ISSN 2073–4034
eISSN 2414–9128

Бронхолегочная дисплазия у детей в фокусе генетической вариабельности рецептора витамина D

Д.Ф. Сергиенко, П.Б. Хиштилова

Астраханский государственный медицинский университет, кафедра факультетской педиатрии, Астрахань, Россия
Актуальность. Помимо основной функции, заключающейся в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, витамин D (VD) и его рецептор (VDR) оказывают опосредованное влияние более чем на 300 генов, влияющих на клеточный цикл, иммунитет и метаболизм. Более чем из 30 известных однонуклеотидных последовательностей наиболее изучены и обладают фенотипическим действием на ряд заболеваний – это ApaI (rs7975232), BsmI (rs1544410), FokI (rs2228570), TaqI (rs731236) и Cdx2 (rs11568820). Цель исследования: определить влияние полиморфизма FOK1 гена VDR на течение и исходы бронхолегочной дисплазии (БЛД) у детей. Методы. При проведении работы основную группу составили 80 пациентов с диагнозом «бронхолегочная дисплазия» (БЛД). Группа контроля была представлена 93 недоношенными новорожденными, не сформировавшими диагноз БЛД. Все пациенты основной группы обследованы и получали лечение, согласно стандарту оказания медицинской помощи при данном заболевании. Для выполнения молекулярно-генетического анализа производили выделение тотальной ДНК из цельной крови. Генотипирование полиморфных маркеров изучаемых генов осуществляли с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и анализа полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализа). Статистическая обработка проводилась методами вариационной статистики. Результаты. Доказана ассоциация полиморфизма FOK1 гена VDR с реализацией БЛД у детей. Согласно статистическим данным, генотип F/F предрасполагает к развитию заболевания (χ2=7,133; р=0,008, df=1, OШ=2,811, ДИ: 1,300–6,077). Изучение влияния генотипов полиморфизма FOK1 гена VDR на исходы БЛД, степень тяжести, реализацию бронхообструктивного синдрома при обострении БЛД, характер микробиоты дыхательных путей и длительность использования ИГКС не выявило статистически значимых различий. В то же время сравнительный анализ данных показал, что у гетерозиготных носителей генотипа F/f полиморфного маркера FOK1 гена VDR достоверно чаще диагностировались тяжелые поражения центральной нервной системы – ЦНС (χ2=7,619; р<0,05, р=0,006, df=1, отношение шансов [OШ]=9,000, доверительный интервал [ДИ]: 1,638–49,447). Анализ полученных данных выявил достоверную взаимосвязь гетерозиготного генотипа F/f полиморфного маркера FOK1 гена VDR с частотой респираторныж вирусных заболеваний (ОРВИ) (χ2=3,889; р=0,049, df=2), а также с появлением первых эпизодов ОРВИ до года (χ2=7,347; p<0,05, р=0,020). Заключение. В ходе проведенного исследования доказано, что гомозиготный генотип F/F имеет предрасполагающее значение для формирования БЛД у младенцев. Гетерозиготный генотип F/f полиморфного локуса FOK1 гена VDR ассоциирован с поражениями ЦНС васкулярного характера, частыми эпизодами и ранним стартом вирусных инфекций, сопровождающимися тяжелой формой обструктивного синдрома у детей с БЛД.

Ключевые слова

бронхолегочная дисплазия
рецептор витамина D
полиморфизм FOK1

Введение

Помимо основной функции, заключающейся в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, витамин D (VD) и его рецептор (VDR) оказывают опосредованное влияние более чем на 300 генов, влияющих на клеточный цикл, иммунитет и метаболизм [1]. Доказано, что активная форма витамина D оказывает прямое воздействие на недифференцированные и инактивированные Т-хелперы, Т-регуляторы, активированные Т-клетки и дендритные клетки [1, 2].

Ген VDR находится на коротком плече хромосомы 12 (12q13.1), состоит из 9 экзонов и 8 интронов. Он имеет высокую вариабельность полиморфных последовательностей, возникающих как в кодирующих, так и в некодирующих частях гена, и это ведет к изменениям его функции за счет активации экспрессии гена, реже – к структуре белка. Более чем из 30 известных однонуклеотидных последовательностей наиболее изученные ApaI (rs7975232), BsmI (rs1544410), FokI (rs2228570), TaqI (rs731236) и Cdx2 (rs11568820) [2]. Установлено их влияние на риск развития, тяжесть и течение иммуноопосредованных заболеваний, таких как сахарный диабет и ревматоидный артрит, хронические бронхолегочные и сердечно-сосудистые недуги. Полученные результаты исследований свидетельствуют о необходимости проведения дальнейших изысканий в этой области [2–6].

