Хронічне обструктивне захворювання легень та генетична схильність

А.В. Басанець; Л.В. Долінчук

doi:10.32402/dovkil2017.01.004

Автор(и)

А.В. Басанець ДУ «Інститут медицини праці НАМНУ», м. Київ Автор
Л.В. Долінчук Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, м. Київ Автор

DOI:

https://doi.org/10.32402/dovkil2017.01.004

Ключові слова:

ХОЗЛ, генетична схильність, поліморфізм

Анотація

В Україні більшу частину професійної захворюваності бронхо-легеневої системи реєструють у вугільній промисловості, умови праці в якій характеризуються впливом високих концентрацій вугільно-породного пилу в повітрі робочої зони. Поряд з промисловими шкідливостями на розвиток ХОЗЛ впливає тривале вдихання тютюнового диму, прогресуванню і загострення захворювання сприяють інфекційні агенти. Однак наукові дослідження показують вплив генетичної схильності на розвиток ХОЗЛ. Метою даного дослідження було встановити головні патологічні механізми формування ХОЗЛ. На основі отриманих даних провести аналіз поліморфізмів генів, що кодують ключові ланки патогенезу захворювання. Визначити потенційні генетичні маркери розвитку ХОЗЛ, що в подальшому може поліпшити якість прогнозування і первинної профілактики захворювання. Проведений аналіз показав, що на формування ХОЗЛ впливає порушення цілісності екстрацелюлярного матриксу, дисбаланс системи «протеоліз-антіпротеоліз», оксидативний стрес і запалення в проксимальних і дистальних відділах нижніх дихальних шляхів. Основними генами-кандидатами розвитку ХОЗЛ були визначені гени еластину (ELN), альфа-1-антитрипсину (SERPINA1), тканинних інгібіторів матриксних металопротеїназ (TIMPs), матриксних металопротеїназ (MMPs), нейтрофільної еластази (NE), микросомальной епоксид гідролази (EPHX1), фактора некрозу пухлин α (TNF-α).

Завантажити

Дані для завантаження поки недоступні.

Посилання

1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of Chronic Obstructive Lung Disease. NHLBI / WHO Workshop Report. Last update 2011. Available at : http://www.goldcopd.com

2. Silverman E.K., Chapman H.A., Drazen J.M., Weiss S.T., Rosner B., Campbell E.J., O'Donnell W.J., Reilly J.J. et al. Genetic epidemiology of severe, early-onset chronic obstructive pulmonary disease. Risk to relatives for airflow obstruction and chronic bronchitis. Am J Respir Crit Care Med. 1998. Vol. 157 (6, Pt 1). P.1770–1778. https://doi.org/10.1164/ajrccm.157.6.9706014

3. Hersh C.P., Hokanson J.E., Lynch D.A., Washko G.R., Make B.J., Crapo J.D., Silverman E.K. Family history is a risk factor for COPD. Chest. 2011. Vol. 140 (2). P. 343–50. https://doi.org/10.1378/chest.10-2761

4. Patel B.D., Coxson H.O., Pillai S.G., Agustí A.G., Calverley P.M., Donner C.F., Make B.J., Müller N.L. et al. Airway wall thickening and emphysema show independent familial aggregation in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med. 2008. Vol.178 (5). P. 500–505. https://doi.org/10.1164/rccm.200801-059OC

5. Foreman M.G., Zhang L., Murphy J., Hansel N.N., Make B., Hokanson J.E., Washko G., Regan E.A. et al. Early-onset chronic obstructive pulmonary disease is associated with female sex, maternal factors, and African American race in the COPD Gene Study. Am J Respir Crit Care Med. 2011. Vol. 184 (4). P. 414–420. https://doi.org/10.1164/rccm.201011-1928OC

6. Abboud R.T., Vimalanathan S. Pathogenesis of COPD. Part I. The role of protease-antiprotease imbalance in emphysema. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2008. Vol. 4 (12). P. 361–367.

7. Wendel D.P., Taylor D.G., Albertine K.H., Keating M.T., Li D.Y. Impaired distal airway development in mice lacking elastin. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2000. Vol. 23. P. 320–326. https://doi.org/10.1165/ajrcmb.23.3.3906

8. Graul-Neumann L.M., Hausser I., Essayie M. et. al. Highly variable cutis laxa resulting from a dominant splicing mutation of the elastin gene. Am. J. Med. Genet. A. 2008. Vol.146 (A). P. 977–983.

9. Kelleher C.M., Silverman E.K., Broekelmann T. et al. A functional mutation in the terminal exon of elastin in severe, early-onset chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Cell Mol Biol. 2005. Vol. 33(4). P. 355–362. https://doi.org/10.1165/rcmb.2005-0206OC

10. Oikonomidi S., Kostikas K., Tsilioni I. et al. Matrix metalloproteinases in respiratory diseases: from pathogenesis to potential clinical implications. Cur. Med. Chem. 2009. Vol. 16(10). P. 1214–1228. https://doi.org/10.2174/092986709787846587

11. Gooptu B., Lomas D.A. Polymers and inflammation: disease mechanisms of the serpinopathies. J Exp Med. 2008. Vol. 205(7). P. 1529–1534. https://doi.org/10.1084/jem.20072080

12. Hersh C.P., Dahl M., Ly N.P. et al.Chronic obstructive pulmonary disease in alpha1-antitrypsin PI MZ heterozygotes: a meta-analysis. Thorax. 2004. Vol. 59(10). P. 843–849. https://doi.org/10.1136/thx.2004.022541

13. Sandford A.J., Weir T.D., Spinelli J.J. et al. Z and S mutations of the alpha1-antitrypsin gene and the risk of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Cell Mol Biol. 1999. Vol. 20(2). P. 287–291. https://doi.org/10.1136/thx.2004.022541

14. Demeo D.L., Mariani T.J., Lange C. et al. The SERPINE2 gene is associated with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Hum Genet. 2006. Vol. 78(2). P.253–264. https://doi.org/10.1086/499828

15. Chappell S., Daly L., Morgan K. et al. The SERPINE2 gene and chronic obstructive pulmonary disease. Am J Hum Genet. 2006. Vol. 79(1). P. 184–186. https://doi.org/10.1086/505268

16. Kukkonen M.K., Tiili T., Hamalainen S. et al. SERPINE2 haplotype as a risk factor for panlobular type of emphysema. BMC Med Genet. 2011. Vol. 12. P. 157-166 https://doi.org/10.1186/1471-2350-12-157

17. Ohnishi K., Takagi M., Kurokawa Y. et al. Matrix metalloproteinase-mediated extracellular matrix protein degradation in human pulmonary emphysema. Lab Invest. 1998. Vol. 78. P. 1077–1087.

18. Hirano K., Sakamoto T., Uchida Y. et al. Tissue inhibitor of metalloproteinases-2gene polymorphisms in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J. 2001. Vol. 18. P. 748–752. https://doi.org/10.1183/09031936.01.00102101

19. van Diemen C.C., Postma D.S., Siedlinski M. et al. Genetic variation in TIMP1 but not MMPs predict excess FEV1 decline in two general population-based cohorts. Respir Res. 2011. Vol.12. P. 57–60. https://doi.org/10.1186/1465-9921-12-57

20. Liao A., Nitsch A.M., Greenberg S.M. et al. Genetic association of an alpha2-macroglobulin (Val1000lle) polymorphism and Alzheimer's disease. Hum Mol Genet. 1998. Vol. 7. P.1953–1956. https://doi.org/10.1093/hmg/7.12.1953

21. Poller W., Faber J.P., Klobeck G., Olek K. Cloning of the human alpha 2-macroglobulin gene and detection of mutations in two functional domains: the bait region and the thiolester site. Hum Genet. 1992. Vol. 88. P. 313–319. https://doi.org/10.1007/BF00197266

22. Castaldi P.J., Cho M.H., Litonjua A.A. et al. The association of genome-wide significant spirometric loci with COPD susceptibility. Am J Respir Cell Mol Biol. 2011. Vol.45. P. 1147–1153. https://doi.org/10.1165/rcmb.2011-0055OC

23. Seagrave J., Barr E.B., March T.H. Effects of cigarette smoke exposure and cessation on inflammatory cells and matrix metalloproteinase activity in mice. Exp Lung Res. 2004. Vol. 30. P. 1–15. https://doi.org/10.1080/01902140490252858

24. Price S.J., Greaves D.R., Watkins H. Identification of novel, functional genetic variants in the human matrix metalloproteinase-2 gene: role of Sp1 in allele-specific transcriptional regulation. J Biol Chem. 2001. Vol. 276, № 10. P. 7549-58.

25. Zhou M., Huang S.G., Wan H.Y. et al. Genetic polymorphism in matrix metalloproteinase-9 and the susceptibility to chronic obstructive pulmonary disease in Han population of south China. Chin Med J (Engl). 2004. Vol.117. P.1481–484.

26. Minematsu N., Nakamura H., Tateno H. et al. Genetic polymorphism in matrix metalloproteinase-9 and pulmonary emphysema. Biochem Biophys Res Commun. 2001. Vol. 289(1). P.116-119. https://doi.org/10.1006/bbrc.2001.5936

27. Haq I., Chappell S., Johnson S.R. et al. Association of MMP – 12 polymorphisms with severe and very severe COPD: A case control study of MMPs – 1, 9 and 12 in a European population. BMC Med Genet. 2010. Vol. 11. P.7. https://doi.org/10.1186/1471-2350-11-7

28. Manetti M., Ibba-Manneschi L., Fatini C. et al. Association of a functional polymorphism in the matrix metalloproteinase-12 promoter region with systemic sclerosis in an Italian population. J. Rheumatol. 2010. Vol. 37 (9). P.1852–1857. https://doi.org/10.3899/jrheum.100237

29. Wallace A.M., Sandford A.J. Genetic polymorphisms of matrix metalloproteinases: functional importance in the development of chronic obstructive pulmonary disease? Am J Pharmacogenomics. 2002. Vol. 2(3). P.167-175. https://doi.org/10.2165/00129785-200202030-00002

30. 1.Lungarella G., Cavarra E., Lucattelli M., Martorana P.A. The dual role of neutrophil elastase in lung destruction and repair. Int J Biochem Cell Biol. 2008. Vol. 40(6-7). P.1287-1296. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2007.12.008

31. Parka J.Y., Chena Lan, Leeb JiHyun et al. Polymorphisms in the promoter region of neutrophil elastase gene and lung cancer risk. Tockmana Lung Cancer. 2005. Vol. 48. P. 315—321.

32. Gooptu B., Lomas D.A. Association between polymorphism in gene for microsomal epoxide hydrolase and susceptibility to emphysema. Lancet. 1997. Vol. 350(9078). P. 630–633. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(96)08061-0

33. Lee J., Nordestgaard B.G., Dahl M. EPHX1 polymorphisms, COPD and asthma in 47,000 individuals and in meta-analysis. Eur Respir J. 2011. Vol. 37(1). P. 18–25. https://doi.org/10.1183/09031936.00012110

34. DeMeo D.L., Hersh C.P., Hoffman E.A. et al. Genetic determinants of emphysema distribution in the national emphysema treatment trial. Am J Respir Crit Care Med. 2007. Vol. 176 (1). P. 42–48. https://doi.org/10.1164/rccm.200612-1797OC

35. Cheng S.L., Yu C.J., Chen C.J. et al. Genetic polymorphism of epoxide hydrolase and glutathione S-transferase in COPD. Eur Respir J. 2004. Vol. 23 (6). P. 818–824. https://doi.org/10.1183/09031936.04.00104904

36. Yim J.J., Park G.Y., Lee C.T. et al. Genetic susceptibility to chronic obstructive pulmonary disease in Koreans: combined analysis of polymorphic genotypes for microsomal epoxide hydrolase and glutathione S-transferase M1 and T1. Thorax. 2000. Vol. 55(2). P. 121–125. https://doi.org/10.1136/thorax.55.2.121

37. Gong M.N., Zhou W., Williams P.L., Thompson B. T., Pothier L., Boyce P., Christiani D.C. -308GA and TNFB polymorphism in acute respiratory distress syndrome. Eur. Respir. J. 2005. Vol. 26. P. 382-389. https://doi.org/10.1183/09031936.05.00000505

38. Huang S.L., Su C.H., Chang S.C. Tumor necrosis factor-alpha gene polymorphism in chronic bronchitis. Am J Respir Crit Care Med. 1997. Vol. 156 (5). P. 1436–1439. https://doi.org/10.1164/ajrccm.156.5.9609138

39. Sandford A.J., Chagani T., Weir T.D. et al. Susceptibility genes for rapid decline of lung function in the lung health study. Am J Respir Crit Care Med. – 2001. Vol. 163(2). P. 469–473. https://doi.org/10.1164/ajrccm.163.2.2006158