medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-7-689-694glwiyamedlit-3272Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL HEALTHПолиморфные локусы генов-кандидатов у пациентов с профессиональными болезнямиAnalysis of polymorphic loci of candidate genes in patients with occupational diseaseshttps://orcid.org/0000-0001-9641-0327ЧернякЮрий ИльичChernyakYury I.

Доктор биол. наук, вед. науч. сотр. лаб. иммуно-биохимических и молекулярно-генетических исследований ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск.

e-mail: yuri_chernyak@hotmail.com

Dr. of Sci. (Biol.), Leading researcher of East Siberian Institute of Medical and Ecological Research, 3 Bldg., 12-a Microdistrict, P.O. Box 1170, Angarsk, 665827, Russia.

e-mail: yuri_chernyak@hotmail.com

yuri_chernyak@hotmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2522-0467МериноваАлла П.MerinovaAlla P.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation2023310820231027689694Copyright © Черняк Ю.И., Меринова А.П., 20232023Черняк Ю.И., Меринова А.П.Chernyak Y.I., Merinova A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/3272Введение

Введение. Особенности формирования и течения вибрационной болезни (ВБ) и нейросенсорной тугоухости (НСТ) в известной степени детерминируются генетическими факторами. Последние определяют актуальность поиска персонализированных подходов к профилактике и медицинскому сопровождению пациентов с названными профессиональными болезнями.

Цель работы — изучение распределения генотипов полиморфных локусов генов-кандидатов у пациентов с профессиональными болезнями, обусловленными воздействием вибрации и шума.

Материалы и методы

Материалы и методы. С использованием методов ПЦР-ПДРФ и ПЦР в режиме реального времени изучены полиморфные варианты генов HSPA1B (rs1061581), IL17A (rs2275913), IL10 (rs1800872) и TNF-α (rs1800629) генов у 398 мужчин. Обследованы 268 пациентов с ВБ, распределённые в две группы: ВБлок (n = 117) и ВБкомб (n = 151), в которых ВБ была обусловлена воздействием локальной вибрации либо комбинированным воздействием локальной и общей вибрации соответственно. К исследованию также были привлечены 96 пациентов с установленным диагнозом профессиональной НСТ и 34 индивида группы сравнения без производственного контакта с физическими факторами.

Результаты

Результаты. Выявлена повышенная частота GG-HSPA1B (1267A/G) генотипа (p = 0,058) у пациентов с ВБкомб по сравнению с таковыми из группы ВБлок. Установлено значимое различие носителей С/С-генотипа полиморфного локуса IL10 (rs1800872) в группе пациентов с НСТ относительно группы сравнения (р = 0,036). Результаты регрессионного анализа свидетельствуют о том, что носительство А-аллеля снижает риск формирования НСТ.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. К ограничениям следует отнести количество обследованных во всех группах, особенно в группе сравнения, а также отсутствие групп работников, не имеющих в условиях воздействия физического фактора профессиональной патологии.

Заключение

Заключение. Полученные результаты расширяют наши представления о генетических особенностях, которые могут детерминировать чувствительность индивидов к воздействию физических факторов, обусловливающих формирование профессиональной патологии, и определяют направления следующих этапов исследований.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом по биомедицинской этике ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» (заключение № 6 от 15.11.2012 г. и № 5 от 20.03.2023 г.). От каждого участника исследования получено письменное информированное согласие.

Участие авторов

Участие авторов:Черняк Ю.И. — концепция и дизайн исследования, сбор материала и обработка данных, статистическая обработка, написание текста, редактирование;Меринова А.П. — сбор материала и обработка данных.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Благодарность

Благодарность. Авторы выражают благодарность сотрудникам клиники ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» за организацию обследования, руководителю НИР проф. РАН, д.м.н. О.Л. Лахману за консультативную помощь в процессе подготовки рукописи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ (№№ 0534-2016-0006 и 123032000007-8).

Поступила

Поступила: 23.03.2023 / Принята к печати: 07.06.2023 / Опубликована: 30.08.2023

Introduction

Introduction. Development and progress features of vibration syndrome (VS) and noise-induced hearing loss (NIHL) are determined by genetic factors to a certain extent. The latter define the relevance of the search for individual approaches to prevention and medical support of patients with these occupational diseases.

The aim of the study was to investigate the genotypes distribution of polymorphic loci of candidate genes in patients with occupational diseases caused by vibration and noise impact.