Цель исследования: определить влияние полиморфизма FOK1 гена VDR на течение и исходы бронхолегочной дисплазии (БЛД) у детей.

Методы

Исследование проведено на базе ГБУЗ АО ОДКБ им. Н.Н. Силищевой, Астрахань, в период с 2016 по 2019 г.

Основную группу составили 80 пациентов с диагнозом БЛД. Группа контроля представлена 93 недоношенными новорожденными, не сформировавшими диагноз БЛД. Все пациенты основной группы обследованы и получали лечение, согласно стандарту оказания медицинской помощи при данном заболевании.

Для выполнения молекулярно-генетического анализа производили выделение тотальной ДНК из цельной крови. Генотипирование полиморфных маркеров изучаемых генов осуществляли с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и анализа полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализа) У пациентов с различными аллелями и генотипами анализировались следующие параметры: степень тяжести заболевания, длительность респираторной поддержки, гендерный признак, варианты исходов недуга, частота, тяжесть обострений и респираторных инфекций, заинтересованность в базисной терапии, коморбидные состояния, показатели функции внешнего дыхания по данным бронхофонограммы и интерпретация данных компьютерной томограммы легких.

Для сравнения частот аллелей и генотипов и их ассоциации с фенотипом БЛД использовали χ2-критерий Пирсо с поправкой Йетса на непрерывность при числе степеней свободы, равном 1, а также двусторонний точный тест Фишера в случае, если ожидаемое значение хотя бы в одной ячейке таблицы сопряженности было меньше 5.

Об ассоциации фенотипического признака с конкретным генотипом или аллелей судили по величине отношения шансов (Оdds Ratio [OR]).

Результаты

В ходе исследования выявлено, что генотипическая вариабельность полиморфизма FOK1 гена VDR у пациентов представлена таким образом, что наиболее часто идентифицирован генотип F/F – в 65,0% случаев (52 ребенка), в то время как в контрольной группе – лишь в 39,8% (37 детей). Частота встречаемости гетерозиготного генотипа F/f у детей контрольной группы составила 45,2% (42 ребенка), в основной – 30,0% (24 пациента). Гомозиготное состояние мутантного аллеля f гена VDR обнаруженo у здоровых младенцев в 15,0% (14 детей), в то время как среди детей с БЛД – в 5,0% (2 пациента) обследованных (табл. 1).

96-1.jpg (62 KB)

Таким образом, доказана ассоциация полиморфизма FOK1 гена VDR с реализацией БЛД у детей. Согласно статистическим данным, генотип F/F предрасполагает к развитию заболевания (χ2=10,946; р<0,001, df=1, OШ=2,811, ДИ: 1,513–5,221). Получена ассоциация аллеля F с развитием заболевания (OШ=1,924, ДИ: 1,108–3,342).

Поскольку степень тяжести БЛД имеет основополагающее значение для фенотипической характеристики заболевания и варианта его исхода, мы проанализировали влияние полиморфизма FOK1 гена VDR на данный классификационный критерий. В ходе сравнительного анализа распределения частот аллелей (F, f) и генотипов (F/F, F/f, f/f) выявлено достоверное различие между группами пациентов с легкой, среднетяжелой и тяжелой формами БЛД. Так, в группе детей со средней степенью тяжести преобладали пациенты с генотипом F/f (χ2=7,561, р=0,023, df=2, OШ=3,661, ДИ: 1,317–10,205, табл. 2).

96-2.jpg (114 KB)

Изучение влияния полиморфизмов FOK1 гена VDR на исходы бронхолегочной дисплазии у детей, а именно частоту выздоровления или формирование хронического бронхолегочного процесса, не выявило статистически значимых различий (табл. 3).

В ходе исследования была выявлена высокая частота поражений нервной системы в виде церебральной ишемии, внутрижеледочковых кровоизлияний I–III степеней, перивентрикулярной лейкомаляции. Сравнительный анализ данных показал, что у гетерозиготных носителей генотипа F/f полиморфного маркера FOK1 гена VDR достоверно чаще имелись тяжелые поражения ЦНС (χ2=15,238; р<0,001, df=1, OШ=9,000, ДИ: 1,638–49,447).

Анализ полученных данных выявил достоверную взаимосвязь гетерозиготного генотипа F/f полиморфного маркера FOK1 гена VDR с частотой ОРВИ (χ2=7,778; p<0,05, р=0,006, df=1), а также наличием первых эпизодов ОРВИ до года (χ2=14,694; p<0,05, р<0,001, df=1).

