Генетические особенности метаболизма ксенобиотиков и предрасположенность к патологии беременности. Часть II

Статья поступила в редакцию 14.01.2016 г.

Гордеева Л.А., Воронина Е.Н., Глушков А.Н.

Институт экологии человека СО РАН,

г. Кемерово

ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН,

г. Новосибирск

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА КСЕНОБИОТИКОВ И ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К ПАТОЛОГИИ БЕРЕМЕННОСТИ. ЧАСТЬ II

Во время II стадии детоксикации реактивные метаболиты ксенобиотиков преобразуются в гидрофильные продукты, легко выводимые из организма. Особая роль в этом процессе отводится ферментам, относящимся к классу тран-сфераз: гпутатион-Б-трансферазам (GST) и ариламин^ацетилтрансферазам (NAT). Гены ферментов GST и NAT у женщин могут служить хорошими кандидатами на роль предикторов патологии во время беременности (невынашивание беременности, преждевременные роды, задержка внутриутробного развития плода, врожденные пороки развития плода). В обзоре рассмотрены известные сведения о влиянии функционального полиморфизма генов GSTA, GSTM1, GSTT1, GSTP1 и NAT^ NAT2 на предрасположенность к патологии у беременных женщин и к дефектам развития у плода.

Ключевые слова: метаболизм ксенобиотиков; гены детоксикации ксенобиотиков;

глутатион-Б-трансфераза; ариламинМ-ацетилтрансфераза; невынашивание беременности; врожденный дефект развития.

Gordeeva L.A., Voronina E.N., Glushkov A.N.

Institute of Human Ecology, Kemerovo,

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Novosibirsk

GENETIC FEATURES OF XENOBIOTICS METABOLISM AND SUSCEPTIBILITY TO PATHOLOGY OF PREGNANCY.

PART II

The reactive metabolites of xenobiotics are converted into hydrophilic products readily deducible from the body during stage II detoxification. The transferases enzymes: glutathione-S-transferases (GSTs) and arylamine N-acetyltransferases (NATs) play an important role in this process. The GST and NAT genes in women can provide good candidates for the role of predictors to pathology during pregnancy (recurrent miscarriage, premature births, intrauterine growth retardation and congenital malformation in fetus). In this part of review considers the known data on the effect of polymorphisms GSTA, GSTM1, GSTT1, GSTP^NAT! иNAT2 genes and external factors (industrial pollution of air and water, smoking, diet) on the susceptibility to pathology in pregnant women.

Key words: xenobiotics metabolism; genes of xenobiotics detoxication;

glutathione-S-transferase; arylamine N-acetyltransferase;

recurrent miscarriage; congenital malformation.

Во время II стадии детоксикации реактивные метаболиты ксенобиотиков преобразуются в гидрофильные продукты, которые затем легко выводятся из организма. Функционирование всех ферментов II стадии ограничивается тем, что они метаболизируют только те вещества, у которых есть определенные функциональные группы. Наиболее важные ферменты II стадии относятся к классу тран-сфераз, имеющих ряд достоинств: они есть во всех клетках; функционируют при любых способах поступления ксенобиотиков в организм; осуществляют или завершают детоксикацию, а иногда и исправляют ошибки ферментов I стадии [23]. В этом обзоре рассматриваются известные сведения о влиянии функционального полиморфизма генов GST и NAT и внешних факторов на предрасположенность к раз-

личным видам патологии у беременных женщин, в том числе дефектам развития у плода.

СЕМЕЙСТВО ГЕНОВ ГЛУТАТИОН-S-ТРАНСФЕРАЗ

Суперсемейство генов GST объединяет 7 семейств генов, первичной функцией которых является катализ коньюгации глутатиона с реактивными электро-фильными метаболитами мутагенов и канцерогенов, образующихся в результате процессов окисления I стадии, и выведение этих комплексов из организма. Наибольший интерес представляют четыре класса генов GST, которые кодируют цитозольные растворимые ферменты GST (а, ц, я и 0). Это связано с их де-токсикацией множества ксенобиотиков, в особенности полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) [13].

GSTМ1

Ген GSTМ1 входит в состав генного кластера (хромосома 1p13.3), который включает в себя пять сцепленных генов: 5'-GSTМ4-GSTМ2-GSTМ1-GSTМ5-

Корреспонденцию адресовать:

ГОРДЕЕВА Людмила Александровна,

650065, г. Кемерово, пр. Ленинградский, д. 10,

Институт экологии человека СО РАН.

Тел.: +7-913-322-78-99.

E-mail: gorsib@rambler.ru; ihe@kemtel.ru

ОКОшщна Medicine

вф6ассе ™ T 15 № з гше

3

ДНК-аддуктов в плаценте, а также внутриклеточных маркеров окислительного стресса, таких как 8-гидрокси-2'-деоксигуанозин и малондиальдегид у беременных женщин, живущих в условиях техногенного загрязнения [15, 45]. С другой стороны, в исследованиях Topinka J. et al. (1997) обращает на себя внимание факт, что только беременные женщины с генотипом GSTМ1«0/0» при низкой дозе экспозиции ПАУ в воздухе образуют больше ПАУ-ДНК-аддуктов в плаценте, чем при высокой экспозиции ПАУ. В случае высокой экспозиции ПАУ во время беременности (курение, зимний период) различия в образовании ПАУ-ДНК-аддуктов между генотипами GSTМ1 у женщин стираются [45].

