Polymorphic variants of matrix metalloproteinases genes in children with atopic dermatitis

Abstract

Matrix metalloproteinases (MMP) play a special role in the pathogenesis of atopic dermatitis (AD). Therefore, the study of the features of genes responsible for the synthesis of MMP in children with AD is of great scientific and practical interest. Background. To study the role of polymorphic variants of matrix metalloproteinase genes (MMP 9 and MMP20) in the pathogenesis of AD in children. Materials and methods. Allelic variants of320A>C gene MMP20,837T>C gene MMP20, -8202 A>G gene MMP9 in children with AD were studied using the method of allele-specific polymerase chain reaction. The control group consisted of I and IIa the health groups patients of the corresponding sex and age. Results. The results of genetic studies showed that the incidence of alleles and genotypes in the polymorphisms 320A>C of the gene MMP20, 837T>C of the gene MMP20 in patients had no significant differences from the control group (p>0.05). It was established that the A/A-genotype of polymorphism -8202 A>G of the MMP9 gene, prevailed among children suffering from AD at a frequency of 69.2%, whereas in the group of healthy children the frequency of this genotype was 3 times lower (p=0.003). At the same time A/G-genotype (55.7%) was predominant in the control group, while G/G genotype was 2 times lower (21.3%). Thus the risk of AD increased by 7.55 times (OR=7.55 [95% Cl - 2.97-19.21; p<0.001] in children with genotype A/A. Conclusion. The most significant polymorphism in the pathogenesis of AD in children is 8202 A>G of the MMP9 gene, in particular the risk of developing of skin manifestations of allergy is increased by more than 7 times in A-allele homozygotes.