Materials and methods

Materials and methods. Polymorphic variants of the HSPA1B (rs1061581), IL17A (rs2275913), IL10 (rs1800872), and TNF-α (rs1800629) genes of three hundred ninety eight males were studied using PCR-RFLP and real-time PCR methods, including 268  patients with VS divided into two groups: VShtv (n = 117) and VScomb (n = 151), in which VS was caused by exposure to hand-transmitted vibration (HTV) or combined exposure to HTV and whole-body vibration (COMB), respectively. The study also involved 96 patients with occupational NIHL diagnosis and 34 individuals of the comparison group without occupational contact with physical factors.

Results

Results. The increase in GG-HSPA1B (1267A/G) genotype frequency  (p=0.058) was found in VScomb patients compared with those from the VShtv group. There was a significant difference in carriers of the C/C genotype of the IL10 (rs1800872) polymorphic locus in the group of NIHL patients relative to the comparison group (p=0.036). The results of regression analysis indicate the carriage of the A allele to reduce the risk of NIHL development.

Limitations

Limitations. The limitations include the number of examined cases in all groups, especially in comparison group and the lack of groups of workers with no occupational exposure to a physical factor.

Conclusion

Conclusion. The obtained results expand the understanding of the genetic features able to determine sensitivity to the physical factors exposure that define the development of occupational pathology and the issues to be resolved at the next stage of research.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Biomedical Ethics Committee of the East Siberian Institute of Medical and Ecological Research (Protocols No. 6 of 15.11.2012 and No. 5 of 20.03.2023). The voluntary informed consent was signed by all study participants.

Contribution

Contribution:Chernyak Yu.I. — concept and study design, final statistical data analysis, text writing and editing; Merinova A.P. — sample collection, implementation of methods and data analysis.All authors are responsible for the integrite of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version. 

Acknowledgment

Acknowledgment. The study was supported within a framework of State Assignment for East Siberian Institute of Medical and Ecological Research (Nos. 0534-2016-0006 and 123032000007-8). The authors are grateful to Institute’s Clinic-physicians for organizing the medical examination, as well as to project leader, Prof. Oleg L. Lakhman for useful comments in the process of the manuscript preparing. 

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflicts of interest.

