ISSN 2308-9113
ISSN 2308-9113 |
|
| О журнале | Редколлегия | Редсовет | Архив номеров | Поиск | Авторам | Рецензентам | English |
|
Роль генов иммунного ответа в развитии сахарного диабета 2 типа
Автор для корреспонденции: Авзалетдинова Диана Шамилевна: e-mail: hyppocrat@mail.ru. Финансирование. Исследование поддержано Российским научным фондом (№22-25-00010). Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Аннотация Сахарный диабет 2-го типа (СД2) ‒ многофакторное хроническое заболевание, развивающееся в том числе вследствие инсулинорезистентности. Одной из причин резистентности к инсулину является наличие хронического воспаления. Целью нашего исследования явился анализ полиморфных вариантов генов провоспалительных цитокинов и их рецепторов (ген рецептора суперсемейства 1B фактора некроза опухоли альфа TNFRSF1B, гены субъединиц А и В интерлейкина 12 IL12A, IL12В) и гена С-реактивного белка (CRP) с развитием СД2 у татар. Маркером риска СД2 являются гомозиготы по редкому аллелю А и гетерозиготы GA локуса rs568408 гена IL12A (PFDR=0.00005, OR=5.28). У носителей генотипа СС гена IL12В (rs3212227) выявлено повышение показателей гликозилированного гемоглобина HbA1 (Р=0.0017) и глюкозы крови натощак (Р=0.03). Ключевые слова сахарный диабет 2 типа, воспаление, C-реактивный белок, провоспалительные цитокины doi: 10.29234/2308-9113-2022-10-4-1-9 Для цитирования: Кочетова О. В., Авзалетдинова Д. Ш., Корытина Г. Ф., Моругова Т. В., Бобоедова О. В. Роль генов иммунного ответа в развитии сахарного диабета 2 типа. Медицина 2022; 10(4): 1-9. Введение Сахарный диабет 2 (СД2) типа широко распространенное заболевание среди лиц старше 40 лет. Большую роль в развитии СД2 типа играет наследственный фактор [1]. Чаще остальных заболевание развивается у лиц с ожирением или избыточной массой тела. В настоящее время известно более чем 100 генетических маркеров, обуславливающих заболевание. Одной из основных причин СД2 является инсулинорезистентность, возникающая, в том числе, в результате хронического воспаления жировой ткани. До недавнего времени причиной подобного воспаления считался повышенный уровень глюкозы, однако последние данные показывают, что гипергликемия лишь усугубляет уже имеющееся вялотекущее воспаление. Согласно новым представлениям, в жировой ткани длинноцепочечные жирные кислоты активируют выработку цитокинов Тh17-лифоцитами, что запускает провоспалительный оксидативный стресс и воспаление [2]. Дифференцировка Т-лимфоцитов в Тh17-лимфоциты происходит при участии интерлейкина-12 [3]. При СД2 в крови повышается содержание маркеров воспалительного процесса: С-реактивного белка (CRP), некоторых цитокинов, например, фактора некроза опухоли альфа (TNFA) [4]. Kahn S.E., et al. (2006) было показано, что CRP проявляет себя в качестве биомаркера риска сердечно-сосудистых заболеваний, также этот белок имеет прогностическое значение при определении прогрессирования СД2, резистентности к инсулину [5]. Ген рецептора суперсемейства 1B фактора некроза опухоли альфа TNFRSF1B в оценке развития риска СД2 изучен слабо, однако установлена связь между уровнем экспрессии TNFRSF1B и употреблением глюкозы [6]. Гены CRP, гены субъединиц А и В интерлейкина 12 (IL12A, IL12В) изучали при онкологических заболеваниях, исследований их взаимосвязи с СД2 нет [7]. Анализ данных литературы показывает, что несмотря на большой интерес к системе воспаления при СД2, данные по генам, кодирующим участников воспаления, являются противоречивыми, что создает предпосылку для проведения репликативных исследований в разных популяциях. В настоящем исследовании мы изучили связь между полиморфными вариантами генов маркеров воспаления с риском развития СД2 у татар. Цель исследования Цель нашего исследования ‒ изучить взаимосвязь между полиморфными вариантами генов иммунного ответа TNFRSF1B rs1061624, CRP