Введение

Акне — распространенное заболевание с преимущественной локализацией на коже лица и верхней части туловища. Как известно, эти участки кожи характеризуются высокой плотностью расположения сальных желез (СЖ), являющихся экзокринными железами. В процессе дифференцировки клетки СЖ (себоциты) постепенно синтезируют и накапливают липиды, заполняющие практически всю цитоплазму. По достижении определенного размера себоциты разрушаются с высвобождением содержимого в просвет стержня волосяного фолликула или реже открываются свободным концом на поверхности кожи. Синтезированные липиды и структуры разрушенных себоцитов являются основным компонентом кожного сала [1–4]. Установлено, что гиперпродукция кожного сала сопровождается дисбалансом липидов, включая снижение содержания незаменимых жирных кислот, в частности линоленовой кислоты, и нарушением системы антиоксидантной защиты [5].

Показано, что кожное сало обеспечивает формирование водно-липидной мантии и эпидермального барьера, обладает антибактериальными и антиоксидантными свойствами. Однако предполагается, что себум имеет более существенное значение в физиологии и патофизиологии патологических процессов, что остается не до конца изученным [6, 7].

Установлено, что регуляция дифференцировки себоцитов и липидогенеза в СЖ осуществляется под влиянием гормонов, факторов роста и транскрипционных факторов [8]. Сообщается, что липиды себума осуществляют регуляторную функцию в отношении кератиноцитов и макрофагов, включая модуляцию экспрессии генов и белков, что обеспечивает нормальное состояние иммунных реакций в коже [9].

Показано, что рецепторы эпидермального фактора роста (EGFR) и его лиганды экспрессируются в недифференцированных себоцитах на периферии СЖ и оказывают ингибирующее действие на синтез липидов [10–12].

Известно, что фермент стеароил-коэнзим А-десатураза (SCD) биосинтеза жирных кислот участвует в синтезе липидов и противоспалительном сигнальном пути СЖ. Жирная кислота дельта-6 десатуразы-2 (FADS2) катализирует превращение линолевой кислоты в арахидоновую. Одновременное воздействие линолевой кислоты и тестостерона оказывает стимулирующий эффект на липидогенез в себоцитах. Кроме того, установлен выраженный провоспалительный паттерн: линолевая кислота существенно увеличивала синтез IL-6, тогда как арахидоновая кислота приводила к умеренной секреции IL-6 и IL-8 [13–15].

Клинически акне характеризуются комедонами, которые морфологически представляют кистозные структуры дистального отдела волосяного фолликула. При этом патоморфологическими исследованиями показано, что СЖ при акне атрофичны [16].

Роль влияния генетических факторов на развитие акне является предметом спора уже более 100 лет. При изучении наследственных факторов при акне S. Walton и соавт. с помощью близнецового метода установили, что у монозиготных близнецов показатели секреции кожного сала одинаковы, а степень тяжести акне разная [17]. У дизиготных близнецов как уровень себума, так и степень поражения кожи были разными, что свидетельствует о важной роли наследственных факторов.

Таким образом, известно, что в патогенезе акне важную роль играет гиперсекреция себума гиперплазированными СЖ под влиянием гормон-, цитокин- и транскрипционрегулирующих факторов с участием генетически детерминированного контроля. При этом до настоящего времени вклад генетической регуляции в липидогенез при акне до конца не изучен, а данные единичных исследований имеют противоречивый характер, что определило целесообразность проведения данной работы.

Цель исследования — определение и анализ различий частот полиморфизмов (SNPs, single nucleotide polymorphisms) генов ALK, LRP5, LPIN2, TAZ и VPS13B.

Материал и методы

Согласно протоколу проведено проспективное открытое нерандомизированное одноцентровое сравнительное исследование. Под нашим наблюдением в 2017–2020 гг. находились 50 пациентов с акне тяжелой степени тяжести (29 мужчин и 21 женщина), составивших основную группу, и 20 условно здоровых лиц (13 мужчин и 7 женщин), включенных в контрольную группу.

Исследование выполнено в клинических условиях на кафедре кожных болезней и косметологии РНИМУ им. Н.И. Пирогова (одобрено этическим комитетом). Все пациенты подписали информированное согласие. Пациенты основной и контрольной групп были сопоставимы по возрастно-половым характеристикам.

Молекулярно-генетическое исследование проведено всем 50 пациентам основной группы и 20 лицам контрольной группы методом NGS (next-generation sequencing) с применением таргетных мультигенных панелей в лаборатории молекулярной биологии НМИЦ ДГОИ им. Д. Рогачева. Обработка и подготовка геномной ДНК проводилась из образцов цельной крови с применением набора CellSep Advanced Kit («DiaSorin Ireland Ltd.», Ирландия) по инструкции производителя.

