Associative relationship between atopy, HLA complex genes and other genes

Full Text

Введение В последнее десятилетие число больных аллергическими заболеваниями увеличилось трехкратно и достигло в популяции почти 40%, а ежегодные затраты на медицинскую помощь только в Европе превысили 100 млрд евро [1]. Неуправляемый рост аллергических заболеваний (АЗ), в том числе и тяжелых клинических проявлений, формирует неослабевающий интерес к поиску причин таких изменений, для того чтобы остановить эпидемию [2]. В числе возможных аргументов обсуждаются внешнесре-довые и генетические факторы. Факты о семейной предрасположенности к аллергии не являются новостью. Это в первую очередь касается атопии. Начиная с первых работ Соса, Cooke [3], предложивших термин «атопия» для определения некоторых феноменов гиперчувствительности у человека, фактор наследственной предрасположенности рассматривался как доминирующий.Характеризуя особый тип гиперчувствительности к различным веществам окружающей среды, которая возникала только у людей и при этом в семьях без явной предшествовавшей сенсибилизации, Соса и соавт. в 1925 г. [4] ввели термин «атопические реагины» (atopic reagin), отразив в названии изучаемого фактора настолько необычные свойства, что возникали сомнения в принадлежности его к антителам. Поиск подходящего термина для обозначения индивидов с наследственной предрасположенностью к «сенситизации» (сенсибилизации) после обсуждения с филологом Колумбийского университета Perry завершился принятием термина «атопия», что в переводе с греческого (атота) означает «не на своем месте», «необычный», «странный», «нелепый». Предполагалось, что атопия описывает естественно обнаруживающуюся гиперчувствительность человека, клиническими проявлениями которой являются сенная лихорадка и астма. В настоящее время, после открытия и идентификации IgE, атопия определяется как «индивидуальная или семейная предрасположенность к выработке IgE антител в ответ на малые дозы аллергенов, обычно протеинов, иразвитию типичных Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 5 Обзоры симптомов, таких как астма, риноконъюнктивиты или экзема/дерматиты [5]. Идентификация генов человека, контролирующих развитие и функции иммунной системы, проведенная в рамках проекта «Геном человека» (1988-2005 гг.), наиболее известного из многих международных геномных проектов, нацеленных на секвенирование ДНК конкретного организма, позволила получить основную информацию о структуре генома человека. Одним из важных направлений работы стали анализы по поиску и определению числа генов, что позволило сделать предварительные выводы о том, что иммунитет человека как системы управляется 2190 генами, состоящими из 166 млн нуклеотидных пар. Общее число генов, ответственных за иммунитет, составляет почти 6% от всего генома. Большая часть этих генов располагаются на 6-й хромосоме. Из 2190 генов 633 являются неактивными, то есть кодируемые ими белки никогда не синтезируются в клетках иммунной системы. Из оставшихся 1557 генов на данный момент изучены функции примерно половины, причем известно, что дефекты 130 генов могут провоцировать развитие нарушений иммунитета. Однако окончательная оценка числа генов у человека будет сделана еще не скоро в связи с тем, что, кроме генов, кодирующих белки, имеются еще гены, конечным продуктом которых являются РНК. Гены-риборегуляторы не кодируют белки, но производят функционирующую в клетках РНК. Из-за многообразия устройства генов пока до конца еще не поняты все возможные варианты [6-8]. Работа над интерпретацией данных генома продолжается. Ожидается, что детальное знание человеческого генома откроет новые пути к успехам в медицине и биотехнологии. Однако ошибочно недооценивать влияние среды на реализацию атопического фенотипа. Ряд ученых пытаются объяснить эпидемический рост АЗ с позиций эпигенетики. В соответствии с эпигенетической концепцией внешние стимулы, оказывающие свое влияние в пре- и постнатальный период (экологические факторы, табачный дым, микробная экспозиция и т. д.), способны регулировать экспрессию генов путем метилирования ДНК и ацетилирования ги-стона [9]. Вероятно, эпигенетическая регуляция в развитии индивидуальной предрасположенности к атопии так же важна, как и мутация на геномном уровне [10, 11]. Со времени публикаций Coca, Cooke (1923) [3] задолго до инновационных генетических исследований было четко обосновано значение наследственного фактора при атопии, что подтверждалось высокой семейной концентрацией аллергических заболеваний (АЗ). Роль наследственной предрасположенности в развитии АЗ, включая поллиноз (П), была доказана в многочисленных близнецовых, семейных, эпидемиологических и генетических исследованиях. Так, популяционное близнецовое исследование, проведенное в Финляндии, показало, что монозиготные близнецы статистически значимо чаще конкордантны по пыльцевой аллергии (ПА), чем дизиготные, - 60,3 против 31,5%. По данным Rasanen и соавт., доля влияния генетических факторов на формирование ПА у разных индивидуумов варьирует от 74 до 82% [12]. Еще до недавнего времени считалось, что существует ограниченное число генов, ответственных за развитие атопического фенотипа. Ожидалось, что открытие гена атопии и астмы позволит решить все проблемы в лечении и профилактике АЗ. Однако дальнейшее развитие генетики позволило заключить, что признаки атопии не наследуются согласно правилам Менделя, а атопия является полигенным (или мультифакториальным) заболеванием со сложным типом наследования [10, 13]. Поскольку продукция IgE является важнейшей характеристикой атопии, следует оценить роль и значение генетических факторов, влияющих на регуляцию IgE. Общий уровень IgE считается полезным эндофенотипом для изучения генетики атопических заболеваний Определено, что генетический вклад в IgE-зависимый ответ составляет 50-84% [13]. В одной из первых гипотез, характеризующих генетическую уязвимость к атопии, преимущественно обсуждалась связь с главным комплексом гистосовместимости (MHC - Major Histocompatibility Complex), который является наиболее важным регионом в геноме позвоночных в отношении инфекции и аутоиммунитета и имеет решающее значение в адаптивном и врожденном иммунитете. Десятилетия биомедицинских исследований выявили в сравнении с другими регионами генома человека много MHC-генов, которые дублируются, полиморфны и ассоциируются с большим количеством заболеваний. Недавнее завершение нескольких широкомасштабных исследований дает возможность ассимилировать последние данные и представить роль генетических факторов в отношении иммунной функции и IgE-зависимого ответа при атопии. Гены главного комплекса гистосовместимости: общая характеристика В течение последних тридцати лет ученые занимаются исследованием генов, ответственных за развитие АЗ, но полученные данные пока имеют лишь накопительный характер. Установлено, что генетические механизмы играют важную роль в реализации клинических (бронхиальная астма, аллергический ринит, атопический дерматит) и патогенетических (высокий уровень специфических IgE и общего IgE в сыворотке, эозинофилия и т. д.) фенотипов атопии [14, 15]. В настоящее время насчитывается от 50 до 100 генов, ответственных за 6 Российский Аллергологический ^^урнал • 2079 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA развитие атопии и бронхиальной астмы (БА), причем считается, что индивидуальный вклад каждого гена в развитие заболевания не превышает 5% [10]. В соответствии с современными представлениями предрасположенность к БА определяется не одним главным локусом, а несколькими кодоминантными генами, эффекты которых модифицируются другими генами, предположительное количество таких генов может составлять от 500 до 2000. В многочисленных исследованиях была показана связь атопии и ее фенотипов с генами 6-й хромосомы, то есть тем регионом, который образует главный комплекс гистосовместимости человека и расположен на коротком плече 6-й хромосомы (6p21.1-21.3). Первоначально продукты генов рассматриваемой области были идентифицированы как антигены, обусловливающие совместимость тканей, что и определило название комплекса (МНС - от англ. Major Histocompatibility Complex). У человека антигены МНС (и сам комплекс) называются HLA (от англ. Human Leukocyte Antigens, антигены тканевой совместимости у человека, или человеческие лейкоцитарные антигены главного комплекса гистосовместимости), так как изначально они были обнаружены на лейкоцитах. На рисунке (адаптировано [16]) отражены современные представления о строении главного комплекса гистосовместимости. Все генетические структуры данного региона - охарактеризованные гены, гены с неустановленной функцией и псевдогены были разделены на три группы, контролирующие реакции клеточного, гуморального и врожденного иммунитета и соответствующие их установленным классам. HLA-A, HLA-B и HLA-С - локусы хромосомы, гены которых контролируют синтез «классических» молекул (антигенов) I класса MHC человека и ко дируют тяжелую цепь (альфа-цепь). Область этих локусов занимает участок длиной более 1500 т.