Full Text

Атопический дерматит (АтД) является распространенным и нередко тяжело протекающим заболеванием кожных покровов, которое характеризуется хроническим аллергическим воспалением кожи, возникающим в раннем возрасте у детей с наследственной предрасположенностью. В патогенезе АтД главенствующую роль играет генетическая составляющая. Известно более 20 генов, ассоциируемых с атопической предрасположенностью (ADAM 33, SPINK-5, FLG и многие другие), а также выявлено несколько локусов, связанных непосред- ственно с развитием АтД (3q21, lq21, 16q, 17q25, 20p и Зр26). При этом отдельно выделяют гены, кодирующие белки, участвующие в формировании эпидермального барьера; гены, предрасполагающие к атопии; гены, влияющие на IgE-ответ; гены гиперреактивности кожи, независимой от атопии; гены, формирующие воспаление путем воздействия провоспалительных цитокинов независимо от IgE [1, 2]. В последнее время особое внимание привлекают гены, кодирующие белки-ферменты, отвечающие за биотрансформацию межклеточного матрикса [3]. Принимая во внимание тот факт, что экстрацеллюлярный матрикс не только представляет собой сложную многокомпонентную молекулярную структуру, обеспечивающую целостность тканей, но и способную к взаимодействию Российский Аллергологический ^^урнал 2019 Том 16 № 2 33 Детская аллергология с окружающей средой, немаловажное значение играют факторы, способствующие поддержанию равновесия в данной системе [4]. Главенствующая роль в данных процессах принадлежит группе проте-олитических ферментов - матриксным металлопро-теиназам (ММР). Физиологическая функция ММР состоит в ремоделировании тканей, преобразовании компонентов экстрацеллюлярного матрикса, изменении структуры коллагеновых волокон, а также активации ангиогенеза. Данные процессы имеют огромное значение в патогенезе АтД. Доказано, что у пациентов, страдающих АтД, на фоне длительного аллергического воспаления отмечается стойкая, но обратимая морфофункциональная перестройка кожных покровов, сопровождающаяся изменением в иммунной системе и клинически проявляющаяся лихенизацией, повышенной сухостью, лимфоцитар-но-макрофагической инфильтрацией и фиброзными изменениями дермы [5]. Однако ММП - это неоднородное мультигенное семейство структурно и функционально сходных Zn- и Са-зависимых эндопептидаз, способных модифицировать все известные компоненты экс-трацеллюлярного матрикса, а также многие нема-триксные молекулы [6]. В настоящее время описано более 60 видов данных ферментов. Установлено, что повышенная экспрессия ММП способствует регенерации тканей, но при этом высокая концентрация ММП может привести к разрушению или изменению компонентов межклеточного матрикса, необходимых для реэпителизации кожных покровов при АтД. Показано, что особую роль в поддержании аллергического воспаления при АтД играет ММП-9 (желатиназа В) [7]. Данный фермент интенсивно гидролизует желатины, получаемые из различных типов коллагенов, а также ряд белков соединительнотканного матрикса, в том числе и эластин, коллаген V и IV типа [8, 9]. Кроме того, ММП-9, растворяя стромальные элементы, участвует в процессах неоангиогенеза [10]. Значение ММР-20 в патогенезе АтД еще не изучена, однако имеются данные о том, что экспрессия MMP-20 зависит от концентрации трансформирующего фактора роста играющего ключевую роль в процессах ремоделирования тканей в ходе аллергического воспаления [11]. Поэтому особого внимания заслуживает исследование особенностей наследования генов, отвечающих за синтез данных ММП у детей, страдающих АтД. Цель исследования: изучить роль полиморфных вариантов генов матриксных металопротеиназ (ММР9 и ММР20) в патогенезе АтД у детей. Материалы и методы Для реализации поставленной цели нами были обследованы больные, страдающие АтД (n=26), а также дети I и 11а групп здоровья, вошедшие в группу контроля (n=61). В группу пациентов с АтД включены дети в возрасте от 5 до 15 лет. Верификация диагноза АтД проводилась на основании клинических рекомендаций «Атопический дерматит у детей» (2016). Критерии включения: дети с диагнозом АтД, установленным не ранее чем за 6 мес до начала настоящего исследования; наличие подписанного пациентом (в возрасте старше 15 лет) или родителями (для детей младше 15 лет) информированного согласия на проведение исследования. Критерии исключения: отсутствие подписанного информированного согласия; дети, имеющие сопутствующую патологию кожных покровов; указание в анамнезе на сопутствующие аллергические заболевания [бронхиальную астму (БА), крапивницу]; наличие близкородственных браков в семье; пациенты, имеющие подтвержденные генетические заболевания и врожденные пороки развития. Всем детям, включенным в данное исследование, проведено комплексное клинико-лабораторное обследование на базе педиатрического отделения клиники Ростовского государственного медицинского университета. У всех детей из лейкоцитов периферической крови термокоагуляционным методом с использованием реагента «ДНК-экспресс-кровь» (Литех, Россия) были выделены образцы ДНК, а затем методом аллель-специфичной полимеразной цепной реакции с использованием наборов реагентов SNP-экспресс (Литех, Россия) проведено определение полиморфных вариантов 320A>C гена MMP20, 837Т>Сгена MMP20, -8202.A>Gгена MMP9. Исследование проводилось с соблюдением всех этических норм, изложенных