Согласно алгоритмам диагностики осуществлена оценка популяционных частот выявленных вариантов по данным международного проекта gnomAD Exomes (ExAC) для экзонных вариантов и базы gnomAD Genomes для интронных вариантов. Для компьютерной оценки патогенности найденных миссенс-вариантов использовали программы предсказания патогенности замен аминокислот (SIFT, PolyPhen-2, PROVEAN, UMD Predictor). Для компьютерного предсказания эффекта изменений в сайтах сплайсинга или прилежащих к сайту сплайсинга участках применены программы MutationTaster, Human Splicing Finder и NNSplice [18].

С целью определения риска вероятности развития заболевания выполнен расчет отношения шансов (odds ratio, OR). Результаты исследований подвергнуты статистической обработке с применением стандартных пакетов программ XLSTAT2019 Статистически значимыми различия считали при p<0,05.

Результаты

Проведенное исследование позволило выявить в основной группе у больных акне тяжелой степени тяжести 8 однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphism, SNP) гена ALK (2-я хромосома), 20 SNPs гена LRP5 (11-я хромосома), 7 SNPs гена LPIN2 (18-я хромосома), 2 SNPs гена TAZ (Х-хромосома) и 10 SNPs гена VPS13B (8-я хромосома).

Детализация гена ALK показала, что 2 SNPs локализовались в экзонах (по одному несинонимичному и синонимичному полиморфизму), 6 SNPs локализовались в интронах. Анализ SNPs гена LRP5 показал, что 5 SNPs располагались в экзонах (1 синонимичный и 4 несинонимичных полиморфизма), 15 SNPs располагались в интронах. Детализация SNPs гена LPIN2 показала, что 2 SNPs локализовались в экзонах (2 несинонимичных), 5 SNPs локализовались в интронах, 1 — в зоне 5′-НТО, 1 — в апстрим-регионе. Анализ SNPs гена TAZ показал, что 2 SNPs локализовались в интронах. При детализации SNPs гена VPS13B 3 SNPs локализовались в экзонах (1 несинонимичный и 2 синонимичных), 7 SNPs локализовались в интронах.

Характеристика полиморфных локусов генов ALK, LRP5, LPIN2 и VPS13B в экзонах у больных акне приведена в табл. 1. Отметим, что в гене TAZ в экзонах SNPs в данной группе не идентифицировано.

Таблица 1. Характеристика полиморфных локусов генов ALK, LRP5, LPIN2 и VPS13B в экзонах у больных акне

Как видно из данных, приведенных в табл. 1, 4 полиморфных локуса, по одному в генах ALK (c.T2940C), LRP5 (c.G2649C), LPIN2 (c.G1793A) и VPS13B, (c.C11244T) выявлены нами впервые.

Установлено, что оба полиморфных локуса гена ALK: — (.) (OR 1,22) и rs35093491 (OR 2,91), 1 SNPs гена LRP5 — (.), 1 SNPs гена LPIN2 — (.) и 1 SNPs гена VPS13B — (.), вероятно, имеют ассоциацию с формированием акне тяжелой степени тяжести (OR от 1,06 до 2,91; p>0,05). Тогда как 3 SNPs гена LRP5, один SNP гена LPIN2 (rs61735393), два SNPs гена VPS13B (rs61753726 и rs6468694), по-видимому, оказывают защитный эффект в вероятности развития тяжелой формы акне (OR<1; p>0,05).

В SNP гена LRP5 rs41494349 частота выявления альтернативного аллеля в группе больных акне тяжелой степени тяжести достоверно отличались от таковой в группе контроля (p=0,024). Достоверные различия частоты выявления альтернативного аллеля в группе пациентов и группе контроля установлены также в SNP LRP5 rs556442 (OR=0,42; p=0,04).

Характеристика SNPs генов ALK, LRP5, LPIN2, TAZ и VPS13B в интронах у больных акне представлена в табл. 2.

Таблица 2. Характеристика полиморфных локусов генов ALK, LRP5, LPIN2, TAZ и VPS13B в интронах у больных акне

Как видно из данных, приведенных в табл. 2, 5 SNPs гена ALK , 7 SNPs гена LRP5, 4 SNPs гена LPIN2, 6 SNPs гена VPS13B в интронах диагностированы нами впервые и при других заболеваниях также ранее не были описаны.

По данным OR выявлено, что для 2 SNPs гена ALK: — (.) (OR 1,21) и — (.) (OR 1,22), 5 SNPs гена LRP5: — (.) (OR 1,06), rs2242339 (OR 4,33), — (.) (OR 1,22), — (.) (OR 1,37), — (.) (OR 1,22), 1 SNP гена LPIN2 — (.) (OR 1,23), 1 SNP гена TAZ rs782070470 (OR 2,06) и 2 SNPs гена VPS13B — (.) (OR 1,22) и — (.) (OR 1,22) OR в интронах превышало 1, что свидетельствовало о слабой ассоциации с развитием тяжелой формы акне (p>0,05).

