Научно-практический журнал
[О компании] Издательство 'Цитокины и воспаление' - Журнал 'Цитокины и Воспаление'

197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, д. 12,
Институт экспериментальной медицины РАМН
Тел.: (812) 543 52 14, +7 921 984 11 30, +7 921 909 55 49
Факс: (812) 543 52 14
E-mail:
Web: www.cytokines.ru


  


2018 год
1-4 номера

О Журнале

Текущий год
Архив

Рубрики
Подписка

NEW Книжная полка
NEW Стол заказов

Карта сайта
Правила для авторов

Поиск

Контакты
Наши партнеры:

Русский языкEnglish language
Карта сайта Написать письмо, наши координаты

Содержание | Следующая статья

Журнал 'Цитокины и воспаление', 2005, № 3

Подписаться на 2019 год

Заказать эту статью в PDF

Обзоры

Номер 3'2005

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА TNFA И ПАТОЛОГИЯ

А.В. Рыдловская, А.С. Симбирцев

Обзор посвящен двум наиболее значимым для человека нуклеотидным заменам в промоторной, части гена TNFA. Обсуждается влияние данных замен на уровень продукции TNFa, а также их вклад в развитие и исход заболеваний различной этиологии. (Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 3. С. 4-10.)

Ключевые слова: полиморфизм генов, цитокины, TNFa, предрасположенность к заболеваниям.

Фактор некроза опухолей a (TNFa) - белок с молекулярной массой 17 кДа - синтезируется моноцитами/макрофагами, нейтрофилами, Т-лимфоцитами, натуральными киллерами, тучными клетками и обладает широким спектром биологического действия. Этот цитокин играет ключевую роль в развитии воспалительного ответа: инициирует синтез IL-1, IL-6, служит хемоаттрактантом для нейтрофильных гранулоцитов, активирует макрофаги, а также стимулирует пролиферацию Т- и В-лимфоцитов [2]. TNFa вовлечен в патогенез большинства инфекционных и иммунопатологических заболеваний, где он может выполнять различные функции, главным образом, выступая в качестве медиатора развития врожденного иммунитета. Тем не менее, повышенная продукция TNFa может быть причиной развития осложнений острых воспалительных процессов и септического шока, а также играет важную роль в патогенезе аутоиммунных заболеваний и реакций отторжения трансплантата. В экспериментах на животных показано, что у трансгенных мышей с искусственно введенным геном TNFa человека развивался тяжелый полиартрит, напротив, knockout мыши по гену рецептора TNFa имели существенно сниженную сопротивляемость некоторым патогенам, указывая на важное значение TNFa в противоинфекционной резистентности [31, 45].

В большинстве случаев в сыворотке крови здоровых доноров TNFa не определяется либо находится на очень низком уровне, не превышая 50 пг/мл, однако при развитии патологии эта цифра может возрастать в несколько раз [53]. Удивление вызывает тот факт, что продукция TNFa в ответ на стандартные стимулы варьирует между людьми, причем в популяции встречаются стабильные низкопродуцирующие или высокопродуцирующие фенотипы, хотя структура синтезируемого белка остается неизменной. При стимуляции липополисахаридом клеток цельной периферической крови, взятой от группы здоровых доноров, треть образцов показала в 2 раза более высокую продукцию TNFa в сравнении с остальными [36]. В чем же причина столь значимых различий в продукции цитокина? В последнее время накапливается все больше данных о значении функционального полиморфизма гена TNFA в индивидуальных колебаниях уровней продукции соответствующего белка.

Функциональный полиморфизм гена TNFA

Под функциональным полиморфизмом подразумеваются единичные замены нуклеотидов либо тандемные повторы участков нуклеотидов в некодируемой части гена (промотор, интрон). Подобные изменения не сказываются на структуре белка, но в некоторых случаях изменяют скорость транскрипции мРНК (понижая или повышая ее).

