Диссертация (Совершенствование профилактики обострений атопического дерматита с учетом молекулярно-генетических и иммунологических биомаркеров), страница 6

Биотрансформацияксенобиотиков в организме происходит в результате двух функциональносопряженных фаз [129]. В течение первой, несинтетической фазы с помощьюферментов семейства цитохромов (основным является цитохром Р450), а такжеряда неспецифических эстераз, амидаз и монооксигеназ происходит окисление,восстановление или гидролиз ксенобиотиков [179, 199]. В течение второй фазыбиотрансформации метаболиты подвергаются дальнейшей дезинтоксикациипосредством реакций конъюгации, осуществляемыми глутатион-, N-ацетил-,сульфо-, УДФ-глюкуронозил-трансферазами [45].

В реализации аллергенныхсвойств ксенобиотиков существенное значение имеет активность ферментов2-ой фазы биотрансформации, а именно глутатион-S-трансфераз (GST),катализирующих реакции конъюгации глутатиона - трипептида, состоящегоиз аминокислот L-глутамата, L-цистеина и глицина и синтезирующегосяпочти во всех эукариотических клетках - с различными электрофильнымиксенобиотиками. GST участвуют в метаболизме эндогенных медиатороввоспаленияиявляютсяважнымкомпонентомантиоксидантной,антиперекисной, антирадикальной защиты клетки [45, 48]. GST катализируютконъюгацию глутатиона c широким рядом неполярных соединений,содержащих электрофильные атомы углерода, серы, азота и фосфора,предохраняя таким образом клетки от вредного действия ксенобиотиков [77].GST также участвуют в реакциях широкого ряда эндогенных субстратов,играющих важную роль в регуляции бронхоспазма и воспаления - серотонина,дофамина, лейкотриена Е4, простагландина Е [45, 48, 126].

У млекопитающихGST присутствует практически во всех органах и тканях, при этом содержаниефермента в печени наибольшее. Выделяют три субсемейства GST:митохондриальные, микросомальные и цитозольные, на долю которыхприходится примерно 90% активности GST в клетке. Микросомальныеизоформы GST – это интегральные мембранные белки, которые в настоящее32времяполучилиназвание«мембрансвязанныхбелковметаболизмаэйкозаноидов и глутатиона» (MAPEG, от англ.

membrane-associated proteins ineicosanoid and glutathione metabolism) [45, 48]. Изоформы микросомальногоMAPEG субсемейства разделяются на 4 субгруппы (I–IV), у представителейкоторых сходство аминокислотных последовательностей составляет менеечем 20%. У человека обнаружены 6 изоферментов, принадлежащих к I, II и IVсубгруппам [45, 48, 175].

Как и представители цитозольных изоформ GST,микросомальные изоформы катализируют конъюгацию восстановленногоглутатиона GSH с электрофильными соединениями, но, кроме того,принимают участие в процессах изомеризации ненасыщенных соединений ибиосинтезе лейкотриенов и простагландинов [45, 48].ЦитозольныепоследовательностиGSTнаоснованииподразделяютсянасходствапятьаминокислотнойсемействсчастичноперекрывающейся субстратной активностью: альфа, мю (М), пи (Р), тэта (Т),зэта, которые объединяют 17 изоформ и кодируются 16-ю генами,локализованными на разных хромосомах [76, 175]. У человека цитозольныеизоформы в пределах одного класса имеют более 40% гомологии (иногда этотпоказатель превышает 90%), между разными классами гомология сохраняетсяменее чем на 25%. Наибольший интерес представляют нарушения функциицитоплазматических GST классов М1, Т1 и Р1, которые участвуют вмеханизмах возникновения и развития аллергических реакций, в том числе и АД,а их полиморфная экспрессия может предопределять клинический полиморфизмзаболевания [106, 108].