В таблицах 1 и 2 приведены результаты исследований ассоциаций полиморфизма гена GSTМ1(del) и факторов среды с риском развития репродуктивных нарушений у женщин. Приведенные исследова-

Таблица 1

Ассоциации полиморфизма генов GST у женщин с невынашиванием беременности и преждевременными родами

Table 1

Association of GSTgeneticpolymorphisms in women withrecurrent miscarriage and premature births

Полиморфизм GST Воздействие внешнего фактора Ассоциация (OR) Дизайн исследования Исследование

GSTM1 (del) Употребление кофе GSTМ1"0/0", OR = 2,25 (1,13-4,49) (103 Случай-контроль - случай, 101 - контроль) Nonaka et al. [29]

GSTМ1"0/0", OR = 2,23 (1,36-3,66) (115 - Случай-контроль случай,160 - контроль) Sata et al. [36]

GSTМ1"0/0", OR = 3,1 (1,3-7,0) Случай-контроль (89 - случай) Hirvonen et al. [14]

GSTМ1"0/0" (31 Случай-контроль  случай,76 - контроль) Иващенко с соавт. [17]

GSTT1 (del) GSTT1"0/0" OR = 2,23 (1,99-3,12) (200 Случай-контроль - случай, 300 - контроль) Parveen et al. [31]

GSTT1"0/0" мета-анализ OR = 4,39 (174 Случай-контроль  случай,180 - контроль) Nair et al. [28]

GSTT1"0/0" OR = 1,97 (1,01-3,82) Когорта (40 супружеских пар) Беспалова с соавт. [2]

GSTT1"0/0" мета-анализ OR = 1,20 (2526 Случай-контроль - случай, 4565 - контроль) Liu et al.[26]

Курение CYP1A1*2A +GSTT1"0/0" OR = 5,80 (2,0-21,6) (571 - Случай-контроль случай, 1178 - контроль) Tsai et al. [46]

GSTM1 (del)+GSTT1 GSTМ1"0/0" + GSTT1"0/0" мета-анализ OR=3,08 (1,83-5,15) (174 Случай-контроль  случай,180 - контроль) Nair et al. [28]

(del) GSTМ1"0/0" + GSTT1"0/0" OR = 3,08 (1,39-6,78) Когорта (40 супружеских пар) Беспалова с соавт. [2]

GSTP1 (Ile105Val) (rs1695) Употребление кофе и курение генотипG/G (Val/Val) OR = 4,1 (1,2-13,3) (187 Случай-контроль - случай,109 - контроль) Zusterzeel et al. [51]

GSTA1 C-69T (rs3957357) Аллель -69T в сочетании с GSTМ1"+" OR = 4,61 (2,12-10,00) (121 Случай-контроль - случай, 113 - контроль) Polimanti et al. [32]

Сведения об авторах:

ГОРДЕЕВА Людмила Александровна, канд. биол. наук, зав. лабораторией иммуногенетики, Институт экологии человека СО РАН, г. Кемерово, Россия. Е-mail: ihe@kemtel.ru

ВОРОНИНА Елена Николаевна, канд. биол. наук, мл. науч. сотрудник, лаборатория фармакогеномики, ИХБФМ СО РАН, г. Новосибирск, Россия. Е-mail: voronina_l@inbox.ru

ГЛУШКОВ Андрей Николаевич, доктор мед. наук, директор, Институт экологии человека СО РАН, г. Кемерово, Россия. Е-mail: ihe@kem-tel.ru

GSTМ3-3' [13]. Он экспрессируется во многих тканях, наибольшая его экспрессия наблюдается в печени, лимфоцитах и лимфоидных органах, но в плаценте экспрессия гена отсутствует [39].

Идентифицированы три аллеля гена GSTМ1: GSTМ1«0»(del), GSTМ1-A и GSTМ1-B, последние отличаются друг от друга на одну нуклеотидную замену и функционально идентичны (генотип GSTM1«+»). У носителей аллеля GSTМ1«0» отмечается отсутствие РНК и белкового продукта, вследствие протяженной делеции гена GSTМ1. Отмечено, что носители гомозиготного генотипа GSTМ1«0/0» чаще страдают онкологическими заболеваниями, чем носители хотя бы одной функциональной копии гена [13].

Кодируемые геном GSTМ1 ферменты играют важную роль в защите ДНК от повреждений и образования аддуктов. Обнаружено, что делеция гена (генотип GSTМ1«0/0») связана с образованием ПАУ-

4 T. 15 № 3 2016 MedicLn¿L,„ СМЗшщш

inKuzbass в Кузбасс*

Таблица 2

Ассоциации материнского полиморфизма генов GST и факторов окружающей среды с дефектами развития у ребенка

Table 2

Association of GST genetic polymorphisms in mothers and environmental factors with developmental defects in the fetus

Ассоциация

Патология у ребенка Исследование Дизайн Полиморфизм Генотип матери Внешний фактор

исследования Генотипа Генотип + фактор

Низкая масса тела Sasaki Когорта GSTM1 (del) GSTМ1"0/0" Курение P = 0,004

при рождении et al. [35] (293 женщины) CYP1A1*2A + GSTM1 (del) TT + GSTМ1"0/0" P = 0,01

Wang Случай-контроль GSTT1 (del) GSTT1"0/0" Курение OR = 2,8 P < 0,001

et al.[48]

Sram Когорта CYP1A1*2A + TT+GSTМ1"0/0" Курение OR = 1,5 P < 0,05

et al.[41]

Danileviciute Когорта GSTT1 (del) GSTT1"0/0" Курение P = 0,018 P = 0,036

et al. [б] (543 женщины) GSTT1 (del) + GSTM1 (del) GSTT1"0/0" + GSTМ1"0/0" P = 0,078 P = 0,008

Danileviciute Когорта GSTM1 (del) GSTМ1"0/0" Тригалометаны OR = 4,2

et al. [7]

Duarte-Salles Когорта GSTP1 аллель105Val Диета с низким P = 0,0б9 P = 0,003

et al. [9] (657 женщин) (Ile105Val) содержанием витамина С, содержание в пище бенз[а]пирена

Yamada Когорта GSTM1 (del) GSTМ1"0/0" P = 0,035

et al. [49]

Delpisheh Случай-контроль GSTT1 (del) GSTT1"0/0" Курение OR = 1,5

et al.[8]

180 - контроль) GSTM1

Беспалова Случай-контроль GSTP1 A/C Курение OR = 4,3

с соавт. [3]

Sharma Когорта GSTM1 (del) + GSTM1"0/0" + Пестициды P < 0,05

et al.[38] (50 женщин) GSTT1 (del) GSTT1"0/0"

GSTM1"0/0" P < 0,05

ния показывают, что GSTМ1«0/0» у женщин можно рассматривать в качестве фактора риска невынашивания беременности (НБ) и дефектов развития у плода.

