Иммуногенетика лепры. Межпопуляционный аспект Сароянц, Людмила Валентиновна

Введение к работе

Актуальность проблемы. Конец XX - начало XXI веков ознаменовались новыми вызовами мировому здравоохранению, в том числе в виде возврата инфекций, которые считались либо ликвидированными, либо контролируемыми. Среди последних особое место принадлежит лепре, борьбу с которой человечество вело на протяжении многих веков. Проблема возврата ряда инфекций, наряду с появлением новых штаммов микроорганизмов, является одной из первоочередных задач для решения вопросов всемирной биологической безопасности [Пальцев М.А. и др., 2009]. Оптимистичные прогнозы ВОЗ середины прошлого столетия в отношении ликвидации лепры к 2000 году не оправдались. Несмотря на значительные успехи, достигнутые при внедрении комбинированной антибактериальной терапии, проблема лепры остается до настоящего времени весьма актуальной. Ежегодно в мире регистрируется от 300000 до 500000 новых случаев заболевания лепрой [WHO, 2010]. Лепра зарегистрирована как эндемичное заболевание в 55 странах мира, однако до 80% зарегистрированных случаев заболевания лепрой сконцентрировано в 6 странах: Индия, Бразилия, Мьянма, Индонезия, Мадагаскар и Непал, интенсивность международных контактов с которыми в настоящее время неуклонно растет. В то же время лепра склонна гнездиться в ограниченных географических регионах или в этнических группах отдельной страны [Bakker M.T.et al., 2002, Durrhelin D.N.et al., 2002]. На территории СНГ большие очаги лепры сохранились только в некоторых регионах, включая низовья реки Волги (Астраханская область), территорию Средней Азии (Республика Каракалпакстан) и Казахстан [Ющенко А.А. и др., 2002, Ещанов Т.Б. и др., 2003, Мырзахметов Е.И. и др., 2009]. Следует учитывать, что наряду с сохранением эпидемиологической и социально-экономической значимости хронических инфекционных заболеваний, в том числе и лепры, бороться с ними в последние годы становиться все труднее. Связано это, с одной стороны, с изменением социально-экономических и экологических условий, с активизацией миграционных потоков, включающих беженцев из районов экологических катастроф, локальных воин и конфликтов, с развитием туризма, а с другой - с усложнением медико-биологических проблем, в частности таких, как развитие лекарственной устойчивости у возбудителей, несовершенство существующих вакцин или их отсутствие, продолжающееся увеличение числа иммунокомпрометированных лиц. Таким образом, имеются веские доводы в пользу того, что лепра еще долгие годы будет оставаться важной глобальной проблемой общественного здоровья.

Вопрос генетически обусловленной восприимчивости или устойчивости к инфекционным заболеваниям является краеугольным камнем в механизмах противостояния инфекциям различной этиологии на уровне тех или иных популяций. На генетический полиморфизм популяций значительное влияние оказали различные эпидемии, имевшие место на протяжении всей истории человечества, что не могло не сказаться на формировании популяционных генотипов [Bodmer W.F.et al., 1978]. Вся история развития лепрологии свидетельствует о существовании генетически обусловленной предрасположенности или устойчивости к лепре [Chakravarti M.R., Vogel F., 1973, Shields E.D. et al., 1987, Dessoukey, M.W. et al., 1996]. На современном этапе ясно, что среди генов-кандидатов особое место принадлежит генам, картированным на коротком плече 6-аутосомной хромосомы, входящим в главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Это обусловлено не только участием генов HLA в осуществлении физиологических функций организма [Хаитов Р.М., 2005], но и их ассоциациями с различными заболеваниями. Со времени открытия системы гистосовместимости распределение антигенов HLA у больных лепрой исследовалось в различных популяциях. Было показано, что это распределение имеет не только выраженные межрасовые, но и внутрирасовые различия. Анализ данных литературы свидетельствует о наличии более выраженных и достоверных ассоциаций между специфичностями HLA класса II и чувствительностью к лепре, в частности с антигенами HLA-DR3, DR2, DQw1 [de Vries R.R.P. et al., 1985, Kikuchi I. et al., 1986, Ottenhoff T.H.M., 1987, Сароянц Л.В., 1991, Visentainer J.E.L. et al., 1997]. С конца 80-х годов XX века исследования в области «HLA и болезни» вышли на принципиально новый уровень. Для HLA- типирования стали доступны молекулярно-генетические методы, в первую очередь основанные на полимеразной цепной реакции (ПЦР) [Mullis K., Faloona F., 1987], что позволило устанавливать ассоциации с заболеваниями не на уровне антигенов, а на уровне аллельных вариантов генов. Был опубликован ряд сообщений о выявлении положительных ассоциаций HLA-аллелей генов DRB1, DQA1, DQB1 с лепрой в различных этнических группах и популяциях [Soebono H. et al., 1997, Rani R.et al., 1998, Hegazy A.A. et al., 2002, Vanderborght P.R. et al., 2007, Borras S.G.et al., 2008, da Silva S.A. et al., 2009]. В России подобные исследования стали широко проводиться после разработки отечественными авторами оригинальных вариантов метода мультипраймерной ПЦР [Трофимов Д.Ю., 1996] и создания отечественных генотипирующих реагентов.

