Полиморфизм гена интерлейкина-4 у телеутов Кемеровской области

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

А.В. Остапцева, О.А. Глушкова, А.В. Шабалдин, М.Л. Филипенко, А.Н. Глушков, Т.Н. Агеева

Институт экологии человека СО РАН, Институт химической биологии и Фундаментальной медицины СО РАН,

г. Новосибирск Центральная районная больница,

г. Белово

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ИНТЕРЛЕЙКИНА-4 У ТЕЛЕУТОВ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

На территории Кемеровской области проживает малая народность Сибири - телеуты, для которой было проведено изучение полиморфизма гена интерлейкина-4 в сравнительном аспекте с другими популяциями (европеоидами и японцами). Обнаружено, что популяция телеутов находится в равновесном состоянии по частотам аллелей и генотипов гена интерлейкина-4. Не выявлено достоверно значимых отличий частот аллелей и генотипов этого гена в трех поколениях телеутов. Показано, что популяции европеоидов и телеутов не отличаются по распределению частот аллелей и генотипов гена интерлейкина-4 между собой, но отличаются от популяции японцев.

Ключевые слова: телеуты, интерлейкин-4, полиморфизм.

The minor nationality of Siberia - teleut, lives in the territory of Kemerovo region. The study of interleukin-4 gene polymorphism in comparative aspect with other populations (europeo-ides and japanese) was carried out for this nationality. It is revealed, that the teleut population is in the equilibrum condition on alleles and genotypes frequencies of interleukin-4 gene. There were no authentically significant differences in alleles and genotypes frequencies of this gene in three teleut generations. It was shown, that teleut and europeoid populations have no differences on distribution of interleukin-4 alleles and genotypes frequencies among themselves, but from the Japanese population.

Key words: teleut, interleukin-4, polymorphism.

Исследования последних лет выявили широкий полиморфизм иммунокомпетентных генов в различных этносах мира. Были показаны ассоциации некоторых генов иммунного ответа с иммуноопосредованной патологией [1].

В Кемеровской области компактно проживает малочисленная народность Сибири — телеуты. Ввиду замкнутости популяции, вероятность инбридинга в этом этносе высока. Кроме того, телеуты проживают в экстремальных экологических условиях, которые могут способствовать появлению новых мутаций и закреплению их в последующих поколениях. Особое значение для данной популяции имеют гены, связанные с иммунитетом — основным звеном защиты от патогенных факторов окружающей среды [2].

Интерлейкин-4 (^-4) участвует во вторичном иммунном ответе и способствует переключению плазмоцитов с выработки ^М на ^А, ^Е, которые непосредственно работают в коже и слизистых, а также являются центральным звеном в противопара-зитарном иммунитете. Кроме того, ^-4 играет важ-

ную роль в вынашивании беременности, являясь основным ростовым фактором для плаценты [3, 4].

В литературе имеются лишь отдельные данные о полиморфизме аллелей и генотипов гена ^- 4 у монголоидов [5]. Отсутствуют сведения о дрейфе этих генов на протяжении нескольких поколений в условиях выраженного техногенного воздействия на популяцию.

Целью настоящей работы явилось исследование полиморфизма гена ^-4 у телеутов Кемеровской области на протяжении трех поколений, в сопоставлении с другими этносами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для выполнения поставленных задач нами обследован 261 представитель популяции телеутов и 262 представителя европеоидов, проживающих в Кемеровской области.

ОЯ/Одициш

ДНК выделяли из лейковзвеси венозной крови методом перхлоратной экстракции с последующим этанольным осаждением [6].

Для определения полиморфизма IL-4 использовался метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) с праймерами, фланкирующими полиморфный регион в пределах второго интрона, в котором находится вариабельное количество тандемных повторов — 70 нуклеотидных пар (н.п.): 5, GG C TAC TGT GTG GTA AAT AG З, и 5, CCT ACA ACC GAT CTG TCA GG З,. В результате амплификации детектировали фрагменты ДНК размером 255 и З25 н.п. с 2 и З тандемными повторами, соответственно. Эти аллели были обозначены Mout et al. как 2R и 3R [7] (рисунок).

