Особенности генетического полиморфизма и иммунного статуса у детей, экспонированных бенз(а)пиреном

В условиях мегаполиса, организм человека подвергается воздействию значительного количества неблагоприятных техногенных факторов химической природы. Особое значение приобретают, в том числе, генетически детерминированные нарушения, которые могут реализовываться в результате хронической экспозиции мутагенами [Зайцева, Устинова, Аминова, 2011; Dolgikh et al., 2011, 2013; Долгих и др., 2012; Зайцева и др., 2013].

Цель работы – анализ иммунологических и генетических маркеров у детского населения в условиях техногенного загрязнения среды обитания бенз(а)пиреном.

Материалы и методы

Проводили углубленное изучение состояния здоровья детского населения в возрасте от 3 до 7 лет, постоянно проживающего в крупном промышленном центре и посещающего детские дошкольные учреждения. Ведущим фактором аэрогенной внешнесредовой нагрузки выступал бенз(а)пирен. Обследованы 98 детей (группа наблюдения), при этом группу сравнения составили 94 ребенка с условно-чистой территории с допустимым уровнем химического воздействия.

Содержание органических соединений в биосредах определяли с помощью высокоэффективной жидкостной и газовой хроматографии. Показатели гиперчувствительности (содержание IgG специфического к бенз(а)пирену) изучали методом аллергосорбентного тестирования. Медиаторы межклеточной иммунной регуляции (IL-10, IL-17, TNF- a ), маркер эндотелиальной дисфункции VEGF, IgE общий и гормоны идентифицировали в процессе иммуноферментного анализа. Забор материала для ПЦР проводили методом взятия мазков со слизистой оболочки ротоглотки. Для определения генотипов использовали вариант ПЦР в режиме реального времени и метод аллельной дискриминации. В ходе исследования проведено изучение полиморфизма пяти патогномоничных генов – сульфтрансаминазы (SULT1), цитохрома (CYP1A1), эндотелиального фактора роста ( VEGF ), эндотелиальной NO-синтазы (NOS3) и фактора некроза опухоли (TNF a) . Статобработка данных по генотипированию проводилась с использованием унифицированной программы Ген Эксперт, служащей для расчета статистических параметров для исследований случай-контроль, использующих SNP.

Результаты и их обсуждение

Натурные исследования качественного состава атмосферного воздуха показали, что его состояние не соответствует установленным гигиеническим нормативам. Дети, проживающие в анализируемом районе, находятся под воздействием бенз(а)пирена в условиях превышения нормативных концентраций – 1.07–1.83 ПДКс.с.

Сравнение полученных концентраций органических соединений в крови детей группы наблюдения с содержанием загрязняющих соединений в крови детей, проживающих на территории сравнения, показало наличие достоверного превышения концентрации бенз(а)пирена в крови исследуемой группы детей в 1.6 раза (p<0.05).

Анализ заболеваемости населения, проживающего в исследуемых районах, проводился по классу болезней врожденные аномалии, деформации и хромосомные нарушения. Зафиксированы достоверно более высокие показатели распространенности заболеваний в группе наблюдения (20.0 на 1000 населения), по отношению к группе сравнения (10.0 на 1000 населения).

Результаты клинико-лабораторного обследования выявили значительные сдвиги в функционировании иммунной системы. Выявлено достоверное снижение содержания сывороточных иммуноглобулинов М по отношению к физ. норме, а также IgA в сравнении с контрольной группой, p<0.05

Анализ отношения шансов изменения показателей гуморального иммунитета при возрастании концентрации контаминантов в биологических средах позволил установить достоверное (p<0.05) повышение концентрации IgG при увеличении концентрации в крови бенз(а)пирена (R2= 0.92 при p<0.05), а также достоверное (p<0.05) снижение концентрации IgM при увеличении концентрации в крови бенз(а)пирена (R2= 0.55 при p<0.05).

Наблюдаются достоверные отклонения уровня общей сенсибилизации как в сравнении с возрастной нормой (содержание Ig E общего – 114.6 ± 34.70 МЕ/мл при норме <50.0) (p<0.05), так и с группой контроля.

Достоверно увеличивается шанс возрастания Ig E общего при повышении концентрации бенз(а)пирена – R2= 0.94 при p<0.05.

Выявлено достоверное снижение васкулярного эндотелиального фактора роста в сравнении с контрольным уровнем, p<0.05.

Наблюдаются отклонения регуляторных показателей в сравнении с контрольным уровнем, в частности, достоверно повышен уровень содержания медиаторов межклеточной иммунной регуляции – маркеров цитокинового профиля (IL-17).