Установлено, что в 1 SNP гена ALK (rs4589708) частота выявления альтернативного аллеля в основной группе достоверно отличалась от группы контроля (p=0,037). При этом OR составило 8,03 (p=0,037), что свидетельствовало о достоверной сильной ассоциативной связи с развитием тяжелой формы акне. Другой SNP гена ALK в интроне — (.) (OR 0,13), ранее не описанный ни при одном заболевании, включая акне, имел протективный эффект, и эта взаимосвязь была статистически значима (p=0,048).

В 5 SNPs гена LRP5: — (.) p=0,006 (OR 3,0; p=0,008), rs599083; p=0,032 (OR 2,65; p=0,036), rs683978; p=0,032 (OR 2,65; p=0,036), rs554734 p=0,032 (OR 2,65; p=0,036), rs607887; p=0,041 (OR 2,45; p=0,044) частота выявления альтернативного аллеля в основной группе достоверно отличалась от таковой в контрольной группе (OR>1; p<0,05), что свидетельствовало о сильной ассоциативной связи с риском развития тяжелой формы акне. В 1 SNP гена LRP5 (rs75776943; p=0,029) частота выявления альтернативного аллеля в основной группе также достоверно отличалась от контрольной группы (p<0,05), при этом риск развития тяжелой формы акне был оценен как вероятный (OR 10,41; p=0,108). В то же время другой SNP гена LRP5 (rs74585752; p=0,024) ассоциировался с протективной ролью в отношении тяжелой формы акне (OR 0,08; p=0,099).

Кроме того, в группе больных тяжелой формой акне выявлен 1 SNP гена VPS13B в интроне (rs115695514, p=0,024) с достоверным различием по альтернативному аллелю от группы контроля, который имел сильную ассоциативную связь с протективным эффектом в отношении тяжелой формы акне (OR 0,08; p=0,04).

Следует заметить, что 3 SNPs гена LRP5, 1 SNP гена TAZ rs41313420 (OR 0,40) и 3 SNPs гена VPS13B, по-видимому, ассоциированы с протективной ролью в формировании акне тяжелой степени тяжести (OR<1; p>0,05).

Характеристика полиморфных локусов генов LPIN2, TAZ и VPS13B в 5′-НТО и апстрим регионе у больных акне представлена в табл. 3.

Таблица 3. Характеристика полиморфных локусов генов LPIN2, TAZ и VPS13B в 5′-НТО и апстрим регионе у больных акне

Как видно из табл. 3, 1 SNP гена LPIN2 в 5′-НТО регионе — (.) (OR 1,22) и 1 SNP гена TAZ rs113130344 (OR 2,91) имели OR>1, что, вероятно, является ассоциацией с тяжелой формой акне (p>0,05). Тогда как 1 SNP гена LPIN2 rs3810062 в зоне апстрим оказывает, вероятно, протективный эффект в развитии тяжелой формы акне (OR<1; p>0,05)

Обсуждение

В настоящее время данные по изучению генетических факторов в развитии акне с определением роли генов-кандидатов противоречивы. Показано, что одним из регуляторных механизмов работы СЖ и синтеза липидов является активация пути PI3K/Akt/FoxO1 через рецептор IGF-1 на себоцитах, который активируется избыточной концентрацией как собственно IGF-1, так и инсулина. Этот механизм объясняет активацию синтеза липидов при повышенном поступлении углеводов [19].

Проведенный в 2021 г. метаанализ выявил 100 вариантов в 60 генах, включая гены цитокинов, факторов роста, функционирования СЖ, а также ряд SNPs, с неустановленной патогенетической значимостью. Следует подчеркнуть, что данный систематический обзор включил 51 статью по генетическим ассоциациям акне и показал, что 2 семейства генов могут влиять на функцию и активность СЖ. Это семейство генов цитохрома P450 (CYP) и семейство генов 3-бета-гидроксистероиддегидрогеназы/изомеразы (3-beta hydroxysteroid dehydrogenase/isomerase, HSD3B) [20]. CYP17A1 SNP rs743572 изучен в 3 исследованиях, при этом в 2 из них сообщалось о значительной связи с акне и тяжестью дерматоза, тогда как в одном такой взаимосвязи не выявлено [21–23]. Другие авторы показали, что два SNPs гена CYP19A1 — rs2236722 и rs700518 существенно связаны с тяжестью акне [24, 25].

