Полиморфизм генов ферментов антиоксидантной защиты как риск формирования хронического пылевого бронхита у стажированных работников угольных шахт

Введение. В защите организма от длительного воздействия вредных повреждающих факторов участвует система антиоксидантной защиты. Полиморфизмы в генах ферментов антиоксидантной защиты изменяют реакцию на окислительный стресс при таких профессиональных заболеваниях органов дыхания, как асбестоз, силикоз, профессиональная астма.

Цель исследования — изучение полиморфизма генов MnSOD (rs4880) и GPX1 (rs1050450) для прогнозирования риска формирования хронического пылевого бронхита у шахтёров основных профессий угольных предприятий юга Кузбасса.

Материалы и методы. Обследованы 182 работника угольных шахт с длительным воздействием высоких концентраций угольно-породной пыли (превышение ПДК до 35 раз), среди которых 116 человек — с ранее установленным диагнозом «хронический пылевой бронхит». Группу сравнения (66 рабочих) составили лица без установленного диагноза, работающие в тех же санитарно-гигиенических условиях. Геномную ДНК выделяли с помощью метода фенол-хлороформной экстракции из лейкоцитов периферической крови. Типирование генов MnSOD (rs4880) и GPX1 (rs1050450) проводили методом Real-Time.

Результаты. Выявлено, что у стажированных шахтёров с хроническим пылевым бронхитом шанс обнаружить генотип АА гена MnSOD и генотип GG гена GPX1 выше, чем в группе сравнения, в два и в шесть раз соответственно. Генотип АА GPX1 показан как фактор устойчивости к развитию этого заболевания. Сочетание генотипов АА/GG генов MnSOD/GPX1 статистически значимо связано с полуторакратным риском развития хронического пылевого бронхита. Сочетания генотипов генов MnSOD/GPX1 GG/AA, AA/AA и AG/AA ассоциированы с резистентностью к развитию хронического пылевого бронхита. Полученные данные можно использовать для персонифицированного прогнозирования риска развития хронического пылевого бронхита у стажированных шахтёров основных профессий.

Ограничения исследования. Исследование ограничено контингентом шахтёров, проходивших периодический медосмотр и находившихся на стационарном лечении в НИИ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о вкладе полиморфизмов генов MnSOD (rs4880) и GPX1 (rs1050450) в развитие хронического пылевого бронхита.

Соблюдение этических стандартов. Обследование пациентов соответствовало этическим стандартам биоэтического комитета Научно-исследовательского института комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний, разработанным в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2013 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утверждёнными приказом Минздрава России № 200н от 01.04.2016 г. Каждый участник исследования дал информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании и публикацию персональной медицинской информации в обезличенной форме в журнале «Гигиена и санитария».

Участие авторов:
Казицкая А.С. — сбор и обработка материала, статистическая обработка, редактирование;
Ядыкина Т.К. — сбор и обработка материала;
Гуляева О.Н. — сбор и обработка материала;
Панев Н.И. — редактирование;
Жукова А.Г. — концепция и дизайн исследования, написание текста.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

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

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 13.12.2022 / Принята к печати: 24.03.2023 / Опубликована: 29.05.2023

1. Кудаева И.В., Дьякович О.А., Катаманова Е.В., Ещина И.М. Вклад полиморфизма генов сердечно-сосудистого риска в развитие метаболических нарушений у лиц, экспонированных винилхлоридом. Гигиена и санитария. 2019; 98(10): 1113–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-10-1113-1118 https://elibrary.ru/ijhyfw

2. Кузьмина Л.П., Хотулева А.Г., Ковалевский Е.В., Анохин Н.Н., Цхомария И.М. Ассоциация полиморфных вариантов генов цитокинов и ферментов антиоксидантной системы с развитием асбестоза. Медицина труда и промышленная экология. 2020; 60(12): 898–903. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-60-12-898-903 https://elibrary.ru/ckpiuv

