medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2024-103-9-987-991peyzjomedlit-4358Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL HEALTHАссоциация полиморфных вариантов генов GSTP1 и GSTM1 с признаками туннельных синдромов у пациентов с вибрационной болезнью (пилотное исследование)Association of polymorphic variants of the GSTP1 and GSTM1 genes with signs of tunnel syndromes in patients with vibration disease (pilot study)https://orcid.org/0000-0001-9641-0327ЧернякЮрий ИльичChernyakYury I.

Доктор биол. наук, вед. науч. сотр. лаб. иммуно-биохимических и молекулярно-генетических исследований ФГБНУ ВСИМЭИ, 665827, Ангарск, Россия

e-mail: yuri_chernyak@hotmail.com

PhD, DSc, leading researcher of the Laboratory of immuno-biochemical and molecular genetic investigations of the East Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: yuri_chernyak@hotmail.com

yuri_chernyak@hotmail.comhttps://orcid.org/0009-0003-5316-2548ЗуеваЯнина ИозавнаZuevaYanina I.

Врач-ревматолог клиники ФГБНУ ВСИМЭИ, 665827, Ангарск, Россия

e-mail: mabtera83@gmail.com

Rheumatologist, Clinic of the East Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: mabtera83@gmail.com

mabtera83@gmail.comФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation2024161020241039987991Copyright © Черняк Ю.И., Зуева Я.И., 20242024Черняк Ю.И., Зуева Я.И.Chernyak Y.I., Zueva Y.I.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/4358Введение

Введение. Данные об ассоциации между вариантами генов GSTs и риском развития синдрома карпального канала (СКК) обусловливают целесообразность изучения подобной связи с выявленными при ультразвуковом обследовании изменениями структуры нервов верхних конечностей у пациентов с вибрационной болезнью (ВБ).

Цель работы — установление ассоциации полиморфных вариантов генов GSTP1 и GSTM1 с признаками туннельных синдромов у пациентов с ВБ.

Материалы и методы

Материалы и методы. С использованием метода ПЦР-RT изучены полиморфные варианты генов GSTP1 (rs1695 и rs1138272) и GSTM1 у 140 пациентов с вибрационной болезнью. Морфологическую структуру периферических нервов верхних конечностей у обследованных оценивали с помощью нескольких сонографических характеристик, в том числе площади поперечного сечения (ППС) периферических нервов.

Результаты

Результаты. Выявлено увеличение максимальной ППС срединного нерва у носителей генотипа GSTM1−/− по сравнению с носителями генотипа GSTM1+ полиморфного варианта гена GSTM1 (р = 0,014). Вместе с тем носители AG-гетерозиготы полиморфизма гена GSTP1 (Ile105Val) относительно АА-гомозиготы были менее устойчивы к воздействию вибрации, поскольку имели меньший стаж работы в контакте с этим фактором (р = 0,017) на фоне выраженной тенденции к снижению такового на момент постановки диагноза (р = 0,034).

Ограничения исследования

Ограничения исследования. К ограничениям следует отнести небольшой размер выборки, а также анализ ассоциаций полиморфных вариантов генов GSTs только с показателями ППС без учёта клинического и функционального состояния обследованных.

Заключение

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что участвующие в защите от окислительного стресса гены GSTs могут быть ассоциированы с развитием туннельного синдрома у пациентов с ВБ. Необходимы дальнейшие исследования на большей выборке пациентов с ВБ с последующим анализом показателей, характеризующих морфологическую структуру периферических нервов, электрофизиологических и клинических исследований.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом по биомедицинской этике ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» (заключение ЛЭК № 5 от 21.03.2023 г.). Каждый участник дал информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании.

Участие авторов

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

Благодарность

Благодарность. Авторы выражают благодарность доктору мед. наук, профессору О.Л. Лахману за полезные советы при обсуждении 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 (№ 123032000007–8).

Поступила

Поступила: 03.05.2024 / Поступила после доработки: 12.09.2024 / Принята к печати: 19.09.2024 / Опубликована: 16.10.202

Introduction

Introduction. The data on the association between GSTs gene variants and the risk of developing carpal tunnel syndrome (CTS) determine the feasibility of studying the relationship with changes in the nerve structure of the upper limbs identified by ultrasound examination in patients with vibration disease (VD).