Изучение проблемы «HLA и болезни» не ограничивается поиском генетических маркеров. Одним из основных и, по-видимому, чрезвычайно перспективных ее аспектов является установление механизмов, лежащих в основе ассоциаций между HLA и предрасположенностью к заболеваниям. В настоящее время все большее внимание уделяется изучению генетической основы не только адаптивного, но и врожденного иммунитета к различным инфекциям [Хаитов Р.М., Алексеев Л.П., 2004]. Результаты такого рода разработок многообещающи в плане установления механизмов реализации генетической предрасположенности к тому или иному заболеванию, а также получения новых данных о функции и биологической роли системы HLA. Изучение лепры в этом отношении является особенно актуальным, так как понимание механизмов генетически обусловленной несостоятельности иммунной системы при этом заболевании помогает расширить границы познания вопросов патогенеза иммунодефицитных состояний. Вышесказанное определило цель и задачи исследования.

Цель исследования

Характеристика популяционного разнообразия больных лепрой, проживающих в России и странах СНГ, по генам HLA (класс II) и оценка значения этого разнообразия для развития лепры, формирования ее клинических форм и осложнений лепрозного процесса.

Задачи исследования:

1. Изучить распределение специфичностей HLA-DRB1, DQA1 и DQB1, а также их гаплотипических сочетаний у здоровых представителей русской, казахской, татарской и каракалпакской популяций.

2. Определить частоты вариантов генов HLA-DRB1, DQA1 и DQB1 и гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1 в 4 популяционных группах больных лепрой.

3. Провести исследование связи HLA генов класса II с лепрой и ее клиническими формами.

4. Оценить значение генов HLA-DRB1, DQA1 и DQB1 и гаплотипов HLA- DRB1-DQA1-DQB1 для прогнозирования развития осложнений лепрозного процесса.

3. 1. Исследовать вопрос о наличии ассоциаций HLA-маркеров предрасположенности и устойчивости к лепре с иммунологическими параметрами, характеризующими как адаптивный, так и врожденный иммунитет.

   2. Провести исследование связи HLA генов класса II с туберкулезом легких у жителей Астраханского региона (русских, казахов, татар) и сравнительный анализ с больными лепрой.

   Научная новизна исследования. Впервые установлена роль HLA-сцепленного генетического контроля адаптивного и врожденного иммунитета в качестве механизма связи HLA с лепрой, способствующего проявлению болезни и реализации ее патогенеза.

   Впервые на молекулярно-генетическом уровне проведен анализ полиморфизма специфичностей генов HLA II класса (DQA1, DQB1 и DRB1) и гаплотипов HLA- DRB1-DQA1-DQB1 в четырех популяционных группах, проживающих в эндемичных по лепре регионах: Астраханской области и Каракалпакстане.

   Впервые обследование различных популяционных групп среди населения эндемичных по лепре регионов проведено в рамках единого исследования.

   Впервые получены данные о частотном распределении генов HLA II класса (DQA1, DQB1 и DRB1) и гаплотипов HLA-DRB1-DQA1-DQB1 среди основных популяционных групп больных лепрой, проживающих в России и сопредельных государствах (Каракалпакстане).

   Впервые установлены HLA-маркеры чувствительности и устойчивости к лепре у лиц русской, казахской, татарской и каракалпакской популяционных групп.

   Впервые определен универсальный маркер развития лепры для европеоидов - гаплотип HLA-DRB1*16-DQA1*0102-DQB 1*0502/04, что, по-видимому, является отражением эволюционно сложившихся популяционных особенностей генетического контроля функций иммунной системы.

   Впервые выявлены маркеры предрасположенности к развитию различных вариантов клинического течения заболевания (много- и малобактериальная формы лепры) и осложнений лепрозного процесса (лепрозные полиневриты и рецидивы заболевания).

   Впервые на примере лепры показано, что ассоциация HLA с патогенетически важными особенностями иммунного статуса, в их числе: изменение функциональной активности естественных клеток-киллеров, фагоцитарной функции, пролиферативной активности лимфоцитов играет существенную роль не только как фактор предрасположенности к лепре, но и как фактор, влияющий на механизмы реализации патогенеза заболевания.

   Впервые получены данные о частотном распределении генов HLA II класса (DQA1, DQB1 и DRB1) и гаплотипа DRB1-DQA1-DQB1 среди больных туберкулезом легких (русских, казахов и татар из Астраханского региона) и определены HLA- маркеры предрасположенности и устойчивости к туберкулезу по каждой из указанных этнических групп.