3. Черняк Ю.И. Ассоциация полиморфизмов HSPA1B, S100B и TNF-α генов с риском развития хронической ртутной интоксикации. Анализ риска здоровью. 2021; (1): 126–32. https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.1.13 https://elibrary.ru/hudrqd

4. Huang X. Iron, oxidative stress, and cell signaling in the pathogeneses of coal workers’ pneumoconiosis, silicosis, and asbestosis. Am. J. Biomed. Sci. 2011; 3(2): 95–106. https://doi.org/10.5099/aj110200095

5. Казицкая А.С., Панев Н.И., Ядыкина Т.К., Гуляева О.Н., Евсеева Н.А. Генетические и биохимические аспекты формирования профессионального хронического пылевого бронхита. Медицина труда и промышленная экология. 2019; 59(6): 342–47. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-6-342-347 https://elibrary.ru/xeamhm

6. Jin F.L., Zhang L.X., Chen K., Tian Y.G., Li J.S. Research progress in pathogenesis of pneumoconiosis. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2020; 38(12): 948–52. https://doi.org/10.3760/cma.j.cn121094-20200219-00064 (in Chinese)

7. Бондарев О.И., Бугаева М.С., Казицкая А.С. Основные патогенетические механизмы пневмосклеротических изменений в лёгких у работников угольной промышленности. Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62(3): 177–84. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-3-177-184 https://elibrary.ru/stzaxa

8. Zhao H., Huang Y., Wang H., Zhao J., Tian S., Bai H., et al. Associations of SMAD4 rs10502913 and NLRP3 rs1539019 polymorphisms with risk of coal workers’ pneumoconiosis susceptibility in Chinese han population. Pharmgenomics Pers. Med. 2022; 15: 167–75. https://doi.org/10.2147/PGPM.S351658

9. Yucesoy B., Luster M.I. Genetic susceptibility in pneumoconiosis. Toxicol. Lett. 2007; 168(3): 249–54. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2006.10.021

10. Petsonk E.L., Rose C., Cohen R. Coal mine dust lung disease. New lessons from old exposure. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2013; 187(11): 1178–85. https://doi.org/10.1164/rccm.201301-0042CI

11. Гафаров Н.И., Захаренков В.В., Панев Н.И., Кучер А.Н., Фрейдин М.Б., Рудко А.А. Роль генетических факторов в развитии хронического пылевого бронхита у работников угледобывающих предприятий Кузбасса. Гигиена и санитария. 2013; 92(4): 44–7. https://elibrary.ru/rejswt

12. Шпагина Л.А. Актуальные проблемы профессиональных заболеваний легких. Сибирский научный медицинский журнал. 2017; 37(1): 55–60. https://elibrary.ru/xuwexr

13. Sinitsky M.Y., Minina V.I., Asanov M.A., Yuzhalin A.E., Ponasenko A.V., Druzhinin V.G. Association of DNA repair gene polymorphisms with genotoxic stress in underground coal miners. Mutagenesis. 2017; 32(5): 501–9. https://doi.org/10.1093/mutage/gex018

14. Kaur S., Gill M.S., Gupta K., Manchanda K. Effect of occupation on lipid peroxidation and antioxidant status in coal-fired thermal plant workers. Int. J. Appl. Basic. Med. Res. 2013; 3(2): 93–7. https://doi.org/10.4103/2229-516X.117065

15. Saputri R.K., Setiawan B., Nugrahenny D., Kania N., Wahyuni E.S., Widodo M.A. The effects of Eucheuma cottonii on alveolar macrophages and malondialdehyde levels in bronchoalveolar lavage fluid in chronically particulate matter 10 coal dust-exposed rats. Iran J. Basic. Med. Sci. 2014; 17(7): 541–5.

16. Zhukova A.G., Mikhailova N.N., Sazontova T.G., Zhdanova N.N., Kazitskaya A.S., Bugaeva M.S., et al. Participation of free-radical processes in structural and metabolic disturbances in the lung tissues caused by exposure to coal-rock dust and their adaptogenic correction. Bull. Exp. Biol. Med. 2020; 168(4): 439–43. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04727-7

17. Christiani D.C., Mehta A.J., Yu C.L. Genetic susceptibility to occupational exposures. Occup. Environ. Med. 2008; 65(6): 430–6; quiz 436, 397. https://doi.org/10.1136/oem.2007.033977

18. Zhang H., Jin T., Zhang G., Chen L., Zou W., Li Q.Q. Polymorphisms in heat-shock protein 70 genes are associated with coal workers’ pneumoconiosis in southwestern China. In Vivo. 2011; 25(2): 251–7.

19. Gaffney A., Christiani D.C. Gene-environment interaction from international cohorts: impact on development and evolution of occupational and environmental lung and airway disease. Semin. Respir. Crit. Care Med. 2015; 36(3): 347–57. https://doi.org/10.1055/s-0035-1549450

20. Alhobeira H.A., Mandal R.K., Khan S., Dar S.A., Mahto H., Saeed M., et al. Link between MnSOD Ala16Val (rs4880) polymorphism and asthma risk is insignificant from sequential meta-analysis. Bioinformation. 2020; 16(11): 789–800. https://doi.org/10.6026/97320630016789

21. Sambrook J., Russell D.W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol:chloroform. CSH Protoc. 2006; 2006(1): pdb.prot4455. https://doi.org/10.1101/pdb.prot4455

22. Жукова А.Г., Казицкая А.С., Ядыкина Т.К., Гуляева О.Н., Панев Н.И., Логунова Т.Д. Способ молекулярно-генетического прогнозирования риска развития хронического пылевого бронхита у работников угледобывающей промышленности. Патент РФ № 2767916 C1; 2022.

23. do Nascimento M.R., Silva de Souza R.O., Silva A.L. Jr., Lima E.S., Gonçalves M.S., de Moura Neto J.P. GSTP1 rs1695 and rs1871042, and SOD2 rs4880 as molecular markers of lipid peroxidation in blood storage. Blood Transfus. 2021; 19(4): 309–16. https://doi.org/10.2450/2020.0062-20

24. de Oliveira M.A.A., Mallmann N.H., de Souza G.K.B.B., de Jesus Bacha T., Lima E.S., de Lima D.S.N., et al. Glutathione S-transferase, catalase, and mitochondrial superoxide dismutase gene polymorphisms modulate redox potential in systemic lupus erythematosus patients from Manaus, Amazonas, Brazil. Clin. Rheumatol. 2021; 40(9): 3639–49. https://doi.org/10.1007/s10067-021-05680-0

25. Jablonska E., Gromadzinska J., Peplonska B., Fendler W., Reszka E., Krol M.B., et al. Lipid peroxidation and glutathione peroxidase activity relationship in breast cancer depends on functional polymorphism of GPX1. BMC Cancer. 2015; 15: 657. https://doi.org/10.1186/s12885-015-1680-4

26. Bresciani G., Cruz I.B., de Paz J.A., Cuevas M.J., González-Gallego J. The MnSOD Ala16Val SNP: relevance to human diseases and interaction with environmental factors. Free Radic. Res. 2013; 47(10): 781–92. https://doi.org/10.3109/10715762.2013.836275

27. Ekoue D.N., He C., Diamond A.M., Bonini M.G. Manganese superoxide dismutase and glutathione peroxidase-1 contribute to the rise and fall of mitochondrial reactive oxygen species which drive oncogenesis. Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 2017; 1858(8): 628–32. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2017.01.006

28. Ravnik-Glavač M., Goričar K., Vogrinc D., Koritnik B., Lavrenčič J.G., Glavač D., et al. Genetic variability of inflammation and oxidative stress genes affects onset, progression of the disease and survival of patients with amyotrophic lateral sclerosis. Genes (Basel). 2022; 13(5): 757. https://doi.org/10.3390/genes13050757