АНАЛИЗ ГЕНОВ ГЛУТАТИОН-S-ТРАНСФЕРАЗ GSTM1 и GSTT1 В ГЕНЕЗЕ НАРУШЕНИЙ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

THE GENES ANALYSIS OF GLUTATHIONE S-TRANSFERASE GSTM1 AND GSTT1 IN THE DISORDERS GENESIS OF THYRIOD GLAND

Elbek Machigov

4th year student of the Faculty of Biology and Chemistry Chechen State University,

Russia, Chechen Republic, Grozny

Tamila Isayeva

senior Lecturer of the Department of Biology and methods of teaching biology Chechen State Pedagogical University,

Russia, Chechen Republic, Grozny

Zura Bisultanova

art. Lecturer, Department of Cell Biology, morphology, microbiology Chechen State University

Russia, Chechen Republic, Grozny

Petimat Dzhambetova

ph.D., professor of cell biology, microbiology and morphology, Chechen State University,

Russia, Chechen Republic, Grozny

АННОТАЦИЯ

Исследование роли наиболее распространенных и значимых полиморфизмов генов GSTT1 и GSTM1 у лиц с заболеваниями щитовидной железы в чеченской популяции показало, что риск развития зоба увеличивается у индивидов с нулевым генотипом гена GSTT1.

ABSTRACT

The role research of the most developed and significant polymorphisms of GSTT1 and GSTM1 genes in persons with thyroid disorders in Chechen population has shown that the risk of bronchocele development increases in individuals with zero gene genotype GSTT1.

Ключевые слова: полиморфизм генов GSTT1 и GSTM1, чеченская популяция, риск развития заболеваний щитовидной железы.

Keywords: polymorphisms of genes GSTM1 and GSTT1, the Chechen population, the risk of thyroid disease.

Несомненными факторами, дестабилизирующими нормальные процессы жизнедеятельности организма, являются ксенобиотики, перечень которых за последние годы сильно возрос и продолжает расти. В норме в организме человека действует естественная защитная система детоксикации ксенобиотиков, функционирование которой зависит от структуры и свойств метаболизирующих их белков. В настоящее время известно о почти 30 белках - ферментах, участвующих в обмене чужеродных соединений, сгруппированных в определенные семейства. Наибольшую группу среди них представляют собой белки семейства глутатион-S-трансфераз (GSTs), которые были обнаружены у всех видов эукариот [14]. Наибольший интерес среди них представляют гены, кодирующие изоферменты глутатион-S-трансфераз классов мю и тета, которые участвуют в обмене широкого спектра химических соединений. Класс мю образован кластером из 5 генов: GSTМ1 (MIM:138350), GSTМ2 (MIM:138380), GSTМ3 (MIM:138390), GSTМ4 (MIM:138333) и GSTМ5 (MIM:138385) и 2 псевдогенами (GSTM1P и GSTM3P) картированными в локусе 1p13.3 [11].

Из трех аллельных вариантов гена GSTM1 наиболее изученным является нулевой аллель, являющийся результатом протяженной делеции (около 15 kb) [13]. У гомозигот по нулевому аллелю фермент в печени и клетках крови не синтезируется.

Всего 2 гена: GSTT1 (MIM:600436) и GSTT2 (MIM:600437) представляют глютатион-S-трансферазы класса тета. Гены картированы на 22 хромосоме (22q11.23) на расстоянии около 50 kb друг от друга. Фенотип гетерозиготных носителей делеции GSTT1 +/0 характеризуется как «медленные конъюгаторы», в отличие от «быстрых коньюгаторов» с генотипом GSTT1 +/+, у гомозигот GSTT1 0/0 – фермент не вырабатывается [16].

Частоты гомозиготных носителей делеции GSTM1 и GSTT1 очень высоки в большинстве исследованных на сегодняшний день популяций [1; 9; 5].

