Уважаемые пользователи!

Данный сайт содержит информацию для людей с медицинским образованием и специалистов здравоохранения.
Входя на сайт, Вы подтверждаете свое согласие с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.



Dear visitor!
This site contains medical information for healthcare professionals.
You can go further, if you agree with Terms and Conditions and Privacy Policy on this site.

Allele variants of HLA II genes DRB1 and DQB1 regarding risk for type 1 diabetes mellitus in population of Bashkortostan

Cover Page

Abstract


Aims.
To estimate significance of HLA II DRB1 and DRB2 allele variants for development of type 1 diabetes mellitus (T1DM) in Bashkortostanpopulation (ethnical Russians, Tatar, Bashkir).
Materials and methods.
We analyzed DNA of 323 patients with T1DM and 683 healthy controls. DNA was derived from venous bloodsamples by phenol-chloroform extraction. DRB1 and DQB1 gene typing was performed by PCR method. Amplification products wereidentified with electrophoresis on a 1% agarose gel. Statistica for Windows v6.0 and MS Excel 98 software were applied for statisticalprocessing of acquired data.
Results.
Common markers of high risk for T1DM were found to be DRB1*04, DRB1*17, genotype DRB1*04/*17. On the contrary,lower risk was associated with DRB1*15 allele. In ethnical Russians lower risk of T1DM is also determined by DRB1*11 allele andDRB1*01 in Tatars. Predisposition by DQB1-alleles in Russians and Bashkir realizes only within DRB1*04/*17 genotype. However,in Tatar subpopulation DQB1*0302 is an independent risk marker of T1DM development.
Conclusion.
Common low risk markers for all three ethnic groups are DQB1*0301, DQB1*0602-08 alleles. Their presence negates riskof disease in all studied subpopulations even within DRB1*04/*17-genotype.

Сахарный диабет 1 типа (СД1) представляет собой заболевание эндокринной системы, при котором наблюдается хроническое повышение уровня глюкозы в крови. В основе патогенеза СД1 лежит абсолютная недостаточность секреции инсулина, что сопровождается расстройством всех видов обмена веществ, нарушениями гуморального и клеточного иммунитета, развитием тяжелых сосудистых осложнений. В вопросах этиологии и патогенеза СД1 остается много неясных аспектов. 
Заболеваемость СД1 варьирует в различных странах, а также в различных этнических группах даже в пределах одной страны. По состоянию на 01.01.2010 г. в России было зарегистрировано 294 256 больных СД1. Распространенность СД1 с 2000 по 2009 гг. у детей выросла на 35,7%, у подростков на 68,9%, у взрослых на 2,36%. 
Социальная, экономическая значимость заболевания взаимосвязана с его хроническими осложнениями. По данным федерального регистра, частота диабетичес­кой ретинопатии среди взрослых больных с СД1 составила 53%, нефропатии – 50%, синдрома диабетической стопы – 5% (2010 г.). 
СД1 является многофакторным полигенным заболеванием, развитие которого обусловлено сложным взаимодействием генетических и средовых факторов. Поиск генов, предрасполагающих к СД1, важен в плане раскрытия механизмов развития заболевания и для разработки ранней доклинической диагностики, профилактики заболевания и медико-генетического консультирования. 
В первой работе по полному геномному поиску, проведенной в Великобритании, было обнаружено 20 локусов предрасположенности к СД1 на разных хромосомах, которые обозначили акронимом IDDM (англ. insulin-dependent diabetes mellitus – инсулинзависимый СД) и пронумеровали [1]. Авторы подчеркивают, что в наследовании СД1 приоритетным является локус IDDM1, соотнесенный с генами главного комплекса гистосовмес­тимости на коротком плече хромосомы 6 (HLA). 
Данные анализа сцепления локусов предрасположенности к СД1, проведенные в разных странах, порой противоречивы. Например, не обнаружено сцепления локусов IDDM5, IDDM8, IDDM15 с СД1 у басков (народ, населяющий север Испании и юго-запад Франции) [2].
IDDM1 является «универсальным» локусом гене­ти­чес­кой предрасположенности к СД1, сцепление с которым обнаружено во всех изученных популяциях. С ним связано до 40% генетической предрасположенности к СД1. В различных этнических группах предрасположенность к этому заболеванию сочетается с различными аллелями генов HLA [3–4]. Неоднократно было показано, что степень риска СД1 определяется комбинацией DRB1, DQA1, DQB1 аллелей [5].
Согласно результатам полногеномных исследований, всего в развитии СД1 играют роль 22 локуса, главным образом HLA, INS, CTLA4, PTPN22, IL2RA, IFIH1, CLEC16A, 12q13, C12orf30, PTPN2, IL2-IL21, UBASH3A, BACH2, PRKCQ, CTSH, C1QTNF6 [6–8]. 
Молекулярно-генетические исследования СД1 выполнены на ограниченном числе популяций. Существует настоятельная необходимость проведения дальнейших исследований для подтверждения значимости полиморфизма этих генов в формировании предрасположенности к СД1 в популяциях разных народов мира, в том числе проживающих в Российской Федерации. 
В России проведен ряд исследований, направленных на выявление аллелей, предрасполагающих к СД1, в различных этнических группах, в том числе среди народов Башкортостана [9–13]. Вместе с тем, недостаточно освещен вопрос взаимодействия различных HLA-аллелей в определении риска СД1 среди народов, проживающих в Республике Башкортостан.

Цель

Изучить значимость сочетаний аллельных вариантов генов HLA класса II DRB1 и DQB1 в развитии СД1 у жителей Республики Башкортостан разной этнической принадлежности (русских, татар, башкир).

Материалы и методы

Материалом исследования служили образцы ДНК мужчин и женщин, русских, татар и башкир по этничес­кой принадлежности. Обследовано 323 пациента с диагнозом СД1 в возрасте 10–55 лет. В контрольную группу вошли 683 практически здоровых индивида в возрасте 15–57 лет, не родственных между собой, без клинических симптомов СД1 и наследственной отягощенности по изуча­емому заболеванию. Всеми пациентами подписано информированное согласие.
ДНК выделяли из цельной венозной крови методом фенольно-хлороформной экстракции. Типирование генов DRB1 и DQB1 проводили методом мультипраймерной полимеразной цепной реакции («ДНК-Технология»). Продукты амплификации идентифицировали при помощи электрофореза в 1% агарозном геле с последующим окрашиванием геля раствором бромистого этидия и визуализацией в ультрафиолетовом свете с помощью гель-видеодокументирующей системы (Vilber Lormat, Франция).
Статистическая обработка проводилась с использованием программ Statistica for Windows v. 6.0, MS Excel’98 (Мicrosoft) и RxS (RowsxColumns) [14]. Рассчитывали средние значения исследуемых величин, их стандартные отклонения, ошибку среднего и 95% доверительный интервал. Частоты генотипов и аллелей сравнивали с использованием точного двустороннего критерия Фишера (Р). Кроме того, применяли поправку Бонферрони на множественность сравнений (Р’). Относительный риск заболевания (OR) вычисляли по формуле J.M. Bland (2000) [15].

Результаты и обсуждение

Анализ ассоциаций аллельных вариантов гена DRB1 с СД1. 

В группе больных СД1, башкир по этнической принадлежности, по сравнению с контрольной выборкой чаще обнаруживаются аллели DRB1*04 (P’=0,006) и DRB1*17 (P’=0,006), а также генотип DRB1*04/*17 (P’=0,024). Это позволяет считать их маркерами повышенного риска заболевания (OR=4,69, OR=3,32, OR=11,13 соответственно). Аллель DRB1*15 выявлен среди больных в меньшем числе случаев, чем среди здоровых лиц (P’=0,042). Показатель соотношения шансов (OR=0,14) свидетельствует о пониженном риске СД1 по данному аллелю. 
У больных СД1, русских по этнической принадлежности, в большем числе случаев, чем у здоровых лиц той же этнической принадлежности, обнаруживаются аллели DRB1*04 (P’=0,006), DRB1*17 (P’=0,006) и генотип DRB1*04/*17 (P’=0,006). Следовательно, их можно рассматривать как маркеры повышенного риска заболевания (OR=4,05, OR=3,15, OR=9,79 соответственно). В выборке больных также ниже частота аллелей DRB1*11 (P’=0,042) и DRB1*15 (P’=0,042). По данным аллельным вариантам OR составляет соответственно 0,24 и 0,03, что позволяет считать их протективными. 
Оценка частот аллелей и генотипов гена DRB1 в выборке, сформированной из индивидов татарской этнической принадлежности, показала следующее. Среди больных СД1 по сравнению со здоровыми лицами повышена частота аллелей DRB1*04 (P’=0,028), DRB1*17 (P’=0,014) и генотипа DRB1*04/*17 (P’=0,022). Это позволяет считать их предрасполагающими к заболеванию (OR=2,25, OR=2,42, OR=20,18 соответственно). 
Аллели DRB1*01 (P’=0,006) и DRB1*15 (P’=0,006) обнаружены в группе больных с меньшей частотой, чем в выборке здоровых лиц, маркируя пониженный риск заболевания (OR=0,34, OR=0,03 соответственно). 

Анализ ассоциаций аллельных вариантов гена DQB1 с СД1.

В группе больных СД1, башкир по этнической принадлежности, с большей частотой, чем среди здоровых индивидов, идентифицированы аллель DQB1*0302 (Р’=0,025) и генотип DQB1*0201/*0501 (P’=0,012). Данный факт позволяет считать их маркерами повышенного риска заболевания (OR=2,56, OR=5,86 соответственно). Аллели DQB1*0301 (P’=0,002) и DQB1*0602-08 (P’=0,001) выявляются в группе больных реже, чем в группе здоровых лиц и являются маркерами пониженного риска СД1 (OR=0,26, OR=0,06). 
Результаты генотипирования выборки из русских по этнической принадлежности пациентов и здоровых лиц позволили сделать следующее наблюдение. Среди больных СД1 сравнительно со здоровыми лицами выше доля лиц с генотипом DQB1*0201/*0501 (P’=0,001). Высокая статистическая значимость различий позволяет оценить этот генотип как предрасполагающий к заболеванию (OR=3,94). В то же время аллели DQB1*0301 (P’=0,020) и DQB1*0602-08 (P’=0,000, OR=0,05) выявлены в выборке больных с меньшей частотой. Данные аллели можно охарактеризовать как маркеры пониженного риска СД1, причем относительные шансы заболевания на порядок ниже для носителей аллеля DQB1*0602-08 (OR=0,04), чем для носителей аллеля DQB1*0301 (OR=0,43). 
Согласно результатам проведенного исследования, среди больных СД1, татар по этнической принадлежности, выше, чем среди здоровых лиц, частота аллеля DQB1*0302 (P’<0,001); этот аллель, таким образом, можно отнести к предрасполагающим к заболеванию (OR=4,04). В выборке больных реже, чем в выборке здоровых лиц, выявляются аллели DQB1*0301 (P’=0,001) и DQB1*0602-08 (P’<0,001). Показатели соотношения шансов по данным аллелям позволяют расценивать их как протективные (OR=0,25, OR=0,11 соответственно). 
На основании результатов целого ряда исследований показано, что разные аллели гена DQB1 кодируют различные аминокислотные остатки в 57-м положении β-цепи молекулы HLA DQ, которая связывает и представляет антигены лимфоцитам. Те молекулы DQ, которые не имеют в 57-м положении β-цепи аспарагин, обладают низким сродством к аутоантигенам островковых клеток, что приводит к нарушению выработки иммунологичес­кой толерантности в процессе обучения Т-лимфоцитов в тимусе, а в последующем – к развитию аутоагрессии против β-клеток. Необходимо отметить, что у башкир, русских и татар выявлены аллели повышенного риска СД1 (DQB1*0302, DQB1*0501), которые также не кодируют остаток аспарагина в 57-м положении β-цепи молекулы DQ. Обращает на себя внимание тот факт, что по результатам ассоциативного исследования у башкир, русских и татар Башкортостана, аллелями и генотипами повышенного (DRB1*04, DRB1*17, DRB1*04/*17, DQB1*0302, DQB1*0501, DQB1*0201/*0501) и пониженного риска (DRB1*15, DRB1*11, DRB1*01, DQB1*0301, DQB1*0602-08) СД1 являются те же самые аллели и генотипы генов HLA класса II DRB1 и DQB1, что и в других популяциях европеоидного, монголоидного и смешанного европеоидно-монголоидного происхождения. Согласно данным нашей работы, наибольший риск СД1 во всех этнических группах взаимосвязан с генотипом DRB1*04/*17. Во многих исследованиях СД1 среди европейцев риск заболевания также выше у DR3/DR4 гетерозигот, чем у гомозигот DR3/DR3 и DR4/DR4 DR4 [16]. Поэтому представляло интерес выделение среди обследуемых лиц группы с генотипом DRB1*04/*17 и анализ ассоциаций аллельных вариантов гена DQB1 в выборке с отличными от DRB1*04/*17 генотипами. Результаты данного анализа представлены в таблице 1.
Обнаружено, что при стратификации обследуемых лиц в зависимости от наличия или отсутствия генотипа DRB1*04/*17, ассоциация с заболеванием аллеля DQB1*0302 в этнической группе башкир нивелируется. Так, среди DRB1*04/*17-негативных пациентов частота лиц, имеющих аллель DQB1*0302, составила 35,2% против 20,0% у DRB1*04/*17-негативных здоровых лиц (Р=0,071). Различия по частоте встречаемости генотипа DQB1*0201/*0501 в этой же этнической группе среди больных и здоровых DRB1*04/*17-отрицательных лиц также не являются статистически достоверными (18,9% и 7,5% соответственно; Р=0,062).
Среди русских значимость генотипа DQB1*0201/*0501 как маркера СД1 тоже утрачивается в отсутствие генотипа DRB1*04/*17. Так, доля лиц с данным генотипом среди DRB1*04/*17-негативных пациентов с СД1 составляет 18,9%, а среди DRB1*04/*17-негативных лиц контрольной группы – 6,7 % (Р=0,401).
Что касается этнической группы татар, то различия по частотам DRB1*04/*17-отрицательных лиц, имеющих аллель DQB1*0302, среди больных СД1 (36,4%) и здоровых лиц (18,6%) остаются статистически значимыми (Р=0,011) даже после введения поправки Бонферрони на число сравниваемых групп (Р’=0,044). 
Была проведена стратификация обследованных в зависимости от наличия или отсутствия предрасполагающих маркеров локуса DQB1 и проведен анализ ассоциаций генотипа DRB1*04/*17 с СД1 в группах лиц, негативных по DQB1-маркерам (табл. 2). Полученные результаты свидетельствуют, что генотип DRB1*04/*17 является независимым от DQB1 фактором предрасположенности к СД1. Так, в группе DQB1*0302-негативных башкир генотип DRB1*04/*17 встречается с частотой 15,5% среди больных СД1 и не встречается среди здоровых (Р’=0,006, OR=25,5), в группе DQB1*0302-негативных татар – с частотой 14,3% и 1,3% соответственно (Р’=0,021, OR=12,7). А лица без генотипа DQB1*0201/*0501, башкиры по этнической принадлежности, в 22,2% случаев имеют генотип DRB1*04/*17 в группе пациентов против 2,6% в группе контроля (Р’=0,002, OR=10,9), что можно сказать и о русских (18,8% и 3,5% соответственно, Р’=0,017, OR=6,4).
Осуществлен анализ ассоциаций сочетаний генотипа DRB1*04/*17 и «протективных» маркеров по аллельным вариантам гена DQB1 с СД1 (табл. 3). В результате показано, что присутствие в DRB1*04/*17-позитивном генотипе протективных DQ-маркеров нивелирует риск заболевания. Частота этих сочетаний среди больных в этнической группе башкир составляет 1,4%, среди здоровых они не идентифицированы (Р=0,457). В этничес­кой группе русских сочетание генотипа DRB1*04/*17 с аллелями DQB1*0301 и DQB1*0602-08 составляет 0% и 1,1% соответственно в когорте больных СД1 и 1,1% и 0% в когорте здоровых (Р=1,000 и 0,497 соответственно). У татар доля лиц с сочетанием DRB1*04/*17-DQB1*0301 составила 1,9% в выборке больных и 0% среди здоровых (Р=0,502), а с сочетанием DRB1*04/*17-DQB1*0602-08 – 0% и 1,1% соответственно. Таким образом, данные сочетания практически не встречаются ни среди здоровых лиц, ни среди больных СД1. Вероятно, это свидетельствует об отсутствии сцепления между аллелями DRB1*04, DRB1*17 и DQB1*0301, DQB1*0602-08.
Поскольку в этнической группе татар аллель DQB1*0302 является независимым от DRB1*04/*17 фактором риска СД1, то был проведен анализ его сочетаний с протективными маркерами по аллельным вариантам гена DRB1 (табл. 4). Данные сочетания являются довольно редкими. Так, аллель DQB1*0302 совместно с аллелем DRB1*15 не выявлен ни у одного лица с СД1 и только у одного человека из группы контроля (Р=0,451). Различия по частоте сочетания аллеля DQB1*0302 с аллелем DRB1*01 не являются статистически достоверными (5,6% в контрольной группе и 1,9% в группе пациентов, Р=0,412). Протективные аллели DRB1 нейтрализуют предрасполагающий эффект полиморфизма гена DQB1.
В таблице 4 представлены все генетические маркеры СД1 по генам HLA-DRB1 и HLA-DQB1 в популяциях народов Республики Башкортостан.

Выводы

СД1 ассоциирован с аллельными вариантами гена HLA класса II DRB1 у жителей Республики Башкортостан, башкир, русских и татар по этнической принадлежности. Общими для этих этнических групп маркерами повышенного риска заболевания являются аллели DRB1*04, DRB1*17 и генотип DRB1*04/*17, маркером пониженного риска – аллель DRB1*15. Кроме того, пониженный риск заболевания у русских предопределяет аллель DRB1*11, у татар – DRB1*01. 
Полиморфизм гена DQB1 вносит вклад в риск развития СД1. При этом риск СД1 определяется комбинацией аллелей генов DRB1 и DQB1. Предрасположенность по DQB1-аллелям у русских и башкир реализуется лишь при наличии генотипа DRB1*04/*17, только у татар аллель DQB1*0302 маркирует повышенный риск заболевания независимо от DRB1-генотипа. Напротив, генотип DRB1*04/*17 является независимым от DQB1 фактором предрасположенности к СД1 во всех рассмотренных этнических группах. 
Маркерами пониженного риска СД1, общими для трех этнических групп, являются аллели DQB1*0301, DQB1*0602-08. Их наличие даже в DRB1*04/*17-генотипе нивелирует риск заболевания во всех популяционных группах. 
Конфликтов интересов, связанных с рукописью, нет.

Shamilevna Avzaletdinova

Bashkir State Medical University, Ufa, Russian Federation

Email: hyppocrat@mail.ru

Tatiana Vyacheslavovna Morugova

Bashkir State Medical University, Ufa, Russian Federation

Olga Evgen'evna Mustafina

Department of Biochemistry and Genetics, Ufa, Russian Federation

  1. Davies JL, Kawaguchi Y, Bennett ST. Copeman JB, Cordell HJ, Pritchard LE, Reed PW, Gough SCL, Jenkins SC, Palmer SM, Balfour KM, Rowe BR, Farrall M, Barnett AH, Bain SC, Todd JA. A genome-wide search for human type 1 diabetes susceptibility genes. Nature. 1994 Sep 8;371:130-136.
  2. Nanclares GP, Bilbao JR, Castano L. No association of IDDM5, IDDM8 nor IDDM15 loci in Basque families with type 1 diabetes. Diabetologia. 2000;43: A 78.
  3. Балаболкин МИ. Диабетология. Москва: Медицина; 2000.
  4. Bluestone JA, Herold K, Eisenbarth G. Genetics, pathogenesis and clinical interventions in type 1 diabetes. Nature. 2010 Apr 29;464:1293-1300.
  5. Cucca F, Muntoni F, Lampis R, Frau F, Argiolas L, Silvetti M, Angius E, Cao A, De Virgiliis S, Congia M. Combination of specific DRB1, DQA1, and DQB1 haplotypes are associated with insulin-dependent diabetes mellitus in Sardinia. Human Immunology. 1993;37:85-94.
  6. Barrett JC, Clayton DG, Concannon P. Genome-wide association study and meta-analysis find that over 40 loci affect risk of type 1 diabetes. Nat Genet. 2009; 41:703-707.
  7. Struan FA, Hakonarson H. Genome-wide Association Studies in Type 1 Diabetes. Current Diabetes Reports. 2009; 9:157 163.
  8. Bradfield JP, Qu H-Q, Wang K, Zhang H, Sleiman PM. Kim CE, Mentch FD, Qiu H, Glessner JT, Thomas KA, Frackelton EC, Chiavacci RM, Imielinski M, Monos DS, Pandey R, Bakay M, Grant SFA, Polychronakos C, Hakonarson H. A Genome-Wide Meta-Analysis of Six Type 1 Diabetes Cohorts Identifies Multiple Associated Loci. PLoS Genetics. 2011;7(9):e1002293. doi: 10.1371/journal.pgen.1002293.
  9. Кураева ТЛ, Петеркова ВА, Носиков ВВ, Сергеев АС, Дедов ИИ. Возможности прогнозирования инсулинзави- симого сахарного диабета в семьях больных на основе исследования генетических маркеров. Сахарный диабет. 1998;(1):13-14.
  10. Зилов АВ, Алексеев ЛП, Болдырева МН, Демидова ИЮ, Трофимов ДЮ, Гуськова ПС, Дедов ИИ. Генотипы HLA класса в русской популяции при инсулинзависимом сахарном диабете. Сахарный диабет. 1998;(1):21 23.
  11. Алексеев ЛП, Дедов ИИ, Зилов АВ, Болдырева МН, Деми- дова ИЮ, Трофимов ДЮ, Хаитов PM. Межпопуляционный подход в установлении ассоциированной с HLA генетической предрасположенности к инсулинзависимому сахарному диабету. Сахарный диабет. 1998;(1): 12-14.
  12. Авзалетдинова ДШ, Моругова ТВ, Аглямова АН, Ели- чева ЗМ, Хуснутдинова ЭК, Мустафина ОЕ. Полиморфизм гена главного комплекса гистосовместимости класса II DRB1 и риск развития сахарного диабета типа 1 в этнических группах Башкортостана. Сахарный диабет. 2005;(1):2 4.
  13. Авзалетдинова ДШ, Моругова ТВ, Балхиярова ЖР, Мустафина ОЕ. Значение медико-генетического обследования на- селения Башкортостана в прогнозировании возникновения сахарного диабета типа 1. Медицинский вестник Башкортостана. 2008;(5):130-131.
  14. Roff DA, Bentzen P. The statistical analysis of mitochondrial DNA polymorphisms: chi 2 and the problem of small samples. Molecular Biology and Evolution. 1989; 6(5):539-545.
  15. Bland JM, Altman DG. The odds ratio. Br. Med. J. 2000; 320:1468.
  16. Erlich H, Valdes AM, Noble J, Carlson JA, Varney M, Concannon P, Mychaleckyj JC, Todd JA, Bonella P, Fear AL, Lavant E, Louey A, Moonsamy P. HLA DR-DQ Haplotypes and Genotypes and Type 1 Diabetes Risk. Analysis of the Type 1 Diabetes Genetics Consortium Families. Diabetes. 2008 Apr;57(4):1084-1092.

Views

Abstract - 1905

PDF (Russian) - 1124

Cited-By


CrossRef     1 citations

  • Kuraeva TL, Zubov LA, Titovich EV, Sibileva EN, Ivanova ON, Shiryeva TY, et al. HLA-haplotypes and the risk of developing diabetes of type 1 diabetes in the native population of the Nenets Autonomous district. Diabetes mellitus. 2017;20(1):51. doi: 10.14341/DM7954

PlumX


Copyright (c) 2012 Avzaletdinova .S., Morugova T.V., Mustafina O.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.