Однако, принимая во внимание сложность взаимодействия ПАУ и генетического полиморфизма, оценка риска патологии у беременных женщин только на основании генотипа GSTМ1 недостаточна. В зависимости от степени загрязнения окружающей среды может меняться чувствительность к ксенобиотикам у беременных женщин: то, что являлось фак-

тором риска для генотипа GSTМ1«0/0» в одних условиях, может стать фактором устойчивости в других. Кроме того, степень риска генотипа GSTМ1«0/0» также может зависеть и от его комбинации с другими функционально ослабленными вариантами GST, в особенности с генотипом GSTT1«0/0».

GSTH

ГенGSTТ1 (хромосома 22q11.2) кодирует ферменты GST^, выявляемые у человека, главным образом, в эритроцитах, более низкие уровни их экспрес-

Information about authors:

GORDEEVA Lyudmila Aleksandrovn, PhD Biology, head of laboratory immunogenetics, Institute of Human Ecology, Kemerovo, Russia. E-mail: ihe@kemtel.ru

VORONINA Elena Nikolaevna, PhD Biology, junior research fellow, laboratory pharmacogenomics, Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Novosibirsk, Russia. E-mail: voronina_l@inbox.ru

GLUSHKOV Andrej Nikolaevich, MD, professor, director, Institute of Human Ecology, Kemerovo, Russia. E-mail: ihe@kemtel.ru

Оiùuima Medicine

™ T. I5 № 3 2°1б

5

Таблица 2

Ассоциация

Патология у ребенка Исследование Дизайн Полиморфизм Генотип матери Внешний фактор

исследования Генотип + фактор

Генотипа

Расщелина губы и/или неба Hozyasz Случай-контроль GSTM1 (del) + GSTM1"0/0" + Курение OR = 6,9

et al. [16]

vanRooij Случай-контроль GSTT1 (del) GSTТ1"0/0" Курение OR = 3,2

et al.[47]

Krapels Случай-контроль GSTP1 аллель 105Val Курение OR = 1,5 OR = 1,9

et al. [22] (155- случай, 195- контроль) (Ile105Val) (0,9-2,5), P > 0,05 (0,9-4,0), P > 0,05

Атрезия пищевода Filonzl et al. [11] Случай-контроль (20- случай, 40- контроль) GSTM1 (del) GSTM1"0/0" P = 0,022

Снижение функций легких Chen et al.[5] Когорта (370 матерей и 370 детей) GSTM1 (del) GSTM1"0/0" Курение

Врожденные пороки развития Gordeeva Случай-контроль GSTT1 (del) GSTТ1"0/0" OR = 3,6

(ВПР): et al. [12] (235- случай, 273- контроль) (2,3-5,6), P = 0,001

- ВПР сердечно-сосудистой OR = 5,0

системы

- ВПР мочевыделительной OR = 4,2

системы

- ВПР центральной нервной OR = 4,4

системы

Пороки сердца (транспозиция Tang Случай-контроль GSTA4 Курение

магистральных артерий, et al. [43] (616- случай, rs2397135 CC OR = 1,7

тетрада Фалло, дефект 1645- контроль)

межжелудочковой rs182623 TT OR = 1,7

перегородки и т.д.)

сии были найдены в печени и легких [25]. Ферменты GSTТ1 в плаценте не обнаружены в течение всей беременности [39].

Идентифицировано два аллеля гена: GSTT1A и GSTT1-0(del), последний характеризуется протяженной делецией в структурной части гена, что связано с отсутствием активности ферментов GSTТ1 у человека, и ассоциацией с разными заболеваниями [25].

По сравнению с ферментами GSTМ1 ферменты GSTТ1 могут проявлять специфичность по отношению к катализируемому субстрату. В качестве субстрата для них чаще выступают небольшие карбоно-вые цепочки, содержащие, по крайней мере, одну эпоксидную группу. Кодируемые геном GSTТ1 изо-ферменты связаны с детоксикацией метаболитов более опасных для клетки химических канцерогенов, таких как 1,3-бутадиен, дигалоалкены, стирен-7,8-оксид и оксид этилена. У людей с генотипом GSTT1«0/0» снижена способность к метаболизму вышеперечисленных канцерогенов [25].

Молекулярно-эпидемиологические исследования показали, что гомозиготность по аллелю GSTT1-0 (генотип GSTT1«0/0») у женщин связана с риском патологической беременности и дефектами развития

у плода (табл. 1 и табл. 2). Таким образом, у женщин гомозиготный генотип GSTT1«0/0» может рассматриваться в качестве фактора риска репродуктивных нарушений, особенно на фоне курения.

Механизмы влияния генов GSTT1 и GSTМ1 на развитие разных видов патологии беременности до конца не выяснены. Предполагается, что при НБ функционально ослабленные варианты этих генов в большей степени связаны с глутатионзависимой ан-тиоксидантной защитой в результате изменения активности системы перекисного окисления липидов и снижения метаболической и детоксицирующей функции плаценты у беременных женщин [3]. Интенсивность перекисного окисления липидов, связанная с полиморфизмом генов GST, оказывает токсичное действие на клеточные мембраны [3]. В пользу этого предположения свидетельствуют работы, в которых выявлены ассоциации функционально ослабленных вариантов генов GSTT1 иGSTМ1 с развитием плацентарной недостаточности и с гестозом у беременных женщин [3, 27]. Неправильное развитие плаценты во время беременности также становится дополнительным источником свободных радикалов в фетоплацентарном комплексе [3]. Не исключено, что

T. 15 № 3 2016 MedicLn,L» C^fef

6

у женщин с функционально ослабленными генотипами GSTT1 и GSTM1 вредные факторы окружающей среды в комбинации с эндогенными факторами способны оказывать синергичный эффект через ок-сидативный стресс и приводить к дефектам развития у плода.