Изоформа GST М1 катализирует детоксикацию такихэпоксидных цитотоксинов, мутагенов и канцерогенов, как бензопирен,стирен-7,8-оксид,афлатоксинВ1.GSTT1иGSTT2содержатсяпреимущественно в эритроцитах и печени. Характерная реакция для этогокласса GSТ: глутатион-зависимая конъюгация галогенопроизводных метана (вчастности,дихлорметана).Индивидуальныеразличияметаболизмаметилбромида, этиленоксида и метиленхлорида в крови разных людей33связаны с полиморфизмом генов GSTT. GSTP1 является основной GST вклетках плаценты и кожи. Особенностью GSTP1 является то, что кромеучастия в классических для GST реакций, GSTP1 выступает в качествеингибитора JNKs (c-Jun N-terminal kinases) – группы протеинкиназ,участвующих в процессах клеточной пролиферации и апоптоза, поэтомуотмечена его роль при развитии онкологических заболеваний, и патологияхрепродуктивной сферы [15].Все цитозольные формы GST являются полиморфными.

Полиморфизмферментов биотрансформации определяется наличием нескольких аллельныхвариантов кодирующих их генов с разной метаболической активностьюфермента [76]. Полиморфная экспрессия ферментов предопределяет различнуючувствительность к разным ксенобиотикам, что необходимо учитывать присоставлении индивидуальной программы лечения и профилактики [76].Наибольшая экспрессия гена GSTM1 наблюдается в печени, почках ижелудке. В результате делеции около 15 т.п.н (тысяч пар нуклеотидов) генаGSTМ1, частота которой в популяции составляет 40-45%, образуютсяукороченныеактивности,белковыечтопродуктыприводиткбезвыраженнойдисбалансуферментативнойглутатион-опосредованнойбиотрансформации ксенобиотиков [76, 175]. Для GSTМ и GSTТ описан нульполиморфизм, при котором отмечается делеция соответствующих геновGSTM1 и GSTT1.

А в последовательности гена, кодирующего GSTπ (GSTP1),обнаружена замена аденина (А) на гуанин (Г) в 313 положении, приводящая кзамене изолейцина 105 на валин (Ile105Val) в субстрат-связывающем Hучастке фермента, что приводит к изменению ферментативных свойств вотношении ряда субстратов [53, 76].GSTM1 имеет значение для развития онкологических заболеваний,психических заболеваний, патологии репродуктивной сферы. Имеютсялитературные данные, что нулевой аллель GSTM1 модулирует течениеаллергических реакций, в том числе АД и бронхиальная астма [10, 106, 108].34В исследованиях показано, что GSTT1 экспрессируется в печени и вэритроцитах. Ген GSTT1 существует в двух аллельных вариантах:функционально активном и неактивном, или «нулевом».

В случае частичнойили полной делеции гена GSTТ1, частота которой в популяции составляет 1625%, образуется аллель GSTT1*0, с характерным снижением или даже полнымотсутствием белкового продукта. Для наследования GST характерен эффектдозы. Гомозиготы GSTT1 0/0 полностью лишены соответствующего фермента,гетерозиготыGSTT1+/0имеютпониженнуюактивностьфермента(«медленные конъюгаторы»), а в случае отсутствия делеции, гомозиготыGSTT1 +/+ имеют нормальную глютатионтрансферазную способность(«быстрые конъюгаторы») [61].

Измеров Н.Ф. с соавт. в 2012 г. показали, чтосочетание неблагоприятных гетеро- и гомозиготных аллелей генов CYP1A1,CYP3A4, ЕРНХ1, а также нулевых генотипов GSTM1 и GSTT1 характеризуетсяраннимразвитиеминеблагоприятнымпрогнозомвотношениипрофессиональной патологии кожи у лиц, имеющих стаж работы во вредныхусловиях до 5 лет [25].Данные различных клинических исследований свидетельствуют, чтоналичие «нулевых» аллелей GSTM1 и GSTT1 у детей с АД являетсянеблагоприятным признаком: такие дети предрасположены к тяжеломутечению АД с диффузным поражением кожных покровов и частыми рецидивами[27, 106, 108], а нуль-полиморфизм GSTT1 является генетическим фактором рискавозникновения АД [27].Роль GSTP1 в патогенезе АД практически не изучена.