Эпидемиологические исследования показали, что лица с гомозиготной делецией глутатион S-трансфераз мю 1 (GSTM1) и глутатион S-трансферазы тета 1 (GSTT1), подвергаются более высокому риску развития нескольких типов неоплазий. Нулевые аллели GSTM1 0/0 и/или GSTT1 0/0 связывают с риском развития рака легких, колоректального рака [17], раку мочевого пузыря и молочной железы [15], рак щитовидной железы [10], острыми нарушениями мозгового кровообращения [2].

В настоящем исследовании была изучена диагностическая роль нулевых генотипов генов GSTT1/GSTM1 в отношении зоба. Так как зоб не является одинарной патологией, а включает в себя ряд различных поражений щитовидной железы, причины его возникновения могут быть разными, в том числе и влияние химических факторов, радиации и других. Очевидно, что сбой в системе детоксикации ксенобиотиков может влиять на нормальное функционирование эндокринной системы организма.

Материал и методы: Для молекулярно-генетического анализа были использованы образцы ДНК, выделенной из лимфоцитов периферической крови 101 индивида с клинически установленным диагнозом – зоб, из которых 35 случаев с эндемическим зобом, 66 со спорадической формой. Среди индивидов со спорадической формой 1 случай – с фолликулярной аденомой и 4 человека с многоузловым зобом. Контролем послужили образцы нуклеиновой кислоты, экстрагированные из венозной крови здоровых лиц. Возраст обследованных составил 39,63 ± 9,2 лет. Среди участников 5 (5 %) мужского и 96 (95 %) женского пола.

Для генотипирования использовали метод мультиплексной полимеразно-цепной реакции, позволяющей одновременно генотипировать делеционные полиморфизмы генов GSTT1 и GSTM1. Связь между полиморфизмами и восприимчивостью к зобу оценивали отношением шансов (OR) и 95 % доверительным интервалом (ДИ).

Результаты.

Результаты проведенного исследования представлены в таблице 1 (табл. 1).

Таблица 1.

Частота генотипов полиморфных локусов генов GSTT1 и GSTM1

Частота нулевых генотипов гена GSTM1 в общей группе обследованных лиц с зобом составила – 51,52 %, носители функциональных аллелей встречались с частотой 48,48 %. В контрольной группе генотипы распределились следующим образом 0/0 – 46,43 %, +/0 и +/+ – 53,57 %.

Сравнительный анализ частоты нулевых генотипов показывает, что нулевой генотип наиболее часто обнаруживается в выборке лиц с эндокринными нарушениями, чем в группе здоровых лиц. Поиск ассоциаций между наличием нефункциональных аллелей и развитием зоба показал повышенный риск разрастания ткани щитовидной железы у гомозигот по нулевым аллелям гена GSTM1 [OR = 1.23 при 95 % C.I. = 0.69–2.20]. Однако результат статистически не значим (p = 0.555).

Анализ распределения результатов генотипирования делеционного полиморфизма гена GSTT1 показывает, что у лиц, страдающих морфологическими и функциональными нарушениями щитовидной железы частота нулевого генотипа составляет – 29,17 %, а общая частота «медленных и быстрых конъюгаторов» составила 70,83 %. Среди здоровых лиц «неконъюгирующий» фенотип обнаруживался с частотой 11,90 %. При сравнении полученных значений частоты для всех вариантов генотипов в обеих группах отмечается высокий уровень частоты нулевого генотипа GSTT1 0/0 у лиц с зобом в отличие от аналогичного показателя у представителей контрольной группы. Оценка вклада изученных генотипов гена глутатион-трансферазы класса тета – T1 в риск развития зоба показывает статистически значимый эффект для носителей нулевого генотипа GSTT1 0/0 [OR = 3.05 при 95 % C.I. = 1.38–6.71 (p = 0.006)].

Двойные гомозиготные носители нуль-аллелей в неблагополучной по эндокринной системе группе составили 17,02 %, против 4.8 % в здоровой выборке. Изучение комбинированного влияния нулевых аллелей обоих генов показывает повышенную восприимчивость к формированию зоба для двойных гомозигот по делеции [OR = 5.25 95 % C.I. = 1.69–16.35 p=0,003].