GSTP1

Ген GSTP1 (хромосома 11q13) кодирует ферменты GSTP1, которые у женщин в основном выявляются в эпителиальной ткани легких, молочных железах, мочевом пузыре. Ферменты GSTP1 являются мажорными ферментами GST плаценты. Есть мнение, что их активность в большей степени связана с метаболизмом гормонов, чем с процессами детокси-кации ксенобиотиков [39]. Однако Obolenskaya M. с соавт. (2004) показали, что активность ферментов GSTP1 в плаценте является неспецифическим индикатором влияния неблагоприятных факторов окружающей среды, а также показателем эффективности детоксикации в плаценте и степени риска для плода [30].

В гене GSTP1 наиболее изучены две функциональные однонуклеотидные замены (SNP): c.313A>G в 5 экзоне гена, приводящая к замене аминокислот Ile^Val в 105 кодоне (rs1695) и c.341C>T, связанная с заменой аминокислот Ala^Val в 114 кодоне (rs1138272). У носителей аллеля 105Ile обнаружена повышенная каталитическая активность фермента по отношению к 1-хлор-2,4-динитробензолу по сравнению с носителями аллеля 105Val. Напротив, носители аллеля 105Val имеют повышенную каталитическую активность ферментов к ПАУ-диолэпоксидам. Предполагается, что замена в Ala^Val в 114 кодоне усиливает эффект замены аминокислот Ile^Val в 105 кодоне [42].

Роль полиморфизма гена GSTP1 в развитии репродуктивной патологии менее изучена по сравнению с генами GST локусов M1 и T1, тем не менее, результаты исследований показывают, что в большинстве случаев аллель 105Val гена GSTP1 выступает предиктором репродуктивных нарушений у женщин (табл. 1 и 2). Как предполагается, носители генотипа Val/Val гена GSTP1 являются более чувствительными к воздействию канцерогенов, имеющих структурное сходство с 1-хлор-2,4-динитробензолом, но менее восприимчивыми к ПАУ-диолэпоксидам [42].

Таким образом, для уточнения влияния аллелей гена GSTP1 у женщин на предрасположенность к отдельным видам патологии беременности и дефектам развития у плода необходимы знания о спектре тератогенов, воздействию которых подвергается беременная женщина, а также условий их жизни (вредные привычки, диета, местожительство и т.д.). В зависимости от природы химических соединений может меняться степень риска, связанная с геном и его продуктом.

GSTA

Кластер генов GSTA (хромосома 6p12) включает 5 функциональных генов: GSTA1, GSTA2, GSTA3,

GSTA4 и GSTA5, и 7 псевдогенов. Гены GSTA1, GSTA2 и GSTA4 широко экспрессируются во всех тканях. Транскрипт GSTA3 редко выявляется в связи с дефектом сплайсинга, предположительно экспрессия гена зависит от онтогенеза. Продукт экспрессии гена GSTA5 до сих пор не найден в какой-либо ткани [10].

Роль генов GSTA в развитии репродуктивных нарушений у женщин стала изучаться недавно. Несмотря на это, выявлены ассоциации отдельных вариантов генов GSTA1 и GSTA4 у женщин с НБ и дефектами развития у плода (табл. 1 и 2).

В случае ассоциации SNP-69C>T(rs3957357) гена GSTA1 с НБ получены противоречивые данные. Обнаружено, что у итальянок вариант -69T гена GSTA1 ассоциирован с риском НБ [32], но у китаянок такой связи не прослеживается [50]. Как показали исследования, у носителей аллеля -69T снижена экспрессия гена и количество белка GSTA [32].

Интересные факты получены в исследовании Becho соавт. (2006), где было найдено, что у пьющих много кофе американок риск рождения мертвого плода значительно выше, если у женщин выявлялась комбинация функционально ослабленных генотипов генов GSTA1 (rs3957357), CYP1A2 (rs762551) и аллелей NAT2*5, NAT2*6 и NAT2*7. Но отдельно друг от друга эти генотипы и аллели у женщин не вносили значимого эффекта в риск мертворождения [1].

Ген GSTA4 высоко полиморфен. Исследования Tang X. с соавт. (2014) показали, что генотипы GGc. *4045G>T (rs2397135) и TT c.-1830T>A (rs182623) гена GSTA4 у курящих матерей могут быть предикторами пороков сердца у плода [43]. Ранее обнаружено, что SNPc.-1830T>A гена GSTA4 может повышать активность транскрипции гена. У носителей варианта -1830A детоксицирующая функция фермента увеличена, и они реже болеют раком легкого [33]. Кодируемые геном ферменты высоко активны в отношении 4-гидрокси-2-ноненала — побочного продукта перекисного окисления липидов и арахидо-новой кислоты, индуцирующего апоптоз в клетках, особенно у курильщиков [33].

Таким образом, информации о реальном эффекте полиморфизма в генах GSTA1 и GSTA4 у женщин в развитии репродуктивных нарушений у женщин слишком мало. Предварительные данные указывают на необходимость более тщательного исследования в данном направлении.

СЕМЕЙСТВО ГЕНОВ АРИЛАМИН-N-АЦЕТИЛТРАНСФЕРАЗ

Семейство генов NAT (хромосома 8p23.1-21.3) кодируют ферменты NAT1 и NAT2, первичной функцией которых является N- и О-ацетилирование ксенобиотиков, содержащих ароматические и гетероциклические амины выхлопных газов двигателей, а также гидрозиновые группы — компоненты табачного дыма, некоторые лекарства, пестициды и т.д. [4]. Установлено, что ферменты NAT1 и NAT2 имеют перекрывающиеся, но четко отличающиеся профили специ-

ОКОицина Medicine

™ T 15 № з гше

7

фических активностей [4]. Молекулярно-эпидемио-логические исследования показали, что по активности фенотипа ацетилирования всех людей можно разделить на группы «быстрых» и «медленных» ацетиля-торов, это определяется полиморфизмом в генах NAT.