Ген TNFA расположен на шестой хромосоме (6p21.3) в локусе, кодирующем молекулы главного комплекса гистосовместимости первого (HLA-A, B, C) и второго классов (HLA-DP, DQ, DR). Расположение в средней части генома определяет большую вариабельность локуса, в частности, промоторная зона гена TNFA включает восемь полиморфных участков с единичными нуклеотидными заменами: -1031T/C, -863C/A, -857C/T, -575G/A, -376G/A, -308G/A, -244G/A, -238G/A [60]. Однако, наиболее значимыми для человека считаются два. Это единичные нуклеотидные замены гуанина на аденин в положениях: -308 (GRA) и -238 (GRA), которые вызывают изменения уровня продукции TNFa, т. е. являются функциональными. Позиции -308 и -238 приходятся на промотор, что сказывается на возможности транскрипционных факторов связываться с этой частью гена и, таким образом, влиять на скорость транскрипции. Данные нуклеотидные замены - явление достаточно распространенное, к примеру, среди белых европейцев около 27-33 % в своем генотипе содержат полиморфный (редкий) аллель -308*А [38] и около 7-10 % - редкий аллель -238*А [13].

Fernandez et al. (2002) измерили продукцию TNFa мононуклеарами периферической крови человека, стимулированными конканавалином А, и показали, что клетки доноров, гомозиготных по полиморфному аллелю -308*А, синтезируют цитокин в 3 раза активнее, чем клетки лиц с генотипом -308 GG [19]. Рассматривая данный вопрос, четыре независимые группы исследователей использовали химерную конструкцию, состоящую из промоторного участка гена TNFA и гена, транскрипционную активность которого легко измерить (ген хлорамфениколацетилтрансферазы, или люциферазы) [4, 9, 34, 64]. В результате было показано, что нуклеотидная замена гуанина на аденин в позиции -308 значительно повышает транскрипционную активность и увеличивает скорость образования мРНК.

Таким образом, полиморфизм -308 повышает транскрипционную активность гена TNFA и, соответственно, продукцию цитокина. Степень повышения транскрипционной активности зависит от вещества, воздействующего на клетку, а также от типа самой клетки. В большинстве случаев это действительно так, однако, существует ряд работ, не подтвердивших влияние полиморфизма в области -308 на эффективность транскрипции гена TNFA [10]. Причина разногласий, по-видимому, кроется в использовании разных типов клеток, в которые трансфецировались плазмиды. Наиболее активная транскрипция полиморфного гена TNFA(-308*А) идет в макрофагах: в них она в 5 раз выше, чем транскрипция нормального гена -308*G. Учитывая тот факт, что макрофаги - основной источник TNFa, их генетически обусловленная способность к увеличенной продукции провоспалительного цитокина может отражаться на развитии воспалительных и иммунных реакций организма.

Еще одним полиморфным участком гена TNFA, влияющим на продукцию цитокина, является положение -238. Однако, в данном случае замена гуанина на аденин ведет не к повышению, а к понижению продукции белка. Так, стимуляция клеток цельной крови липополисахаридом показала, что клетки с генотипом -238GA синтезируют в 1,5 раза меньше TNFa, чем клетки с генотипом -238GG [26]. Причем при стимуляции моноцитарной фракции периферической крови суперантигеном стрептококка эта разница возросла до 2,8 раз [28].

Оказалось, что нуклеотидные замены -308 (GRA) и -238 (GRA) оказывают противоположное действие на продукцию TNFa: -308 повышает ее, а -238 снижает. Теоретически, одновременное присутствие этих вариантов полиморфизма в генотипе человека должно компенсировать действие друг друга и не влиять на продукцию цитокина, однако, практически они очень редко встречаются вместе. Высокопродуцирующий аллель -308*А в большинстве случаев наследуется вместе с нормальным аллелем -238*G, а нормальный аллель -308*G с низкопродуцирующим аллелем -238*А [32].