в WAME (The World Association of Medical Editors), и одобрено Локальным этическим комитетом Ростовского государственного медицинского университета. Статистическая обработка результатов генетических исследований осуществлялась с использованием критерия отношения шансов OR. Достоверность различий в распределении частот аллелей и генотипов между группами больных и здоровых лиц оценивали в соответствии с критерием х2. Прежде чем приступить к анализу полученных результатов, все выборки пациентов, включенных в исследование, были проверены на соответствие равновесию Харди-Вайнберга [12]. Ассоциацию определенных генотипов изученных генов с развитием БА выявляли, сравнивая выборки больных и здоровых индивидов по частоте одного признака, с использованием критерия х2. Статистически значимыми считали различия при p<0,05. Все расчеты проводили с использованием программ «Statistica for Windows 6.0» и «Microsoft Excel ХР». 34 Российский Аллергологический ^^урнал 2019 Том 16 № 2 Полиморфные варианты генов матриксных металлопротеиназ у детей с атопическим дерматитом Результаты Исследование частот генотипов и аллелей полиморфизмов генов металлопротеиназ установило, что выборки детей во всех обследованных нами группах соответствуют равновесию Харди-Вайнберга, однако достоверно значимые отличия зарегистрированы только в отношении -8202A>G гена MMP9 (см. таблицу). Из данных таблицы видно, что в группах здоровых детей и детей, страдающих АтД, с равной частотой встречаются носители Т- и С-аллеля гена MMP20, при этом преобладают гетерозиготные носители данного полиморфизма (53,8 и 55,7% соответственно). Однако среди детей, страдающих АтД, частота мутантного генотипа С/С в 1,17 раза выше, чем в группе контроля. Частота гомозигот с генотипом Т/Т в группе здоровых детей в 1,06 раза выше, чем среди больных. Статистически значимых различий в частотах генотипов и аллелей между группой здоровых детей и группой детей, больных АтД, не выявлено. При рассмотрении полиморфизма 320A>C гена MMP20 было установлено, что среди детей, страдающих АтД, достоверно чаще регистрировалась аллель С (73,1%), в то время как в группе контроля он встречался лишь у 58,2%. Также следует отметить, что среди больных детей преобладали носители C/C-генотипа (53,8%), гетерозигот (А/С) было 38,5%, а гомозиготы по А-аллелю составили всего 7,7%. При этом в группе контроля, наоборот, доминировали А/С-генотипы (50,8%), а частота встречаемости гомозигот по А-аллелю была в 2 раза больше по сравнению с больными АтД (16,4%). Анализ распределения аллелей и генотипов по -8202A>G полиморфизму гена MMP9 выявил достоверно значимые различия между группой контроля и пациентами, страдающими АтД (р<0,001). При этом преобладающей аллелью в обеих группах является А-аллель (среди больных АтД - 84,6%, в группе контроля - 50,8%). Установлено, что среди детей, страдающих АтД, преобладает А/А-генотип с частотой 69,2%, тогда как в группе здоровых детей частота данного генотипа в 3 раза ниже (р<0,001). Гетерозиготный A/G-вариант зарегистрирован у 30,8% больных АтД, при этом в данной группе отсутствуют гомозиготы по G-аллели. В то время Таблица. Частота встречаемости генотипов и аллелей генов металлопротеиназ среди больных атопическим дерматитом Генотип, аллель Больные Здоровые X2 Р OR n=13 n=61 Знач. 95% Cl 837ТУЄ гена MMP20 Аллель Т 0,500 0,525 0,05 0,82 0,91 0,39-2,11 Аллель С 0,500 0,475 1,10 0,47-2,57 Генотип Т/Т 0,231 0,246 0,08 0,96 0,92 0,22-3,79 Генотип Т/С 0,538 0,557 0,93 0,28-3,08 Генотип С/С 0,231 0,197 1,23 0,28-5,15 РХБ (X2) 0,08 0,84 320A>C гена MMP20 Аллель A 0,269 0,418 1,99 0,16 0,51 0,20-1,31 Аллель С 0,731 0,582 1,95 0,76-4,98 Генотип A/С 0,077 0,164 2,18 0,34 0,43 0,05-2,06 Генотип С/С 0,538 0,328 0,60 0,18-3,65 РХБ (X2) 0,01 0,12 2,39 0,71-8,06 -8202A>G гена MMP9 Аллель А 0,846 0,508 9,97 0,002 5,32 1,73-16,36 Аллель G 0,154 0,492 0,19 0,06-0,58 Генотип А/А 0,692 0,230 11,46 0,003 7,55 2,02-28,29 Генотип А/G 0,308 0,537 0,35 0,10-1,27 Генотип G/G 0,000 0,213 0,13 0,01-2,39 РХВ (X2) 0,34 0,81 Примечание. РХВ - равновесие Харди-Вайнберга. Российский Аллергологический ^^урнал 20/9 Том 16 № 2 35 Детская аллергология как в группе контроля преобладающим является A/G-генотип (55,7%), а носителей G/G-генотипа в 2 раза меньше (21,3%). Важно отметить, что у детей с генотипом А/А риск развития АтД повышен в 7,55 раза (OR=7,55 [95% Cl - 2,97-19,21; р<0,001]. Обсуждение Результаты проведенного нами исследования согласуются с данными зарубежных коллег, установивших высокую значимость ММР9 в патогенезе АтД [13]. Так, Devillers и соавт. показано, что у пациентов, страдающих АтД, уровни ММП-9 в плазме крови достоверно выше по сравнению с контролем [12]. А в ряде работ установлено влияние полиморфизма гена данного цитокина на развитие и других атопических заболеваний, в том числе и БА [14, 15]. Однако следует отметить, что работы по изучению роли данных металлопротеиназ и полиморфизмов их генов в патогенезе аллергических заболеваний немногочисленны, что диктует необходимость продолжения исследований в данном научном направлении. Таким образом, можно предположить, что наиболее значимым полиморфизмом в патогенезе АтД у детей является 8202A>G гена MMP9, а именно у гомозигот по А-аллели риск развития кожных проявлений аллергии повышен более чем в 7 раз.
×