Received

Received: March 23, 2023 / Accepted: June 6, 2023 / Published: August 30, 2023

физические факторыпрофессиональные болезнивибрационная болезньнейросенсорная тугоухостьполиморфизм геновphysical factorsoccupational diseasesvibration syndromenoise-induced hearing lossgenetic polymorphismReferencesРукавишников В.С., Панков В.А., Лахман О.Л., Бодиенкова Г.М., Дружинина П.Н., Колычева И.В. и др. Общие закономерности формирования неспецифических патогенетических механизмов при воздействии на организм физических факторов производственной среды. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2001; (2): 79–85. https://elibrary.ru/qcgxynRukavishnikov V.S., Pankov V.A., Lakhman O.L., Bodienkova G.M., Druzhinina P.N., Kolycheva I.V., et al. Common regularities of forming non-specific pathological mechanisms in organism exposure to physical factors of industrial environment. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2001; (2): 79–85. https://elibrary.ru/qcgxyn (in Russian)Рукавишников В.С., Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Картапольцева Н.В., Русанова Д.В. и др. К теории сенсорного конфликта при воздействии физических факторов: основные положения и закономерности формирования. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (4): 1–6. https://elibrary.ru/trllorRukavishnikov V.S., Pankov V.A., Kuleshova M.V., Katamanova E.V., Kartapol’tseva N.V., Rusanova D.V., et al. On theory of sensory conflict under exposure to physical factors: main principles and concepts of formation. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2015; (4): 1–6. https://elibrary.ru/trllor (in Russian)Krajnak K. Health effects associated with occupational exposure to hand-arm or whole body vibration. J. Toxicol. Environ. Health B Crit. Rev. 2018; 21(5): 320–34. https://doi.org/10.1080/10937404.2018.1557576Krajnak K. Health effects associated with occupational exposure to hand-arm or whole body vibration. J. Toxicol. Environ. Health B Crit. Rev. 2018; 21(5): 320–34. https://doi.org/10.1080/10937404.2018.1557576Shen H., Huo X., Liu K., Li X., Gong W., Zhang H., et al. Genetic variation in GSTM1 is associated with susceptibility to noise-induced hearing loss in a Chinese population. J. Occup. Environ. Med. 2012; 54(9): 1157–62. https://doi.org/10.1097/JOM.0b013e31825902ceShen H., Huo X., Liu K., Li X., Gong W., Zhang H., et al. Genetic variation in GSTM1 is associated with susceptibility to noise-induced hearing loss in a Chinese population. J. Occup. Environ. Med. 2012; 54(9): 1157–62. https://doi.org/10.1097/JOM.0b013e31825902ceПотеряева Е.Л., Смирнова Е.Л., Никифорова Н.Г. Прогнозирование формирования и течения вибрационной болезни на основе изучения генно-метаболических маркёров. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (6): 19–23. https://elibrary.ru/ubemitPoteryaeva E.L., Smirnova E.L., Nikiforova N.G. Forecasting formation and course of vibration disease on basis of genetic metabolic markers study. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2015; (6): 19–23. https://elibrary.ru/ubemit (in Russian)Chirico F., Scoditti E., Viora C., Magnavita N. How occupational mercury neurotoxicity is affected by genetic factors. A systematic review. Appl. Sci. 2020; 10(21): e7706. https://doi.org/10.3390/app10217706Chirico F., Scoditti E., Viora C., Magnavita N. How occupational mercury neurotoxicity is affected by genetic factors. A systematic review. Appl. Sci. 2020; 10(21): e7706. https://doi.org/10.3390/app10217706Vos M.J., Hageman J., Carra S., Kampinga H.H. Structural and functional diversities between members of the human HSPB, HSPH, HSPA, and DNAJ chaperone families. Biochemistry. 2008; 47(27): 7001–11. https://doi.org/10.1021/bi800639zVos M.J., Hageman J., Carra S., Kampinga H.H. Structural and functional diversities between members of the human HSPB, HSPH, HSPA, and DNAJ chaperone families. Biochemistry. 2008; 47(27): 7001–11. https://doi.org/10.1021/bi800639zTurturici G., Sconzo G., Geraci F. Hsp70 and its molecular role in nervous system diseases. Biochem. Res. Int. 2011; 2011: 618127. https://doi.org/10.1155/2011/618127Turturici G., Sconzo G., Geraci F. Hsp70 and its molecular role in nervous system diseases. Biochem. Res. Int. 2011; 2011: 618127. https://doi.org/10.1155/2011/618127Maugeri N., Radhakrishnan J., Knight J.C. Genetic determinants of HSP70 gene expression following heat shock. Hum. Mol. Genet. 2010; 19(24): 4939–47. https://doi.org/10.1093/hmg/ddq418Maugeri N., Radhakrishnan J., Knight J.C. Genetic determinants of HSP70 gene expression following heat shock. Hum. Mol. Genet. 2010; 19(24): 4939–47. https://doi.org/10.1093/hmg/ddq418Giacconi R., Costarelli L., Malavolta M., Piacenza F., Galeazzi R., Gasparini N., et al. Association among 1267 A/G HSP70-2, -308 G/A TNF-α polymorphisms and pro-inflammatory plasma mediators in old ZincAge population. Biogerontology. 