п.н. HLA-X HLA-F, HLA-E, HLA-J, HLA-H, HLA-G -локусы хромосомы, гены которых кодируют «неклассические» молекулы MHC класса I. HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR - локусы хромосомы, гены которых контролируют синтез молекул (антигенов) II класса MHC у человека. Кроме того, к области HLA-D относятся гены HLA-LMP и HLA-TAP Низкомолекулярные белки, контролируемые этими генами, принимают участие в подготовке чужеродного антигена к презентации Т-клеткам (адаптировано [16]). HLA-комплекс имеет довольно большие размеры (около 4000 килобаз) и включает огромное количество аллельных вариантов генов [17], продукты которых выполняют функции, связанные с иммунным ответом. Обычно гены комплекса HLA наследуются в блоке, то есть несколько генов тесно сцеплены, кроссинговер между ними практически не происходит. Поэтому в данном участке хромосомы перестройки могут формироваться, но это происходит крайне редко. Гены класса I помимо «классических», или 1а локусов А, В и С, включают 18 генов, 11 из которых классифицируются как псевдогены (нефункциональные аналоги структурных генов, утратившие способность кодировать белок и не экспрессирующиеся в клетке), а 7 связаны с продуктами транскрипции. Эти гены локализуются в «неклассических», или 1b локусах Е, F, G, H, J и MIC (гены локуса MIC, аббревиатура MHC класс I chain - связанные гены). Гены класса I регулируют реакции клеточного иммунитета, принимают участие в презентации антигена для распознавания интраэпите-лиальными Т-лимфоцитами-киллерами, несущими Рисунок. Регион 6 р 21.1 - место расположения генов главного комплекса гистосовместимости на коротком плече хромосомы 6 и локализация генов, кодирующих преимущественно реакции клеточного (I класс); гуморального (II класс) и врожденного иммунитета (III класс). Номера классов отражают хронологический порядок их открытия, а не расположение на хромосоме Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 7 Обзоры гамма-, дельта-цепи в антигенраспознающем рецепторе; гены MIC участвуют в регуляции активности цитотоксических Т-лимфоцитов и естественных клеток-киллеров, гены локуса HLA-G определяют взаимоотношения в системе «мать-плод», участвуют в регуляции процессов репродукции. Продукты (антигены) генов класса I экспрессируются на всех ядросодержащих клетках организма. Гены класса II регулируют реакции гуморального иммунитета, помимо известных локусов HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR включают также менее изученные локусы генов HLA-DO, HLA-DM, HLA-LMP (гены низкомолекулярных пептидов - Larg Multifunctional Protase) и HLA-TAP (Transporter Associated with Antigen Procеssing, гены транспортера, связанного с процессингом антигена). Функциональные молекулы, кодируемые генами класса II, экспрессируются преимущественно на профессиональных антигенпредставляющих клетках - дендритных клетках, макрофагах, В-лим-фоцитах. Гены класса III контролируют продукты, участвующие в реакциях врожденного иммунитета, - ряд белков системы комплемента (С2 и С4, Bf - про-пердиновый фактор), острофазные белки (белок теплового шока 70), фактор некроза опухоли (TNF). Генам I и II классов МНС отводится важная роль в иммунорегуляции. При значительном сходстве общего плана строения молекул MHC классов I и II они имеют ряд различий. Различия функций, определяемых антигенами МНС класса I и II, отражаются в структурных различиях основных субъединиц антигенов. Номенклатуру генов в системе HLA-комплекса определяет номенклатурный комитет ВОЗ, информация публикуется в специальном издании «Номенклатура факторов HLA-системы». Одноименное обозначение имеют и антигены (молекулы, функциональные продукты), кодируемые геном. Одной из важнейших характеристик генов системы HLA является их разнообразие и полиморфизм, то есть существование в пределах каждого локуса большого количества различных специфичностей HLA-генов (или множественных аллельных вариантов), отличающихся между собой по аминокислотным последовательностям, входящим в вариабельный участок ДНК, что определяет их полиморфизм. В связи с множественностью функций главного комплекса гистосовместимости - контролем экспрессии целого ряда антигенов классов I и II; контролем экспрессии рецепторов для чужеродных антигенов, кодируемых Ir-генами (Ir - гены иммунного ответа от англ. immune response), ответственными за силу иммунного ответа; контролем ряда белков системы комплемента, было предложено переименовать систему HLA в систему ARMS (от Antigen/Receptor/Mediator System), то есть в анти-гено/рецепторно/медиаторную систему. Однако это наименование не было воспринято, и система продолжает именоваться системой HLA. Благодаря переходу на современные молекулярно-генетические методы типирования количество аллельных вариантов генов HLA прогрессивно растет год от года. Наиболее полиморфны локусы HLA-B и HLA-DRB1. Таким образом, в человеческой популяции накоплено огромное множество аллельных вариантов генов HLA. Считается, что экстремальный полиморфизм является эволюционным механизмом приспособления генов HLA к огромному разнообразию антигенов [17, 18]. Основные события, которые привели к формированию разнообразия генов МНС в процессе эволюции, связаны с тандемными дупликациями, точечными мутациями, рекомбинацией и конверсией генетического материала. Тандемные дупликации - процесс повторения исходного гена на той же самой хромосоме - хорошо известны для многих генетических систем, контролирующих синтез белков, например, иммуноглобулинов. Именно в результате этого процесса возникло несколько полигенных форм антигенов как I, так и II классов. Спонтанные замены отдельных нуклеотидов в процессе редупликации ДНК (точечные мутации) также хорошо известны, они приводят к формированию аллельных генов, которые определяют полиморфизм белков. Рекомбинации между отдельными участками гомологичных хромосом в процессе мейоза могут привести к обмену как целых участков этих хромосом, так и отдельных генов и даже частей генов. В последнем случае процесс называется генной конверсией. Мутации, рекомбинации и конверсия генов создают многообразие их аллельных форм и определяют полиморфизм антигенов МНС. Установлено, что в разных популяциях некоторые антигены и гаплотипы встречаются гораздо чаще или реже, чем следовало бы ожидать. Неравновесное сцепление генов HLA является одним из главных маркеров этнической популяции [19, 20]. В стадии накопления находятся данные не только о строении, но и о функции системы HLA. В настоящее время к основным физиологическим функциям системы HLA относят: иммунное распознавание чужеродных и собственных клеток; запуск и генетический контроль иммунного ответа; взаимодействие всех иммунокомпетентных клеток организма [20]. В целом HLA-комплекс играет не только ведущую роль в регуляции механизмов иммунного ответа и поддержании равновесия иммунной системы человека, но и обеспечивает нормальное функционирование организма в целом [17]. Чрезвычайный поли 8 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA морфизм системы HLA используется для изучения генетических закономерностей наследования ряда заболеваний. В настоящее время известно около 40 заболеваний, сцепленных с генами HLA [19]. Установлено, что HLA-ассоциированные заболевания чаще связаны с продуктами генов HLA II класса, реже - с антигенами I класса [19, 21]. Благодаря феномену неравновесного сцепления при ряде заболеваний выявляются множественные ассоциации в различных HLA-локусах, то есть нередко болезнь сцеплена с определенным HLA-га-плотипом. Показано, что одни HLA-антигены и HLA-гаплотипы связаны с восприимчивостью или резистентностью к болезням, а другие - со сроками возникновения и тяжестью их течения. Для изучения сцепления заболеваний с генами HLA наиболее часто используют два метода: популяционно-генетический и семейный. Принцип популяционного подхода основан на