About the authors

O E Semernik

Rostov State Medical University

Email: sememick@mail.ru

A A Lebedenko

Rostov State Medical University

T P Shkurat

Southern Federal University

E V Mashkina

Southern Federal University

T K Dreyzina

Southern Federal University

References

  1. Белозоров АП, Зуева МИ. Генетические аспекты дерматозов аллергического генеза. Дерматология и венерология. 2009;4(46):17-22
  2. Иванов ОЛ, Львов АН, Миченко АВ. Атопический дерматит: современные представления. Дерматология. 2007;5(19):1362-1366
  3. Лебеденко АА, Шкурат ТП, Машкина ЕВ и соавт. Изучение ассоциации однонуклеотидных полиморфизмов arg25pro гена трансформирующего фактора роста Р1 и c634g гена фактора роста эндотелия сосудов с риском развития атопического дерматита у детей. Российский Аллергологический Журнал. 2017;14(4-5):66-70
  4. Lebedenko AA, Semernik OE, Ivanova DN et al. Transforming growth factor P1: clinical significance and peculiarities of inheritance in children with atopic dermatitis. Online Journal of Health and Allied Sciences. 2018;17(1):5.
  5. Герасимов АВ, Денисов АА, Логвинов СВ, Климов ВВ, Костюченко ВП. Морфологические маркеры ремоделирования кожи у пациентов с атопическим дерматитом. Современные проблемы науки и образования. 2015;(6):67
  6. Маркелова ЕВ, Здор ВВ, Романчук АЛ, Бирко ОН. Матриксные металлопротеиназы, их взаимосвязь с системой цитокинов, диагностический и прогностический потенциал. Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2016;(2):1-22
  7. Devillers AC, van Toorenenbergen AW, Klein Heerenbrink GJ et al. Elevated levels of plasma matrix metalloproteinase-9 in patients with atopic dermatitis: a pilot study. Oranje APClin Exp Dermatol. 2007;32(3):311-313.
  8. Соловьева НИ. Матриксные металлопротеиназы и их биологические функции (обзорная статья). Биоорганическая химия. 1998;24(4):245-255
  9. Трошин ИЮ, Громова OA. Дисплазия соединительной ткани, магний и нуклеотидные полиморфизмы. Кардиология. 2008;(10):14-21
  10. Клишо ЕВ, Кондакова ИВ, Чойнзонов ЕЛ. Матриксные металлопротеиназы в онкогенезе. Сибирский онкологический журнал. 2003;(2):62-71
  11. Ярмолинская МИ, Молотков АС, Денисова ВМ. Матриксные металлопротеиназы и ингибиторы: классификация, механизм действия. Журнал акушерства и женских болезней. 2012;LXI(1):113-125
  12. Rodriguez S., Gaunt T., Day I. Hardy-Weinberg equilibrium testing of biological ascertainment for Mendelian randomization studies. Am J. Epid Adv Acc. 2009;24(1):91-92.
  13. Devillers AC, van Toorenenbergen AW, Klein Heerenbrink GJ et al. Elevated levels of plasma matrix metalloproteinase-9 in patients with atopic dermatitis: a pilot study. Clin Exp Dermatol. 2007;32(3):311-313.
  14. Nakashima K., Hirota T., Obara K. et al. A functional polymorphism in MMP-9 is associated with childhood atopic asthma. Biochem Biophys Res Commun. 2006;344(1):300-307.
  15. Pinto LA, Depner M., Klopp N. et al. MMP-9 gene variants increase the risk for non-atopic asthma in children. Respir Res. 2010;11:23. doi: 10.1186/1465-9921-11-23.

Statistics

Views

Abstract: 196

PDF (Russian): 43

Article Metrics

Metrics Loading ...

Dimensions

PlumX


Copyright © Pharmarus Print Media, 2019



This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies