Анализ взаимодействия между генами ферментов метаболизма этанола при алкогольной зависимости

Размещено на http://allbest.ru

Курский государственный медицинский университет

КГМУ

АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ГЕНАМИ ФЕРМЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА ЭТАНОЛА ПРИ АЛКОГОЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ

Кущёва Надежда Сергеевна

заочный аспирант, Е-mail: kuscheva@mail.ru

Трубникова Елена Владимировна

канд. биол. наук, доцент, E-mail: tr_e@list.ru

Кущёв Дмитрий Владимирович

заочный аспирант, E-mail: kuschevdv@mail.ru

г. Курск

В структуре наркологических расстройств в настоящее время преобладают алкогольные расстройства [1].

Проблема зависимости от алкоголя изучается достаточно давно, однако механизмы, посредством которых алкоголь вызывает зависимость, а также генетические факторы, делающие некоторых подверженными зависимости, остаются непонятыми.

Согласно представлениям современной генетики, алкогольная зависимость -- этиологически сложное, мультифакториальное заболевание, детерминирванное как генетическим предрасположением, так и совокупностью средовых факторов [2].

В литературе широко обсуждается значительная роль наследственных факторов в патогенезе зависимости от алкоголя, в частности в виде биологической врожденной предрасположенности к развитию алкогольной зависимости [1, 4, 6].

Влияние генетических факторов в модулировании действия этанола на развитие алкогольной патологии зависит, в частности, от полиморфизма генов ферментов, участвующих в его метаболизме.

Это прежде всего алкогольдегидрогеназа (ADH), ацетальдегиддегидрогеназа (ALDH) и цитохром Р4502Е1 (CYP2E1). В настоящее время описан вклад аллельных вариантов генов алкогольметаболизирующих ферментов: алкогольдегидрогеназ и альдегиддегидрогеназ в развитие алкогольной зависимости [3, 5, 6].

Поскольку речь идет о мультифакториальном заболевании, каким является алкогольная зависимость, развитие данного патологического состояния определяется целым комплексом генов, что делает актуальным исследования в области межгенных взаимодействий генов ферментов метаболизма этанола.

Цель настоящего исследования -- моделирование межгенных взаимодействий генов ферментов метаболизма этанола при алкогольной зависимости.

Были изучены 6 ДНК-маркеров 4 структурных генов, включавших гены основных ферментов метаболизма этанола: цитохрома Р450 2Е1 -- 3 полиморфизма (CYP 2E1 1053 C>T, CYP 2E1 7632 T>A; CYP 2E1 9896 C>G); альдегиддегидрогеназы (ALDH2 357 A>G), митохондриальной формы фермента, и алкогольдегидрогеназы (ADH 1C 272 R>G и ADH 4 RS 1800759).

В работе приняло участие 121 пациент, страдающий алкогольной зависимостью 1-2 стадии.

В исследование включались пациенты со стажем злоупотребления алкоголем не менее трех лет.

Критерии невключения -- коморбидная патология зависимости от алкоголя с эндогенными психическими расстройствами, сочетанное употребление алкоголя и других психоактивных веществ, синдром зависимости от алкоголя конечной стадии, острые психотические расстройства.

Формирование экспериментальной выборки проводилось из пациентов, находившихся на стационарном лечении, и больных, состоявших на диспансерном учете, получавших лечение амбулаторно.

Для проведения молекулярно-генетических исследований у всех обследуемых проводился забор венозной крови. Молекулярно-генетические исследования проводились на базе лаборатории кафедры биологии, медицинской генетики и экологии Курского государственного медицинского университета (г. Курск).

Выделение геномной ДНК осуществляли из замороженной венозной крови стандартным двухэтапным методом фенольно-хлороформной экстракции [7]. Генотипирование полиморфизмов генов метаболизма этанола проводилось методами полимеpазной цепной pеакции (ПЦР) и рестрикционного анализа по методикам, опубликованным в литературе.

С целью моделирования межгенных взаимодействий генов ФМЭ при алкогольной зависимости использовался метод MDR (Multifactor Dimensionality Reduction) [8].

Метод MDR был специально разработан с целью изучения характера межгенных взаимодействий, в частности, эпистатических, для популяционно-генетических исследований мультифакториальных полигенных заболеваний.

Эффекты различных комбинаций (2n, 3n, 4n, и т. д.) генетических маркеров трансформируются в суммарные статистики повышенного и пониженного риска по каждой n-комбинации маркеров (рассчитывается отдельно по каждой n-комбинации маркеров и выбирается лучшая из моделей).