NAT1

Экспрессия гена NAT1 у человека обнаружена почти во всех тканях, включая эритроциты и лейкоциты. На ранних сроках беременности уровень экспрессии гена NAT1 в плаценте в 1000 раз выше уровня экспрессии гена NAT2 [21, 39]. Ферменты NAT1 имеют оригинальный субстратно специфичный профиль и в дополнении к метаболизму ксенобиотиков могут участвовать в ацетилировании p-аминобензойной кислоты и р-аминобензоил^-глутамата — продуктов метаболизма фолатов [21].

Ген NAT1 полиморфен, установлено более 25 аллелей, оказывающих влияние на активность фермента. Наиболее хорошо охарактеризованы аллели NAT1*10 (1088T>A, rs1057126 и 1095C>A, rs15561) и NAT1*11, который представлен сочетанием 6 SNP: rs4986989, rs4986988, rs4987076, rs4986990, rs4986783, rs72554666. Носители аллелей NAT1*10 и NAT1*11 характеризуются высокой N-ацетилирующей активностью ферментов NAT1 и чаще болеют раком [4], а новорожденные дети чаще имеют расщелину губы и spina bifida [24, 47].

Исследования Jensen с соавт. (2005, 2006) показали, что женщины с двумя копиями аллеля NAT1*11 в два раза чаще вынашивают ребенка со spina bifida, по сравнению с женщинами с одной копией этого аллеля. Авторы предположили, что во время беременности генотип NAT1 вместе с курением еще сильнее будут увеличивать риск spina bifida у плода [19, 20]. Предполагается также, что генетически высокий синтез ферментов NAT1 у беременных женщин может коррелировать со снижением концентрации фолатов в крови и способствовать нарушению процессов формирования нервной трубки и аномальному развитию плода [21].

Таким образом, «быстрые» аллели гена NAT1 у женщин во время беременности могут отвечать за активацию экзо- и эндогенных тератогенов и способствовать фолат-зависимым дефектам развития плода.

NAT2

Ген NAT2 кодирует ферменты NAT2, которые у женщин преимущественно синтезируются в клетках печени и эпителия кишечника, во время беременности ген экспрессируется и в плаценте [39].

В гене NAT2 идентифицировано более 20 аллель-ных вариантов, ответственных за фенотипы «быстрого» и «медленного» ацетилирования. К аллелям «медленного» ацетилирования относят группы NAT2*5 (c.341T>C, rs1801280 и c.481C>T, rs1799929), NAT2*6 (c.282C>T, rs1041983 и c.590G>A, rs1799930), NAT2*7 (c.857G>A, rs1799931), NAT2*13 [11, 37].

Эпидемиологические исследования показали, что фенотипический статус ацетилирования зависит от состояния окружающей среды, диеты и приема лекарственных средств и вносит изменения в риски патологии у женщин [44]. В таблице 3 приведены результаты исследований для полиморфизма гена NAT2 и факторов среды с риском развития репродуктивных нарушений у женщин.

Исследования, представленные в таблице 3, показывают, что наблюдается связь между материнскими аллелями «медленного» ацетилирования гена NAT2 (NAT2*5 и NAT2*6) с риском отдельных врожденных дефектов развития у ребенка (гастрошизис, косолапость, дефекты развития нервной трубки). С другой стороны, не прослеживается ассоциация материнского фенотипа «медленного» ацетилирования NAT2 с риском расщелины губы и/или неба и spina bifida у ребенка [20, 47]. По-видимому, генетически детерминируемое «медленное» ацетилирование у женщины не вносит существенный вклад в реализацию этих дефектов развития у ребенка. Поскольку аномалии развития у детей гетерогенны, то они могут иметь разную этиологию, а значит и разные факторы риска, связанные с геном NAT2. Кроме то-

Таблица 3

Ассоциации полиморфизма гена NAT2 у женщин и факторов окружающей среды с риском развития патологии беременности и дефектами развития у плода

Table 3

Association of NAT2 genetic polymorphism in women and environmental factors with risk of pathology pregnancy and developmental defects in the fetus

Патология Исследование Дизайн исследования Внешний фактор SNP Аллель женщины Ассоциация

Снижение Taylor et al. [44] Популяционное исследование, Курение, rs1799929, NAT2*5, P = 0,002 для курения

фертильности 319 женщин алкоголь, кофеин rs1799930, rs1208 NAT2*6 P = 0,03 для алкоголя

Дефект нервной Schmidt et al. [37] Случай-контроль Кофеин rs762551 + CYP1A2*1F + OR = 3,1

трубки у ребенка (768 - случай, 4143 - контроль) rs1799929, rs1799930 NAT2*5, NAT2*6

Гастрошизис у ребенка Jenkins et al. [18] Популяционно основанное случай-контроль

Врожденная Sommer et al. [40] Популяционное исследование Курение rs1799929 NAT2*5 P = 0,007

косолапость у ребенка

T. 15 № 3 2016 Medicine^ ОMtâmrn

8

го, кодируемый геном NAT2 фенотип «медленного» ацетилирования неоднороден и зависит от дозы гена. У лиц с генотипом NAT2*6/*6 активность ферментов снижена на 30 % по сравнению с генотипом NAT2*5/*5 [34], это обстоятельство также необходимо учитывать при оценке взаимодействия между геном NAT2 у беременных женщин и риском дефектов развития у плода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования ассоциаций полиморфных вариантов генов II стадии детоксикации ксенобиотиков с нарушениями вынашивания беременности и дефектами развития плода подтверждают первоначальные предположения о вовлеченности этих генов в реализацию неблагоприятных эффектов ксенобиотиков в функционирование системы мать-плод. В целом можно отметить, что снижение функции глутатион-зависимого восстановления (GST) и ацетилирования (NAT) приводит к увеличению риска развития патологии беременности практически во всех исследованиях. Стоит однако отметить, что исследования в основном проводятся на небольших по объему группах, при этом сами группы исследования часто гете-рогенны по этиологии заболевания, что делает невоз-

ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES:

можным проведение мета-анализа для подтверждения ассоциации.

Накопленные знания о механизмах тератогенеза во время беременности свидетельствуют о чрезвычайной сложности этого процесса. Принимая во внимание сложность метаболизма ксенобиотиков и влияние генетического полиморфизма, оценка риска патологии у беременных женщин только на основании генотипа недостаточна. Необходимы знания о спектре тера-тогенов, воздействию которых подвергается беременная женщина, и условиях жизни (вредные привычки, диета, местожительство и т.д.). Также, в зависимости от степени загрязнения окружающей среды, может меняться чувствительность к ксенобиотикам у беременных женщин с разными вариантами этих генов: то, что являлось фактором риска в одних условиях, может стать фактором устойчивости в других.

Таким образом, очевидна необходимость дальнейшего изучения механизмов генетического контроля репродуктивной патологии у женщин, развивающейся в результате взаимодействия с факторами окружающей среды. Это позволит выделить среди женщин наиболее уязвимые группы с высоким риском развития патологической беременности и врожденных дефектов развития у плода, а также создать алгоритмы их выявления.

1. Bech BH, Autrup H, Nohr EA, Henriksen TB, Olsen J. Stillbirth and slow metabolizers of caffeine: comparison by genotypes. Int. J. Epidemiol. 2006; 35(4): 948-953.

2. Bespalova ON, Arzhanova ON, Ivashhenko TE, Aseev MV, Aylamazyan EK, Baranov VS. Genetic factors predisposing to recurrent miscarriage. Journal of Obstetrics and Gynecological diseases. 2001;

3. Bespalova ON, Ivashchenko TE, Tarasenko OA, Malysheva OV, Baranov VS, Aylamazyan EK. Association of glutathione-S-transferase genes polymorphisms with placental insufficiency. Journal of Obstetrics and Gynecological diseases. 2006;

4. Butcher NJ, Minchin RF. Arylamine N-acetyltransferase 1: a novel drug target in cancer development. Pharmacol. Rev. 2012; 64(1): 147-165.

5. Chen X, Abdulhamid I. Woodcroft K. Maternal smoking during pregnancy, polymorphic CYP1A1 and GSTM1, and lung-function measures in urban family children. Environ. Res. 2011; 111(8): 1215-1221.

6. Danileviciute A, Grazuleviciene R, Paulauskas A, Nadisauskiene R, Nieuwenhuijsen MJ. Low-level maternal smoking and infant birthweight reduction: genetic contributions of GSTT1 and GSTM1 polymorphisms. BMC Pregnancy and Childbirth. 2012. 12: 161. Cited 23.04.2015. DOI: 10.1186/1471-2393-12161.

7. Danileviciute A, Grazuleviciene R, Vencloviene J, Paulauskas A, Nieuwenhuijsen MJ. Exposure to Drinking Water Trihalomethanes and Their Association with Low Birth Weight and Small for Gestational Age in Genetically Susceptible Women. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2012; 9(12): 4470-4485.

8. Delpisheh A, Brabin L, Topping J, Reyad M, Tang AW, Brabin BJ. A case-control study of CYP1A1, GSTT1 and GSTM1 gene polymorphisms, pregnancy smoking and fetal growth restriction. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2009; 143(1): 38-42.

9. Duarte-Salles T, Mendez MA, Morales E, Bustamante M, Rodriges-Vicente A, Kogevinas M, et al. Dietary benzo(a)pyrene and fetal growth: effect modification by vitamin C intake and glutathione S-transferase P1 polymorphism. Environ. Int. 2012; 45: 1-8. Cited 22.04.2015. DOI: 10.1016/j.en-vint.2012.04.002.

10. DyuzhevZhA. Glutathione-S-Transferases: genetics, biochemistry, significance in medicine. In: ingenlab.ru. Posted 04.11.2009, available at: http://www. ingenlab.ru/specs/review/html.

11. Filonzi L, Magnani C, de'Angelis GL, Dallaglio S, Nonnis Marzano F. Evidence That Polymorphic Deletion of the Glutathione S-Transferase Gene, GSTM1, is Associated with Esophageal Atresia. Birth Defects Res. A Clin. Mol. Teratol. 2010; 88(9): 743-747.

12. Gordeeva LA, Voronina EN, Sokolova EA, Ermolenko NA, Gareeva JV, Sutulina I.M., et al. Association GSTT1, GSTM1 and GSTP1 (Ile105Val) genetic polymorphisms in mothers with risk of congenital malformations in their children in Western Siberia: a case-control study. Prenat. Diagn. 2013; 33(11): 1095-1101.

13. Hayes JD, Flanagan JU, Jowsey IR. Glutathione Transferases. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2005; 45: 51-88.

ОКОицина Medicine

™ T 15 № 3 2Ш6

9

14. Hirvonen A, Taylor JA, Wilcox A, Berkowitz G, Schachter B, Chaparro C. et al. Xenobiotic metabolism genes and the risk of recurrent spontaneous abortion. Epidemiology. 1996; 7(2): 206-208.

15. Hong YC, Lee K-H, Yi C-H, Ha EH, Christiani DC. Genetic susceptibility of term pregnant women to oxidative damage. Toxicol. Lett. 2002; 129(3): 255-262.

16. Hozyasz KK, Mostowska A, Surowiec Z, Zagodzi E. Genetic polymorphisms of GSTM1 and GSTT1 in mothers of children with isolated cleft lip with or without cleft palate. Przegl. Lek. 2005; 62(10): 1019-1022.

17. Ivashchenko TE, Partsalis GK, Prokopenko VM, Pavlova NG, Arutyunyan AV, Baranov VS.Genotypical and biochemical analyses of placentas in women with pregnancy miscarriage. Journal of Obstetrics and Gynecological diseases. 2006; LV

18. Jenkins MM, Reefhuis J, Gallagher ML, Mulle JG, Hoffmann TJ, Koontz DA, et al. Maternal smoking, xenobiotic metabolizing enzyme gene variants, and gastroschisis risk. Am. J. Med. Genet. A. V. 2014; 164A(6): 1454-1463.

19. Jensen LE, Hoess K, Mitchell LE, Whitehead AS. Loss of function polymorphisms in NAT1 protect against spina bifida. Hum. Genet. 2006; 120(1): 52-57.

20. Jensen LE, Hoess K, Whitehead AS, Mitchell LE. The NAT1 C1095A Polymorphism, Maternal Multivitamin Use and Smoking, and the Risk of Spina Bifida. Birth Defects Res. A Clin. Mol. Teratol. 2005; 73(7): 512-516.

21. Karkishchenko NN, Petrova NV, Slobodenyuk VV. Highly specific species primers to genes Nat1 and Nat2 for comparative studies in humans and laboratory animals. Biomedicine. 2014; (2): 4-24. Russian (Каркищенко Н.Н., Петрова Н.В., Слободенюк В.В. Высокоспецифичные видовые прайме-ры к генам Nat1 и Nat2 для сравнительных исследований у человека и лабораторных животных //Биомедицина. 2014. № 2. C. 4-24).

22. Krapels IP, Raijmakers-Eichhorn J, Peters WH, Roefols HM, Ras F, Sreegers-Theunissen PR, et al. The I,105V polymorphism in glutathione S-transfera-se P1, parental smoking and the risk for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate. Eur. J. Hum. Genet. 2008; 16(3): 358-366.

23. Kulinskiy VI. Xenobiotics detoxication. Soros Educational Journal. 1999;

24. Lammer EJ, Shaw GM, lovannisci DM,VanWaes J, Finnell RH. Maternal Smoking and the Risk of Orofacial Clefts Susceptibility withNAT1and NAT2Pol-ymorphisms. Epidemiology. 2004; 15(2): 150-156.

25. Landi S. Mammalian class theta GST and differential susceptibility to carcinogens: a review. Mutat. Res. 2000; 463(3): 247-283.

26. Liu Y, Tang Y-B, Chen J, Huang Z-X. Meta-analysis of GSTT1 null genotype and preterm delivery risk. Int. J. Clin. Exp. Med. 2014; 7(6): 1537-1541.

27. Mikhaylin ES, Ivashchenko TE, Baranov VS, Aylamazyan EK. The estimation of the frequencies of GSTT1 and GSTM1 0/0 genotype in case of gestosis. Journal of Obstetrics and Gynecological diseases. 2010; LVI

28. Nair RR, Khanna A, Singh K. (2013) Association of GSTT1 and GSTM1 polymorphisms with early pregnancy loss in an Indian population and a meta-analysis. Reprod. BioMed. Online. 26(4): 313-22. Cited 24.09.2014. DOI: 10.1016/j.rbmo.2012.12.004.

29. Nonaka T, Takakuwa K, Tanaka K. Analysis of the polymorphisms of genes coding biotransformation enzymes in recurrent miscarriage in the Japanese population. J. Obstet. Gynaecol. Res. 2011; 37(10): 1352-1358.

30. Obolenskaya M, Teplyuk N, Sasonova L, Prima V, Malko M, Bondarenko E, et al. Glutathion et ransferase activity and PAH-DNA adducts in human placenta as a risk factor for newborn in radioactively contaminated regions. International Journal of Radiation Medicine. 2004; 6(1-4): 154-166.

31. Parveen F, Faridi RM, Das V, Tripathi G, Agrawal S. Genetic association of phase I and phase II detoxification genes with recurrent miscarriages among North Indian women. Mol. Hum. Reprod. 2010; 16(3): 207-214.

32. Polimanti R, Piacentini S, Lazzrin N, Vaquero E, Re MA, Manfellotto D, et al. Glutathione S-transferase genes and the risk of recurrent miscarriage in Italian women. Fertil. Steril. 2012; 98(2): 396-400.

33. Qian J, Jing J, Jin G, Wang H, Wang Y, Liu H, et al. Association Between Polymorphisms in the GSTA4 Gene and Risk of Lung Cancer: A Case-Control Study in a Southeastern Chinese Population. Mol. Carcinog. 2009; 48(3): 253-259.

34. Ruiz JD, Martinez C, Anderson K, Gross M, Lang NP, Garsia-Martin E, et al. The Differential Effect of NAT2 Variant Alleles Permits Refinement in Phe-notype Inference and Identifies a Very Slow Acetylation Genotype. PLoS ONE. 2012; 7(9): e44629. Cited 29.09.2015. DOI:10.1371/journal.po-ne.0044629.

35. Sasaki S, Kondo T, Sata F, Saijo Y, Katoh S, Nakajima S, et al. Maternal smoking during pregnancy and genetic polymorphisms in the Ah receptor, CYP1A1 and GSTM1 affect infant birth size in Japanese subjects. Mol. Hum. Reprod. 2006; 12(2): 77-83.

36. Sata F, Yamada H, Kondo T, Gong Y, Tozaki S, Kobashi G, et al. Glutathione S-transferase M1 and T1 polymorphisms and the risk of recurrent pregnancy loss. Mol. Hum. Reprod. 2003; 9(3): 165-169.

37. Schmidt RJ, Romitti PA, Burns TL, Murray JC, Browne ML, Druschel CM, et al. Caffeine, Selected Metabolic Gene Variants, and Risk for Neural Tube Defects. Birth Defects Res. A Clin. Mol. Teratol. 2010; 88(7): 560-569.

38. Sharma E, Mustafa M, Pathak R, Guleria K, Ahmed RS, Vaid NB, et al. A case control study of gene environmental interaction in fetal growth restriction with special reference to organochlorine pesticides. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2012; 161(2): 163-169.

39. Sokova EA. Particularities of human grud-metabolizing system in fetoplacental complex. Biomedicine. 2008;

40. Sommer A, Blanton SH, Weymouth K, Alvarez C, Richards BS, Barnes D., et al. Smoking, the Xenobiotic Pathway, and Clubfoot. Birth Defects Res A Clin. Mol. Teratol. 2011; 91(1): 20-28.

41. Sram RJ, Binkova B, Dejmek J, Chvatalova I, Solansky I, Topinka J. Association of DNA adducts and genotypes with birth weight. Mutat. Res. 2006; 608(2): 121-128.

42. Stupko EE, Shenin VA, Kolesnikova LI, Labygina AV, Suturina LV. The role of polymorphisms genes of detoxification of xenobiotics in the development of endometriosis and hysteromyoma in women. Siberian Medical Journal. 2011;

10 T. 15 № 3 2016 MedicLn^ ОМЗшщш

inKuzbass вК^бага

43. Tang X, Nick TG, Cleves MA, Erickson SW, Li M, Li J, et al. Maternal Obesity and Tobacco Use Modify the Impact of Genetic Variants on the Occurrence of Conotruncal Heart Defects. PLoS ONE. 2014; 9(10): e108903. Cited 11.03.2015. D0l:10.1371/journal.pone.0108903.

44. Taylor KC, Small CM, Dominguez CE, Murray LE, Tang W, Wilson MM, et al. Alcohol, Smoking, and Caffeine in Relation to Fecundability, With Effect Modification by NAT2. Ann. Epidemiol. 2011; 21(11): 864-872.

45. Topinka J, Binkova B, Mrackova G, Stavkova Z, Peterka V, Benes I, et al. Influence of GSTM1 and NAT2 Genotypes on Placental DNA Adducts in an Environmentally Exposed Population. Environ. Mol. Mutagen. 1997; 30(2): 184-195.

46. Tsai H-J, Liu X, Mestan K, Yu Y, Zhang S, Fang Y, et al. Maternal cigarette smoking, metabolic gene polymorphisms, and preterm delivery: new insights on GHE interactions and pathogenic pathways. Hum. Genet. 2008; 123(4): 359-369.

47. Van Rooij IA, Groenen PM, van Drongelen M, Te Morsche RH, Peters WH, Steegers-Teunissen RP. Orofacial Clefts and Spina Bifida: N-Acetyltransfe-rase Phenotype, Maternal Smoking, and Medication Use. Teratology. 2002; 66(5): 260-266.

48. Wang X, Zuckerman B, Pearson C, Kaufmann G, Chen C, Wang G, et al. Maternal cigarette smoking, metabolic gene polymorphism, and infant birth weight. JAMA. 2002; 287(2): 195-202.

49. Yamada H, Sata F, Kato EH, Saijo Y, Kataoka S, Morikawa M, et al. A polymorphism in the CYP17 gene and intrauterine fetal growth restriction. Mol. Hum. Reprod. 2004; 10(1): 49-53.

50. Zong C, Sha Y, Xiang H. Wang J, Chen D, Liu J, et al. Glutathione S-transferase A1 polymorphism and the risk of recurrent spontaneous abortion in Chinese Han population. J. Assist. Reprod. Genet. 2014; 31(3): 379-382.

51. Zusterzeel PL, Nelen WL, Roelofs HM, Peters WH, Blom HJ, Sreegers EA. Polymorphisms in biotransformation enzymes and the risk for recurrent early pregnancy loss. Mol. Hum. Reprod. 2000; 6(5): 474-478.

0

Статья поступила в редакцию 23.04.2016 г.

Сергеева А.В., Саперкин Н.В.

Нижегородская государственная медицинская академия,

г. Нижний Новгород

РОЛЬ ОПЫТОВ САМОЗАРАЖЕНИЯ В ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ ИНФЕКЦИОННОЙ ПАТОЛОГИИ

Статья написана в рамках исследований по истории эпидемиологии, проводимых в НижГМА.

Цель исследования - осмысление значения экспериментов, поставленных врачами и исследователями на себе, в становлении учения о причинах, эпидемиологических и клинических проявлениях, а также мерах профилактики различных инфекционных и паразитарных болезней.

Методы. Поиск и критическая оценка информации, полученной из архивов и электронных ресурсов. Результаты. Авторами были сформулированы основные характеристики (организационные, этические и пр.) подобных опытов, проведена историко-эпидемиологическая оценка экспериментов по самозаражению. Кроме того, дано оригинальное определение самозаражению как варианту научного эксперимента.

Заключение. Приведены факты, позволяющие говорить о научно-медицинском, педагогическом и социальном значении опытов, основанных на самозаражении.

Ключевые слова: история; эпидемиология; эксперимент; самозаражение; холера; чума; орнитоз; аскаридоза; лихорадка.

Sergeeva A.V., Saperkin N.V.

Nizhniy Novgorod State Medical Academy, Nizhniy Novgorod

HOW SELF-INFECTING OF RESEARCHERS CONTRIBUTED TO STUDY OF INFECTIOUS DISEASES Objective - to estimate the significance of experiments of self-infecting physicians and researchers for the study of causative agents, epidemiologic and clinical features as well as prevention of infections. Methods. Search and critical appraisal of the information retrieving fron archives and on-line resources. Results. The authors determined main characteristics (organization, ethical etc) of the experiments of this kind, gave the historic and epidemiologic evaluation of self-infecting. Moreover, they elaborated their own comprehensive definition of the experiment on self-infecting as a type of scientific medical experiments.

Conclusions. The article outlined the medical and scientific, pedagogical, and social significance of the experiments based on self-infecting.

Key words: history of medicine; epidemiology; infection; cholera; plague; ornithosis; lumbricosis; fever.

В истории развития медицинской науки выделяют, в широком смысле, несколько основных периодов: наблюдательный, экспериментальный и доказательный. Применительно к эпидемио-

логии также предложена аналогичная периодизация в истории ее становления.

Вплоть до XVII века, по сути, единственным методом познания в медицине было наблюдение, глав-

ОКОшщна Medicine

в Кузбассе

T. 15 № 3 2016 ц