Особенности липидного спектра сыворотки крови и полиморфизм аполипопротеинов В и Е в аспектах проблемы адаптации к условиям урбанизированной антропогенной среды Туктарова, Ильсияр Авхатовна

Введение к работе

Актуальность проблемы. В современном мире значительная часть населения проживает в индустриальных городах и тенденция к росту численности городского населения сохраняется. В мегаполисах человек подвержен "прессу загрязняющих факторов", ведет "городской" образ жизни, для которого свойственны высокие уровни психоэмоционального напряжения. В связи с этим города характеризуют как экстремальные для человека локусы жизни.

Проблема адаптации к условиям индустриального города или, другими словами, к условиям урбанизированной антропогенной среды (УАС) стала фундаментальной для многих естественных наук и приобрела первостепенное значение в области медико-биологических исследований. Ее актуальность обозначена созданием в международной научной программе ЮНЕСКО ("Человек и биосфера") специального направления: "Реакция человека на экологический стресс". В рамках проблемы значительный интерес представляют вопросы о возможностях физиологической (фенотипической) адаптации и вопросы динамики генофонда.

Огромный фактический материал, итог многолетних отечественных и зарубежных разработок, свидетельствует в пользу того, что в условиях УАС создаются предпосылки для чрезмерного напряжения адаптационных процессов, для их трансформации в патологические изменения. По мнению ряда исследователей, возможность успешной и долговременной адаптации к УАС проблематична, а рост заболеваемости является "платой за адаптацию", "вынужденной формой жизнедеятельности в особых условиях существования". Экологические факторы приобретают роль этиологических в формировании заболеваний, обуславливают развитие новых и неясных пока патогенетических путей (Горшков В.Г., 1991; Казначеев В.П., 1987,1991; Меерсон Ф.З., 1993; Тиунов Л.А., 1994; Раевич Б.А., 1995).

Проблема адаптации к условиям УАС несет в себе наряду с вопросами о возможностях физиологической (фенотипической) адаптации генетический контекст. Следует признать, что если физиологическая адаптация заключается в развитии процессов, обеспечивающих сохранение гомеостаза организма, то характеристики этих процессов, а следовательно и возможность успешной адаптации в конечном итоге, ограничены генетически детерминированными параметрами метаболических реакций. Адаптационная уязвимость зависит во многом от особенностей генотипа, от наличия в нем аллелей риска. Экологически неблагоприятные изменения среды обитания могут инициировать или потенцировать проявление эффектов аллелей риска, детерминирующих дефект или недостаточность структуры и функции белка, а следовательно и физиологической функции, и тем самым высвобождать механизмы наследственной предрасположенности к патологии (Алтухов Ю.П.,

1982, 1990, 1996; Рычков Ю.Г., 1996; Спицын В.А., 1985; Соловенчук Л.Л., 1996). Получены конкретные свидетельства того, что в связи с влиянием условий промышленного производства происходит стихийный отсев генотипов, наблюдается дивергенция населения по генетическим особенностям в зависимости от фактора профессиональной принадлежности (Цурикова Г.В., 1993; Рычков Ю.Г., Балановская Е.В., 1996).

Становится очевидным, что для понимания процессов адаптации к столь сложному по своей структуре комплексному воздействию факторов УАС необходим анализ состояния ключевых гомеостатических систем организма в сочетании с исследованием генетического полиморфизма по локусам, детерминирующим параметры этих систем; методическим подходом в таком случае является скрининг среди населения.

В рамках обозначенной проблемы значительный интерес
представляет исследование липидного гомеостаза сыворотки крови у
жителей индустриального мегаполиса. Известно, что при воздействии
различных факторов с участием липидов и липопротеидов
реализуются различные стороны адаптации: регуляторные,
пластические, энергетические и неспецифические. Другими словами,
существует регуляция липидного гомеостаза со стороны центральной
нервной системы, сами липиды и ЛП можно рассматривать как
гуморальные факторы регуляции гомеостаза, ЛОНП являются
транспортной формой энергетического субстрата, также с участием
ЛВП происходит лизосомзависимая индукция синтеза белка для
обеспечения процессов адаптации (Панин Л.Е., 1983, 1985, 1988,1995).
Наблюдается широкий генетический полиморфизм

аполипопротеинов, структурно и функционально организующих ЛП-частицу. Исследования по генетическому полиморфизму аполипопротеинов, его влиянию на липидный спектр сыворотки крови, на риск развития хронической патологии достаточно многочисленны (Погода Т.В., 1995; Пузырев В.П., 1997; Степанов В.А.,1992, 1997; Breslow J.,1989; Deeb S., 1986; Fisher E., 1989). В связи с их результатами можно предположить, что полиморфизм аполипопротеинов в условиях УАС может иметь адаптивную значимость как проявление общей биологической закономерности.

