В последние годы все больший интерес приобретают исследования по изучению молекулярно-генетических механизмов течения и прогноза заболеваний центральной нервной системы, в том числе и черепно-мозговой травмы (ЧМТ). С целью анализа влияния тех или иных генетических факторов на развитие, клиническое течение и исход заболевания или травмы используются различные подходы, одним из которых является подход, основанный на индивидуальных различиях человека по наличию полиморфных генов ряда белков.

В настоящее время ведется активное изучение ассоциации с ЧМТ полиморфных маркеров ряда генов-кандидатов, которые, как предполагается, могли бы выступать в роли прогностических факторов исхода ЧМТ. В таблице

Ассоциация полиморфных маркеров генов интерлейкина 1α (IL1A), 1β (IL1B) и антагониста рецептора интерлейкина 1 (IL1RN) с исходом ЧМТ

До недавнего времени считалось, что центральная нервная система (ЦНС) является иммунологически инертной. Однако в последнее время появилось много доказательств того, что клетки ЦНС способны синтезировать различные типы цитокинов в ответ на травмы, повреждающие ткани мозга [18].

Интерлейкины 1α и 1β относятся к цитокинам, которые играют важную роль в развитии воспалительных реакций острой и хронической стадий. Эти цитокины являются важнейшими посредниками в каскаде передачи молекулярных сигналов как от центральных, так и от периферических воспалительных процессов, что в свою очередь приводит к гибели нейронов после ишемического инсульта или травматического повреждения мозга.

Гены интерлейкина 1α (IL1A), 1β (IL1B) и антагониста рецептора интерлейкина 1 (IL1RN) расположены на длинном плече хромосомы 2 (2q14—q21). Продукт гена IL1RN — антагонист рецептора интерлейкина 1 (IL1RA), блокирует рецепторы к интерлейкинам 1α и 1β, препятствуя их взаимодействию с этими цитокинами и передаче воспалительного сигнала. В этом же кластере расположены и гены, кодирующие рецепторы интерлейкина 1 типов 1 и 2 (IL1R1 и IL1R2). В генах IL1A и IL1B обнаружены однонуклеотидные полиморфизмы, ассоциированные с уровнем экспрессии этих генов.

Полиморфный маркер C(–889)T гена IL1A расположен в регуляторной области гена. Показано, что уровень экспрессии аллельного варианта гена IL1A, содержащего аллель T в положении –889, значительно выше, чем в случае аллеля C [24]. Этот же аллель T, частота которого составляет около 0,3 в европейских популяциях, ассоциирован и с повышенным риском ювенильного ревматоидного артрита [24]. В экзоне 5 гена IL1A в положении 4845 расположен еще один однонуклеотидный полиморфизм G/T, которому соответствует аминокислотный полиморфизм Ala/Ser в положении 114 [2]. Этот полиморфный маркер также представляет существенный интерес для исследований по ассоциации гена IL1A с различными заболеваниями.

Полиморфный маркер C3954T гена IL1B расположен в экзоне 5 в положении 3954, и по кодируемой в этом положении аминокислоте аллели C и T не различаются. В оригинальной статье аллель T имеет обозначение 2, и его частота составляет 0,195 в популяции Дании [28]. В условиях in vitro было показано, что уровень экспрессии гена IL1B в клетках с генотипом TT в 4 раза выше, чем в случае клеток с генотипом CC. Также показано, что аллель T ассоциирован и с повышенным риском миастении [15]. В гене IL1B обнаружен еще один полиморфный маркер G(–511)A, который расположен в промоторной области гена в положении –511 [7]. В оригинальной статье аллели G и A имеют обозначения 1 и 2 соответственно, и частота аллеля A составляет около 0,15 в европейских популяциях (dbSNP). Во многих работах использовался и полиморфный маркер T(–31)C (rs1143627), расположенный около участка инициации транскрипции гена IL1B в положении –31 [19].