Содержание гормонов гипофизарно-тиреоидной системы, в частности, Т4 свободного и ТТГ, а также маркеры нейроэндокринной системы (кортизол, серотонин) находятся в пределах референтного уровня, но уровень Т4 и кортизола достоверно ниже его значений в группе сравнения, а уровень ТТГ достоверно выше, что подтверждает снижение интенсивности обменных процессов у детского контингента, p<0.05.

Увеличение концентрации бенз(а)пирена в крови приводит к тому, что увеличиваются шансы понижения уровня кортизола (R2= 0.45 при p<0.05).

Установлен достоверно повышенный по сравнению с референтными значениями уровень специфической сенсибилизации к бенз(а)пирену по критерию IgG, достоверный по кратностям превышения нормы (кратность превышения нормы составила по IgG к бенз(а)пирену – 1.5 раза) (p<0.05), а также относительно группы сравнения в 2.0 раза (p<0.05). Содержание специфических антител к формальдегиду и к никелю не превышало референтный уровень и аналогичные показатели в группе сравнения.

Анализ отношения шансов изменения специфического ответа при возрастании концентрации контаминантов в биологических средах позволил установить достоверное (p<0.05) повышение концентрации IgG к бенз(а)пирену при увеличении концентрации бенз(а)пирена в крови (R2= 0.73 при p<0.05).

Одновременно выявлен повышенный уровень содержания медиаторов межклеточной иммунной регуляции IL-10, IL-17, TNF-α по сравнению с референтными значениями, при этом наблюдалось достоверное увеличение концентрации IL-17 у обследованных в среднем в 2 раза относительно группы сравнения (p<0.05).

Генетический анализ выявил особенности полиморфизма приоритетных генов, участвующих в процессах адаптации к измененным условиям среды (табл. 1).

Таблица 1

Распределение частот генов CYP1A1, SULT1 у детей, экспонированных бенз(а)пиреном, %

	CYP1A1			SULT1
s к о 4 ч ю cd G cd G G Л	Кол-во		%		Кол-во	%
	GG	91	91	GG	17	18
	GA	9	9	GA	63	68
	AA	0	0	AA	13	14
	G	191	96	G	97	52
	A	9	4	A	89	48
G G	Кол-во		%		Кол-во	%
	GG	91	93	GG	33	36
	GA	6	7	GA	47	52
	AA	0	0	AA	11	12
	G	188	97	G	182	62
	A	6	3	A	113	38

Так, ген фермента детоксикации ксенобиотиков, CYP1A1 отличался повышенной в 1.2 раза частотой минорного аллеля за счет гетерозиготных генотипов.

Повышена распространенность в 1.3 раза вариантного аллеля гена сульфтрансаминазы (SULT1) в анализируемой группе по отношению к группе сравнения. Аллельный полиморфизм гена, отвечающего за иммунный ответ и апоптоз – ТNF α –, характеризовался повышенной (в 1.2 раза) распространенностью у детей группы наблюдения (табл. 2).

Таблица 2

Распределение частот генов TNF, eNOS у детей, экспонированных бенз(а)пиреном, %

	TNF			eNOS
СЧ s о 4 2 ч ю S3 К сЗ С □	Кол-во		%	Кол-во		%
	GG	77	77	GG	26	26
	GA	21	21	GT	66	66
	AA	2	2	TT	8	8
	G	175	88	G	118	59
	A	25	12	T	82	41
S о m 8" S3 □	Кол-во		%	Кол-во		%
	GG	77	79	GG	59	60
	GA	21	21	GT	33	34
	AA	0	0	TT	6	6
	G	175	89	G	151	77
	A	21	11	T	45	23

Анализ генов эндотелиальной дисфункции показал возрастание в 1,2 раза частоты гетерозиготных вариантов гена eNO-синтазы.

Таким образом, в результате обследования детского населения в крупном промышленном центре, проживающего в условиях аэротехногенного загрязнения среды обитания, выявлены существенные изменения функциональных показателей иммунной системы, которые проявляются в повы- шенной специфической к компонентам факторной нагрузки чувствительности организма (повышение содержания антител к бенз(а)пирену), а также увеличении уровня показателя эндотелиальной дисфункции VEGF и медиаторов иммунной регуляции ИЛ-10, TNF-α, ИЛ-17. Показанные нарушения дополняются особенностями генетического полиморфизма с преимущественной распространенностью минорного аллеля генов цитохрома, фактора некроза опухоли, сульфтрансаминазы и eNO-синтазы. При этом бенз(а)пирен выступает ведущими показателем факторной нагрузки, достоверно влияя на иммунный статус обследованных детей.