сравнительном анализе частот HLA-маркеров в группах больных и здоровых лиц с последующим вычислением показателя относительного риска, отражающим степень ассоциации между заболеванием и аллельным вариантом HLA. Семейный подход подразумевает идентификацию сцепленного с болезнью гена путем HLA-типирования больных и здоровых членов большой родственной группы. До недавнего времени главными методами HLA-типирования являлись серологические. Однако в результате перехода с простого серологического типирования HLA-антигенов на молекулярно-генетические методы идентификации на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) появились огромные возможности изучения непосредственно полиморфизма генов HLA, а также их роли в развитии патологических состояний. Кроме того, благодаря новым методам генотипирования было установлено, что существуют не только межрасо-вые или межэтнические, но и внутриэтнические различия между одним и тем же заболеванием и аллельными вариантами генов HLA [17, 19, 21]. Это интересное направление исследований сейчас интенсивно развивается во всем мире и особенно бурно в многонациональной России с ее многочисленными этническими группами. Новые данные в области контроля заболеваний, развития человека и антропологии получены в ходе реализации проекта HGDP (Human Genome Diversity Project - проект определения разнообразия человеческого генома), отдельного исследования, нацеленного на картирование участков ДНК, которые различаются между этническими группами [22]. В будущем HGDP, вероятно, сможет проанализировать детально данные в области контроля заболеваний, развития человека и антропологии. HGDP может открыть секреты уязвимости этнических групп к отдельным заболеваниям и подсказать но вые стратегии для их преодоления. Он может также показать, как человеческие популяции адаптировались к этим заболеваниям. Ассоциации продуктов и генов главного комплекса гистосовместимости (HLA) с аллергическими заболеваниями Полученные данные о сцеплении некоторых заболеваний с HLA-антигенами, а также установленная роль наследственной предрасположенности к атопии послужили стимулом для проведения иммуногенетических исследований АЗ у человека. С 70-х годов прошлого столетия начался активный поиск ассоциаций между АЗ и антигенами системы HLA. Пионерами в изучении связи атопии с генным комплексом HLA были Levine и соавт. [23], обнаружившие неравновесное сцепление между гаплотипами HLA I класса и IgE-ответом к главному антигену E пыльцы Ambrosia artemisiifolia (Amb a 1). Полученные результаты были воспроизведены другими исследователями [24]. Последующие исследования позволили выявить не только положительные, но и отрицательные ассоциации между HLA антигенами и аллергенной реактивностью. Анализ опубликованных на сегодняшний день работ, посвященных HLA и атопии, показал, что исследовательский поиск ведется в основном по трем направлениям: • HLA и специфичность реакции на определенный аллерген (положительные кожные тесты или продукция специфических IgE); • HLA и клинические фенотипы атопии (атопический дерматит, БА, аллергический ринит - АР и др.); • HLA и продукция общего IgE. Как было указано выше, молекулы антигенов I класса HLA представлены различными локусами: А, В, С - классические молекулы с беспрецедентно высоким полиморфизмом (например, известно несколько сотен аллелей для HLA-А-489 и 830 для HLA-В), а также локусы G, Е и F, известные как неклассические молекулы антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости; к неклассическим молекулам относятся и CDId. И классические молекулы антигенов HLA I класса, и неклассические антигены локуса G могут находиться в растворимой форме - sHLA-A, sHLA-B, sHLA-C, а также sHLA-G [25]. Внедрение новых методов определения HLA-антигенов способствовало тому, что к настоящему времени установлено более 2000 аллелей, в том числе 600 аллельных вариантов классических HLA-антигенов I и II классов. Наличие аллельного полиморфизма HLA молекул лежит в основе строгой индивидуализации набора трансплантационных антигенов у каждого конкретного человека, делая его неповторимым в этом плане. Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 9 Обзоры Ассоциации между экспрессией антигенов I класса HLA и атопией Работы по выявлению каких-либо корреляций между экспрессией антигенов I класса HLA и атопией дали весьма неоднородные результаты. Нередко проводилось одновременное исследование молекул антигенов II класса HLA, представленных продуктами генов DR, DP, DQ, также отличающихся разной степенью полиморфизма от минимальной до высокой (HLA-DRA - 3 аллеля, HLA-DRB1 - 463 аллеля, HLA-DPB1 - 125 аллелей). Первые исследования в области «HLA и атопия» были направлены на поиск HLA-маркеров классического атопического заболевания - пыльцевой аллергии (ПА). Именно тогда, в 70-80-е годы XX века, было установлено, что поллиноз (П) является заболеванием, ассоциированным с генами HLA [23]. В те годы лидером в изучении иммуногенетики атопии была группа ученых во главе с Marsh [26], в работах которых установлены рестрикции HLA-B7 и HLA-DR2 (DRB1*15) иммунного ответа к малому антигену амброзии (Amb a 5) в популяции кавказо-идов (син. - европеоидов). Данные по ассоциации HLA 1-го класса с пыльцевой сенсибилизацией, установленные в различных исследованиях, представлены в табл. 1. Нельзя не отметить, что ряд исследователей не обнаружили связи между антигенами HLA I класса и продукцией общего и специфических IgE [20]. Известны работы, в которых не выявлены ассоциации продуктов HLA I класса с ПА [29] и с атопической БА [30]. Подобных исследований немного, и в подавляющем большинстве они датированы семидесятыми годами XX века. Таким образом, результаты большинства приведенных выше поисковых работ продемонстрировали, что продукты I класса HLA оказывают влияние на развитие аллергического ответа, однако, по мнению некоторых ученых, характер этой связи изучен недостаточно [31]. Весьма вероятно, что дальнейшие исследования в этом направлении могут послужить базой для прогнозирования течения атопии и особенностей ее коморбидности. Ассоциации между экспрессией генов II класса HLA и IgE В последующие годы направление научного поиска изменилось. Год от года упоминаний об ассоциативных связях локусов HLA I класса с атопией становится все меньше, а больший интерес сфокусирован на функции генов HLA II класса, непосредственно контролирующих специфический IgE-ответ на определенные антигены. Результаты исследований последних лет подтвердили ведущую роль некоторых генов и гаплотипов II класса HLA в развитии предрасположенности или невосприимчивости к П и АЗ. Успешное развитие молекулярной биологии и генетики способствовало получению новых данных для понимания сущности развития атопии. В 1985 г. Kary Mullis предложил метод, позволивший проводить генетические исследования на молекулярном уровне, - полимеразную цепную реакцию (ПЦР) [26, 32, 33]. Благодаря переходу с серологического типирования антигенов HLA, экспрессированных на мембранах клеток, на непосредственное изучение генов HLA в три раза возросло количество выявленных аллелей главного комплекса гистосовместимости [17]. Молекулярно-генетические методы типирования изменили представление о структуре и функции ранее изученных с использованием лимфоцитотоксического теста локусов HLA. Благодаря внедрению ДНК-диагностики начиная с середины 90-х годов прошлого столетия в научной литературе стали преобладать сообщения о взаимосвязи генов HLA II класса с АЗ. Анализ публикаций по ассоциативной связи генов HLA II класса и IgE показал, что высокий уровень общего IgE (>200 IU/ml) у больных Dermatophagoides pteronyssinus-ассоциированной БА был сцеплен с HLA-DRB1*11, DRB1*1401, Таблица 1. Ассоциации HLA 1-го класса с пыльцевой сенсибилизацией, установленные в различных исследованиях Аллерген HLA Популяция Ссылка Amb a 5 (амброзия) ЫЬЛ-В7 Кавказоиды Marsh (1997) [26] Amb a 3 (амброзия) Амброзийный поллиноз без астмы HLA-А 2 /В12 HLA-B5 Кавказоиды Bruce и соавт.(1976) [27] Amb a 5 (амброзия) Монголоиды (японцы) Levine и соавт. (1972) [23] Пыльцевой ринит и ПБА HLA-АП снижено HLA- А1/В8 повышено Кавказоиды (испанцы) Oehling и соавт. (1979) [28] Пыльцевая аллергия и пыльцевая бронхиальная астма HLA-B12 HLA-B7 и DR2 Кавказоиды (русские) Яздовский (1994) [20] 10 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA DQA1*0505 и DQB1*0301 в популяции иранцев [34]. Как и у иранцев, в популяции греков, страдающих Dermatophagoides spp.