Состояние здоровья человека определяется как генетическими факторами, так и степенью воздействия на организм неблагоприятных факторов внешней среды. Если последние факторы являются переменными и изменчивыми, то генетические факторы являются неизменными на протяжении жизни человека, что делает их естественным объектом для попыток установить прогностические критерии персональной резистентности к негативным воздействиям внешних факторов, позволяющих сохранить устойчивое состояние здоровья на протяжении жизни [1].

Среди многочисленных генов, продукты которых участвуют в поддержании устойчивого состояния здоровья, важное место занимают гены цитокинов, хемокинов и ростовых факторов, продуцируемых и рецептируемых практически всеми клетками организма млекопитающих. Эти молекулярные структуры оказывают регуляторные воздействия на течение таких основных физиологических процессов, как воспаление, склерогенез, ангиогенез, остеогенез, клеточная миграция, пролиферация, дифференцировка, ремоделирование тканей и т.п. Их деятельность определена понятием «цитокиновой сети», акцентирующим внимание на тесной взаимосвязи их координированной деятельности на организменном уровне. В столь же тесной координированной связи находятся и гены, кодирующие структуру этих белковых молекул, также образуя свою «цитокиновую генную сеть» [2]. Важным моментом функционирования этой сети является наличие в этих генах большого числа полиморфных участков в регуляторных промоторных областях, различия в сайтах транскрипции которых существенным образом влияют на уровень синтеза мРНК и продукции белковых молекул этих регуляторных факторов. Индивидуальные различия в этих участках генов оказывают существенное влияние на течение основных систем жизнедеятельности организма и на состояние здоровья человека [3].

Наиболее интегральным и надежным признаком состояния здоровья является продолжительность жизни организма. Общеизвестно, что этот показатель состояния здоровья на популяционном уровне отражает в основном уровень социальной защиты населения, тогда как на индивидуальном уровне он отличается высокой изменчивостью и продолжительность жизни отдельных индивидов, находящихся в сходных социальных условиях, может значительно различаться. Очевидно, что при таких сходных социальных факторах на первый план выходят именно конституциональные генетические факторы, влияющие на персональное состояние здоровья человека и продолжительность его жизни [4].

Достигнутая методическая возможность прочтения полного генома человека выявила новую проблему интерпретации этого значительного объема информации. В огромном «клубке» генетической информации необходимо выявить именно те «ниточки», потянув за которые возможно будет выделить информативные для прогноза состояния здоровья человека признаки и преобразовать их в реальные биологические маркеры персонализированной медицины.

В настоящей работе мы предприняли попытку исследования информативности анализа структуры цитокиновой генной сети в качестве признака, влияющего на состояние здоровья человека и продолжительность его жизни. В этом анализе исследованы частоты встречаемости сочетаний генотипов цитокинов в полиморфных позициях TNF-A863C; TNF-A308G; TNF-A238G; IL1B C-31T; IL1B-C511T; IL4-C590T; IL6-C174G; IL10A-1082G, IL10-А592C, генов матричных металлопротеаз MMP2-С1306T, MMP9-С1562T и факторов роста сосудистого эндотелия VEGF-А2578С, VEGF+Т936С. В качестве объекта исследования определена группа лиц европеоидного происхождения, разделенная на равновеликие подгруппы лиц более молодого возраста (менее 35 лет) и более старшего возраста (более 55 лет). Группа лиц среднего возраста из анализа исключена. Целью исследования служило выявление наличия или отсутствия связи между структурой фрагмента генной цитокиновой сети и продолжительностью жизни людей, проживающих в сходных экологических условиях, имеющих родителей одного этнического европеоидного происхождения, а также анализ связи между структурными особенностями данных сетей и состоянием здоровья человека.

Объект исследования составили 995 человек, среди которых были здоровые лица и больные с заболеваниями аутоиммунной (ревматоидный артрит — РА), эндокринной (сахарный диабет 2-го типа — СД2), дисметаболической (постменопаузальный остеопороз — ОП) и онкологической (рак молочной железы — РМЖ) природы, длительное время проживающих на территории Западной Сибири, европеоидной внешности, идентифицирующие себя и своих родителей как русских, языком общения которых является русский язык.