В нескольких недавно опубликованных работах также было установлено, что более редкие аллели генов IL1A и IL1B (T и T) полиморфных маркеров C(–889)T и C3954T ассоциированы с повышенным риском развития болезни Альцгеймера, особенно выражена эта ассоциация в случаях манифестации болезни Альцгеймера в возрасте пациентов до 65 лет [26].

При изучении ассоциации гена антагониста рецептора интерлейкина 1 (IL1RN) использовался минисателлитный полиморфный маркер с длиной повтора 86 п.н., расположенный в интроне 2 [32]. Всего в европейских популяциях было обнаружено 5 аллелей этого маркера, из них аллель 4, содержащий четыре повтора, представлен с частотой 0,77, а аллель 2 (два повтора) имеет частоту 0,2. Три остальных аллеля встречаются очень редко, их суммарная частота не превышает 0,05. Установлена ассоциация аллеля 2 с рядом аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз, язвенный колит и системная красная волчанка [3, 5, 20].

В исследовании по изучению ассоциации с ЧМТ полиморфного маркера C(–889)T гена IL1A, проведенном у относительно небольшой группы пациентов (71) турецкого происхождения с ЧМТ, оценка исхода проводилась через 6 мес по шкале исходов Глазго (ШИГ) [31]. Достоверной ассоциации полиморфного маркера C(–889)T гена IL1A с исходом ЧМТ установить не удалось [31]. Эти данные были подтверждены в работе, которой была охвачена существенно большая группа пациентов (215) греческого происхождения с ЧМТ [6]. Оценка исхода проводилась также через 6 мес по ШИГ, и разницы в частотах аллелей полиморфного маркера C(–889)T в группах пациентов с благоприятными и неблагоприятными исходами обнаружить не удалось.

В исследовании ассоциации с ЧМТ полиморфных маркеров C3954T и G(–511)A гена IL1B, проведенном на относительно небольшой группе пациентов (69) турецкого происхождения с ЧМТ, была обнаружена ассоциация аллелей T и A этих маркеров гена IL1B с неблагоприятным прогнозом ЧМТ [34]. Но ассоциация полиморфного маркера G(–511)A гена IL1B не была подтверждена в другом исследовании, проведенном на группе из 151 пациента греческого происхождения с ЧМТ [11]. Однако в этой же работе было показано, что риск развития геморрагий у носителей аллеля 2 гена IL1RN был выше в 4,57 раза [11].

Сделать какой-либо вывод об ассоциации с ЧМТ генов, кодирующих компоненты системы интерлейкина 1, на основании имеющихся данных крайне сложно. Это связано, главным образом, с тем, что группы пациентов, использованные в большинстве из этих исследований, крайне невелики и, кроме того, само число исследований, как и количество полиморфных маркеров, ограничено.

Ассоциация полиморфных маркеров гена интерлейкина 6 (IL6)

Интерлейкин 6 играет большую роль в развитии воспалительных процессов, в частности, он регулирует синтез белков острой фазы ответа, таких как С-реактивный белок, ингибитор активатора плазминогена типа 1 и фибриноген. Кроме того, интерлейкин 6 вызывает высвобождение хемокинов, передающих сигнал воспаления, и молекул адгезии из эндотелиальных клеток. Считается, что именно интерлейкин 6 играет ключевую роль в качестве посредника нейровоспалительного ответа при повреждении мозга [12]. В пользу этого утверждения говорит то, что транскраниальный градиент концентрации интерлейкина 6 в крови (отношение содержания интерлейкина 6 в артериальной и венозной крови) коррелирует с тяжестью ЧМТ. А пиковая концентрация этого цитокина в плазме крови также коррелирует с объемом инфаркта мозга, тяжестью инсульта и исходом церебральной ишемии [29].

Ген IL6 расположен на хромосоме 7 в области 7p15, в нем и около него обнаружено несколько полиморфных участков. В промоторной области гена IL6 выявлено несколько однонуклеотидных полиморфизмов: G(–174)C rs1800795 [10], G(–572)C и A(–597)G [27]. Следует отметить, что полиморфизмы G(–174)C и G(–597)C гена IL6 находятся практически в полном неравновесии по сцеплению, и в исследованиях можно использовать один из этих полиморфизмов [4].