-чувствительной БА, аллель HLA-DQB1*0301 «отвечает» за гиперпродукцию общего IgE [35]. Выявлена ассоциативная связь HLA-DRB1*07 с высоким уровнем общего IgE у итальянцев, сенсибилизированных к аллергенам оливы [24]. У белых австралийцев, больных атопической БА, аллель HLA-DRB1*01 предопределяет высокий, а HLA-DRB1*13 - низкий уровень общего IgE [36]. У поляков, как и у австралийцев, высокий уровень общего IgE у больных ПА (злаки) ассоциирован с аллелем HLA-DRB1*01 [37]. Исследование GWAS (Genome-wide Association Studies - метод полногеномного анализа ассоциаций) показало, что гены, контролирующие синтез общего IgE, отличны от аллелей, определяющих предрасположенность к БА. По мнению исследователей, подобный феномен объясняется вторичностью атопии по отношению к БА. Однако следует отметить, что в число генов, отвечающих на продукцию общего IgE, отнесены и аллели HLA-DRB1 [38] и HLA-DQ [39], связь которых с предрасположенностью к БА доказана во множестве исследований. Необходимо отметить что частота встречаемости аллелей HLA у больных АЗ зависит от этнической/расовой принадлежности и от географической зональности. Таким образом, комплексная природа аллергии и атопии реализуется путем сложного взаимодействия между генами и проявляется под влиянием факторов внешней среды. Наследственный характер патологии был неоднократно подтвержден высокой семейной концентрацией аллергических заболеваний. Доля влияния генетических факторов на формирование аллергии у разных индивидуумов варьирует от 74 до 82%. Определено, что генетический вклад в IgE-ответ составляет 50-84%. Ассоциации генов II класса HLA с отдельными аэроаллергенами В целом ряде других работ выявлены ассоциации генов II класса HLA с отдельными аллергенами. Суммарное представление об ассоциации генов HLA II класса с отдельными аллергенами приведено в табл. 2. Как видно из представленных в табл. 2 публикаций, предрасположенность к специфическому ответу к пыльцевым, клещевым аллергенам в разных этнических группах имеет некоторые вариации, сцеплена чаще всего с HLA-DRB1, один и тот же гаплотип в разных популяциях может играть роль стимулятора (промоутера) и протектора (например, DRB1*07 протектор сенсибилизации к Der p у австралийских аборигенов и стимулятор (промоутер) сенсибилизации к клещу Der p и красному плодовому клещу у корейцев). Результаты исследования ассоциативных связей HLA-антигенов с сенсибилизацией к конкретным аллергенам показывают, что, по-видимому, каждый HLA-аллоантиген несет генетическую информацию о степени чувствительности (резистентности) организма к этиологическим факторам тех или иных видов патологии, свойственных популяции. С присутствием отдельных специфичностей HLA в организме связан высокий или низкий ответ на различные антигены. Несмотря на то что, согласно мировым данным, ежедневно для установления ассоциации с болезнями тестируются тысячи полиморфных сайтов, в настоящее время ни для одного мульти-факториального заболевания (МФЗ) не удалось выявить все гены, участвующие в формировании наследственной предрасположенности. Однако составление «генной сети», идентификация в ней центральных генов и генов-модификаторов, исследование межгенных и ген-средовых взаимодействий, разработка на этой основе комплекса профилактических и лечебных мероприятий индивидуально для каждого пациента составляют стратегическую основу нового, быстро развивающегося направления, получившего название «предиктивная (предсказательная) медицина», для успешного развития которой потребуются создание и внедрение генетического паспорта [64]. Работы по оценке ассоциативных связей между генами HLA-локусов II класса (DR, DQ, DP) и атопией и аллергией позволили выявить аллели HLA II класса, частота встречаемости которых у больных атопическими заболеваниями максимальна. В разных популяционных группах риск развития атопических фенотипов чаще всего положительно ассоциирован с аллелем HLA-DRB1*07, реже упоминаются: HLA-DRB1*11, HLA-DRB1*01, HLA-DRB1*15(02), HLA-DRB1*13(06), HLA-DRB1*08 и HLA-DRB1*04. Из аллелей локуса DQ в контексте связи с атопией с наибольшей частотой цитируют HLA-DQB1*0201, HLA-DQB1*0501 и HLA-DQB1*0301. Сцепление генов локуса DP с атопическими заболеваниями не столь очевидно из-за малого количества известных исследований. Положительная ассоциация генов HLA II класса не с конкретным АЗ или характером сенсибилизации, а непосредственно с феноменом атопии продемонстрирована в значительном числе работ. Aron и соавт., обследовав группу из 56 белых европейцев с различной атопической патологией, обнаружили увеличение частоты встречаемости аллелей HLA-DR4 (DRB1*04) и HLA-DR7 (DRB1*07) [65]. По данным Stephan и соавт., у немецких детей, сенсибилизированных к аллергену клеща Der p 1 и имевших отягощенный анамнез по атопической БА, П или атопической экземе, статистически значимо Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 11 Обзоры Таблица 2. Ассоциации HLA II класса с очищенными и нативными аллергенами, установленные в независимых исследованиях Аллерген Ген HLA Популяция Ссылка Amb a 3 (амброзия) DR 2, DP-DR Монголоиды (японская) Arakawa (2004) [40] Amb a 5 (амброзия) DR 2 (1500) Кавказоиды Marsh (1987) [41] Amb a 5 (амброзия) DR 2, DP/DR, DR3 Монголоиды (японская) Arakawa (2004) [40] Amb a 6 (амброзия) DR 5 Кавказоиды Marsh (1987) [41] Lol p 1 (плевел многолетний, английский райграс) Der p DR 3 Монголоиды (японская) Arakawa (2004) [40] Cry j 1 (японский кедр) DPA1*02022 DPA1*0501 Монголоиды (японская) Hori и соавт. (1996) [42] Cry j 1 (японский кедр) DP5 Монголоиды (японская) Kusano и соавт. (2014) [43] Art v 1 ( полынь) DRB1*01, DR4 Кавказоиды Knapp и соавт. (2012) [44] Art v 1 (полынь) DRB1*01 Кавказоиды (австрийская) Juhn и соавт. (2007) [45] Lol p 1, Lol p 2, Lol p 3 (райграс) DR 3 Монголоиды (японская) Hori и соавт. (1996) [42] Lol p 3 (райграс) DR 3, DR 5 Кавказоиды Ansari и соавт. (1989) [46] Lol p 5 (райграс) DR Кавказоиды Ansari и соавт. (1991) [47] Phl p 2 (тимофеевка) DQB1*0201, DRB5*0101 N/A Oseroff и соавт. (2010) [48] Phl p 3 (тимофеевка) DRB1*0801, DRB1*1101, DRB3*0202, DRB4*0103, DRB1*1501, DPB1*0501, DPB1*1401, DQB1*0301, DRB1*0301 (2), DRB1*1101 (2), DRB1*1301, DRB3*0101 N/A Oseroff и соавт. (2010) [48] Phl p 5 (тимофеевка) DPB1*0501, DPB1*1401 (3), DQB1*0301 (2), DQB1*0501 (2), DRB1*1501, DRB3*0101, DRB5*0101, DPB1*0402, DRB1*0701, DQB1*0501 (2), DRB1*1501, DRB3*0101, DRB5*0101 N/A Oseroff и соавт. (2010) [48] Bet v 1 (береза) DR9, DQw3 Монголоиды (японская) Adachi и соавт. (1992) [49] Dac g (ежа) DQB1*02 DR4 Кавказоиды (португальская) Inasio и соавт. (1991) [50] Ole e 2 (олива) Ole e 10 (олива) DR7 и DQ2 DR2 Кавказоиды (испанская) Gonzalez, Villalba, Quiralte и соавт. (2006) [51] Ole e 1 (олива) Ole e 3 (олива) DQB1*0201 Кавказоиды (испанская) Cardaba и соавт. (2007) [24] Par o 1 (постенница) DRB1*11 Кавказоиды (итальянская) D’Amato и соавт. (1999) [52] Злаки (SPT - skin prick test - кожный тест уколом) DRB1*0301 Кавказоиды (немецкая) Boehncke и соавт. (1998) [53] 12 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA Таблица 2. Окончание Аллерген Ген HLA Популяция Ссылка Береза (SPT) DQB1*0603/DRB1*13 Кавказоиды (норвежская) Munthe-Kaas и соавт. (2007) [54] Полынь (SPT) DQB1*0609/DRB1*13 DQB1*0501/DRB1*01 Кавказоиды (норвежская) Munthe-Kaas и соавт. (2007) [54] Полынь (SPT) DQA1*0302 (промотор) DQA1*0201, DQB1*0602 (протекторы) Монголоиды (китайская) Wang и соавт. (2004) [55] Полынь (SPT) DQB1*05 Монголоиды (китайская - уйгуры) Cui и соавт. (2011) [56] Полынь (SPT) DRB1*01, DQB1*0501 Кавказоиды (испанская) Torio и соавт. (2000) [30] Alternaria alternata DRB1*03 ,DRB1*13, DQB1*03 (протектор) Кавказоиды Knutsen и соавт. (2010) [57] Der p 1 Der p 2 DRB1*07,DRB1*13 (промотор) DRB1*04 (протектор) Монголоиды (корейская) Kim и соавт. (2001) [58]; Kim и соавт. (2002) [59] Der p 1 Der p 2 DRB1*1501 (промотор) DRB1*01 (протектор) Кавказоиды (австралийская) Moffat и соавт. (2001) [36] Der p 1 Der p 2 DRB1*08032 (промотор) DRB1*07 (протектор) Аборигены (австралийская) Moffat и соавт. (2003) [60] Dermatophagoides pteronyssinus (SPT) DQA1*0101, DQA1*0601 DQB1*0303, DQB1*0601 Монголоиды (китайская) Guo и соавт. (2001) [61] Dermatophagoides pteronyssinus (SPT) DRB1*1101/DQA1*1501- DQB1*0301 Венесуэльцы Lara-Marquez и соавт. (1999) [62] Panonychus citri (клещ красный плодовый) DRB1*07 (промотор) DRB1*04 (протектор) Монголоиды (корейская) Cho и соавт. (2000) [63] чаще, чем у здоровых