97-1.jpg (60 KB)

Таким образом, генотип F/f служит предрасполагающим генетическим фактором к раннему старту (до года) и высокой частоте респираторно-вирусных инфекций у детей с БЛД (OШ=5,000, ДИ: 0,923–27,079; табл. 5, 6).

97-2.jpg (115 KB)

Респираторные инфекции у детей с БЛД сопровождаются развитием бронхообструктивного синдрома (БОС), что требует проведения лечебных мероприятий с включением бронхолитиков и ингаляционных глюкокортикостероидов (ИГКС). В зависимости от частоты и тяжести БОС пациенты получали ингаляционную терапию либо краткосрочным курсом, либо (в случае частых эпизодов) длительно. При поиске ассоциаций генотипов F/F, F/f и f/f с возможностью реализации БОС при обострении БЛД и длительностью использования ИГКС достоверных различий не выявлено (χ2=1,474; р=0,479; χ2=5,519; р=0,064 соответственно) (табл. 7, 8).

98-1.jpg (184 KB)

Согласно проведенному статистическому анализу, генотип F/f является предрасполагающим к тяжелому течению БОС во время обострения БЛД (χ2=35,4676; р=0,002, OШ=18,000, ДИ: 4,728–68,533; табл. 9).

Функциональные методы исследования функции внешнего дыхания (ФВД) служат основополагающим диагностическим инструментом при диагностике степени и характера изменения у пациентов с острой и хронической бронхолегочной патологией. Проведен анализ спектра и выраженности изменений, согласно данным бронхофонограммы. Согласно статистическому анализу, у детей с легкими нарушениями ФВД в 100% (12 детей) идентифицирован генотип F/F, в то время как в группе пациентов с умеренными и выраженными нарушениями генотипы распределились равномерно. Ассоциации генотипов F/F, F/f, f/f и аллелей F и f полиморфизма FOK1 гена VDR с уровнем поражения дыхательных путей, а именно верхних, средних и нижних, выявлено не было (χ2=4,347; p>0,05; р=0,362; df=4) (табл. 10, 11).

98-2.jpg (56 KB)

При генетической вариабельности полиморфизма FOK1 гена VDR не получено статистически значимых различий по влиянию генотипов на характер микробиоты дыхательных путей у детей с БЛД (табл. 12).

99-1.jpg (53 KB)

Обсуждение

В ходе исследования выявлена ассоциация полиморфизма FOK1 гена VDR с формированием БЛД у детей. По всей видимости, данная ассоциация связана с моделирующим влиянием полиморфизма на уровень VD, который может оказывать влияние на степень созревания легочной ткани и темпы альвеолярной васкуляризации [10].

В то же время, не было определено влияние полиморфизма FOK1 гена VDR на степень тяжести и варианты исходов БЛД, что требует дальнейшего изучения.

Поражения центральной нервной системы (ЦНС) могут обусловливать тяжесть течения и неблагоприятный исход заболевания, что связано с нарушением регуляции дыхательных паттернов, тонуса бронхиальных сосудов и просвета бронхов, а также изменение секреторной активности бокаловидных клеток по средствам дезрегуляции вегетативной нервной системы. В ходе исследования была выявлена высокая частота поражений нервной системы в виде церебральной ишемии, внутрижеледочковых кровоизлияний I–III степеней, перивентрикулярной лейкомаляции. Сравнительный анализ данных показал, что у гетерозиготных носителей генотипа F/f полиморфного маркера FOK1 гена VDR достоверно чаще имелись тяжелые поражения ЦНС. Согласно данным литературы, в российской популяции пациентов с артериальной гипертензией проведено изучение распределения генотипов FokI гена VDR, и установлено, что у лиц с F/F- и F/f-генотипами заболевание стартовало в более раннем возрасте по сравнению с индивидуумами, имевшими генотип f/f. Описано, что неврологические расстройства, связанные с дефицитом витамина D, включают цереброваскулярные патологии (сосудистая деменция, ишемический инсульт), рассеянный склероз (в т.ч. более высокую частоту рецидивов и большее число поражений, устанавливаемых по МРТ), болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, атеросклероз сонных артерий и эпилепсию [3–6]. Возможно, васкулярные изменения, ассоциированные с данным полиморфизмов, служат одной из причин высокой частоты встречаемости поражение ЦНС у недоношенных младенцев с БЛД.

Обострение БЛД, как правило, ассоциировано с присоединением респираторной вирусной инфекции. В то же время частота и тяжесть ОРВИ непосредственно влияют на исход БЛД. Согласно данным многочисленных исследований, ядерный рецептор витамина D оказывает прямое воздействие на недифференцированные и инактивированные Т-хелперы, Т-регуляторы, активированные Т-клетки и дендритные клетки. Приняв это во внимание, мы провели поиск ассоциации полиморфизма FOK1 гена VDR на частоту и старт вирусных инфекций у детей основной группы [1, 7, 8].