Результаты исследования генов семейства 3-β HSD также были неоднозначны. По данным китайских авторов, HSD3B1 rs6428829 и гаплотип AAT и гаплотип HSD17B3 H8 значительно связаны с риском акне. Тогда как исследование, проведенное в Египте, выявило взаимосвязь акне с HSD11B1 rs12086634, в то время как связь между вариантами HSD11B1 rs846910 и риском акне была неясной [26, 27].

Проведенные нами исследования по анализу различий в частотах SNP-полиморфизмов генов, кодирующих липидогенез, представляют особую значимость в связи с тем, что, как известно, липиды являются основной составляющей кожного сала. При этом установлено, что при акне одним из патогенетических факторов развития заболевания является нарушение как количественного, так и качественного состава себума.

Использование метода NGS позволило выделить гены, ассоциированные с развитием акне, по их роли в патогенезе дерматоза, что обусловило возможность анализа, в частности, генов липидогенеза. Полученные результаты сделали возможным характеристику различия в частотах SNP-полиморфизмов у больных акне тяжелой степени тяжести. Все 8 SNPs гена ALK (2-я хромосома), 20 SNPs гена LRP5 (11-я хромосома), 7 SNPs гена LPIN2 (18-я хромосома), 2 SNPs гена TAZ (Х-хромосома) и 10 SNPs гена VPS13B (8-я хромосома) впервые выявлены нами у больных тяжелой формой акне. Подчеркнем, что выявленные нами SNPs у пациентов с акне в других странах и популяциях ранее не описаны.

Ген ALK кодирует рецепторную тирозинкиназу, которая принадлежит к суперсемейству рецепторов инсулина. Кроме того, этот ген оказывает ингибирующее влияние на липидный катаболический процесс. Вероятно, при возникновении SNPs гена ALK развивается дисфункция в регуляции обмена жиров, что приводит к повышению содержания свободных жирных кислот в плазме крови. Это может являться регуляторным патогенетическим фактором дисбаланса состава себума при акне.

Ген LRP5 кодирует трансмембранный рецептор липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), который связывает и интернализует лиганды в процессе рецептор-опосредованного эндоцитоза. Возникновение SNPs гена LRP5, возможно, вызывает нарушение работы трансмебранного рецептора ЛПНП, приводя к дисбалансу липидного обмена.

Ген LPIN2 кодирует белок, который функционирует во время нормального развития жировой ткани и может играть роль в метаболизме триглицеридов человека. Наличие дефектов гена LPIN2, вероятно, также ведет к дисбалансу синтеза липидов, и, возможно, кожного сала.

Ген TAZ кодирует белок тафазин, который участвует в метаболизме кардиолипина в составе внутренней мембраны митохондрий. Кардиолипин обеспечивает функционирование дыхательной цепи в митохондриях всех клеток и тканей, включая лейкоциты. Снижение энергетического обмена в лейкоцитах ведет к нарушению их дифференцировки, что вызывает снижение активности иммунитета и рецидивирование инфекций.

Ген VPS13B кодирует потенциальный трансмембранный белок, являющийся важным регулятором адипогенеза, тогда как дефекты в гене VPS13B приводят к увеличению накопления жира и риску развития сахарного диабета II типа.

Заключение

Выявленные нами различия частот SNP-полиморфизмов генов ALK, LRP5, LPIN2, TAZ и VPS13B у больных с тяжелым течением акне, вероятно, имеют существенное значение в патогенезе заболевания и оказывают значительное влияние на развитие дисбаланса в синтезе липидов в СЖ как в результате прямого регуляторного механизма через изменение экспрессии генов липидогенеза, так и опосредованным путем через нарушение экспрессии генов рецепторов инсулина. В результате нарушенного липидогенеза в СЖ у больных тяжелой формой акне дисбаланс липидов вызывает нарушение как антимикробного потенциала, так и модулирования функции кератиноцитов и макрофагов.

Таким образом, проведенные исследования позволили впервые выявить полиморфные локусы генов ALK, LRP5, LPIN2, TAZ и VPS13B, регулирующих липидный обмен, дисбаланс которого является патофизиологическим мехнизмом развития акне.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Румянцев А.Г., Потекаев Н.Н., Демина О.М.

Сбор и обработка материала — Демина О.М.

Статистическая обработка — Демина О.М.

Написание текста — Румянцев А.Г., Потекаев Н.Н., Демина О.М.

Редактирование — Румянцев А.Г., Потекаев Н.Н.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки.

Authors’ contributions:

The concept and design of the study — Rumyantsev A.G., Potekaev N.N., Demina O.M.

Collecting and interpreting the data — Demina O.M.

Statistical analysis — Demina O.M.

Drafting the manuscript — Rumyantsev A.G., Potekaev N.N., Demina O.M.

Revising the manuscript — Rumyantsev A.G., Potekaev N.N.

Funding. The study was performed without external funding.