Обнаружение полиморфизмов в промоторной области гена IL6 позволило предположить, что уровень экспрессии гена IL6 может зависеть от гаплотипа, формируемого аллелями этих полиморфных маркеров. Ряд исследований посвящен этому вопросу, однако опубликованные данные существенно противоречат друг другу. В самой первой работе [10], посвященной изучению уровня экспрессии гена IL6, использовался полиморфизм G(–174)C.

В условиях in vitro с использованием клеток HeLa и гена люциферазы было установлено, что фрагмент ДНК, содержащий промоторную область гена (от –550 до +61 п.н.) и нуклеотид G в положении –174, определяет в 1,5 раза более высокий уровень экспрессии гена люциферазы, чем фрагмент ДНК с нуклеотидом C в этом положении. Однако после стимуляции клеток HeLa липополисахаридами или интерлейкином 1 разница в уровнях экспрессии аллельных вариантов гена IL6 возрастала в 5 и 4,5 раза соответственно. В этой же работе было показано, что уровень интерлейкина 6 в плазме крови носителей генотипа GG в 1,6 раза выше, чем у носителей генотипа CC гена IL6.

Однако в другой работе было показано, что концентрация интерлейкина 6 в плазме крови не зависит от генотипов полиморфного маркера G(–174)C гена IL6 у здоровых индивидов, но несколько различается в группе пациентов с синдромом Шегрена [16]. Носители генотипа GG имели в 1,5 раза выше концентрацию интерлейкина 6, чем носители генотипа CC полиморфного маркера G(–174)C гена IL6.

В следующей работе, посвященной изучению концентрации интерлейкина 6 в плазме крови, использовались полиморфизмы G(–174)C и G(–572)C [4]. Авторам удалось показать, что через 6 ч после аортокоронарного шунтирования носители генотипа CC имели приблизительно в 1,2 раза большую концентрацию интерлейкина 6 в плазме крови, чем носители генотипа GG полиморфного маркера G(–174)C гена IL6. Однако через 48 ч ситуация изменилась на прямо противоположную.

В случае полиморфного маркера G(–572)C гена IL6 авторами получены более надежные данные [4]. Через 6 ч после аортокоронарного шунтирования носители генотипов CC и CG имели приблизительно в 1,4 раза большую концентрацию интерлейкина 6 в плазме крови, чем носители генотипа GG полиморфного маркера G(–572)C гена IL6. И уже через 48 ч концентрация интерлейкина 6 в этих группах пациентов не различалась. Концентрация интерлейкина 6 до оперативного вмешательства была существенно ниже (приблизительно в 50—60 раз), в группах разных носителей заметно не различалась, однако точных данных в статье не приводится.

Еще в одном исследовании был определен уровень экспрессии гена IL6 в условиях in vitro с использованием клеток HEpG2, гена люциферазы и фрагментов ДНК, содержащих промоторную область гена (от –1182 до +13 п.н.) с аллелями C и G в положении –572. Без индукции уровень синтеза люциферазы, определяемый промоторной областью гена IL6, не различался у фрагментов с аллелями C и G. Однако через 8 ч после стимуляции клеток HEpG2 интерлейкином 1β и дексаметазоном уровень синтеза люциферазы достиг максимума. Он увеличился в 3 раза в случае аллеля C и только в 2 раза в случае аллеля G [9].

Никакой корреляции не удалось обнаружить между аллелями и гаплотипами 13 полиморфных маркеров гена IL6 и концентрацией интерлейкина 6 в плазме крови в большой группе пожилых пациентов (70—79 лет) европейского (363) и афроамериканского происхождения [35]. По всей видимости, в случае отсутствия воспаления уровень экспрессии гена IL6 практически не зависит от гаплотипа промоторной области. Однако когда воспалительный процесс развивается, уровень экспрессии гена IL6 многократно возрастает, причем у носителей разных гаплотипов гена IL6 он может различаться в несколько раз.