В ходе исследования было показано, что генотип F/f служит предрасполагающим генетическим фактором к раннему старту (до года) и высокой частоте респираторно-вирусных инфекций у детей с БЛД. По всей видимости, моделирующее влияние полиморфизма на частоту респираторных заболеваний связана с модификацией защитного эффекта витамина D на клетки макрофагов, «работающих» совместно с клетками эпителия дыхательных путей. В ряде работ показано, что активная форма VD, способная подавлять избыточную воспалительную реакцию на вирусы, может быть подвергнута генетической вариабельности.

По данным литературы, витамин D поддерживает антибактериальный и антивирусный иммунитет в легочной ткани. На фоне дефицита повышаются уровни провоспалительных цитокинов, что существенно снижает эффективность иммунного ответа организма [9]. Однако в проведенном нами исследовании при генетической вариабельности полиморфизма FOK1 гена VDR не получено статистически значимых ассоциаций с вариантами микробиоты дыхательных путей у детей с БЛД.

Заключение

Таким образом, в ходе проведенного исследования доказано, что гомозиготный генотип F/F имеет предрасполагающее значение для формирования БЛД у младенцев. Гетерозиготный генотип F/f полиморфного локуса FOK1 гена VDR ассоциирован с поражениями ЦНС васкулярного характера, частыми эпизодами и ранним стартом вирусных инфекций, сопровождающимися тяжелой формой обструктивного синдрома у детей с БЛД. Полученные результаты раскрывают новые патогенетические механизмы заболевания, указывают на необходимость и перспективу персонифицированного подхода к назначению VD детям с БЛД.

Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования – П.Б. Хиштилова, Д.Ф. Сергиенко. Сбор и обработка материала – П.Б. Хиштилова. Статистическая обработка данных – П.Б. Хиштилова. Написание текста – П.Б. Хиштилова, Д.Ф. Сергиенко. Редактирование – Д.Ф. Сергиенко.

Список литературы

1. Громова О.А., Торшин И.Ю. Витамин D – смена парадигмы. М., 2017.

2. Uitterlinden A.G. Genetics and biology of vitamin D receptor polymorphisms Gene. 2014;2:143–56. Doi: 10.1016/j.gene.2014.05.014.

3. Ших Е.В., Милотова Н.М. Роль полиморфизма гена VDR, кодирующего рецептор витамина D, в патогенезе артериальной гипертонии. Биомедицина. 2009;1:55–67.

4. Cottone S., et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms and plasma renin activity in essential hypertensive individuals. J Human Hypertens. 2015;8(29):483–87. Doi: 10.1038/jhh.2014.113.

5. Santoro D., Gagliostro G., Alibrandi A., et al. Vitamin D receptor gene polymorphism and left ventricular hypertrophy in chronic kidney disease. Nutrients. 2014;6(3):1029–37. Doi: 10.3390/nu6031029.

6. Solak Y., Covic A., Kanbay M. What do we know and do not know about vitamin D? A causal association between vitamin D receptor genetic polymorphism and hypertension. J Clin Hypertens. 2014;16(9):627–28. Doi: 10.1111/jch.12383.

7. Slominski A.T. The role of CYP11A1 in the production of vitamin D metabolites and their role in the regulation of epidermal. J Steroid Biochem Mol Biol. 2014;144:28–39.

8. Teske K.A., Bogart J.W., Sanchez L.M. Synthesis and evaluation of vitamin D receptor-mediated activities of cholesterol and vitamin D metabolites. Eur J Med Chem. 2016;109:238–46.

9. Башкина О.А., Селиверстова Е.Н., Сергиенко Д.Ф.и др. Клинико-диагностическое и прогностическое значение гена ИЛ-4 при рецидивирующем течении при рецидивирующем течении бронхиальной обструкции у детей. Астраханский медицинский журнал. 2019;14(1):27–38.

10. Hui Chen. Protective effect of vitamin D against hyperoxia-induced bronchopulmonary dysplasia in newborn mice Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao 2019;39(7):816–22. doi: 10.12122 / j. issn.1673-4254.2019.07.11.

Об авторах / Для корреспонденции

Автор для связи: Д.Ф. Сергиенко, д.м.н., профессор кафедры факультетской педиатрии, Астраханский государственный медицинский университет, Астрахань, Россия; e-mail: gazken@rambler.ru 
Адрес: 414000, Россия, Астрахань, ул. Бакинская, 121

ORCID:
Д.Ф. Сергиенко, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0875-6780
П.Б. Хиштилова, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3888-5540 

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.