Известно, что генGSTP1 локализован на хромосоме 11 (11q13) и экспрессируется во всехорганах и тканях, кроме эритроцитов [125, 229]. Описаны два диаллельныхполиморфизма гена GSTP1. Один приводит к замене основания аденин нагуанин (A/G) в 313 положении в 5 экзоне, следствием чего является заменааминокислоты изолейцина на валин (Ile/Val) в 105 положении пептида [17, 76].При другом полиморфизме происходит замена цитозина на тимин (С/T) в 34135положении в 6 экзоне гена GSTP, в результате аминокислота аланин меняетсяна валин в 114 положении (Ala/Val).

При различных комбинациях этихполиморфизмов возможно 4 варианта аллелей: GSTP1*А - аллель «дикого»типа, который кодирует «активный» вариант фермента и измененные аллели–GSTP1*B, GSTP1*С, GSTP1*D, кодирующие «медленные» варианты белка[76]. Аллель GSTP1*A – кодирует белок, имеющий Ile в 105 положении и Alaв 114. Аллель GSTP1*В представляет собой комбинацию Val в 105 и Ala в 114положениях. Аллель GSTP1*C имеет al в 105 и 114 положениях.АллельGSTP1*D характеризуется наличием в 105 положении Ile и в 114 - Val.При сравнительном анализе аллели, кодирующие «медленные» вариантыбелка можно объединять в одну группу [28, 30, 76].

Полиморфизм А313G в 5экзоне гена GSTP1 проявляется заменой изолейцина 105 на валин (Ile105Val).М.А. Watson показал, что носители аллеля G (Ile/Val и Val/Val)характеризуются сниженной конъюгационной активностью фермента посравнению с индивидуумами, имеющими генотип АА (Ile/Ile) [231].ПолиморфизмгенаGSTP1ассоциировантакжесразвитиемэндометриоза. У пациенток с преэклампсией выявлен более низкий уровеньGSTP1 в плаценте, по сравнению с плацентой здоровых женщин, чтопозволило сделать предположение о роли этого фермента для сниженияактивности системы детоксикации [30, 76].

Однако, роль полиморфизма генаGSTP1 в развитии и тяжести протекания АД изучена недостаточно.В последнее время активно изучается связь между полиморфнымивариантами генов GST и повышенным риском развития опухолей различноготипа – в связи с тем, что фермент GSTP характеризуется как ингибитор Junкиназ (JNK), вовлеченных в проапоптотический сигналлинг, а GSTM1связывает и ингибирует активность белка ASK1, который также являетсяактивируемой киназой [218]. Освобождаясь из комплексов с GST, эти киназыначинают активно стимулировать клеточный рост и пролиферацию, чемспособствуют опухолеобразованию [134].36По мнению исследователей, практический интерес представляютгомозиготные носители «нулевого аллеля», т.к.

только в этом случае следуетожидать отсутствие в организме соответствующей активной GST, в то времякак у гетерозигот 0/+ происходит компенсация отсутствующего аллеля за счетполноценного второго. В исследованиях отмечено, что максимальный рискразвития атопических заболеваний (в 9,5 раз выше общепопуляционного)зафиксирован для генотипа GSTM1 0/0 GSTT1 0/0 GSTP1 Ile/Ile [10, 76, 108]. Водном из отечественных исследований было изучено влияние взаимодействиямежду полиморфизмом в генах GSTM1, GSTT1 и GSTP1 и связь спредрасположенностью к атопической бронхиальной астме. По мнениюавторов,предрасположенностькатопическойбронхиальнойастмеувеличивается с накоплением гомозиготных мутантных аллелей GST [222].Наличие полиморфизма генов GST с большой степенью вероятностиможно связать с нарушенной биотрансформацией в организме конкретныхксенобиотиков,задетоксикациюкоторыхотвечаютконкретныепредставители семейства GST. Полиморфные изменения GSTM1 приводят кдефектамдетоксикациибензопирена(экотоксикант,канцероген,содержащийся в продуктах горения, автомобильных выхлопах, табачномдыме, а также в жареном мясе, копченостях, рыбе, выловленной в зонахзагрязнения воды нефтепродуктами, грибах, злаках и травах, растущих вдольавтомобильныхтрасс),сельскохозяйственныхстирен-7,8-оксидаинсектицидах,используется(содержитсяпривпроизводствепластика и некоторых косметических средств) и афлатоксина В1 (продуктжизнедеятельности плесневых грибков) [14,104].