Группа обследованных по структуре цитокиновых генных сетей здоровых лиц состояла из 215 человек в возрасте от 18 до 69 лет. Она была разделена на группы «молодых» в возрасте до 35 лет численностью 99 человек и «пожилых» старше 55 лет численностью 116 человек. Во втором разделе данного исследования нами были обследованы 780 пациентов социально значимыми заболеваниями различной этиологии для того, чтобы выявить общие и специфические для каждого заболевания генетические признаки предрасположенности к развитию этих патологических процессов.

Пациенты. 1. Обследованы 135 женщин с достоверным РА в возрасте от 27 до 66 лет. Диагноз РА соответствовал критериям Американской ревматологической ассоциации (АРА, 1987). Распределение больных по рентгенологическим стадиям (Steinbrocker) было следующим: II стадия — 32,6%, III — 41,5% и IV — 25,9%. Преобладали больные со 2-м и 3-м функциональным классом недостаточности суставов (ACR, 1992). Степень активности с учетом индекса активности DAS28 (Desease Activity Score, оценка 28 суставов) определена как минимальная и умеренная в 38,5% случаев, как высокая в 61,5% и в среднем составила 5,58±1,22. Пациенты находились на стабильной болезньмодифицирующей терапии.

2. В исследование включена группа из 212 пациенток с СД2 в возрасте от 28 до 69 лет. Диагноз СД устанавливался по критериям ВОЗ (1999). У больных с верифицированным СД определялась гликемия натощак и после еды, а также уровень гликированного гемоглобина HbА_1с. При необходимости проводилось исследование С-пептида, антител к глутаматдекарбоксилазе и антиостровковых антител для исключения латентного аутоиммунного диабета взрослых. В исследование не включались пациенты с эндокринопатиями, болезнями экзокринной части поджелудочной железы и другими факторами риска симптоматических форм СД.

3. Для изучения роли генетических факторов при остеопорозе обследованы 38 женщин в возрасте старше 58,8±6,6 года с длительностью менопаузы более 5 лет. Остеопороз был верифицирован по Т-критерию на уровнях поясничного отдела позвоночника и проксимального отдела бедренной кости по данным DXA ниже –2,5 SD (ВОЗ, 1994; ISCD, 2007). Патологических переломов в анамнезе у пациенток не было. У всех обследованных были исключены другие заболевания или регулярный прием лекарственных средств, ведущие к снижению костной массы. Всем больным проведены денситометрические исследования. Минеральная плотность костной ткани поясничного отдела позвоночника (в переднезадней проекции) и проксимального отдела одной из бедренных костей определялась с помощью двуэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Измерение проводилось на аппарате Lunar Prodigy корпорации GE (США). Для оценки использовался автоматически вычисляемый Т-критерий, т.е. количество стандартных отклонений в разнице между средним показателем исследуемого участка у лиц соответствующих пола и расы в возрасте 20—45 лет и полученным у данного пациента результатом.

4. В исследование включены образцы ДНК 395 больных инфильтрирующим операбельным РМЖ стадии Т1-4N0-3M0, которые получали оперативное лечение в НИИ онкологии ТНЦ СО РАМН. Средний возраст женщин на момент заболевания составил 51,6 года (20—79 лет). У 143 (36,2%) женщин менструальный цикл был сохранен, а 252 (63,8%) находились в менопаузе. При гистологическом исследовании операционного материала у 310 (79%) женщин был диагностирован инфильтрирующий протоковый, у 48 (12%) — инфильтрирующий дольковый рак, у остальных – единичные случаи других гистологических форм. Уницентрическая форма роста опухоли отмечена у 319 (81%) женщин, у 51 (13%) наблюдался мультицентрический рост опухоли (с учетом клинически не выявляемых случаев).

Работа проведена с соблюдением принципов добровольности и конфиденциальности, получено разрешение локального этического комитета.