rs27944521, IL12A rs568408, rs2243115, IL12В rs3212227 с развитием СД2. Методика исследования В исследовании были использованы образцы ДНК 921 неродственных индивидов, проживающих на территории Республики Башкортостан. Из них 501 пациент с СД2 и 420 лиц без клинических и лабораторных признаков диабета. Выборки пациентов и контроля были сопоставимы по полу, возрасту. Все участники исследования относились к татарской этнической группе. У всех участников было получено информированное согласие на участие в исследовании. Клинический диагноз СД2 определялся согласно диагностическим критериям Всемирной организации здравоохранения (1999-2013 гг.). Антропометрические исследования включали измерение веса, роста, окружности талии и бедер, рассчитывался индекс соотношения объема талии к объему бедер. Исследование одобрено комитетом по этике Института биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук. ДНК выделяли из лейкоцитов периферической крови с использованием фенольно-хлороформной очистки. Полиморфные варианты исследованных генов TNFRSF1B rs1061624, CRP rs27944521, IL12A rs568408, rs2243115, IL12В rs3212227 анализировали при помощи полимеразной цепной реакции в реальном времени с использованием коммерческих наборов с флуоресцентной детекцией (FLASHRTAS) (ООО "Тест-Ген", Россия) и прибора BioRad CFX96 TM ("Bio-Rad Laboratories", USA). Флуоресценцию "по конечной точке" и дискриминацию генотипов определяли по протоколу BioRad CFX96 TM, используя программу CFX Manager TM Software. Размер выборки был рассчитан с помощью программы Quanto v.1.2.4 [8]. Мы изучили 5 полиморфных маркеров 4 генов-кандидатов, при этом использовали наиболее значимые зарегистрированные SNP с высокой частотой минорных аллелей для каждого гена. Размер выборки был достаточным для выявления ассоциации исследуемых SNP и СД2 с мощностью более 80% (мощность 95,5%, распространенность заболевания 3%, ошибка 5,0%). Описание выборки приведено в ранее опубликованной работе [9]. Проверку гипотезы о принадлежности анализируемых выборок проводили с использованием критерия Колмогорова-Смирнова. Проведенный анализ выявил, что все значения не отклонялись от нормального распределения, поэтому при анализе количественных параметров использовали линейный регрессионный анализ. Для оценки взаимосвязи между однонуклеотидными полиморфизмами (SNP) и количественными параметрами, такими как глюкоза, масса тела и т.д. был проведен линейный регрессионный анализ с помощью PLINK v. 1.07 [10]. Для количественных признаков были рассчитаны средние значения и стандартные отклонения (M±SD). Частоты качественных признаков сравнивались с помощью Pearson's X2. Частоты минорных аллелей (MAF) и соответствие распределения генотипов равновесию Харди-Вайнберга (HWE), анализ ассоциации с использованием основного аллельного теста и расчет отношения шансов (OR) для редкого аллеля каждого локуса и достоверность межгрупповых различий в частотах аллелей и генотипов (тест X2 для неоднородности выборки и P-значения) были выполнены с помощью PLINK v. 1.07. Различия считались значимыми, если соответствующие им значения P были менее 0,05. Чтобы контролировать частоту ошибок типа I, был рассчитан коэффициент ложного обнаружения (FDR) [11]. Результаты исследования Прежде чем проанализировать полиморфные локусы генов-кандидатов на предмет ассоциаций с СД2, мы проверили, соответствует ли распределение частот их генотипов равновесию Харди-Вайнберга (HWE), и оценили частоты минорных аллелей (MAF) в группах пациентов и здоровых лиц (табл. 1). Данные о распределении частот аллелей и генотипов для рассматриваемых локусов, значимости их различий между группами и значениях отношения шансов, рассчитанных для минорного аллеля каждого локуса, приведены в табл. 2. Для полиморфного маркера IL12A rs568408 выявлены статистически значимые