лиц, типировался HLA-га-плотип DRB1*0100/*0300/*1100/DPB*0201/*0401; в свою очередь негативную ассоциацию с атопией имели HLA-гаплотипы, включавшие аллели DQB*0303/*0503, DRB*0200/*0700 и DPB*0402 [66]. Иммуногенетическое исследование, проведенное в популяции турок, чувствительных к аллергенам тараканов, показало преобладание среди атопиков аллелей HLA-DRB1*0701 и HLA-DQB1*02, однако авторы предположили, что выявленные ассоциации скорее связаны с общей предрасположенностью к феномену атопии, а не к виду сенсибилизации [67]. Результаты исследовательской работы Яковлевой и соавт. продемонстрировали, что в популяции русских г. Москвы общим маркером атопических заболеваний (атопическая БА, атопический дерматит) является специфичность HLA-DRB1*07 [68]. Как видно, в большинстве исследований, посвященных изучению связи атопии с генами HLA II класса, установлено значительное увеличение частоты встречаемости аллеля HLA-DRB1*07. Вероятно, специфичность HLA-DRB1*07 является ключевым маркером предрасположенности к атопии, а не к специфическому иммунному ответу на определенные аллергены [66-68]. Несомненный интерес представляет определение негативных и позитивных ассоциаций, поиск про текторных генов HLA. Анализ имеющихся на сегодняшний момент литературных данных показал, что частота встречаемости некоторых специфичностей HLA у здоровых лиц в ряде случаев выше, чем у больных атопией. Однако из-за недостаточного количества подобных исследований делать какие-либо выводы не представляется возможным. Ассоциации HLA с отдельными фенотипами/ эндотипами заболеваний Вклад генетической составляющей в развитие конкретных фенотипов аллергических заболеваний изучается весьма активно. Это в первую очередь относится к бронхиальной астме (БА), при которой генетические исследования ведутся по нескольким направлениям: выявление вариантов генов, которые связаны с развитием болезни; генов, играющих решающую роль в патофизиологии заболевания или тех, которые могут предсказать ответ на терапию. Исследования геномных ассоциаций (GWAS) представляют собой наиболее эффективный подход к астме, в ходе которого были идентифицированы различные гены (например, локусы IL18R1, IL33, SMAD3, ORMDL3, HLA-DQ и IL2RB). Поскольку ни один ген не может рассматриваться как ген астмы, способный отражать сложную этиологию Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 13 Обзоры и гетерогенность заболевания, в последнее время исследования были связаны с определенными фенотипами/эндотипами болезни [69]. Анализ генотипирования полимеразной цепной реакции (ПЦР) и последовательности специфических олигонуклеотидных зондов (SSOP) для локусов человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) класса I (A, B и C), проведенных на этнической группе хань из кантона Южного Китая [70], позволил получить информацию о распределении частот аллелей при астме дополнительно к предыдущим исследованиям. Авторы обнаружили двадцать различных аллелей в HLA-A в этой популяции. В локусе преобладает аллель A*1101, который встречается здесь с частотой 0,266. Следующие три наиболее распространенных аллеля, A*2402, A*3303 и A*0203, каждый виден на частотах более 10%, и вместе эти четыре аллеля составляют примерно две трети от общего количества для HLA-A в исследуемой популяции. Пятьдесят аллелей наблюдаются для HLA-B, 21 из которых является синглтонным (от англ. Singleton - одиночка) копией. Наиболее распространенными аллелями HLA-B являются B*4001 (f=0,144), B*4601 (f=0,119), B*5801 (f=0,089), B*1301 (f=0,068), B*1502 (f=0,073) и B*3802 (f=0,07). В локусе HLA-C всего 20 аллелей. Четыре аллеля (Cw*0702, Cw*0102, Cw*0801 и Cw*0304) обнаружены на частотах более 10%, и вместе эти аллели составляют более 60% от общего числа. В целом к HLA-антигенам I класса, с повышенной частотой типируемых у больных БА, относятся A2, A9, B5, B12, B13, B17, B21, B35, B40 [27, 71]. Реже, чем в здоровой популяции, у больных БА встречаются антигены A19, B14 и B41 [72]. Однако этими корреляциями не ограничивается ассоциативная связь HLA-антигенов с БА, о чем свидетельствуют опубликованные результаты 21 мета-анализа и 12 полногеномных ассоциативных исследований [73, 74]. По данным полногеномных ассоциативных исследований идентифицировано более 500 генов, имеющих ассоциацию с БА. Большинство ранних поисковых работ по ассоциативным связям HLA-антигенов II класса с бронхиальной астмой выполнены в корейских и китайских популяционных группах [75]. В этнической группе северных ханьцев с атопической БА по сравнению со здоровыми лицами повышена частота встречаемости аллелей HLA-DQA1*0104 и HLA-DQB1*0201, в свою очередь присутствие в генотипе специфичностей HLA-DQA1*0301 и HLA-DQB1*0301 обеспечивает резистентность к БА. Семейное исследование, проведенное Guo и соавт., показало, что у китайцев, сенсибилизированных к аллергенам Dermatophagoides pteronyssinus, наследование БА сцеплено с аллелями HLA-DQA1*0101, DQA1*0601 и HLA-DQB1*0303, DQB1*0601 [61]. Кроме того, было установлено, что рестрикция IgE-специфического иммунного ответа к аллергенам Dermatophagoides pteronyssinus в китайской популяции ассоциирована с HLA-DQB1*0201. В другом исследовании было показано, что у корейцев, чувствительных к аллергенам клеща Panonychus citri, присутствие в генотипе гена HLA-DRB1*07 предрасполагает к развитию атопической БА, в то же время частота встречаемости специфичности HLA-DRB1*04 у астматиков статистически значимо ниже, чем у здоровых лиц [63]. У жителей Индии маркерами атопической БА являются аллели HLA-DRB1*04 и HLA-DQB1*03, в свою очередь наличие в генотипе аллеля HLA-DRB1*15 предотвращает дебют БА [76]. В других популяциях (хорваты) маркерами предрасположенности к БА являются гены HLA-B8, HLA-DRB1*01, HLA-DRB1*03, они же маркируют гиперпродукцию общего IgE [77]. У американских и европейских детей со среднетяжелой/тяжелой Alternaria-чувствительной БА обнаружена высокая частота встречаемости HLA-DRB1*03 и HLA-DRB1*13, и низкая - HLA-DQB1*03 [57]. Участие специфичности HLA-DRB1*03 в развитии атопической астмы у лиц с наследственной историей атопии или БА у жителей США было подтверждено Juhn и соавт. [45]. У англичан маркером развития атопической астмы является аллель HLA-DRB1*15, негативную ассоциацию продемонстрировали гены HLA-DRB1*08 и HLA-DPB1*0201 [78]. В кавказоидной популяции иранцев предрасположенность к формированию астмы определяют гены HLA-DRB1*12, HLA-DQB1*0604, негативная ассоциативная связь с БА установлена для HLA-DQB1*0501 и HLA-DQB1*0602 [34]. Имму-ногенетический анализ показал, что у венесуэльцев, сенсибилизированных к аллергенам Dermatophagoides pteronyssinus, атопическая БА сцеплена с HLA-га-плотипом DRB1*1101/DQA1*1501/DQB1*0301 [62]. В результате обследования 213 испанцев была установлена ассоциация аллелей HLA-DRB1*01 и DQB1*0501 как с сенсибилизацией к аллергенам Artemisia vulgaris, так и с наличием ПБА. Совместной сегрегации генов HLA с гиперчувствительностью к другим вне- и внутридомашними аллергенам (Phleum pratense, Olea europaea, Salsola kali, D. pteronyssinus, D. farinae, Alternaria alternata, Cladosporium herbarum и др.) обнаружено не было [30]. Анализ распределения аллелей локуса HLA-DRB1 у 46 русских детей, больных БА, показал, что риск развития БА статистически значимо выше у носителей специфичностей HLA-DRB1*04 и HLA-DRB1*15. Авторы установили, что маркерами тяжелой БА в русской популяции являются HLA-DRB1*04 и HLA-DRB1*11, негативная ассоциация с тяжелой астмой была установлена для аллеля HLA-DRB1*13 [19]. 