   Научно-практическая значимость работы. Создана иммуногенетическая основа для формирования групп риска развития лепры в эндемичных регионах России. Выявленные маркеры предрасположенности к лепре позволяют формировать группы повышенного риска заболевания лепрой, что особенно актуально в настоящее время при активизации миграционных процессов и отсутствии методов ранней диагностики лепры. Вместе с тем HLA-генотипирование позволяет оптимизировать круг контактных лиц, подлежащих наблюдению и профилактическому лечению. Результаты HLA-генотипирования лиц с различными клиническими формами лепры могут быть использованы в индивидуальном прогнозе течения заболевания и для оптимизации тактики лечения.

   Результаты исследования роли иммуногенетических факторов в реализации функции определенных показателей иммунного статуса у больных лепрой представляют собой значительный вклад в учение о патогенетических механизмах развития микобактериозов. Наиболее выраженные ассоциации установлены для врожденного иммунитета, что в итоге способствует проявлению болезни и реализации ее патогенеза.

   В практику работы клиники ФГУ «НИИ по изучению лепры», ФГУ «Терский лепрозорий», ГУЗ «Абинский лепрозорий», Ростовского кожно-венерологического диспансера, Каракалпакского Республиканского лепрозория внедрены способы прогнозирования осложнений лепрозного процесса на основе иммуногенетических маркеров. Это дало возможность прогнозировать развитие тяжелого течения лепрозных нейропатий на всем протяжении лепрозного процесса, включая как самые ранние, так и отдаленные стадии заболевания, и возникновение рецидива лепры на доклиническом этапе. Применение данных способов способствовало своевременному проведению противорецидивного лечения, профилактических мероприятий, направленных на предупреждение развития тяжелого поражения нервной системы, и сокращению сроков пребывания больных в стационаре.

   Установление маркерных HLA аллелей и гаплотипов для микобактериозов открывает в перспективе новые подходы при отборе лиц, подлежащих профилактической вакцинации.

   Выявленные HLA-маркеры предрасположенности к туберкулезу легких могут использоваться в популяционном и индивидуальном прогнозе, указывая на круг лиц, подверженных заболеванию.

   Данные о частотном распределении генов HLA II класса (DQA1, DQB1 и DRB1) и гаплотипов HLA-DRB1-DQA1-DQB1 среди жителей Астраханского региона и Каракалпакстана могут быть использованы в качестве региональных генетических контролей, а также служить основой для изучения ассоциаций аллелей HLA с различными заболеваниями. Кроме того, они могут применяться в популяционно- генетических исследованиях для установления происхождения данных популяционных групп.

   Основные положения, выносимые на защиту:

   3. 2. 1. При установлении HLA-иммуногенетической предрасположенности к лепре необходимо учитывать этническую принадлежность.

         2. На примере исследованных популяций установлено, что при лепре существуют как уникальные, характерные для конкретной популяции, маркеры чувствительности и устойчивости к болезни, так и общие маркеры предрасположенности к данному заболеванию.

         3. Аллели и гаплотипы HLA ассоциированы не только с лепрой как таковой, но и с вариантами ее клинического течения и развитием осложнений лепрозного процесса.

         4. На примере лепры показано, что ассоциация HLA с низким уровнем активности врожденного иммунитета играет существенную роль не только как фактор предрасположенности к лепре, но и как фактор, влияющий на механизмы реализации патогенеза заболевания.

         Апробация работы. Результаты исследований были представлены на XIV Международном конгрессе по лепре (Орландо, США, 1993), IV Конгрессе РААКИ «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии» (Москва, 2001), VIII Всероссийском съезде дерматовенерологов (Москва, 2001), научно-практической конференции «Актуальные вопросы терапии инфекций, передаваемых половым путем, и хронических дерматозов» (Екатеринбург, 2002), XVI Международном конгрессе по лепре (Сальвадор, Бразилия, 2002), Первом Российском конгрессе дерматовенерологов (Санкт-Петербург, 2003), II Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2003), Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Каракалпакского лепрозория (Нукус, 2004), VIII Всероссийской конференции дерматовенерологов «Новые технологии в организации дерматологической помощи населению Российской Федерации (Москва, 2004), Национальной конференции «Аллергология и клиническая иммунология - междисциплинарные проблемы» (Москва, 2008), Международной научно- практической конференции, посвященной 60-летию института и 85-летию противолепрозной службы России (Астрахань, 2008), XVII Международном конгрессе по лепре (Хайдарабад, Индия, 2008), на Российско-американском коллоквиуме (Батон Руж, США, 2008), X Международном конгрессе «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и фармакологии» (Казань, 2009), на заседаниях ученого совета ФГУ «НИИ по изучению лепры Минздравсоцразвития России» (г.Астрахань).

         Публикации. По материалам диссертации опубликовано 40 работ, в том числе 24 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных научных результатов докторских и кандидатских диссертаций, 2 патента на изобретения, главы в монографии, 13 публикаций в материалах научных конгрессов и конференций.

         Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 299 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, 8 глав собственных исследований, обсуждения и выводов. Работа содержит 66 таблиц и 8 рисунков. Список литературы включает 548 источников, из них 116 работ отечественных и 432 - зарубежных авторов.