Цель исследования. Анализ особенностей фенотипической

адаптации к УАС на уровне липидного гомеостаза сыворотки крови и изучение генетических эффектов УАС на уровне локусов аполипопротеинов В и Е.

Задачи исследования:

1) в выборках из городского и сельского мужского населения:

а) провести скрининг концентраций липидов в сыворотке крови;

б) изучить липопротеидный спектр сыворотки крови;

в) на основании результатов (а) и (б) выявить случаи нарушений липидного гомеостаза- дислипопротеинемии (ДЛП), провести их фенотипирование;

1. осуществить сравнительный анализ по параметрам липидного гомеостаза городских и сельских жителей;

2. изучить полиморфизм ДНК по локусам аполипопротеинов В и Е в выборках из городского и сельского мужского населения;

3. оценить роль генетического полиморфизма аполипопротеинов В и Е в детерминации концентраций липидов в сыворотке крови;

4. сопоставить по генетическому полиморфизму аполипопротеинов В и Е городское и сельское население, обозначить возможные "аллели адаптивной уязвимости".

Научная новизна работы. Впервые в республике Башкортостан проведен скрининг концентраций липидов в сыворотке крови в выборках из городского и сельского мужского населения. Описаны статистические параметры распределений концентраций общего ХС и ХС во фракциях липопротеидов, ТГ и КА; показано, что для липидов сыворотки крови наиболее адекватной статистической моделью распределения является логарифмически нормальное распределение. Изучена динамика концентраций липидов в связи с возрастом как у сельских, так и у городских жителей, что принципиально важно для понимания особенностей геронтогенеза в условиях мегаполиса. Методом дисперсионного анализа обосновано, что фактор "проживание в городе или на селе" оказывает на дисперсию концентраций ТГ и ХС ЛВП большее влияние, чем возрастные особенности.

Впервые для Башкортостана проведена оценка распространенности ДЛП, се фенотипов. Обнаружено, что у мужчин-горожан выше частота встречаемости нарушений липидного гомеостаза и фенотипов ДЛП, характеризующихся низким содержанием ХС и ТГ в сыворотке крови.

Установлено, что у жителей (мужчин) индустриального мегаполиса (г.Уфа) наблюдается повышение уровня ТГ, ХС ЛОНП и ХС ЛВП, что свидетельствует о реализации общих механизмов физиологической адаптации, в том числе и одного из ведущих механизмов: переключении энергетического метаболизма на липидный тип.

Изучен полиморфизм ДНК по локусам генов аполипопротеина В и аполипопротеина Е в выборках городских и сельских жителей (мужчин) Башкортостана. Показано влияние генетического полиморфизма аполипопротеинов на липидный спектр сыворотки крови. Впервые показана адаптивная значимость генетического полиморфизма аполипопротеинов В и Е в связи с влиянием такого фактора УАС, как "работа на нефтеперерабатывающем заводе".

Практическая значимость работы. Результаты исследования имеют как теоретическое так и практическое значение: они могут быть использованы для развития общей концепции долговременной адаптации и обозначения биохимических механизмов адаптации к условиям индустриального мегаполиса, помимо этого они могут быть применены в таких областях науки, как геронтология, популяционная и медицинская генетика.

Результаты исследования генетического полиморфизма аполипопротеинов В и Е могут иметь значение для медицинской практики в плане оценки риска атерогенеза и при профессиональном отборе на НПЗ.

Положения, выносимые па защиту.

1. У жителей индустриального мегаполиса параметры гомеостатической системы метаболизма и транспорта липидов в сосудистом русле изменяются; у значительной части городского мужского населения наблюдается ее дестабилизация.

2. Одним из механизмов фенотипической адаптации к условиям индустриального мегаполиса с развитой структурой химической и нефтехимической промышленности является увеличение в сыворотке крови концентраций ТГ и ХС ЛВП.

3. Генетический полиморфизм аполипопротеинов В и Е оказывает влияние на содержание липидов в сыворотке крови.

4. Фактором,- способствующим дивергенции городского мужского населения от сельского по элементам генетической структуры (локусы апоВ и апоЕ), детерминирующим уровень липидов в сыворотке крови, является "работа на нефтеперерабатывающем заводе".

Апробация работы. Основные результаты диссертации

докладывались и обсуждались на конференции "Современные методы диагностики и лечения заболеваний нервной системы" (Уфа, 1996), на 9-м Международном конгрессе "Genes, gene families and isozymes (San Antonio, Texas,1997), на конференции "Актуальные вопросы прикладной биохимии и биотехнологии." (Уфа, 1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает в себя следующие разделы: введение, обзор литературы, описание материалов и методов исследования, изложение и обсуждение результатов работы, выводы, список литературы (250 работ, из их числа 100 публикаций зарубежных авторов). Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, иллюстрирована 69 рисунками и 29 таблицами.