14 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA По итогам комплексного обследования больных БА русской национальности показана роль антигенов HLA-B5, B8, B13 в формировании аллергического воспаления и в гиперпродукции IgE и IgG. Эти же антигены «отвечают» за более ранний дебют и относительно благоприятное течение БА [79]. В другом исследовании установлено, что у лиц, имеющих в фенотипе антигены HLA-B13, B35, DR5, чаще, чем у здоровых, возникает атопическая БА [72]. Исследования связи неклассических HLA-генов с аллергическими заболеваниями Остаются актуальными исследования связи неклассических HLA-генов с АЗ. В последние годы показано, что риск развития БА и бронхиальной гиперреактивности в разных популяциях связан с неклассическим HLA-геном I класса - HLA-G [80, 81]. Роль этого гена в патогенезе астмы дискутируется. Было установлено, что растворимые изоформы HLA-G (G5) экспрессированы на эпителиальных клетках респираторного тракта у больных БА, что свидетельствует об участии этих белков в локальном иммунном ответе на аэроаллергены и другие агенты. Кроме того, было показано, что продукты HLA-G способны дозозависимо ингибировать TM-ответ, что приводит к избыточной продукции «аллергических» ^2-цитокинов [81]. Характер взаимодействия материнского фенотипа и HLA-G генотипа плода может рассматриваться с точки зрения условия возникновения у ребенка БА и бронхиальной гиперреактивности [80]. По данным Ciprandi и соавт., HLA-G можно рассматривать в качестве биомаркера аллергических реакций, поскольку высокий уровень растворимых молекул sHLA-G ассоциирован с АЗ и гиперпродукцией специфических IgE [82]. По данным исследований, HLA-генотип может определять развитие не только атопического, но и иного фенотипа БА. В исследованиях по изучению генетических и иммунологических особенностей, важных для патогенеза астмы, были сопоставлены данные 41 пациента с аллергической (амброзийной) сезонной астмой с аналогичной группой неастматических лиц. Повышенная частота HLA-B5 наблюдалась у неастматиков по сравнению с астматиками (p=0,03). Хотя частоты HLA-A1 и B8 также были повышены у неастматиков и HLA-B40 у астматиков, эти различия не были значительными; фенотип неаллергической астмы был связан с HLA-гапло-типами A1/B8 и A2/B40 [27]. Изучение ассоциативных связей между неатопическими фено/эндотипами астмы и HLA-антигенами проводилось при аспириновой астме, или AERD (aspirin-exacerbated respiratory disease - обостряемое аспирином респираторное заболевание», или усугубляющееся аспирином респираторное заболе вание). (Целевая группа EAACI/WAO рекомендует в настоящее время вместо названия «аспириновая астма» использовать термин NERD - Non-steroidal anti-inflammatory drugs-exacerbated respiratory disease, что в дословном переводе звучит как «НПВС/аспи-рином обостряемое респираторное заболевание», сокр. Н/А ОРБ, или более соответствующий русский эквивалент «усугубляющееся нестероидными противовоспалительными препаратами респираторное заболевание» [83, 84].) Генетический анализ показал, что в популяциях разного расового происхождения (британцы, корейцы) общим маркером предрасположенности к аспирин-индуцированной астме является аллель HLA-DPB1*0301 [85-87]. Интересно, что риск развития «аспириновой» крапивницы у корейцев связан с другими аллелями HLA, при аспирин-индуцированной крапивнице/ ангиоотеке статистически значимо чаще, чем у больных аспириновой БА и здоровых лиц, типировался гаплотип DRB1*1302/DQB1*0609/DPB1*0201 [86]. Исследование ассоциации генетических вариаций HLA-DRB и DQ у пациентов с AERD, проведенное на ограниченной группе пациентов, показало, что HLA-DQB1*0302 и HLA-DRB1*04 и связанные с ними гаплотипы являются генами, участвующими в предрасположении пациентов к AERD, тогда как HLA-DQB1*0301 и HLA-DRB1*011 имеют отрицательную связь с AERD [87]. Другие исследования выявили значительные доказательства генетической вариации в патофизиологии AERD (Н/А ОРБ) по множественным биологическим путям [88], а также вариации в ответах между отдельными препаратами на несколько классов противоастматических лекарств и препаратов, регулирующих активность метаболитов арахидоновой кислоты, лейкотриенов, простагландинов и др. Некоторые исследователи считают, что доказательств о наследуемой природе AERD (Н/А ОРБ) пока недостаточно, используя такие аргументы, как позднее формирование синдрома, редкий (1-6%) семейный характер патологии у пациентов с таким эндотипом астмы [89]. Начало AERD (Н/А ОРБ) в позднем возрасте в сочетании с низкой генетической пенетрантностью и непоследовательной репликацией результатов генетических ассоциаций указывают на вовлечение экологических воздействий и эпигенетических факторов в его прогрессирование [90]. Ассоциация генов HLA III класса с формированием иммунного ответа Ассоциативная связь генов HLA III класса с формированием иммунного ответа при астме и аллергии до сих пор неясна. По данным De Silvestri и соавт., наследование детьми с семейной историей Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 15 Обзоры атопии HLA-аллеля III класса С4B2 (ген, кодирующий компонент комплемента) является фактором риска аллергической патологии. Было показано, что у детей - носителей аллеля С4В2 уровень общего IgE был статистически значимо выше, чем у лиц, не имевших этого гена (p<0,01). В то же время сцепления других HLA-генов III класса (RAGE - receptor advanced glycation end products, рецептор конечных продуктов гликозилирования; LTA - Lymphotoxin alpha, лимфотоксин-альфа - цитокин из суперсемейства факторов некроза опухоли, син. - фактор некроза опухоли-бета, ФНО-Р, важный для лимфоидного органогенеза и дифференцировки Т-клеток) с атопией не найдено [91]. Кроме того, по данным Aron и соавт., не были обнаружены ассоциативные связи полиморфизма гена белка теплового шока (hsp70), картированного в регионе HLA III класса, с атопической астмой [92]. Известно, что ген HLA III класса TNFA, белковым продуктом которого является провоспалитель-ный цитокин фактор некроза опухоли (TNF-a), ассоциирован с аллергией и астмой. Так, взаимодействие промоторного полиморфизма TNF-a (-1031T>C или -863C>A или -857C>A) и специфичности HLA-DPB1*0301 более чем в 7 раз увеличивает риск развития аспириновой БА [93]. Есть гипотеза, что полиморфизм HLA-DR может способствовать восприимчивости к назальному полипозу. Установлено, что гены, ассоциированные с атопией, могут взаимодействовать друг с другом, усиливая влияние генетических факторов на формирование аллергического фенотипа. Одну из ключевых ролей в распознавании чужеродных антигенов наряду с продуктами аллелей HLA играют гены Т-клеточного рецептора (TCR). Генно-генное взаимодействие HLA-DRB1*07 и смежного с локусом TCR A/D аллеля D14S50 приводит к существенному увеличению синтеза общего IgE [94]. Анализ генетических факторов риска астмы и аллергии в международных мегапроектах и полногеномных исследованиях Сложные связи аллергических заболеваний на клиническом и механическом уровнях путем интеграции эпидемиологических, клинических и механистических исследований, в том числе in vivo и in vitro, изучены в нескольких мегапроектах MeDALL, GABRIEL, TAGC, которые существенно сократили фрагментацию исследований аллергии и способствовали лучшему пониманию генетики атопии, аллергии и астмы. Консорциум MeDALL (Механизмы развития аллергии - Mechanisms of the Development of ALLergy, MeDALL; EU FP7-CP-IP; project no: 261357; 20102015) был создан 23 партнерами из государственного и частного секторов, интегрировал 14 европейских когортных родов, включая 44 010 участников и 160 когортных наблюдений между беременностью и возрастом 20 лет. Тринадцать тысяч детей были проспективно прослежены после полового созревания с использованием новой стандартизированной анкеты MeDALL Core. Используя классическую эпидемиологию и методы машинного обучения у 16 147 детей в возрасте 4 лет и 11 080 детей в возрасте 8 лет, MeDALL показал мультиморбидность экземы, ринита и астмы. Исследования показали, что только 38% мульти-морбидности было связано с сенсибилизацией IgE. MeDALL предложил видение мультиморбидности, не зависящее от сенсибилизации IgE, и показал, что моносенситизация и полисенсибилизация представляют собой два разных фенотипа. Трансляционная компонента MeDALL показана идентификацией нового аллергического фенотипа, характеризующегося полисенсибилизацией и мультиморбидностью, что связано с частотой, постоянством и выраженностью аллергических симптомов [95]. Другой мегапроект - GABRIEL - https://www. cng.fr/gabriel/index.html (мультидисциплинарное исследование для выявления генетических и экологических факторов риска астмы в Европейском сообществе), - обобщил данные анализа генома 10 365 астматиков и 16 110 лиц без астмы из 23 отдельных исследований. Россию в консорциуме представляли ученые из Томского государственного медицинского университета, Курского государственного медицинского университета и Института биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН. Консорциум GABRIEL методом GWAS установил, что в патогенезе БА принимает участие множество функционально взаимосвязанных генов. Это гены главного комплекса гистосовместимости, цитоки-нов, медиаторов воспаления, Р2-адренорецепторов, ферментов биотрансформации ксенобиотиков; гены, белковые продукты которых участвуют в распознавании консервативных структур микроорганизмов, в регуляции барьерной функции эпителия, детерминации тканевого ответа на хроническое воспаление и др. Вероятными ключевыми генами астмы являются наряду с HLA-DQ многие другие гены, регулирующие активность интерлейкинов или их рецепторов, гены белков внутриклеточной сигнализации (IL18R1, IL33, SMAD3, ORMDL3 и IL2RB) [96]. Помимо того что специалисты локализовали семь мест в человеческом геноме, мутации в которых так или иначе связаны с развитием астмы, были сделаны важные заключения, связанные с изменением устоявшихся взглядов на роль генов и аллергенов на возникновение астмы. В результате генетических исследований установлено, что у взрослых эффект от наличия определенных генов в развитии заболевания был заметно слабее, чем у детей, а распространенная точка зрения о влиянии аллергии на возникновение астмы нуждается в коррекции. Согласно полученным данным, аллер 16 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA гия является не причиной, а одним из следствий респираторного заболевания. Аллергический компонент может быть вторичным по отношению к дефектам слизистой оболочки дыхательных путей при астме, точно так же как и повреждение барьера кожи у детей с экземой. Это означает, что акцент на терапии, направленной на механизмы только аллергии, может оказаться неэффективным при лечении комплексной патологии. Транснациональный консорциум по генетике астмы (Trans-National Asthma Genetics Consortium, TAGC) объединил более 45 исследовательских групп из Европы, Северной Америки, Мексики, Австралии, Японии и России. Беспрецедентная интеграция TAGC объединила данные по миллионам полиморфных вариантов ДНК в геномах более чем 142 000 индивидов (23 948 больных БА и 118 538 индивидов без признаков астмы) европейского, африканского, латиноамериканского и японского происхождения. Проведенный авторами мета-анализ результатов полногеномных исследований ассоциаций (GWAS), выполненных в различных популяциях, идентифицировал в общей сложности 878 генетических вариантов в 18 локусах, ассоциированных с риском астмы, среди которых впервые выявлено 5 новых локусов, 2 новые ассоциации полиморфных вариантов в известных локусах астмы и 2 локуса, ранее ассоциированных с сочетанными проявлениями астмы и поллиноза. Основным открытием этого исследования является то, что обнаруженные авторами новые генетические локусы, ассоциированные с астмой, насыщены эпигенетическими маркерами, характерными для регуляторных элементов - энхансеров (усилителей) генов. Другим ключевым результатом является подтверждение наличия общих генетических локусов, ассоциированных и с астмой, и с другими воспалительными и аутоиммунными заболеваниями. Исследование консорциума TAGC показало, что генетические варианты, ассоциированные с астмой, преимущественно ко-локализуются с эпигенетическими маркерами энхансеров, насыщение которыми особенно выражено в иммунных клетках, что предполагает роль этих вариантов в регулировании иммунологически-опосредованных механизмов. Несколько идентифицированных в данном исследовании генов-кандидатов участвуют в иммунном ответе на вирусы, что подчеркивает значение вирусных инфекций в развитии астмы [97]. Таким образом, современные высокотехнологичные методики позволяют охарактеризовать участие большинства известных генов в патогенезе атопии, аллергии и БА. В табл. 3 представлены основные гены, ассоциированные с развитием астмы, аллергического ринита, выявленные в мегапроектах и других исследованиях. Данные в табл. 3 демонстрируют причастность множества генов, распределенных по всем хромосомам человека, к респираторным АЗ. Кроме того, известно несколько десятков вариантов сцепления, что подчеркивает вытекающую отсюда сложность генных взаимодействий. Полногеномный поиск и идентификация «главных» генов, генов-«модификаторов» и генов-«кан-дидатов», ассоциированных с БА, позволили выявить сцепление БА с локусами 5q31.1-33, 6p12-21.2, 11q12-13, 12q14-24.1, 13q12-22, 14q11-12, 16p12.1-11.2 и Xq28/Yq12. Именно здесь расположены наиболее важные гены заболевания, контролирующие ключевые звенья его патогенеза. Хромосома 5q23-34 содержит гены для Р2-адренергических рецепторов и гены рецепторов ГКС, ответственных за тонус дыхательных путей, активность симпатической нервной системы и ответственных в последующем за модуляцию воспаления как при астме, так и при ожирении. С локусом 5q31.1-33 связаны гены-«кандидаты», контролирующие ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5; 5q35 - лей-котриен С4-синтетазу; 6р21.3-23 - продукты главного комплекса гистосовместимости 2-го класса и ФНО-a; 10q11.2 - липоксигеназу; 12q24.3 - NO синтазу-1; 11q12-13 - СС16 (СС10, утероглобин), противовоспалительный белок легких. Заключение Генетическая гетерогенность респираторной аллергии определяется вовлеченностью в процесс разных групп аллергенов, в том числе генов факторов антигенного распознавания, врожденного и гуморального иммунного ответа (это гены цито-кинов-интерлейкинов, интерферонов, факторов некроза опухолей и т. д. - IL4, IL5, IL13, HLA-DR, TCRA и др.), а также генов рецепторов Т- и В-клеток и генов HLA, которые запускают продукцию IgE. Показано, что продукция общего IgE регулируется 6 генами, расположенными в регионах ZNF365, HLA-DQA1, 14q23.2. Среди ассоциированных с респираторной аллергией самых распространенных генов, изучаемых во всем мире, большую важность имеют гены факторов воспаления - собственно медиаторов воспаления белковой природы, например, некоторые протеазы и ферменты их метаболизма, а также гены хемокинов и молекул межклеточной адгезии (IL4RA, HTR2A, ABRB2, FCER1B и др.). Гены рецепторов цитокинов и агентов воспаления (IL4, IL4RA, IL12B, IL13, TNFA, CCL50 и др.) регулируют белковые продукты, которые осуществляют фиксацию внешних молекул-лигандов на клетках-мишенях. Было установлено, что регионы генов IL1R1, HLA, IL13, C11orf30 являются общими для атопического дерматита, БА и АР Гены большой и гетерогенной группы белков, объединяемые в несколько семейств (группа генов внутриклеточных сигнальных молекул), осуществляют и контролируют трансдукцию сиг- Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 17 Обзоры Таблица 3. Гены, ассоциированные с развитием астмы и аллергического ринита, по данным опубликованных в печати и обзорах полногеномных исследований [91, 95-103] Хромосома Гены Название гена Предполагаемая роль, функция Ассоциация 1q21 IL6R Рецептор интерлейкина-6 Регулирование Т-клеточных функций, Т-клеточной дифференцировки Астма 1q31 DENND1B DENN-домен, содержащий 1B (DENN - differentially expressed in neoplastic and normal cells) Сигнальные молекулы, влияющие на процесс высвобождения циткинов, Т-клетки памяти, кодирует белок, взаимодействующий с рецептором фактора некроза опухоли Астма 1q32.1 IL10 Интерлейкин-10 Подавление функции Т-хелперов 1-го типа, Т-киллеров и моноцитов, снижение продукции цитокинов (у-интерферон, фактор некроза опухолей, интерлейкин-1, интерлейкин-8). Усиление деления и роста В-лимфоцитов и тканевых базофилов. Антивоспалительный эффект Астма 2q11 ILRL1 Белок, подобный рецептору интерлейкина-1 Взаимодействие с рецептором для IL33, рекрутирование воспалительных клеток Астма АР 2q12.1 IL18R1 Рецептор 1 интерлейкина-18 Пролиферация цитотоксических Т-лимфоцитов, реакция на Th1 Астма 2q14.1 DPP10 Дипептидаза 10 Фермент из класса гидролаз, катализирующий расщепление дипептидов на аминокислоты Астма «аспириновая» (AERD, NERD) 2q33 CD28 Маркерный мембранный белок, экспрессированный на T-лимфоцитах Ко-стимуляция Т-клеток, ко-стимулирующий сигнал, приводит к выработке различных цитокинов, таких как интерлейкин-6 Астма 3p24.2-p22 C-C Хемотаксические цитокины, хемокины подсемейства CC, или Р-хемокин Индукция миграции моноцитов, а также других клеток, таких как естественные киллеры и дендритные клетки Астма 4q31.3 TLR2 Толл-подобный рецептор 2 Распознавание антигена/ врожденный иммунитет Астма 5q12 PDE4D Специфическая фосфодиэстераза 4D 3’ -5’-циклической АМФ Передача клеточных сигналов, воспаление, функция гладкой мускулатуры дыхательных путей Астма 5q22 TSLP Thymic stromal lymphopoietin, тимический стромальный лимфопоэтин Продуцируется эпителиальными клетками в ответ на стресс или действие провоспалительных медиаторов. Активация дендритных клеток, поляризация иммунного ответа в сторону Th2, стимуляция аллергического воспаления Астма АтД 5q23-q33 IL 3, 5, 9 Интерлейкин-3, -5 гранулоцитарно-макрофа-гальные колониестимулирующие факторы Интерлейкин-3 увеличивает клон тучных