W.B. et al. Alcohol amplifies the association between common variants at PRSS1-PRSS2 locus and chronic pancreatitis in a dose-dependent manner // Gut. 2022. Vol. 71. P. 2369-2371. DOI: http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2021-326670

8. Herzig A.F., Génin E., Cooper D.N., Masson E., Férec C., Chen J.M. Role of the common PRSS1-PRSS2 haplotype in alcoholic and non-alcoholic chronic pancreatitis: Meta-and re-analyses // Genes. 2020. Vol. 11, N 11. Р. 1349. DOI: https://doi.org/10.3390/genes11111349

9. Polonikov A.V., Samgina T.A., Nazarenko P.M., Bushueva O.Y., Ivanov V.P. Alcohol consumption and cigarette smoking are important modifiers of the association between acute pancreatitis and the PRSS1-PRSS2 locus in men // Pancreas. 2017. Vol. 46, N 2. Р. 230-236. DOI: https://doi.org/10.1097/MPA.0000000000000729

10. Jiang M., Li Z., Fu S., Xu Y., Tan Y., Jia W. et al. IVS8-5T Allele of CFTR is the risk factor in chronic pancreatitis, especially in idiopathic chronic pancreatitis // Am. J. Med. Sci. 2020. Vol. 360, N 1. Р. 55-63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.amjms.2020.04.019

11. Козлова Н.М. Лечебное питание при заболеваниях печени, желчевыводящих путей и поджелудочной железы. Иркутск : ИГМУ, 2021. 103 с.

12. Самгина Т.А., Лазаренко В.А. Роль полиморфных вариантов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 и некоторых факторов риска в развитии острого панкреатита // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 2. С. 43-50. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-2-43-50

13. Григорьева И.Н., Никитенко Т.М., Ямлиханова А.Ю., Максимов В.Н., Мироненко Т.В., Воевода М.И. Алкогольный панкреатит: гендерные, возрастные, генетические особенности // Сибирский научный медицинский журнал. 2009. № 3. С. 42-47.

14. Рахметов Н.Р., Амрин С.Т., Сатбаева А.С., Шакаралиев А.А., Бейсембинова Н.О., Михайлова И.Е. Гендерные различия в заболеваемости и течении острого панкреатита // Вестник Казахского национального медицинского университета. 2020. № 4. С. 343-348.

15. Хатьков И.Е., Маев И.В., Бордин Д.С., Кучерявый Ю.А., Абдулхаков С.Р., Алексеенко С.А. и др. Российский консенсус по диагностике и лечению хронического панкреатита: акцент на нутритивный статус и вопросы питания // Фарматека. 2016. № 5. С. 27-2. DOI: https://doi.org/10.17116/terarkh2017892105-113

16. Lugea A., Gerloff A., Su H.Y., Xu Z., Go A., Hu C. et al. The combination of alcohol and cigarette smoke induces endoplasmic reticulum stress and cell death in pancreatic acinar cells // Gastroenterology. 2017. Vol. 153, N 6. Р. 1674-1686. DOI: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2017.08.036

17. Pang Y., Kartsonaki C., Turnbull I., Guo Y., Yang L., Bian Z. et al. Metabolic and lifestyle risk factors for acute pancreatitis in Chinese adults: a prospective cohort study of 0.5 million people // PLoS Med. 2018. Vol. 15, N 8. Article ID 1002618 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002618

18. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Рисник Д.В., Никитюк Д.Б., Тутельян В.А. Обеспеченность населения России микронутриентами и возможности ее коррекции. Состояние проблемы // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 113-124. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2017-00067

19. Исаков В.А., Морозов С.В., Пилипенко В.И. Глава 16. Лечебное питание при заболеваниях гепатобилиарной системы и поджелудочной железы // Нутрициология и клиническая диетология / под ред. В.А. Тутельяна, Д.Б. Никитюка. Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2021. C. 415-435. ISBN 978-5-9704-6280-5.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»