Корреляция транскраниального градиента интерлейкина 6 в крови с исходом ЧМТ была изучена в группе из 62 больных испанского происхождения [25]. Оценка исхода проводилась через 6 мес. Показано, что неблагоприятный исход ЧМТ был ассоциирован с повышенным значением транскраниального градиента интерлейкина 6, измеренным при поступлении пациента. Однако авторы [25] не обнаружили ассоциацию полиморфного маркера G(–174)C гена IL6 с пониженным или повышенным содержанием интерлейкина 6 в крови и исходом ЧМТ.

Ассоциация частот и тяжести нейрологических осложнений с полиморфным маркером G(–174)C гена IL6 была изучена у 148 недоношенных новорожденных европейского происхождения [14]. Все новорожденные появились на свет до 32-й недели беременности. В группе носителей генотипа CC были обнаружены повышенные частоты развития геморрагических поражений мозга (19% против 6% у носителей генотипов GG и GC), вентрикуломегалии или атрофии (26% против 7%) и нарушений неврологических функций (31% против 13%). В другой работе этих же авторов [12, 13] на той же группе пациентов было показано, что носительство аллеля C полиморфного маркера G(–572)C гена IL6 ассоциировано с замедленным умственным развитием недоношенных новорожденных [12, 13].

Сделать какой-либо вывод об ассоциации с ЧМТ гена, кодирующего интерлейкин 6, на основании имеющихся данных достаточно сложно. К настоящему времени опубликована только одна работа, в которой в небольшой группе из 62 больных была изучена ассоциация полиморфного маркера G(–174)C гена IL6 с пониженным или повышенным содержанием интерлейкина 6 в крови и исходом ЧМТ, причем достоверной ассоциации этих параметров с генотипами маркера G(–174)C не обнаружено [25]. Однако этим же авторам удалось показать, что неблагоприятный исход ЧМТ был ассоциирован с повышенным значением транскраниального градиента интерлейкина 6.

В то же время была выявлена достоверная ассоциация полиморфного маркера G(–174)C гена IL6 с частотами и тяжестью нейрологических осложнений, а также полиморфного маркера G(–572)C с замедленным умственным развитием недоношенных новорожденных [12]. Таким образом, можно предположить, что ассоциация с ЧМТ гена IL6 очень вероятна, но необходимы дополнительные исследования с привлечением существенно больших групп пациентов и с использованием большего числа маркеров для окончательного решения этого вопроса.

Ассоциация полиморфных маркеров гена фермента, превращающего ангиотензин I (ACE)

Фермент, превращающий ангиотензин I (АПФ), играет ключевую роль в синтезе основного вазоактивного пептида — ангиотензина II, регулирующего гемодинамику сосудов. АПФ широко распространен и в тканях мозга. Он обнаруживается как в стенках сосудов, особенно в сосудах хориоидального сплетения, так и на поверхности астроцитов перивентрикулярных ядер, а также в областях мозга с высоким содержанием рецепторов ангиотензина II и, как это не парадоксально, — в областях с низким содержанием рецепторов ангиотензина II — в базальных ганглиях.

Ген фермента, превращающего ангиотензин I (ACE), расположен на хромосоме 17 (17q23). В подавляющем большинстве исследований ассоциации этого гена с различными заболеваниями использовался полиморфный маркер I/D гена ACE, который находится в некодирующей области гена (интрон 16) и обусловлен наличием или отсутствием вставки мобильного элемента Alu, длина которого составляет 287 п.н. Показано, что данный полиморфизм коррелирует с уровнем АПФ в сыворотке крови. Для носителей генотипа II характерна наименьшая активность АПФ, в то время как для носителей генотипа DD, приблизительно, в 2 раза большая. У гетерозиготных носителей обнаруживается промежуточный уровень этого фермента (B. Rigart и соавт., 1990, L. Tiret и соавт., 1992) [36]. В ряде исследований [22] показано, что наличие хотя бы одной копии аллеля D увеличивает риск цереброваскулярных заболеваний, развития когнитивных нарушений и деменции.