леля в популяции, очевидно, может быть связана с низкой приспособляемостью индивида с таким генотипом к условиям проживания в регионе.

Полиморфизм гена ^-4 связан с наличием тандемных повторов в пределах второго интрона [7]. Выявлено два аллеля, соответствующих 2 и 3 повторам (2И и 3И). Как видно из таблицы 1, частота встречаемости аллелей была сопоставимой (52,5 % и 47,5 %).

Таблица 1

Частота распределения аллелей и генотипов в популяции телеутов

Аллель Частота (%), n = 522

2R 52,5

3R 47,5

Генотип Частота (%), n = 261

2R/2R 31,B

2R/3R 41,4

3R/3R 26,B

Дорожки обозначены полученными генотипами.

М.В. - стандарт молекулярного веса ДНК плазмиды рВ!и$спр1 БК 2, которая гидролизована эндонуклеазой рестрикции МБр 1

Для обработки данных о распределении полиморфизма гена ^-4 использовали стандартные генетико-статистические методы. Частоту аллелей и генотипов рассчитывали как процентное соотношение индивидуумов, несущих данный аллель и генотип, к общему числу исследуемых. Для определения статистически достоверной разницы в частоте встречаемости генов в сравниваемых группах использовался критерий Фишера для малых выборок с поправкой Йейтса на непрерывность, а также %2. Различия считали достоверными при ошибке менее или равной 5 % (р < 0,05), что допустимо при биологических исследованиях [8, 9].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Можно предположить, что для каждой популяции, проживающей именно в данном регионе, определенный характер распространения аллелей и генотипов отражает адаптивные процессы приспособления к конкретной экологической ситуации на популяционном уровне, придавая их носителям свои селективные преимущества. Тогда как редкость ал-

С целью оценки стабильности генетического полиморфизма ^-4 у телеутов в ряду поколений, проведен анализ частот аллелей и генотипов в трех поколениях. К первому поколению относили людей в возрасте 50 лет и старше, ко второму — от 21 до 49 лет, к третьему — 20 лет и моложе. В таблице 2 представлены полученные данные о распределении частот аллелей и генотипов в разных поколениях телеутов.

Таблица 2

Частота распределения аллелей и генотипов в поколениях телеутов

І поколение II поколение Ill поколение

Аллель n = 16B n = 150 n = 204

2R 49,4 51,3 55,9

3R 50,6 4B,7 44,1

Генотип n = B4 n = 75 2 10 II n

2R/2R 2B,6 34,7 32,4

2R/3R 41,7 37,3 44,0

3R/3R 29,7 2B,0 23,6

Роль тех или иных факторов, определяющих генетическую структуру популяции, неоднозначна. Достоверных отличий в распределении частот аллелей и генотипов между поколениями телеутов не обнаружено. В то же время, прослеживается тенденция увеличения частоты 2 И аллеля и снижение частоты 3И аллеля. Вероятно, частоты аллелей и генотипов гена ^-4 не изменяются под воздействием инбридинга, отбора, дрейфа генов, брачной ассорта-тивности, миграции, по крайней мере, на протяжении последних трех поколений. Для подтверждения выше сказанного, проведено сравнение наблюдаемых частот генотипов с ожидаемыми, рассчитанными с учетом закона Харди-Вайнберга. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3

Распределение частот встречаемости генотипов гена 1Ь4 в популяции телеутов с учетом закона Харди-Вайнберга

Учитывая данные, приведенные в таблице, можно отметить, что распределение частот генотипов носило равномерный характер, с незначительным преимуществом гетерозигот 2К/3И. По всем генотипам наблюдаемые частоты не отличались от ожидаемых. Это свидетельствует о соблюдении закона Харди-Вайнберга и о постоянстве частот генотипов. В целом, проведенное исследование показало, что в популяции телеутов отсутствуют факторы динамики по данному гену на протяжении трех поколений. Популяция телеутов находится в динамическом равновесии по гену ^-4. Однако нельзя исключить и того, что техногенные и другие факторы могут оказывать влияние на изменение полиморфизма изучаемых и других генов на протяжении более трех поколений.