Обсуждение

Заболевания щитовидной железы являются наиболее распространенными нарушениями эндокринной системы организма во всем мире. Спектр заболеваний щитовидной железы классифицируется как эутиреоидное, гипотиреоз и гипертиреоз. Среди узловых форм заболеваний щитовидной железы наиболее частой презентацией является многоузловой зоб.

Зоб представляет собой сложное заболевание, проявляющееся в результате взаимодействия генетических и экологических факторов. В немногочисленных работах по установлению генетических аспектов нарушений щитовидной железы отмечается вклад ряда полиморфных вариантов гена тиреотропного гормона TSHR D727E [7], гена, связанного с эритроидным ядерным фактором – KEAP1 R483H [12] и рядом других. Редкие исследования посвящены попытке установить связь генов детоксикации ксенобиотиков с развитием зоба. Так анализ полиморфизмов генов CYP1A1 (2454A>G, -3798T> C); CYP1A2 (-163C> A, -2467delT); ТПО (2173A> C, 769G> T); DIO2 (274а> G) у женщин, занимавшихся нефтяным органическим синтезом с заболеванием щитовидной железы (аутоиммунный тиреоидит и узловой зоб) выявил маркеры предрасположенности к развитию заболеваний щитовидной железы GG генотип и аллели G гена DIO2 (274а> G), CT и CC генотипы гена CYP1A1 (-3798T>C), связанные с развитием узлового зоба, и DD генотипы TD гена CYP1A2 (-2467delT), связанный с развитием аутоиммунного тиреоидита [8]. Бразильскими учеными в исследовании, посвященному изучению вклада генов детоксикации ксенобиотиков в риск развития болезни Грейвса, которая является самым распространенным экстра-тиреоидным проявлением базедовой болезни, было отмечено равномерное распределение генотипов по нулевым аллелям генов GSTT1 и GSTM1 в группе пациентов с базедовой болезнью и контрольной группе, а также отсутствие влияния на реакцию пациентов к лечению [6].

Существуют данные, показывающие, что распространённость эндокринопатий может быть связана с антропогенными загрязнениями [4]. Очевидно, этим можно объяснить высокий уровень распространенности эндокринных нарушений среди населения ЧР. Известно, что ЧР длительное время находилась под влиянием серьезной антропо-техногенной нагрузки, что определило ряд экологических проблем на территории республики [3].

Заключение. В результате исследования роли наиболее распространенных и значимых полиморфизмов генов второй фазы детоксикации ксенобиотиков в настоящей работе установлено, что риск развития зоба увеличивается для «неконъюгаторов» с нулевым генотипом гена GSTT1. Очевидно, что определенные ксенобиотики в условиях дефицита фермента класса тета GSTT1 оказывают токсичное влияние на работу щитовидной железы.

Таким образом, изучение молекулярно-генетических механизмов работы защитной системы организма представляется перспективным направлением для установления генетических предиктов формирования эндокринопатий.

Список литературы:

1. Баранов В.С. Геном человека и гены «предрасположенности» (Введение в предиктивную медицину). / В.С. Баранов, Е.В. Баранова, И.Н. Иващенко, М.В. Асеев // СПб.: Интермедика, 2000. – 50 с.
2. Бисултанова З.И. Ассоциативный анализ делеционных полиморфизмов генов GSTT1, GSTM1 у больных с нарушениями мозгового кровообращения / Бисултанова З.И., Бисултанова З.Р. Джамбетова П.М. // Медицинская генетика, 2015. – Том 14. № 2 (152) – С. 24–25.
3. Гайрабеков У.Т. Разработка научно обоснованных мероприятий по экологической реабилитации почвогрунтов и подземных вод г. Грозный. / У.Т. Гайрабеков // Fundamental research, 2014. – № 6& – С. 742–746.
4. Гичев Ю Здоровье человека и окружающая среда: SOS! / Ю. Гичев // Экологическая политика, Москва. – 2007. – С. 185.
5. Хрунин А. В. Полиморфизм генов глутатион-S-трансфераз в популяциях русского населения европейской части России / А.В. Хрунин, Д.В. Хохрин, С.А. Лимборская // Генетика. 2008. – Т. 44. – 4 С. 1429–1434.
6. Bufalo N.E. Genetic polymorphisms associated with cigarette smoking and the risk of Graves' disease. / N.E. Bufalo, R.B. Santos, A.N. Cury, R.A. Andrade, J. Morari, E.C. Morari, J.L. Leite, O. Monte, J.H. Romaldini, L.S. Ward // Clin Endocrinol (Oxf), 2008. – № 68 (6). – Р. 982–987.
7. Gözü H.I. Is the TSHR D727E polymorphism a genetic predisposition for multinodular goiter in the Turkish population? / H.I. Gözü, S. Özçelik, M. Aloğlu, A. Şahin, S. Temiz, A. Dayan, H. Cengiz, Y. Tütüncü, R. Bircan // Genet Mol Res. 2016. – № 15 (3). – Р. 385–90.
8. Kochetova O.V. DIO2, TPO, CYP1A1 AND CYP1A2 gene polymorphism in women with thyroid disease. / Kochetova O.V., Gaynullina M.K., Viktorova T.V. // Gig Sanit., 2014& – № 3. – Р. 52–56.
9. Mansour A.A., Frequency of glutathione-S-transferase null-M1 and null-T1 genotypes among the Turabah population in Saudi Arabia. / A.A. Mansour, O.M. Saleh, T. Askar, A.M. Salim, A. Mergani // Genet Mol Res.^ 2015. – № 14 (4). – Р. 17358–17365.
10. Morari E.C. The null genotype of glutathione s-transferase M1 and T1 locus increases the risk for thyroid cancer. / E.C. Morari, J.L. Leite, F. Granja, L.V. da Assumpção, L.S. Ward // Cancer Epidemiol Biomarkers Prev., 2002. – № 11 (11). – Р. 1485–1488.
11. Nebert D.W., Vasiliou V. Analysis of the glutathione S-transferase (GST) gene family // Hum. Genomics. – 2004. – Vol. 1, № 6. – P. 460–464 – 1.
12. Nishihara G.E. Novel Germline Mutation of KEAP1 (R483H) Associated with a Non-Toxic Multinodular. /G.E. Nishihara, A. Hishinuma, T. Kogai, N. Takada, M. Hirokawa, S. Fukata, M. Ito, T. Yabuta, M. Nishikawa, H. Nakamura, N. Amino, A. Miyauchi. // Front Endocrinol (Lausanne)^ 2016. – № 7. – Р. 131.
13. Seidegard J. Hereditary differences in the expression of the human glutathione transferase active on trans-stilbene oxide are due to a gene deletion. / J. Seidegard, W.R. Vorachek, R.W. Pero, W.R. Pearson // Proc. Nat. Acad. Sci., 1988. – Vol. 85. – P. 7293–7297.
14. Sheehan D. Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily. / D. Sheehan, G. Meade, V.M. Foley, C.A. Dowd // Biochem. J. – 2001. – Vol. 360. – P. 1–16
15. Wang X Predictive potential role of glutathione S-transferase polymorphisms in the prognosis of breast cancer. / X. Wang, Z.H. Huang // Genet Mol Res., 2015. – № 14 (3). – Р. 10236–41.
16. Wiebel F.A. The hereditary transmission of the glutathione transferase hGSTT1-1 conjugator phenotype in a large family. / F.A. Wiebel, A. Dommermuth, R. Thier // Pharmacogenetics. 1999 – № 9. – Р. 251–256.
17. Zhunussova G. Association between glutathione S-transferase M1 and T1 polymorphisms and colorectal cancer risk in patients from Kazakhstan. / G. Zhunussova, B. Zhunusbekova, L. Djansugurova // Clin Lab. 2015. – № 61 (1-2). – Р. 161–168.