Роль полиморфизма гена АПФ при ЧМТ изучали M. Ariza и соавт. [1]. В исследование были включены 154 пациента с ЧМТ по ШКГ менее 12 баллов, оценка генетического статуса и нейропсихологических функций проводилась у 73 больных. Выявлено, что у носителей D аллеля результаты тестов, выявляющих нарушения функций лобных долей, моторики, внимания, реактивности, были достоверно хуже, чем у не носителей.

Гемооксигеназа-1 (ГО-1) — противовоспалительный фактор с полиморфизмом гена в промоторной зоне по количеству повторов гуанина и тимина. Большее количество повторов (более 36 GT) связано со сниженным синтезом ГО-1. Экспрессия глиальной ГО-1 увеличивается в ответ на ишемию [30] и повышение температуры [8] и может уменьшать объем повреждения после экспериментального внутримозгового кровоизлияния [33].

Белок р53 — фактор транскрипции, регулирующий клеточный цикл и, кроме того, выполняющий онкосупрессорную функцию. Ген ТР53, кодирующий белок р53, находится на хромосоме 17р13.31. Полиморфизм гена в виде Arg/Arg генотипа встречался достоверно чаще у пациентов с неблагоприятным исходом ЧМТ. Изучалось влияние полиморфизма гена р53 на исход ЧМТ. Исследование включало 90 европейцев с тяжелой ЧМТ. Оценка исхода проводилась на момент перевода из отделения реанимации и через 6 мес после травмы. Показано, что вариант гена Arg/Arg увеличивал риск неблагоприятного исхода в 2,9 раза [21].

Рецепторы D2 к дофамину. Рецепторы D2 к дофамину кодируются геном DRD2, расположенным на хромосоме 11. Часто встречаемый полиморфизм этого гена — вариация нуклеотидов с цитозином или тимином (С/Т) в стоп-кодоне, так называемый SNP (single nucleotide polymorphism). Варианты нуклеотидов в гене DRD2 обусловливают образование 3 изоформ рецепторов (СС, СТ, ТТ). В группе из 39 пациентов с ЧМТ полиморфизм гена DRD2 был связан с неблагоприятным исходом, в частности, со степенью восстановления когнитивных функций [23].

Катехол-О-метилтрансфераза (СОМТ) — фермент, модулирующий активность дофаминергических нейронов посредством участия в метаболизме дофамина в синапсах. Высокая активность этого фермента (СОМТ-val) и низкая (СОМТ-met) связаны с полиморфизмом гена СOMT, который включает два варианта аллеля — гуанин (G) или аденин (А) в положении 158 в экзоне 4. Изучалось влияние полиморфизма гена СОМТ на выполнение нейропсихологических тестов у больных с ЧМТ. В ходе проспективного исследования были проанализированы данные 113 пациентов с ЧМТ, средний возраст которых составил 26,3 года. Оценка неврологического статуса и нейропсихологических функций проводилась через 1 год после травмы. Был использован комплекс различных нейропсихологических тестов, позволяющих оценить функции памяти, внимания, скорость реакций, речевые функции, поведение. Связи между характером повреждений, по данным МРТ, и вариантом генотипа выявлено не было. Обнаружены достоверные различия в группах больных с низкой и высокой активностью фермента в выполнении тестов, направленных на изучение поведенческих реакций. Пациенты с высокой активностью фермента (гомозиготы по СOMT-val) выполняли задания хуже, чем больные с низкой активностью фермента (гомозиготы СOMT-met) (p<0,03). По другим тестам существенных различий выявлено не было. У пациентов с высокой активностью фермента исход при ЧМТ был менее благоприятным [17].

Генетический полиморфизм некоторых белков определяет индивидуальный ответ организма на повреждение. При ЧМТ наибольшее клиническое и прогностическое значение имеют генетические факторы, обусловливающие механизмы защиты от вторичного повреждения и обеспечивающие репаративные функции. Дальнейшие исследования ассоциации полиморфных генетических маркеров с исходом ЧМТ при более детальном анализе механизмов реализации их эффектов позволят найти совершенно новые пути целенаправленного воздействия на отдельные звенья патогенеза и саногенеза при ЧМТ.