Затем на основании лучшей модели (по каждой n-комбинации маркеров) генерируются 10 случайных выборок, для каждой из которых рассчитываются по 2 параметра: воспроизводимость модели и точность предсказания. алкогольный полигенный этанол

Среди n-моделей только модель с наиболее высокой воспроизводимостью и точностью предсказания выбирается как наилучшая.

Для оценки межгенных взаимодействий с помощью метода MDR использовался алгоритм всестороннего поиска (Exhaustive search algorithm), который оценивал все возможные комбинации полиморфизмов в отношении риска развития зависимости от алкоголя.

В тех случаях, когда этот алгоритм не позволял выявить статистически значимую модель взаимодействия локусов, мы использовали алгоритм Forced, на основании которого для создания n-локусных комбинаций маркеров вручную выбирались генные локусы, которые на предыдущих этапах анализа показали вовлеченность в развитие болезней.

Результаты моделирования при алкогольной зависимости представлены в таблице 1.

Таблица 1. Модели межлокусных взаимодействий при алкогольной зависимости, рассчитанные с помощью программы MDR v1.1.0 в режиме всестороннего поиска (exhaustive search)

При анализе общей выборки больных алкогольной зависимостью установлена одна статистически наиболее значимая трехлокусная модель (воспроизводимость -- 100 %, точность предсказания -- 63,7 %), включающая взаимодействия генов CYP2E1_9 ґ ALDH2_A3 ґ ADH4_RS1 (p=0,047). Характер распределения частот тройных сочетаний генотипов полиморфизмов CYP2E1_9 ґ ALDH2_A3 ґ ADH4_RS1, ассоциированных с повышенным и пониженным риском алкогольной зависимости, отличается при различных межлокусных сочетаниях генотипов, свидетельствуя об эпистатических взаимодействиях генов. Причем, взаимодействие полиморфных генов ALDH2_A3 и ADH4_RS1 характеризовалось выраженным антагонизмом, в свою очередь взаимодействие каждого из этих полиморфных генов с полиморфизмом CYP2E1_9 можно охарактеризовать как аддитивное.

Таким образом, характер распределения генотипов повышенного и пониженного риска при алкогольной зависимости отличался при различных межлокусных сочетаниях генотипов, свидетельствуя тем самым об эпистатических взаимодействиях изучаемых генов.

Список литературы

1. Анохина И. П. Генетика зависимости от психоактивных веществ / И. П. Анохина, А. О. Кибитов, И. Ю. Шамакина // Наркология. Национальное руководство. -- М.: Гэотар-Медиа, 2008. С. 52--84.

2. Бочков Н. П. Клиническая генетика: Учебник. 3-е издание, испр. и доп. -- М.: Гэотар-Медиа, 2004. -- 480 с.

3. Agarwal D. P. Genetic polymorphisms of alcohol metabolizing enzymes // Pathol. Biol. -- 2001. -- Vol. 49, № 9. -- P. 703--709.

4. Cloninger C. R. Genetic heterogeneity and the classification of alcoholism / C. R. Cloninger, S. Sigvardsson, S. B. Gilligan et al. //Adv. Alcohol. Subst. Abuse. -- 1988. № 7 (3--4). -- P. 3--16.

5. Dick DM, Foroud T. Candidate Genes for Alcohol Dependence: A Review of Genetic Evidence From Human Studies. Alcohol Clin Exp Res. -- 2003. -- 27 (5): 868--79.

6. Heath A. C. Towards a molecular epidemiology of alcohol dependence: analyzing the interplay of genetic and environmental risk factors. A. C. Heath, J. B. Whitfield, P. A. F. Madden, K. K. Bucholz, S. H. Dinwiddie, W. S. Slutske, L. J. Bierut, D. B. Statham and Nicholas G. Martin //British Journal of Psychiatry. -- 2001; 178 (suppl. 40), s 33--40

7. Marmur, J. A procedure for the isolation of DNA from microorganisms J. Marmur // J. Mol. Biol. -- 1961. -- Vol. 3, № 2. -- P. 208--218.

8. Ritchie, M. D. Multifactor dimensionality reduction for detecting gene-gene and gene-environment interactions in pharmacogenomics studies / M. D. Ritchie, A. A. Motsinger // Pharmacogenomics. -- 2005. -- Vol. 6, № 8. -- P. 823--834.

Размещено на Allbest.ru