Одной из важнейших характеристик популяции является ее иммуногенетический профиль. Анализ особенностей распределения интерлейкинов позволяет количественно охарактеризовать различные популяции, установить степень их сходства или различия, что дает обширный материал для понимания генетической связи различных народов. Мы провели сравнительный анализ характера полиморфизма гена ^-4 в популяциях телеу-тов, европеоидов (жителей Кемеровской области) и японцев. Данные о японской популяции взяты из литературы [10]. Результаты исследования представлены в таблице 4.

Как видно из таблицы, частоты встречаемости аллелей 2И и ЗИ, также как и трех генотипов, у телеутов и европеоидов были сопоставимыми. В популяции японцев 2И аллель встречался реже, чем у телеутов и европеоидов Кемеровской области. В то же время, в японской популяции аллель ЗИ встречался достоверно чаще, чем у телеутов и европеоидов.

Частоты генотипов 2К/2И и 2К/3И у теле-утов и европеоидов Кемеровской области были сопоставимы и встречались достоверно чаще, а ЗИ/ЗИ — достоверно реже, чем у японцев. Можно предположить, что телеуты и европеоиды (жители Кемеровской области) имеют равные частоты аллелей и генотипов по данному гену, ввиду сходных условий проживания. Для уточнения вопроса о характере распределения

аллелей и генотипов ^-4 гена в монголоидных популяциях, необходимо иметь данные по другим не островным монголоидным популяциям (китайцы, буряты, монголы и т.д.). Ввиду того, что вопрос о полиморфизме гена ^-4 изучается только в последние 2 года, эти популяции мало исследованы и в доступной литературе интересующие нас данные не обнаружены.

Ввиду того, что полученные результаты указывают на возможность панмиксии между европеоидами и телеутами, была дана характеристика соответствия частот генотипов ^-4 закону Харди-Вайнберга в популяции телеутов и европеоидов.

Как видно из таблицы, отклонения от закона Харди-Вайнберга в популяции телеутов не обнаружено. В то же время, в европеоидной популяции, по гетерозиготному генотипу 2К/3И и по гомозиготному ЗИ/ЗИ, выявлено достоверное отличие частот наблюдаемой от ожидаемой. Это указывает на наличие факторов динамики в популяции европеоидов и на отсутствие таковых в популяции телеутов. Это единственное существенное различие между те-леутами и европеоидами, вероятно, связано с тем, что группа европеоидов более гетерогенна по национальному составу и миграционной активности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для популяции телеутов характерно равновесное состояние по частотам аллелей и генотипов гена ^-4. Нами не выявлено достоверно значимых

Таблица 4

Распределение частот аллелей и генотипов гена !Ь-4

Популяции

1 2 3 Р

п = 261

Аллели:

2R 52,5 53,8 10,8 р'- 3< 0,01, р2- 3< 0,01

3R 47,5 46,2 89,2 р'- 3< 0,01, р2- 3< 0,01

Генотипы:

2R/2R 31,8 37,0 5,6 р1- 3< 0,01, р2- 3< 0,01

2R/3R 41,4 33,6 10,2 Р1- 3< 0,01, р2- 3< 0,01

3R/3R 26,8 29,4 84,2 Р1- 3< 0,01, р2- 3< 0,01

Примечание: 1 - телеуты, 2 - европеоиды, 3 - японцы.

Таблица 5

Распределение частот встречаемости генотипов гена 1Ь4 в популяции телеутов и европеоидов с учетом постоянства Харди-Вайнберга

Распределение генотипов у телеутов Распределение генотипов у европеоидов

Генотипы наблюдаемое п = 261 ожидаемое по закону Харди-Вайнберга наблюдаемое п = 262 ожидаемое по закону Харди-Вайнберга

2R/2R 83 72 97 76

2R/3R 108 130 88 130*

3R/3R 70 59 77 56**

Примечание: * - х2 = 15,54, р < 0,01, ** - х2 = 4,44, р < 0,05.

Частота распределения генотипов п = 261

Генотип ожидаемая по закону наблюдаемая .. _ . , Харди-Вайнберга

2R/2R 2R/3R 3R/3R 83 72 108 130 70 59

О&Одициш

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

отличий частот аллелей и генотипов гена ^-4 в трех поколениях телеутов. Установлено, что генетическая структура популяции европеоидов и теле-утов Кемеровской области схожа, что указывает на возможность общего подхода в поисках генетических маркеров заболеваний, ассоциированных с ^-4. Показано, что популяции телеутов и европеоидов отличаются по распределению частот аллелей и генотипов гена интерлейкина-4 от популяции японцев.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Коненков, В.И. Анализ полиморфизма гена !Ь-4 у здоровых и ВИЧ-инфицированных //Микробиология. - 2001. - № 4. - С. 28-32.

2. Гафаров, Н.И. Генетический полиморфизм у телеутов Беловского района Кемеровской области: сывороточные белки и эритроци-тарные ферменты /Гафаров Н.И. //Генетика человека и патология: Сб. науч. тр. - К., 2002. - № 6 - С. 25-27.

3. Галактионов, В.Г. Иммунология /Галактионов В.Г. - М., 2000. -356 с.

4. Пол, У. Иммунология /Пол У. - М., 1988. - Т. 2. - 456 с.

5. Noguchi, E. No Association between Atopy/Asthma and the Ile50val Polymorphism of IL-4 Receptor /Noguchi E. //Am. J. of Resp. and Crit. Care Med. - 1999. - Vol. 160, N 1. - P. 342-345.

6. Unfried, G. Interleukin 1 receptor antagonist polymorphism in women with idiopathic recurrent miscarriage /Unfried G., Tempfer C., Schne-eberger C. //Fertil. Steril. - 2001. - Vol. 75, N 4. - P. 683.

7. Mout, R. Repeat polymorphisms in the interleukin-4 gene (IL4) /Mout R., Willemze R., Landegent J.E. //Nucleic. Acids. Res. - 1991. - Vol. 19, N 13. - P. 3763.

8. Лакин, Г.Ф. Биометрия /Лакин Г.Ф. - М., 1990. - 352 с.

9. Животовский, Л.А. Популяционная биометрия /Животовский Л.А. -М., 1991. - 245 с.

10. Nakayama, E. Polymorphism in the Interleukin-4 Promoter Affects Acquisition of Human Immunodeficiency Virus Type Syncytium-Inducing Phenotype /Nakayama E. //J. of Virology. - 2000. - Vol. 74, N 12. - P. 5452-5459.

КОНФЕРЕНЦИЯ РАЕ

"ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ И БИОЛОГИИ" -

Тунис, 12-19 июня 2005 г.

Прием заявок и тезисов до 12 апреля 2005 г.

КОНФЕРЕНЦИЯ РАЕ

"ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ И БИОЛОГИИ" Секция молодых ученых, студентов и специалистов -Тунис, 12-19 июня 2005 г.

Прием заявок и тезисов до 12 апреля 2005 г.

II КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ "НАУЧНОЕ СТУДЕНЧЕСКОЕ СООБЩЕСТВО И СОВРЕМЕННОСТЬ" -Анталия, 22-29 мая 2005 г.

Прием заявок и тезисов до 5 апреля 2005 г.

III КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ "МЕДИЦИНСКИЕ, СОЦИАЛЬНЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОХРАНАНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ" -Анталия, 22-29 мая 2005 г.

Прием заявок и тезисов до 5 апреля 2005 г.

ОМкката № 1 2005

в Кузбассе