Роль полиморфных вариантов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 и некоторых факторов риска в развитии острого панкреатита

• Самгина Татьяна Александровна
• Лазаренко Виктор Анатольевич

Резюме

Глутатион - антиоксидант, обладающий мощными восстановительными и детоксикационными свойствами. Прогрессирующее снижение запасов глутатиона, наблюдаемое при панкреонекрозе, свидетельствует о недостаточности функционирования системы поддержания его уровня в клетках и использовании его эндогенного резерва. В этой связи особенно актуально изучение роли генов ферментов метаболизма глутатиона в развитии острого панкреатита (ОП).

Цель исследования - оценить совместный вклад полиморфных локусов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 и некоторых факторов риска в развитие ОП.

Материал и методы. Проведен молекулярно-генетический анализ образцов ДНК 506 неродственных пациентов с ОП и 524 человек без заболеваний желудочно-кишечного тракта, выделенных стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции. Средний возраст пациентов составил 48,9±13,1 года, здоровых лиц - 47,8±12,1 года. Диагноз устанавливали с использованием клинических рекомендаций, разработанных рабочей группой Российского общества хирургов. Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании. Генотипирование полиморфизмов гена проводили с использованием технологии iPLEX на геномном времяпролетном масс-спектрометре. Ассоциации аллелей и генотипов гена с риском развития ОП оценивали по критерию χ² и отношению шансов с 95% доверительными интервалами. Статистический анализ проводили с использованием программ SNPStats и Statistica 10.0 (StatSoft, США).

Результаты. Выявлена ассоциация генотипа С/Т полиморфного локуса rs6119534 гена GGT7 с повышенным риском развития ОП как у мужчин, так и у женщин. При анализе влияния полиморфных локусов на развитие острого алкогольного (ОАП) и билиарного панкреатита (ОБП) было обнаружено, что генотип C/T rs6119534 гена GGT7 чаще встречался как среди пациентов с ОАП, так и с ОБП, а генотип G/G GGT7 (rs11546155) - только среди пациентов с ОБП. Анализ совместного влияния полиморфных локусов и средовых факторов показал, что частота употребления алкоголя более 2 раз в неделю и потребление в пищу жиров более 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 C/T-T/T и C/T rs6119534 гена GGT7 соответственно.

Заключение. Полиморфные локусы rs6119534 и rs11546155 гена GGT7 при воздействии определенных факторов риска повышают риск развития ОП.

Ключевые слова:острый панкреатит; острый билиарный панкреатит; острый алкогольный панкреатит; полиморфизм; rs11546155; rs6119534; ген GGT7

Глутатион (GSH) - антиоксидант, обладающий мощными восстановительными и детоксикационными свойствами, представляет собой трипептид, состоящий из 3 аминокислот: цистеина, глицина и глутаминовой кислоты. Сульфгидрильная группа (SH) глутатиона используется в качестве донора электрона в реакциях нейтрализации более 3000 токсичных окисленных субстратов [1, 2]. При избыточной продукции свободных радикалов наблюдается резкое истощение запасов восстановленного глутатиона [1, 2].

Главную роль в обезвреживании вторичных продуктов пероксидации играют глутатионтрансферазы, конъюгирующие токсичные продукты перекисного окисления липидов с глутатионом [3].

Наблюдаемое при остром панкреатите (ОП) истощение глутатиона в поджелудочной железе обусловлено его расщеплением, это подтверждается увеличением содержания цистеина и γ-глутамилцистеина [4], что, по утверждению A. Meister, может быть вызвано преждевременной активацией проферментов, поскольку активированные протеазы, такие как карбоксипептидаза, могут расщеплять глутатион [5]. Активация трипсиногена, инициированная приемом алкоголя, сопровождается нарушениями функционирования системы глутатиона и повреждением ткани поджелудочной железы при экспериментальном панкреатите [6]. Кроме того, известно, что глутатион необходим для превращения простагландина Н2 (метаболита арахидоновой кислоты) с участием эндопероксидизомеразы в простагландины D2 и E2, последний из которых оказывает цитопротекторное действие при алкогольном панкреатите [7].

Прогрессирующее снижение запасов глутатиона в эритроцитах и поджелудочной железе, наблюдаемое при панкреонекрозе, свидетельствует о недостаточности функционирования системы поддержания уровня глутатиона в клетках и использовании его эндогенного резерва [8].

Ген γ-глутамилтрансферазы 7 (GGT7) локализован на хромосоме 20q11.22. Ген отвечает за синтез фермента, расщепляющего γ-глютаминовые связи конъюгатов глутатиона. Изменения активности могут приводить к токсическому повреждению ткани.

Цель исследования - оценить совместный вклад полиморфных локусов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 и некоторых факторов риска в развитие ОП.

Материал и методы

В качестве материала для исследования использовали образцы ДНК, полученные от 506 неродственных пациентов с ОП (110 женщин и 396 мужчин) русской национальности (самоидентифицированы), находившихся на стационарном лечении в хирургических отделениях г. Курска с 2015 по 2020 г., и полученные в рамках проведенных за этот же период профилактических осмотров 524 неродственных лиц русской национальности (самоидентифицированы) без заболеваний желудочно-кишечного тракта (111 женщин и 413 мужчин). Средний возраст больных составил 48,9±13,1 года, здоровых лиц - 47,8±12,1 года.

Диагноз ОП устанавливали с использованием клинических рекомендаций, разработанных рабочей группой Российского общества хирургов. Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании.

Проведена качественная и количественная оценка наличия вредных привычек - курения и употребления алкогольных напитков; к злоупотребляющим алкоголь относили употребляющих крепкие спиртные напитки по частоте - от 2 раз в неделю и чаще, по объему - от 200 г этанола и более, по длительности - от 10 лет и дольше.

С целью выявления факторов риска развития заболевания, связанных с особенностями и характером питания пациентов, оценивали частоту, количество и регулярность приемов различных видов пищевых продуктов, а также размер и количество съедаемых порций. С помощью детализированного опросника по питанию оценивали потребление мяса (свинины, говядины, баранины, мяса птицы), рыбы, морепродуктов, молока и молочных продуктов, свежих овощей и фруктов. Также оценивали потребление консервированных мясных, рыбных и овощных продуктов, соусов, майонеза, фастфуда, газированных и энергетических напитков. Для оценки частоты потребления различных видов продуктов использовали следующую шкалу: совсем не употребляю, употребляю 1-3 раза в месяц, 1-2 раза в неделю, 3-4 раза в неделю, 5-6 раз в неделю, 1-2 раза в день, 3 раза в день, 4 раза в день, 5 раз в день и более [9]. Полученные баллы суммировали и использовали для стратификации участников исследования на группы в зависимости от частоты потребления того или иного вида пищевого продукта (низкий, умеренный и высокий уровень потребления продукта). Рассчитывали содержание белков, жиров и углеводов в потребляемой пище с использованием таблиц калорийности продуктов питания, опубликованных Департаментом здравоохранения и социальной защиты населения Белгородской области (2017).

Геномную ДНК выделяли стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции. Генотипирование полиморфизмов гена проводили с использованием технологии iPLEX на геномном времяпролетном масс-спектрометре MALDI-TOF MassARRAY-4 (AgenaBioscience, США). Для оценки ассоциаций аллелей и генотипов гена с риском развития ОП использовали критерий χ² и отношение шансов (ОШ) с 95% доверительными интервалами (ДИ). Статистический анализ проводили с использованием программ SNPStats и Statistica 10.0 (StatSoft, США).

Результаты

Генотипы изучаемых полиморфизмов гена GGT7 находились в соответствии с распределением Харди-Вайнберга (p>0,05).

Проведенный анализ ассоциации аллелей и генотипов полиморфных вариантов rs11546155 и rs6119534 гена GGT7 с риском развития ОП обнаружил повышенный риск развития заболевания у носителей генотипа C/T rs6119534 (табл. 1) как у мужчин, так и у женщин (табл. 2).

Таблица 1. Анализ ассоциации аллелей и генотипов полиморфных вариантов гена GGT7 с риском развития острого панкреатита (ОП)

Table 1. Analysis of the association of alleles and genotypes of polymorphic variants of the GGT7 gene with the risk of acute pancreatitis (AP)

П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 2: ¹ - отношение шансов и 95% доверительные интервалы с поправкой на возраст; ² - уровень значимости различий в частотах генотипов между группами.

N o t e. Here and in Table 2: ¹- odds ratio and 95% аge-аdjusted сonfidence intervals; ² - level of significance of differences in genotype frequencies between groups.

Таблица 2. Анализ ассоциации генотипов полиморфизма rs6119534 C>T гена GGT7 с риском развития острого панкреатита (ОП) у мужчин и женщин*

Table 2. Analysis of the association of genotypes of polymorphic variant rs6119534 C>T GGT7 with the risk of acute pancreatitis (АР) in men and women

* - представлены статистически значимые результаты.

* - statistically significant results are presented.

В табл. 3 представлены частоты гаплотипов гена GGT7 и их сопоставление между группами обследованных - лицами из контрольной группы и пациентами с ОП. В обследуемых выборках обнаружено всего 3 частых гаплотипа. Наиболее часто встречались гаплотипы H1 и H2.

Установлено, что гаплотип H2 G-T ассоциируется с повышенным риском развития ОП. Кроме того, SNPs гена GGT7 rs11546155 и rs6119534 находятся в выраженном отрицательном неравновесии по сцеплению друг с другом (D¢=0,902).

Таблица 3. Распределение и анализ ассоциаций гаплотипов GGT7 c риском развития острого панкреатита (ОП)

Table 3. Distribution and analysis of associations of GGT7 haplotypes with the risk of acute pancreatitis (AP)

П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 4: ¹ - отношение шансов и 95% доверительные интервалы с поправкой на пол и возраст; ² - уровень значимости различий в частотах генотипов между группами.

N o t e. Here and in table 4: ¹- odds ratio and 95% аge-sex-аdjusted сonfidence intervals; ² - level of significance of differences in genotype frequencies between groups.

При анализе влияния полиморфных локусов на развитие острого алкогольного (ОАП) и билиарного панкреатита (ОБП) были обнаружены статистически значимые ассоциации (табл. 4).

Таблица 4. Статистически значимые ассоциации полиморфных вариантов гена GGT7 с риском развития острого панкреатита (ОП) - алкогольного и билиарного

Table 4. Statistically significant associations of polymorphic variants of the GGT7 gene with the risk of acute acute pancreatitis (AP) - alcoholic and biliary

Из данных табл. 4 видно, что ОАП чаще развивался у носителей генотипа C/T rs6119534 GGT7, а ОБП - у носителей G/G rs11546155 и C/T rs6119534 GGT7.

В табл. 5, 6 представлены результаты сравнительного анализа средовых факторов риска в обеих группах. Количественные показатели, характеризующиеся отклонением от нормального распределения, представлены в табл. 6 в виде медианы (Ме) и интерквартильного размаха (Q1-Q3).

Таблица 5. Характеристика основных средовых факторов и образа жизни у пациентов с острым панкреатитом (ОП) и у здоровых людей

Table 5. Characteristics of the main environmental factors and lifestyle in patients with acute pancreatitis (АР) and healthy individuals

Таблица 6. Количественная характеристика факторов риска (курения, употребления алкоголя) и питания у пациентов с острым панкреатитом (ОП) и у здоровых людей

Table 6. Quantitative characteristics of risk factors (smoking, alcohol consumption) and nutrition for patients with acute pancreatitis and healthy individuals

* - уровень значимости различий между группами (тест Манна-Уитни).

* - level of significance of differences between groups (Mann-Whitney test).

Между группами выявлены различия по следующим показателям: курение, злоупотребление алкоголем, частое употребление острой пищи, соусов и майонеза, а также потребление жидкости менее 1 л/сут, воздействие всех факторов риска превалирует в группе больных.

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

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