2014; 15(1): 65–79. https://doi.org/10.1007/s10522-013-9480-1Giacconi R., Costarelli L., Malavolta M., Piacenza F., Galeazzi R., Gasparini N., et al. Association among 1267 A/G HSP70-2, -308 G/A TNF-α polymorphisms and pro-inflammatory plasma mediators in old ZincAge population. Biogerontology. 2014; 15(1): 65–79. https://doi.org/10.1007/s10522-013-9480-1Chen Y.L., Zheng Y.J., Shen Y.L., Guo Q.W., Chen X., Lin J., et al. Male adolescents with Interleukin 10 rs1800872 AA genotype had higher prevalence and slower recoveries of post-traumatic stress disorder at late stage of a follow-up. Neurosci. Lett. 2022; 771: 136411. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2021.136411Chen Y.L., Zheng Y.J., Shen Y.L., Guo Q.W., Chen X., Lin J., et al. Male adolescents with Interleukin 10 rs1800872 AA genotype had higher prevalence and slower recoveries of post-traumatic stress disorder at late stage of a follow-up. Neurosci. Lett. 2022; 771: 136411. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2021.136411Pappu R., Ramirez-Carrozzi V., Sambandam A. The interleukin-17 cytokine family: critical players in host defence and inflammatory diseases. Immunology. 2011; 134(1): 8–6. https://doi.org/10.1111/j.1365-2567.2011.03465.xPappu R., Ramirez-Carrozzi V., Sambandam A. The interleukin-17 cytokine family: critical players in host defence and inflammatory diseases. Immunology. 2011; 134(1): 8–6. https://doi.org/10.1111/j.1365-2567.2011.03465.xKostareva O.S., Gabdulkhakov A.G., Kolyadenko I.A., Garber M.B., Tishchenko S.V. Interleukin-17: functional and structural features, application as a therapeutic target. Biochemistry (Mosc.). 2019: 84(Suppl. 1): 193–205. https://doi.org/10.1134/S0006297919140116Kostareva O.S., Gabdulkhakov A.G., Kolyadenko I.A., Garber M.B., Tishchenko S.V. Interleukin-17: functional and structural features, application as a therapeutic target. Biochemistry (Mosc.). 2019: 84(Suppl. 1): 193–205. https://doi.org/10.1134/S0006297919140116Ge J., Yu Y.Z., Li T., Guo Z.Y., Wu H., Tang S.C., et al. IL-17A G197A gene polymorphism contributes to susceptibility for liver cirrhosis development from patients with chronic hepatitis B infection in Chinese population. Int. J. Clin. Exp. Med. 2015; 8(6): 9793–8.Ge J., Yu Y.Z., Li T., Guo Z.Y., Wu H., Tang S.C., et al. IL-17A G197A gene polymorphism contributes to susceptibility for liver cirrhosis development from patients with chronic hepatitis B infection in Chinese population. Int. J. Clin. Exp. Med. 2015; 8(6): 9793–8.Samiei G., Yip W.K., Leong P.P., Jabar M.F., Dusa N.M., Mohtarrudin N., et al. Association between polymorphisms of interleukin-17A G197A and interleukin-17F A7488G and risk of colorectal cancer. J. Cancer Res. Ther. 2018; 14(Suppl.): 299–305. https://doi.org/10.4103/0973-1482.235345Samiei G., Yip W.K., Leong P.P., Jabar M.F., Dusa N.M., Mohtarrudin N., et al. Association between polymorphisms of interleukin-17A G197A and interleukin-17F A7488G and risk of colorectal cancer. J. Cancer Res. Ther. 2018; 14(Suppl.): 299–305. https://doi.org/10.4103/0973-1482.235345Chernyak Y.I., Kudaeva I.V. Analysis of HSPA1B (+1267A>G) genetic polymorphism in patients with vibration disease in combination with metabolic syndrome. Bull. Exp. Biol. Med. 2021; 171(3): 375–8. https://doi.org/10.1007/s10517-021-05231-2Chernyak Y.I., Kudaeva I.V. Analysis of HSPA1B (+1267A>G) genetic polymorphism in patients with vibration disease in combination with metabolic syndrome. Bull. Exp. Biol. Med. 2021; 171(3): 375–8. https://doi.org/10.1007/s10517-021-05231-2Курчевенко С.И., Бодиенкова Г.М., Лахман О.Л. Сравнительная характеристика субпопуляционного состава лимфоцитов и белка теплового шока у пациентов с вибрационной болезнью. Российский иммунологический журнал. 2019; 13(2–2): 846–8. https://doi.org/10.31857/S102872210006677-9 https://elibrary.ru/propnfKurchevenko S.I., Bodienkova G.M., Lakhman O.L. Comparative characteristics of the subpopulation composition of lymphocytes and heat shock protein in patients with vibration disease. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal. 2019; 13(2–2): 846–8. https://doi.org/10.31857/S102872210006677-9 https://elibrary.ru/propnf (in Russian)Бабанов С.А., Бараева Р.А., Будаш Д.С., Байкова А.Г. Состояние иммунного профиля и цитокины при вибрационной болезни. РМЖ. Медицинское обозрение. 2018; 2(1–2): 108–12. https://elibrary.ru/xnslbbBabanov S.A., Baraeva R.A., Budash D.S., Baykova A.G. The state of the immune profile and cytokines in vibration disease. RMZh. Meditsinskoe obozrenie. 2018; 2(1–2): 108–12. https://elibrary.ru/xnslbb (in Russian)Sliwinska-Kowalska M., Pawelczyk M. Contribution of genetic factors to noise-induced hearing loss: a human studies review. Mutat. Res. 2013; 752(1): 61–5. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2012.11.001Sliwinska-Kowalska M., Pawelczyk M. Contribution of genetic factors to noise-induced hearing loss: a human studies review. Mutat. Res. 2013; 752(1): 61–5. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2012.11.001Miao L., Ji J., Wan L., Zhang J., Yin L., Pu Y. An overview of research trends and genetic polymorphisms for noise-induced hearing loss from 2009 to 2018. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2019; 26(34): 34754–74. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06470-7Miao L., Ji J., Wan L., Zhang J., Yin L., Pu Y. An overview of research trends and genetic polymorphisms for noise-induced hearing loss from 2009 to 2018. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2019; 26(34): 34754–74. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06470-7Zong S., Zeng X., Liu T., Wan F., Luo P., Xiao H. Association of polymorphisms in heat shock protein 70 genes with the susceptibility to noise-induced hearing loss: A meta-analysis. PLoS One. 2017; 12(11): e0188195. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0188195Zong S., Zeng X., Liu T., Wan F., Luo P., Xiao H. Association of polymorphisms in heat shock protein 70 genes with the susceptibility to noise-induced hearing loss: A meta-analysis. PLoS One. 2017; 12(11): e0188195. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0188195Gratton M.A., Eleftheriadou A., Garcia J., Verduzco E. Noise-induced changes in gene expression in the cochleae of mice differing in their susceptibility to noise damage. Hear. Res. 2011; 277(1–2): 211–26. https://doi.org/10.1016/j.heares.2010.12.014Gratton M.A., Eleftheriadou A., Garcia J., Verduzco E. Noise-induced changes in gene expression in the cochleae of mice differing in their susceptibility to noise damage. Hear. Res. 2011; 277(1–2): 211–26. https://doi.org/10.1016/j.heares.2010.12.014Li J.X., Tang B.P., Sun H.P., Feng M., Cheng Z.H., Niu W.Q. Interacting contribution of the five polymorphisms in three genes of Hsp70 family to essential hypertension in Uygur ethnicity. Cell Stress Chaperones. 2009; 14(4): 355–62. https://doi.org/10.1007/s12192-008-0089-2Li J.X., Tang B.P., Sun H.P., Feng M., Cheng Z.H., Niu W.Q. Interacting contribution of the five polymorphisms in three genes of Hsp70 family to essential hypertension in Uygur ethnicity. Cell Stress Chaperones. 2009; 14(4): 355–62. https://doi.org/10.1007/s12192-008-0089-2Solé X., Guinó E., Valls J., Iniesta R., Moreno V. SNPStats: a web tool for the analysis of association studies. Bioinformatics. 2006; 22(15): 1928–9. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl268Solé X., Guinó E., Valls J., Iniesta R., Moreno V. SNPStats: a web tool for the analysis of association studies. Bioinformatics. 2006; 22(15): 1928–9. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl268Chernyak Yu.I. Association between HSPA1B, S100B, and TNF-α gene polymorphisms and risks of chronic mercury poisoning. Health Risk Analysis. 2021; (1): 126–32. https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.1.13.engChernyak Yu.I. Association between HSPA1B, S100B, and TNF-α gene polymorphisms and risks of chronic mercury poisoning. Health Risk Analysis. 2021; (1): 126–32. https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.1.13.engNational Library of Medicine. dbSNP Short Genetic Variations. rs2275913. IL17A: 2KB Upstream Variant. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs2275913#frequency_tabNational Library of Medicine. dbSNP Short Genetic Variations. rs2275913. IL17A: 2KB Upstream Variant. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs2275913#frequency_tabNational Library of Medicine. dbSNP Short Genetic Variations. rs1800872. IL19: Intron Variant. IL10: 2KB Upstream Variant. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs1800872#frequency_tabNational Library of Medicine. dbSNP Short Genetic Variations. rs1800872. IL19: Intron Variant. IL10: 2KB Upstream Variant. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/rs1800872#frequency_tabYang M., Tan H., Yang Q., Wang F., Yao H., Wei Q., et al. Association of hsp70 polymorphisms with risk of noise-induced hearing loss in Chinese automobile workers. Cell Stress Chaperones. 2006; 11(3): 233–9. https://doi.org/10.1379/csc-192r.1Yang M., Tan H., Yang Q., Wang F., Yao H., Wei Q., et al. Association of hsp70 polymorphisms with risk of noise-induced hearing loss in Chinese automobile workers. Cell Stress Chaperones. 2006; 11(3): 233–9. https://doi.org/10.1379/csc-192r.1Konings A., Van Laer L., Michel S., Pawelczyk M., Carlsson P.I., Bondeson M.L., et al. Variations in HSP70 genes associated with noise-induced hearing loss in two independent populations. Eur. J. Hum. Genet. 2009; 17(3): 329–35. https://doi.org/10.1038/ejhg.2008.172Konings A., Van Laer L., Michel S., Pawelczyk M., Carlsson P.I., Bondeson M.L., et al. Variations in HSP70 genes associated with noise-induced hearing loss in two independent populations. Eur. J. Hum. Genet. 2009; 17(3): 329–35. https://doi.org/10.1038/ejhg.2008.172

The authors declare that there are no conflicts of interest present.