Высокий показатель встречаемости, а также влияние на продукцию TNFa делают упомянутые генетические вариации интересными для исследователей. Их значение рассмотрено практически при всех видах патологии, однако, данные, представленные в литературе, сильно варьируют и зачастую противоречат друг другу, что обычно объясняется малым числом наблюдений. В цитируемой работе представлены практически все изученные связи полиморфизма гена TNFA с патологией, кроме того, часть результатов появилась в последнее время. Мы попытались обсудить значение лишь тех связей полиморфизма гена TNFA, которые могут иметь биологическое значение для развития заболеваний человека.

Инфекционные заболевания

Малярия. Первым инфекционным заболеванием человека, развитие которого удалось связать с вариабельностью гена TNFA, является малярия. Исследование проводилось в Гамбии и насчитывало более 1000 пациентов. В результате генотипирования было показано, что носителям полиморфного аллеля -308*А сопутствует четырехкратно повышенный риск заболевания церебральной формой малярии и семи-восьмикратный риск развития последующих серьезных нарушений нервной системы [39]. Подобные исследования проводились также в республике Шри-Ланка и подтвердили наличие связи между аллелем -308*А и риском возникновения церебральной малярии [63]. Любопытно отметить, что негативная роль высокопродуцирующего генотипа TNFA отражается не только на отдельно взятом человеке, но и на популяции. Так, среди жителей Южной Африки, основного очага малярии, количество носителей полиморфного аллеля -308*А сокращено до 5 %, тогда как среди белых европейцев, редко встречающихся с данным заболеванием, частота аллеля составляет 30 % [39].

Сепсис. Одним из наиболее негативных последствий бактериального инфицирования организма является септический шок. Основным эндогенным медиатором развития септического шока служит TNFa. В высоких концентрациях он способен вызывать активацию эндотелия, приводящую к расширению сосудов и падению артериального давления (коллапс), диссеминированному внутрисосудистому свертыванию крови (ДВС-синдром), полиорганной недостаточности, нарушению терморегуляции, что в сумме ведет к летальному исходу. В соответствии с этим было выдвинуто предположение, что на исход бактериальных инфекций могут влиять генетические изменения, отвечающие за повышенную продукцию TNFa. Подтверждение данная гипотеза получила при генотипировании детей, инфицированных менингококком [41]. Результаты показали, что присутствие хотя бы одной копии высокопродуцирующего аллеля -308*А в генотипе ребенка повышает вероятность летального исхода в 2,5 раза. На основании этого аллель -308*А гена TNFA был признан фактором риска при менингите. Его наличие обостряло протекание заболевания и, таким образом, повышало риск летального исхода. Риск летального исхода также варьировал среди маловесных новорожденных с госпитальной инфекцией. Так, смертность детей с полиморфным генотипом -308 (AG, AA) была в 3 раза выше по сравнению с носителями гомозиготного варианта (-308 GG) гена TNFA [22].

Функциональная значимость полиморфного аллеля -308*А также обсуждается в работах, посвященных развитию сепсиса у прооперированных взрослых пациентов. Показано, что генотип TNFA не влияет на возможность возникновения сепсиса вследствие оперативного вмешательства, однако, он определяет исход септического шока [54]. По данным Tang et al. (2000), наличие хотя бы одного аллеля -308*А в генотипе пациентов с септическим шоком сопутствовало летальному исходу в 92 % случаях, тогда как отсутствие данного аллеля соответствовало смертности только в 62 % случаях. По данным Mira et al. (1999), показатель смертности был еще выше и составил разницу в 3,7 раза между носителями полиморфного аллеля и пациентами без нуклеотидной замены в гене TNFA [40].

Если Вы хотите прочесть статью целиком, заказывайте компакт-диск,
на котором Вы найдете ВСЕ статьи ВСЕХ номеров журнала за 2005 и 2006 годы!

Содержание | Следующая статья

Подпишитесь на журнал "Цитокины и Воспаление" он-лайн!


Начата подписка на 2019 год!

Обновление на книжной полке: компакт-диск Цитокины и воспаление, 2008 год.

© 2002-2019 Цитокины и Воспаление