клеток. IL 5 стимулирует созревание эозинофилов, продукцию IgE. Интерлейкин-9 продуцируется Т-лимфоцитами, одновременно активирует тканевые базофилы Астма 18 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA Таблица 3. Продолжение Хромосома Гены Название гена Предполагаемая роль, функция Ассоциация 5q31.1 IL 4 Интерлейкин-4 Стимулятор пролиферации и дифференцировки В-лимфоцитов, образование ими продукции антител, в том числе IgE. Вызывает образование рецепторов к IgE в мембранах тучных клеток (и базофилов), увеличивая фиксацию IgE на поверхности этих клеток Воздействие на ^2/подавление выработки IgE Астма 5q31.1 IL 13 Интерлейкин-13 Образование слизи/выработка IgE Астма АР 5q31 SLC22A4/ RAD50/IL13 Solute carrier family, семейство растворяющих носителей, мембранных транспортных протеинов, органический катионный транспортер и интегральный мембранный белок плазмы RAD50 DNA repair protein RAD50 белок репарации ДНК Органический катионный транспортер / восстановление ДНК / ^2-ци-токины Астма АР 5q31.3 CD14 Маркерный мембранный белок (дифференцировоч-ный кластер 14, моноцитар-ный антиген Передача сигналов от ЛПС грамм-отрицательных бактерий Астма 5q31-32 adrp2 Ген Р2-адренергического рецептора Контроль, лабильность бронхов, бронхиальная гиперреактивность Астма 5q31-32 GCCR NR3C1 Ген ГКС-рецептора, ядерный рецептор ГКС - nuclear receptor subfamily 3, group C, member 1 Репрессия генов, важных для воспалительных реакций (гены цитоки-нов, медиаторов воспаления, факторов адгезии), усиление экспрессии гена ADRB2, восстановление уровня бета-адренорецепторов Астма АР 5q35 Астма 6p21 HLA-DRA/ DRQ/DP Лейкоцитарные антигены человека (Гены главного комплекса гистосовместимости) Т-клеточный ответ, многочисленные функции, управляемые генами, представление антигена (см. табл. 1, 2) Астма АР 6p21.1-p23 HLA-TNF Фактор некроза опухоли (tumor necrosis factor, TNF) - многофункциональный про-воспалительный цитокин. Ген картирован на хромосоме 6p21.3, в пределах расположения молекул HLA III класса Влияние на липидный метаболизм, функционирование эндотелия, стимуляция продукции ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, интерферона-гамма, активация лейкоцитов Астма АР 7p15.2 TCR G, IL6 Т-клеточный рецептор G Интерлейкин-6 Стимуляция пролиферации В-лим-фоцитов, увеличение выработки всех классов иммуноглобулинов Астма 7q22 CDHR Cadherin Related Family, семейство белков, связанных с кадгерином, зависимых от кальция молекул адгезии клеток Эпителиальная полярность, межклеточное взаимодействие, дифферен-цировка клеток Астма Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 19 Обзоры Таблица 3. Продолжение Хромосома Гены Название гена Предполагаемая роль, функция Ассоциация 9p24.1 IL33 Интерлейкин-33, член семейства цитокинов IL-1 и важный модулятор иммунной системы Рекрутирование, активация воспалительных клеток, врожденный иммунитет, сигнал опасности Астма АР 10q11.2 Липоксигеназа 10p15.1 IL2R Рецептор интерлейкина-2 Пролиферация цитотоксических Т-лимфоцитов. Реакция на Th1 Астма 11q13 C11orf10/ LRC32 Трансмембранный белок, кодируемый геном на 11-й хромосоме 11; orf (open reading framer - открытая рамка считывания 30; LRRC32, остаток, богатый лейцином, содержащий 32 Регулирует экспрессию генов, эпителиальный барьер / регулирует Т-клеточную функцию Астма АР 11q13 CC16 Ген для секреторного белка Clara-клеток Ограничение синтеза лейкотриенов и простагландинов и ингибирование хемотаксиса воспалительных клеток Астма 12q е^- Эндотелиальная синтаза оксида азота Влияние на цитотоксическое действие фагоцитов, особенно в отношении эндотелия Астма 12q 13.3 STAT6 Переносчик сигнала и активатор транскрипции Signal Transducer And Activator Of Transcription 6 Фактор транскрипции (реакции на Th2) Астма 15q23-34 Гены для Р2-адренергичес-ких рецепторов и гены рецепторов ГКС Регулирование тонуса дыхательных путей, активность симпатической нервной системы, модуляция воспаления Астма 15q32 SMAD3 Similar to Mothers Against Decapentaplegic Белки, члены которого подобны белковым продуктам гена Mad плодовой мушки и гена SMA. Белки sMaD - преобразователи сигналов и транскрипционные модуляторы, которые опосредуют несколько сигнальных путей Сигнальное промежуточное соединение трансформирующего фактора роста (TGF-бета), фиброз Астма 16p12.1 IL4R Рецептор интерлейкина-4 Воздействие на ^2/подавление выработки IgE Астма 17q23 ORMDL3/ GSDMB ORMDL3 (Orosomucoid like) Регулятор биосинтеза сфинголипида орозомуко-ида, GSDMB (Gasdermin B) - белок Синтез сфинголипидов / апоптоз клеток Астма 19q13 CD 22 Кластер дифференцировки, мембранный белок-рецептор В-лимфоцитов Регуляция активности В-лимфоци-тов, иммунорегуляторные взаимодействия между лимфоидными и нелимфоидными клетками Атопия Астма АР 19q13.2 TGFP Трансформирующий фактор роста р (активин) Антивоспалительный эффект, ремоделирование дыхательных путей Астма 20p13 ADAM33 Дезинтегрин и металлопро-теиназа Ремоделирование дыхательных путей / гиперреактивность бронхов Астма 20 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Ассоциативные связи между атопией и генами комплекса HLA Таблица 3. Окончание Хромосомы Гены Название гена Предполагаемая роль, функция Ассоциация 22q12 IL2RB Рецепторный комплекс IL-2 Связыване IL-2/IL-15, дифференци-ровка лимфоидных клеток Астма Xq28/Yq28 IL9R Рецептор интерлейкина-9 Активация тканевых базофилов. Синергия эффекта интерлейкина-4 по продукции иммуноглобулинов E и G4 Астма Примечание. Этот неполный список выбранных генов приводится в качестве примера, иллюстрирующего генетическую предрасположенность к астме и аллергическому риниту; «р» обозначает короткое плечо хромосомы, «q» - длинное плечо хромосомы. Номера «адресов» после букв р и q выражают относительное расстояние до центромер хромосом (в традиционной нумерации). нала лиганда на «чувствительные» генные локусы. К этой группе, видимо, можно отнести и факторы транскрипции (STAT6, JAK1, JAK3, NFYB и др.), которые активируются при участии определенных посредников (JAK-STAT системы Janus Kinases - Signal Transducer and Activator of Transcription). Гены ферментов биотрансформации (NAT2, CYP1A, GSTT1, GSTM1) рассматривают как кандидаты для атопии и ассоциированных заболеваний в связи с тем, что они участвуют в метаболизме медиаторов аллергического воспаления лейкотриенов и простагландинов, а также в регуляции механизмов оксидативного стресса [GSTM1, GSTP1 и GSTT1 - гены глютатион^-трансферазы (GST), участвующие в детоксикации широкого спектра токсических веществ]. Необходимы дополнительные исследования для определения точной функции этих генов, взаимодействия генов и генов и взаимодействия генов и окружающей среды, которые, несомненно, являются сложными и пока остаются неуловимыми даже при проведении целых исследований в области генома. Дальнейшие исследования по атопии, респираторной аллергии с данными и инструментами геномики, картирование, идентификация специфических генов и специфических SNP-фенотипов помогут разгадать пути, связанные с этиологией распространенной аллергической патологии, и использовать фармакогеномику для разработки лучших лекарств для индивидуального плана лечения. Благодаря генетическим исследованиям становится возможной разработка высокоэффективных инновационных методов лечения и профилактики заболевания в группах риска. Видимо, вскоре после систематизации всей накопленной информации о генетике атопии и аллергии перспектива победы над аллергическими заболеваниями станет более реальной. Информация об источниках финансирования Обзор написан в порядке плановой НИР без грантовых источников финансирования. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов при написании статьи. Участие авторов • Концепция и дизайн исследования - Н.Г. Астафьева, Д.Ю. Кобзев. • Сбор и обработка материала-Б.А. Шамгунова, Д.Ю. Кобзев, И.Э. Михайлова. • Статистическая обработка данных - Б.А. Шамгунова, Н.Г. Астафьева, И.Э. Михайлова. • Написание текста - Н.Г. Астафьева, Д.Ю. Кобзев, Б.А. Шамгунова. Редактирование - Н.Г. Астафьева, Д.Ю. Кобзев.

About the authors

N G Astafyeva

Saratov State Medical University, Russia, Department of Clinical Immunology and Allergology

Email: astang@mail.ru

B A Shamgunova

Astrakhan State Medical University

D Yu Kobzev

Leeds Trinity University

School of Social and Health Sciences

I Ae Michailova

Saratov State Medical University, Russia, Department of Clinical Immunology and Allergology

References

Supplementary files