различия, сохранившиеся при введении поправки на множественность сравнения (PFDR), между пациентами с СД2 и здоровыми лицами (табл. 2). В Таблице 3 представлены данные об ассоциации локуса rs568408 гена IL12A с СД2 в доминантной модели. По локусу rs568408 гена IL12A частота гомозигот по редкому аллелю и гетерозигот среди пациентов достигала 67,1% по сравнению с 52,8% в контроле (P=0,00001, Рadj=0,00001, PFDR=0,00005, OR=5,28 (95% CI 3.84-7.27) для доминантной модели, взаимосвязь с СД2 выявлена также и для аддитивной модели (P=0,00001, Рadj=0,00001, PFDR=0,00005, OR=4,12 (95% CI 3,25-5,22). Таблица 1. Хромосомная локализация и частота аллелей исследованных полиморфных локусов
Примечания: MAF – частота минорного аллеля (%); PHWE ‒ соответствие распределения генотипов равновесию Харди-Вайнберга. Следующим этапом исследования было проведение анализа на выявление уровня сцепления linkage disequilibrium (LD) (r2). В нашем исследовании также не было выявлено сцепления между локусами rs568408 и rs2243115 гена IL12А (r2=0,02). Проведен анализ количественных показателей, характеризующих СД2, и осложнений СД2 в зависимости от полиморфных вариантов изученных генов-кандидатов. Генотип СС гена IL12В (rs3212227) ассоциирован с более высокими показателями гликозилированного гемоглобина HbA1 (Р=0,0017). Для носителей генотипа СС уровень HbA1 составил 9,03±1,05%, для носителей генотипов АА-АС 7,45±0,07%, соответственно. Выявлена ассоциация локуса rs3212227 гена IL12В с уровнем глюкозы (Р=0,03). У носителей генотипов АА-АС уровень глюкозы составил 7,18±0,14 ммоль/л, тогда как у носителей генотипа СС – 9,39±1,47 ммоль/л. Таблица 2. Распределение частот генотипов исследуемых полиморфных локусов в группах пациентов с сахарным диабетом 2 типа и здоровых лиц
Примечания: n – число лиц с данным генотипом; N – число лиц в выборке; Р – статистическая значимость различий; РFDR – статистическая значимость различий c учетом поправки на множественность сравнений; OR – показатель соотношения шансов; 95% СI – 95% доверительный интервал; жирным шрифтом выделены статистически значимые различия. Таблица 3. Результаты анализа ассоциации полиморфного локуса rs568408 гена IL12A с развитием сахарного диабета 2 типа в доминантной модели
Примечания: n – число лиц с данным генотипом; N – число лиц в выборке; Р – статистическая значимость различий; Рadj – вероятность нулевой гипотезы с поправкой на возраст, пол и индекс массы тела; РFDR – статистическая значимость различий c учетом поправки на множественность сравнений; OR – показатель соотношения шансов; 95% СI – 95% доверительный интервал; жирным шрифтом выделены статистически значимые различия. Обсуждение Был проведен анализ ассоциации генов иммунного ответа: TNFRSF1B rs1061624, CRP rs27944521, IL12A rs568408, rs2243115, IL12В rs3212227 с риском СД2. Эти гены ответственны за биологические пути развития СД2. В доступной литературе данных об исследованиях изученных нами генов во взаимосвязи с СД2 обнаружено не было. Нами была установлена ассоциация локуса rs568408 гена IL12A с развитием СД2. Аллель А был идентифицирован в качестве маркера риска. По данным литературы, однонуклеотидный полиморфизм rs568404 гена IL12A ассоциирован с риском развития астмы, тиреоидита, а также положительно коррелирует с уровнем интерлейкина-35 в сыворотке крови [12]. Полученные нами ассоциации полиморфного локуса rs3212227 гена IL12В с уровнями глюкозы и HbA1c согласуются с работами других исследователей. Для носителей алелля С показан риск развития метаболического синдрома, сердечно-сосудистых заболеваний, рассеянного склероза [13,14]. Однонуклеотидный полиморфизм rs3212227 ассоциирован с уровнями интрелейкина-12 и/или интерлейкина-35 как у пациентов с различными заболеваниями, так и у здоровых людей [13]. Результаты нашего исследования указывают на то, что IL12В rs3212227 и IL12A rs568408 могут представлять собой важный фактор риска заболеваний, связанных с хроническим системным воспалением, таких как СД2 и его осложнения. Полученные результаты представляют интерес для понимания молекулярных механизмов развития СД2. Исследование поддержано Российским научным фондом (№22-25-00010). Список литературы 1. Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Сахарный диабет 2 типа у взрослых. Сахарный диабет 2020; 23(2S): 4-102, doi: 10.14341/DM12507 2. Nicholas D.A., Proctor E.A., Agrawal M. et al. Fatty Acid Metabolites Combine with Reduced β Oxidation to Activate Th17 Inflammation in Human Type 2 Diabetes. Cell Metab. 2019; 30(3): 447-461.e5, doi: 10.1016/j.cmet.2019.07.004 3. Teng M.W., Bowman E.P., McElwee J.J., Smyth M.J., Casanova J.L., Cooper A.M., Cua D.J. IL-12 and IL-23 cytokines: from discovery to targeted therapies for immune-mediated inflammatory diseases. Nat Med. 2015; 21(7): 719-29, doi: 10.1038/nm.3895 4. Pedula К.L., Nichols G.A., Hillier Т.A. Diabetes is associated with inflammation independent of obesity: a community-based sample of routine care patients. Diabetologia 2007; 50: S118. Abstr. 0267. 5. Kahn S.E., Zinman B., Haffner S.M., et al. ADOPT Study Group. Obesity is a major determinant of the association of C-reactive protein levels and the metabolic syndrome in type 2 diabetes. Diabetes 2006; 5(8): 2357-2364, doi: 10.2337/db06-0116 6. Martínez-García M.Á., Moncayo S., Insenser M., et al. Metabolic Cytokines at Fasting and During Macronutrient Challenges: Influence of Obesity, Female Androgen Excess and Sex. Nutrients 2019; 11(11): 2566, doi: 10.3390/nu11112566 7. Roszak A., Mostowska A., Sowińska A. et al. Contribution of IL12A and IL12B polymorphisms to the risk of cervical cancer. Pathol Oncol Res. 2012; 18(4): 997-1002, doi: 10.1007/s12253-012-9532-x 8. Gauderman W.J. Sample size requirements for association studies of gene-gene interaction. Am J Epidemiol. 2002; 155(5): 478-84, doi: 10.1093/aje/155.5.478 9. Kochetova O.V., Avzaletdinova D.S., Korytina G.F., Morugova T.V., Mustafina O.E. The association between eating behavior and polymorphisms in GRIN2B, GRIK3, GRIA1 and GRIN1 genes in people with type 2 diabetes mellitus. Mol Biol Rep. 2020; 47(3): 2035-2046, doi: 10.1007/s11033-020-05304-x 10. Purcell S., Neale B., Todd-Brown K. et al. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. Am J Hum Genet. 2007; 81(3): 559-75, doi: 10.1086/519795 11. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing. Journal of the royal statistical society. Series B (Methodological) 1995; 57(1): 289-300. 12. de Moura E.L., Dos Santos A.C., et al. Association of Polymorphisms in Cytokine genes with susceptibility to Precancerous Lesions and Cervical Cancer: A systematic review with meta-analysis. Immunol Invest. 2021; 50(5): 492-526, doi: 10.1080/08820139.2020.1778023 13. Vázquez-Vázquez C., Posadas-Sánchez R., Fragoso J.M., et al. IL-12B polymorphisms are associated with the presence of premature coronary artery disease and with cardiovascular risk factors: the genetics of atherosclerotic disease Mexican Study. DNA and Cell Biology 2020; 39(7): 1347-1355. 14. Wei P., Kou W., Zhang C. et al. Genetic variations in interleukin-12B in allergic rhinitis. Immunol Res. 2016; 64(1): 329-36, doi: 10.1007/s12026-015-8758-6
Corresponding Author: Avzaletdinova Diana; e-mail: hyppocrat@mail.ru. Conflict of interest. None declared. Funding. The study was supported by the Russian Science Foundation (No. 22-25-00010). Abstract Type 2 diabetes mellitus (T2D) is a complex chronic disease resulting from a lot of factors, including insulin resistance. One of the causes of the insulin resistance is the presence of chronic inflammation. This study aimed to analyze polymorphisms of genes of pro-inflammatory cytokines and their receptors (the gene coding tumor necrosis factor receptor superfamily member 1B TNFRSF1B, the genes coding A and B subunits of interleukin 12 IL12A, IL12B) and C-reactive protein (CRP) with T2D in Tatars. The single nucleotide polymorphism (SNP) rs568408 in IL12A (PFDR=0.00005, OR=5.28) was significantly associated with type 2 diabetes. Regression analysis revealed that rs3212227 in IL12В was associated with the glycated hemoglobin HbA1c level and fasting blood glucose (Р=0.0017 and Р=0.03, respectively). Key words type 2 diabetes mellitus, inflammation, C-reactive protein, pro-inflammatory cytokines References 1. Dedov I.I., Shestakova M.V., Majorov A.Yu., et al. Saharnyj diabet 2 tipa u vzroslyh. [Type 2 diabetes mellitus in adults.] Saharnyj diabet [Diabetes mellitus] 2020; 23(2S): 4-102, doi: 10.14341/DM12507 (In Russ.) 2. Nicholas D.A., Proctor E.A., Agrawal M. et al. Fatty Acid Metabolites Combine with Reduced β Oxidation to Activate Th17 Inflammation in Human Type 2 Diabetes. Cell Metab. 2019; 30(3): 447-461.e5, doi: 10.1016/j.cmet.2019.07.004 3. Teng M.W., Bowman E.P., McElwee J.J., Smyth M.J., Casanova J.L., Cooper A.M., Cua D.J. IL-12 and IL-23 cytokines: from discovery to targeted therapies for immune-mediated inflammatory diseases. Nat Med. 2015; 21(7): 719-29, doi: 10.1038/nm.3895 4. Pedula К.L., Nichols G.A., Hillier Т.A. Diabetes is associated with inflammation independent of obesity: a community-based sample of routine care patients. Diabetologia 2007; 50: S118. Abstr. 0267. 5. Kahn S.E., Zinman B., Haffner S.M., et al. ADOPT Study Group. Obesity is a major determinant of the association of C-reactive protein levels and the metabolic syndrome in type 2 diabetes. Diabetes 2006; 5(8): 2357-2364, doi: 10.2337/db06-0116 6. Martínez-García M.Á., Moncayo S., Insenser M., et al. Metabolic Cytokines at Fasting and During Macronutrient Challenges: Influence of Obesity, Female Androgen Excess and Sex. Nutrients 2019; 11(11): 2566, doi: 10.3390/nu11112566 7. Roszak A., Mostowska A., Sowińska A. et al. Contribution of IL12A and IL12B polymorphisms to the risk of cervical cancer. Pathol Oncol Res. 2012; 18(4): 997-1002, doi: 10.1007/s12253-012-9532-x 8. Gauderman W.J. Sample size requirements for association studies of gene-gene interaction. Am J Epidemiol. 2002; 155(5): 478-84, doi: 10.1093/aje/155.5.478 9. Kochetova O.V., Avzaletdinova D.S., Korytina G.F., Morugova T.V., Mustafina O.E. The association between eating behavior and polymorphisms in GRIN2B, GRIK3, GRIA1 and GRIN1 genes in people with type 2 diabetes mellitus. Mol Biol Rep. 2020; 47(3): 2035-2046, doi: 10.1007/s11033-020-05304-x 10. Purcell S., Neale B., Todd-Brown K. et al. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. Am J Hum Genet. 2007; 81(3): 559-75, doi: 10.1086/519795 11. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing. Journal of the royal statistical society. Series B (Methodological) 1995; 57(1): 289-300. 12. de Moura E.L., Dos Santos A.C., et al. Association of Polymorphisms in Cytokine genes with susceptibility to Precancerous Lesions and Cervical Cancer: A systematic review with meta-analysis. Immunol Invest. 2021; 50(5): 492-526, doi: 10.1080/08820139.2020.1778023 13. Vázquez-Vázquez C., Posadas-Sánchez R., Fragoso J.M., et al. IL-12B polymorphisms are associated with the presence of premature coronary artery disease and with cardiovascular risk factors: the genetics of atherosclerotic disease Mexican Study. DNA and Cell Biology 2020; 39(7): 1347-1355. 14. Wei P., Kou W., Zhang C. et al. Genetic variations in interleukin-12B in allergic rhinitis. Immunol Res. 2016; 64(1): 329-36, doi: 10.1007/s12026-015-8758-6 |
|
[ См. также ] Рубрики |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Журнал «Медицина» © ООО "Инновационные социальные проекты"
|