The aim of the study was to investigate the association of polymorphic variants of the GSTP1 and GSTM1 genes with signs of tunnel syndromes in VD patients.

Materials and methods

Materials and methods. Polymorphic variants of the GSTP1 (rs1695 and rs1138272) and GSTM1 genes in one hundred forty male VD patients were studied using PCR-RT method. High-resolution ultrasonography parameters were used to evaluate the morphological structure of the peripheral nerves of the upper limbs in patients, including the cross-sectional area (CSA) of the peripheral nerves.

Results

Results. A significant gain in CSA maximum of the median nerve was found in carriers of the GSTM1–/– genotype relative to those in the GSTM1+ polymorphic variant of the GSTM1 gene (p=0.014). At the same time, AG-GSTP1 (Ile105Val) heterozygote carriers were less resistant to vibration exposure compared to the AA homozygote ones. The AG carriers had a shorter period of vibration exposure (p=0.017), which was observed against the background of a pronounced tendency to a decrease in the period of vibration exposure at the time of VD diagnosis (p=0.034).

Limitations

Limitations. Limitations include the small number of examined patients and the analysis of associations of polymorphic variants of GSTs genes only with CSA values without taking into account the clinical and functional status of patients.

Conclusion

Conclusion. The results obtained indicate that GSTs genes involved in protection against oxidative stress, may be associated with the development of CTS in VD patients. Further investigations are needed involving a larger number of VD patients with simultaneous analysis of the morphological structure of peripheral nerves, as well as of electrophysiological and clinical studies.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Biomedical Ethics Committee of the East Siberian Institute of Medical and Ecological Research (Protocol No. 5 of 21.03.2023). The voluntary informed consent was signed by all study participants.

Contribution

Contribution: Chernyak Yu.I. — concept and study design, sample collection, implementation of methods and data analysis, final statistical data analysis, text writing and editing; Zueva Ya.I. — implementation of methods and data analysis, text writing and editing. All authors are responsible for the integrity 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 (No. 123032000007-8). The authors are grateful to project leader, Prof. Oleg L. Lakhman for useful comments in the process of the manuscript discussion.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Received

Received: May 3, 2024 / Revised: September 12, 2024 / Accepted: September 19, 2024 / Published: October 16, 2024