Генотипирование. Исследовался однонуклеотидный полиморфизм (SNP — single nucleotide polymorphism) промоторного региона генов TNFА-863 C→A, TNFА-308 G→A, TNFА-238 G→A, IL1β -511 T → С, IL1β-31 С→T, IL-4 -590 С→T, IL-6 -174 G→C, IL-10-1082 G→ A и IL-10-592 А→С [5], гены матричных металлопротеаз MMP2-1306 C→T [6], MMP9 -1562 C→T [7] и факторов роста сосудистого эндотелия VEGF-2578 [8] и VEGF+936 [9]. Генотипирование осуществляли методом рестриктного анализа продуктов амплификации (RFLP — restriction fragment length polymorphism). Участки промоторного региона генов амплифицировали с использованием пары специфичных праймеров, затем продукты амплификации подвергали гидролизу соответствующими эндонуклеазами рестрикции («СибЭнзим», Новосибирск). Электрофорез проводили в 2% агарозном геле.

Статистика. При статистическом анализе результатов исследований использовали такие показатели, как частота встречаемости генов, генотипов и их комбинаций, специфичность (вероятность отрицательного результата диагностического теста в отсутствие изучаемого признака), отношение шансов (OR (odds ratio) — отношение шансов события в одной группе к шансам этого же события в другой группе) с расчетом 95% доверительного интервала (95% Confidence Interval — OR—CI 95%) [10—12]. Частоту аллелей генов цитокинов вычисляли методом прямого подсчета по формуле: f=n/2N, где n — количество раз встречаемости аллеля (у гомозигот он учитывался дважды), 2N — удвоенная численность обследованных. Частоту встречаемости отдельных генотипов и их комбинаций определяли как процентное отношение индивидов, несущих генотип (комбинацию генотипов), к общему числу обследованных в группе по формуле: f=n/N, где n — количество раз встречаемости генотипа (комбинации), N — численность обследованных. Распределение генотипов по исследованным полиморфным локусам проверяли на соответствие равновесию Харди—Вайнберга [10]. Достоверность различий частот распределения изучаемых признаков при сравнении в группах обследованных определяли по двустороннему варианту точного метода Фишера для четырехпольных таблиц (P-TMF2) [13]. Критическое значение уровня значимости принималось с учетом поправки Бенджамини—Хохберга (метод FDR), менее консервативной при множественных сравнениях, чем поправка Бонферрони [14].

По возрасту все обследованные здоровые лица (531 человек) были разделены на 4 возрастные группы по десятилетиям. Для наглядности исключили из сравнительного анализа две средние возрастные группы (35—44 и 45—54 года) и сопоставили исследуемые признаки в группе лиц молодого возраста (менее 35 лет — 99 человек) и лиц старшего возраста (55 лет и более — 116). Эти данные (219 человек) представлены в табл. 1,

Наиболее распространены в этой группе прогностически неблагоприятных комбинаций генотипов гомозиготные генотипы GG гена TNFA в точке полиморфизма G–238A и генотип СС гена VEGF в точке полиморфизма C–936T. По некоторым данным, оба этих полиморфизма ассоциируются с низкими значениями продукции клетками человека самого фактора некроза опухолей α и фактора роста сосудистого эндотелия с провоспалительными, проангиогенными и антивоспалительными, противоангиогенными активностями [15, 16]. Такие часто встречающиеся гомозиготные комбинации, вероятно, свидетельствуют о том, что у их обладателей снижена способность активировать защитные механизмы воспалительных процессов и обеспечивать достаточный кровоток в местах локального или системного нарушения тканевого гомеостаза, что может служить одним из факторов редкого дожития носителей таких комбинаций генотипов до старшего возраста.

Можно с уверенностью предположить, что само наличие таких комбинаций генотипов в геноме молодого человека является неблагоприятным прогностическим признаком, указывающим на непродолжительный срок жизни данного индивида, что, вероятно, позволяет судить о низком уровне состояния его здоровья и включении его в группу высокого риска развития заболеваний. Формирование групп повышенного риска по такого рода генетическим критериям позволит применять программы общеукрепляющих профилактических мероприятий не для всего населения, а лишь для лиц с низким потенциалом здоровья, что может существенно снизить масштаб потребности во всеобщей диспансеризации населения и персонализировать ее направленность. Проведение генетических обследований человека возможно на самых ранних этапах его жизни, что позволяет включить данного индивида в группу для диспансерного наблюдения для углубленного обследования, ранней доклинической диагностики и проведения направленных профилактических мероприятий. Подобные сведения могут быть занесены в индивидуальную электронную медицинскую карту человека и способствовать выбору рационального образа жизни и профессиональной ориентации.

Очевидно, что половой диморфизм также является значительным констуциональным фактором, влияющим на состояние здоровья человека. Это хорошо проявляется и в разнице усредненного срока жизни мужчин и женщин во всех популяциях, и в избирательной подверженности мужчин и женщин к преимущественному развитию определенных заболеваний. Нашла эта фундаментальная закономерность свое отражение и в результатах наших исследований по ассоциированности различных фрагментов генных цитокиновых сетей с различными заболеваниями в оппозитных по полу группах пациентов [1, 3—5].

Такой анализ, результаты которого представлены в табл. 2,

При анализе характера ассоциированности устойчивости (резистентности) женщин к развитию ряда заболеваний с фрагментами генных сетей регуляторных факторов установлены сходные закономерности. Результаты такого анализа с использованием программного обеспечения, представленные в табл. 3,

В Стратегии развития медицинской науки РФ на период до 2025 г. при формировании платформы «Профилактическая среда» указано, что «основными результатами научной платформы будет разработка информационных систем прогнозирования влияния экологических факторов на здоровье человека».

Результаты, представленные в настоящем сообщении, показывают, что использование технологий индивидуального анализа генных сетей клеточных регуляторных факторов ведет к созданию таких информационных систем прогнозирования путем разработки персонализированных предикторов как общего уровня состояния здоровья и продолжительности жизни, так и персонализированных предикторов предрасположенности/резистентности к развитию социально значимых заболеваний. В данном исследовании показано, что в геноме человека встречаются такие комбинации цитокиновых генных сетей, которые характерны для лиц с низкой продолжительностью жизни, так как в группе лиц старше 55 лет их частота чрезвычайно низка или их признаки полностью отсутствуют. Эти результаты могут свидетельствовать о том, что носители таких генотипов не доживают до пожилого возраста, вероятно, из-за преждевременной смертности, связанной с развитием тяжелых заболеваний.

Такое заключение подтверждается полученными в данном исследовании результатами о наличии таких вариантов структуры цитокиновых генных сетей, которые ассоциированы не только с одним заболеванием, а с рядом заболеваний, каждое из которых может явиться причиной преждевременной инвалидизации пациента или его преждевременной смертности. Среди этих заболеваний, несомненно, важное значение имеют сахарный диабет 2-го типа с его широким спектром сосудистых осложнений, ревматоидный артрит с его ранней инвалидизацией и высоким риском развития кардиоваскулярных осложнений и злокачественные опухоли молочной железы у женщин с высоким риском развития метастатического процесса.

При хорошо развитой системе раннего генетического прогноза состояния здоровья человека в индивидуальную электронную медицинскую карту могут быть занесены данные о персональном прогнозе общего уровня состояния здоровья человека; его персональной предрасположенности к развитию различных заболеваний; персональной эффективности различных схем проведения профилактических мероприятий; персональной эффективности различных схем терапии развившихся болезней и предполагаемом характере их клинического течения.

В условиях трудностей, испытываемых современной системой здравоохранения при проведении всеобщей диспансеризации населения большой страны и явного недофинансирования программ профилактики развития заболеваний, выделение из общей массы именно тех индивидов, которые входят в группы риска, может позволить сосредоточить реализацию профилактических мероприятий на нуждающихся в них группах. Такая персонализация при формировании групп повышенного риска способна сконцентрировать усилия лечебно-профилактических учреждений и финансовое обеспечение проводимых мероприятий на достижении максимального эффекта в деле снижения общей заболеваемости и преждевременной смертности населения.

1. Варианты структуры цитокиновых генных сетей ассоциированы с продолжительностью жизни человека, что позволяет использовать эти комбинированные генетические признаки в качестве биологических маркеров выделения лиц для проведения профилактических мероприятий, снижающих риск развития болезней.

2. При сравнительном анализе выявлены сцепленные с полом персонифицированные варианты структуры цитокиновых генных сетей, как ассоциированные с каждым заболеванием в отдельности, так и общие для различных заболеваний, что позволяет составлять индивидуальные программы профилактических мероприятий.