вибрационная болезньгенетический полиморфизмглутатион-S-трансферазысиндром карпального каналаполинейропатияvibration diseasegenetic polymorphismglutathione-S-transferasecarpal tunnel syndromepolyneuropathyReferencesKrajnak 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/10.1080/10937404.2018.1557576Лахман О.Л., Зуева Я.И. Применение ультразвуковой диагностики в изучении изменений суставов, околосуставных тканей и нервов верхних конечностей у пациентов с вибрационной болезнью. В кн.: «Профессия и здоровье»: Материалы 17-го Российского национального конгресса с международным участием. М.; 2023: 281–4. https://doi.org/10.31089/978-5-6042929-1-4-2023-1-281-284 https://elibrary.ru/ylewtfLakhman O.L., Zueva Ya.I. The use of diagnostic ultrasound in studying changes in the joints, periarticular tissues and nerves of the upper extremities in patients with vibration disease. In: «Occupation and Health». Proceedings of the 17th Russian National Congress with International Participation [«Professiya i zdorov’e»: Materialy 17-go Rossiyskogo natsional’nogo kongressa s mezhdunarodnym uchastiem]. Moscow; 2023: 281–4. (in Russian)Żyluk A. The role of genetic factors in carpal tunnel syndrome etiology: A review. Adv. Clin. Exp. Med. 2020; 29(5): 623–8. https://doi.org/10.17219/acem/118846Żyluk A. The role of genetic factors in carpal tunnel syndrome etiology: A review. Adv. Clin. Exp. Med. 2020; 29(5): 623–8. https://doi.org/10.17219/acem/118846Kim J.K., Koh Y.D., Kim J.S., Hann H.J., Kim M.J. Oxidative stress in subsynovial connective tissue of idiopathic carpal tunnel syndrome. J. Orthop. Res. 2010; 28(11): 1463–8. https://doi.org/10.1002/jor.21163Kim J.K., Koh Y.D., Kim J.S., Hann H.J., Kim M.J. Oxidative stress in subsynovial connective tissue of idiopathic carpal tunnel syndrome. J. Orthop. Res. 2010; 28(11): 1463–8. https://doi.org/10.1002/jor.21163Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М.: Слово; 2006. https://elibrary.ru/qzdbbxMenshchikova E.B., Lankin V.Z., Zenkov N.K., Bondar’ I.A., Krugovykh N.F., Trufakin V.A. Oxidative Stress. Prooxidants and Antioxidants [Okislitel’nyy stress. Prooksidanty i antioksidanty]. Moscow: Slovo; 2006. https://elibrary.ru/qzdbbx (In Russian)Morgenstern R. Kinetic behavior of glutathione transferases: understanding cellular protection from reactive intermediates. Biomolecules. 2024; 14(6): 641. https://doi.org/10.3390/biom14060641Morgenstern R. Kinetic behavior of glutathione transferases: understanding cellular protection from reactive intermediates. Biomolecules. 2024; 14(6): 641. https://doi.org/10.3390/biom14060641Mannervik B., Morgenstern R. Glutathione transferases. In: Reference Module in Biomedical Sciences. Elsevier; 2024: 2–50. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95488-4.00032-2Mannervik B., Morgenstern R. Glutathione transferases. In: Reference Module in Biomedical Sciences. Elsevier; 2024: 2–50. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95488-4.00032-2Eroğlu P., Erkol İnal E, Sağ Ş.Ö., Görükmez Ö., Topak A., Yakut T. Associations analysis of GSTM1, T1 and P1 Ile105Val polymorphisms with carpal tunnel syndrome. Clin. Rheumatol. 2016; 35(5): 1245–51. https://doi.org/10.1007/s10067-014-2855-0Eroğlu P., Erkol İnal E, Sağ Ş.Ö., Görükmez Ö., Topak A., Yakut T. Associations analysis of GSTM1, T1 and P1 Ile105Val polymorphisms with carpal tunnel syndrome. Clin. Rheumatol. 2016; 35(5): 1245–51. https://doi.org/10.1007/s10067-014-2855-0Амромина А.М., Ситников И.А., Шаихова Д.Р. Взаимосвязь полиморфных вариантов генов GSTM1, GSTT1, GSTP1 с риском развития заболеваний (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(12): 1385–90. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-12-1385-1390 https://elibrary.ru/gnsavxAmromina A.M., Sitnikov I.A., Shaikhova D.R. The relationship of polymorphic variants of genes GSTM1, GSTT1, GSTP1 with the risk of developing diseases (literature review). Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(12): 1385–90. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-12-1385-1390 https://elibrary.ru/gnsavx (in Russian)Karadağ Y.S., Karadağ O., Ciçekli E., Oztürk S., Kiraz S., Ozbakir S., et al. Severity of carpal tunnel syndrome assessed with high frequency ultrasonography. Rheumatol. Int. 2010; 30(6): 761–5. https://doi.org/10.1007/s00296-009-1061-xKaradağ Y.S., Karadağ O., Ciçekli E., Oztürk S., Kiraz S., Ozbakir S., et al. Severity of carpal tunnel syndrome assessed with high frequency ultrasonography. Rheumatol. Int. 2010; 30(6): 761–5. https://doi.org/10.1007/s00296-009-1061-xTelleman J.A., Grimm A., Goedee S., Visser L.H., Zaidman C.M. Nerve ultrasound in polyneuropathies. Muscle Nerve. 2018; 57(5): 716–28. https://doi.org/10.1002/mus.26029Telleman J.A., Grimm A., Goedee S., Visser L.H., Zaidman C.M. Nerve ultrasound in polyneuropathies. Muscle Nerve. 2018; 57(5): 716–28. https://doi.org/10.1002/mus.26029Brünger J., Motte J., Grüter T., Mork H., Bulut Y., Carolus A., et al. Nerve ultrasound distinguishes non-inflammatory axonal polyneuropathy from inflammatory polyneuropathy with secondary axonal damage. Front. Neurol. 2022; 12: 809359. https://doi.org/10.3389/fneur.2021.809359Brünger J., Motte J., Grüter T., Mork H., Bulut Y., Carolus A., et al. Nerve ultrasound distinguishes non-inflammatory axonal polyneuropathy from inflammatory polyneuropathy with secondary axonal damage. Front. Neurol. 2022; 12: 809359. https://doi.org/10.3389/fneur.2021.809359Solé 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/btl268Dahlin L.B., Sandén H., Dahlin E., Zimmerman M., Thomsen N., Björkman A. Low myelinated nerve-fibre density may lead to symptoms associated with nerve entrapment in vibration-induced neuropathy. J. Occup. Med. Toxicol. 2014; 9(1): 7. https://doi.org/10.1186/1745-6673-9-7Dahlin L.B., Sandén H., Dahlin E., Zimmerman M., Thomsen N., Björkman A. Low myelinated nerve-fibre density may lead to symptoms associated with nerve entrapment in vibration-induced neuropathy. J. Occup. Med. Toxicol. 2014; 9(1): 7. https://doi.org/10.1186/1745-6673-9-7Raju S.G., Rogness O., Persson M., Bain J., Riley D. Vibration from a riveting hammer causes severe nerve damage in the rat tail model. Muscle Nerve. 2011; 44(5): 795–804. https://doi.org/10.1002/mus.22206Raju S.G., Rogness O., Persson M., Bain J., Riley D. Vibration from a riveting hammer causes severe nerve damage in the rat tail model. Muscle Nerve. 2011; 44(5): 795–804. https://doi.org/10.1002/mus.22206Loffredo M.A., Yan J.G., Kao D., Zhang L.L., Matloub H.S., Riley D.A. Persistent reduction of conduction velocity and myelinated axon damage in vibrated rat tail nerves. Muscle Nerve. 2009; 39(6): 770–5. https://doi.org/10.1002/mus.21235Loffredo M.A., Yan J.G., Kao D., Zhang L.L., Matloub H.S., Riley D.A. Persistent reduction of conduction velocity and myelinated axon damage in vibrated rat tail nerves. Muscle Nerve. 2009; 39(6): 770–5. https://doi.org/10.1002/mus.21235Krajnak K., Riley D.A., Wu J., McDowell T., Welcome D.E., Xu X.S., et al. Frequency-dependent effects of vibration on physiological systems: experiments with animals and other human surrogates. Ind. Health. 2012; 50(5): 343–53. https://doi.org/10.2486/indhealth.ms1378Krajnak K., Riley D.A., Wu J., McDowell T., Welcome D.E., Xu X.S., et al. Frequency-dependent effects of vibration on physiological systems: experiments with animals and other human surrogates. Ind. Health. 2012; 50(5): 343–53. https://doi.org/10.2486/indhealth.ms1378Strömberg T., Dahlin L.B., Brun A., Lundborg G. Structural nerve changes at wrist level in workers exposed to vibration. Occup. Environ. Med. 1997; 54(5): 307–11. https://doi.org/10.1136/oem.54.5.307Strömberg T., Dahlin L.B., Brun A., Lundborg G. Structural nerve changes at wrist level in workers exposed to vibration. Occup. Environ. Med. 1997; 54(5): 307–11. https://doi.org/10.1136/oem.54.5.307Chernyak Y.I. Polymorphic loci of xenobiotic biotransformation genes in accumulated mercury pollution liquidators and in workers with chronic mercury vapors exposure. Bull. Exp. Biol. Med. 2024; 176(6): 796–800. https://doi.org/10.1007/s10517-024-06111-1Chernyak Y.I. Polymorphic loci of xenobiotic biotransformation genes in accumulated mercury pollution liquidators and in workers with chronic mercury vapors exposure. Bull. Exp. Biol. Med. 2024; 176(6): 796–800. https://doi.org/10.1007/s10517-024-06111-1

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