Анализ возможного влияния генетических факторов пациентов на течение инфекции, вызванной вирусом лихорадки денге

Резюме

Цель исследования - изучение влияния полиморфизма генов врожденного иммунитета и системы свертывания крови на варианты течения лихорадки денге (ЛД).

Материал и методы. Сформированы следующие группы участников: c диагнозом "геморрагическая лихорадка денге" (ГЛД) (n=13), классическая ЛД (n=63) и группа сравнения (кандидаты в доноры крови, n=62). Анализировали ДНК участников, выделенную из венозной крови. Для установления аллельных вариантов в полиморфных локусах использовали сертифицированные наборы "ИммуноГенетика IL28B" и "КардиоГенетика Тромбофилия" ("ДНК-технология", Россия). Анализировали известные полиморфизмы генов IFNL3, IFNL4, FGB, F2, F5, F7, F13, ITGA2, ITGB3, PAI-1.

Результаты. В результате этого сравнительного исследования не обнаружено ассоциации между однонуклеотидным полиморфизмом (ОНП) в генах IFNL3 (rs8099917 T>G) и IFNL4 (rs12979860) и вариантами течения ЛД. При анализе полиморфизма генов факторов свертывания крови (I, II, V, VII, XIII) и рецепторов тромбоцитов к коллагену и фибриногену, а также антагониста тканевого активатора плазминогена установлено, что у пациентов с ГЛД и ЛД достоверно чаще встречается аллель А в гене F7 (ОНП 10976 G>A), чем в группе сравнения. Известно, что аллель А снижает тромбообразование и усиливает геморрагию. Вероятно, этот аллель утяжеляет патогенез ЛД. Наличие множества неблагоприятных аллелей (в 7 из 10 анализируемых генов) выявлено у единственного пациента с летальным исходом.

Заключение. Полиморфизм генов IFNL3, IFNL4, кодирующих интерферон λ3 и влияющих на его экспрессию, не оказывал влияние на течение ЛД. Среди проанализированных генов системы свертывания крови только в гене F7 (ОНП 10976 G>A) обнаружена ассоциация наличия аллеля А, снижающего тромбообразование, с ГЛД и классической ЛД. Полученные данные свидетельствуют в пользу генетической предрасположенности к более тяжелому течению ЛД.

Ключевые слова:лихорадка денге; однонуклеотидный полиморфизм; интерферон λ3; факторы свертывания крови

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Николаева Л.И., Ларичев В.Ф., Сайфуллин М.А.; обработка данных и формирование групп - Николаева Л.И., Ларичев В.Ф., Сайфуллин М.А., Козлова А.А.; выделение ДНК и ПЦР-анализ - Николаева Л.И., Дедова А.В., Гришечкин А.Е., Васильев А.В.; статистический анализ данных - Николаева Л.И., Сайфуллин М.А.; написание и редактирование текста - Николаева Л.И., Ларичев В.Ф., Сайфуллин М.А.; утверждение окончательного варианта статьи - все авторы; ответственность за целостность всех частей статьи - Николаева Л.И., Ларичев В.Ф., Сайфуллин М.А.

Для цитирования: Николаева Л.И., Ларичев В.Ф., Сайфуллин М.А., Дедова А.В., Гришечкин А.Е., Васильев А.В., Козлова А.А. Анализ возможного влияния генетических факторов пациентов на течение инфекции, вызванной вирусом лихорадки денге // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2022. Т. 11, № 1. С. 8-14. DOI: https://doi.org/10.33029/2305-3496- 2022-11-1-8-14

Лихорадка денге (ЛД) - острое вирусное трансмиссивное заболевание, распространенное в тропических климатических зонах. Переносчиками инфекции являются комары, в основном двух видов: Aedes aegypti и A. albopictus. Этиологическим агентом ЛД является вирус денге, который может вызывать как классическую, так и геморрагическую лихорадку денге (ГЛД) и шоковый синдром денге (ШСД). Ежегодно в мире около 390 млн человек (с учетом 95% доверительного интервала 284-528 млн) инфицируются этим вирусом [1]. До 1 млн случаев приводят к госпитализации. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) за 2020 г., ЛД была зарегистрирована в 129 странах, в которых проживают 3,9 млрд человек. За последние 20 лет заболеваемость ЛД увеличилась в 8 раз. Зарегистрированные случаи смерти от этого заболевания с 2000 по 2015 г. увеличились более чем в 4 раза (с 960 до 4032 случаев) [1].

На территории РФ официальная регистрация ЛД ведется с 2012 г. За последние 8 лет в России отмечено более 1000 случаев завоза ЛД, описано 2 случая с летальным исходом [2, 3]. Отмечалась тенденция к росту числа случаев ЛД, за исключением 2020 г., когда из-за локдауна был практически прекращен международный туризм. Вероятно, после снятия ограничительных мер можно ожидать дальнейшего роста числа случаев ЛД.

Вирус денге - представитель семейства Flavivirudae. Вирусная частица имеет оболочку и капсид, внутри которого находится геном, представленный одноцепочечной молекулой РНК позитивной полярности, содержащей около 11 тыс. оснований. Геном кодирует 3 структурных (C, pr-M, E) и 7 неструктурных белков (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, NS5) [4]. Выделяют 4 серотипа вируса денге, все способны вызывать ЛД, ГЛД, ШСД [5]. Деление на серотипы основано на различиях в классических иммунологических реакциях (реакции связывания комплемента, реакции гемагглютинации, реакции нейтрализации).

Лихорадка денге, как и многие другие вирусные инфекции, на клеточном уровне ограничивается интерфероном (ИФН) I типа, ИФН-α/β. Однако вирус денге может обходить антивирусные эффекты, индуцированные ИФН-α/β [6]. Возможно, недавно открытые ИФН III типа, называемые также ИФН-λ, способны ингибировать репликацию вируса в эпителиальных клетках [7]. У инфицированных вирусом денге уровень сывороточного ИФН-λ был в 1,8 раза выше, чем у здоровых людей. В модельных экспериментах с вирусом гриппа показано, что ИФН III типа могут продуцироваться раньше ИФН I типа [8]. В генах ИФН III типа обнаружены однонуклеотидные полиморфизмы (ОНП), влияющие на экспрессию этих цитокинов [9]. Принимая во внимание малую изученность потенциально возможного влияния ОНП генов ИФН-λ на варианты течения инфекции, вызываемой вирусом денге, в данном исследовании изучены ассоциации ОНП генов IFNL3 (rs8099917 T/G) и IFNL4 (rs12979860 C/T) с учетом тяжести течения ЛД у пациентов, инфицированных во время поездок в тропические регионы.

Учитывая патогенез ЛД, можно предположить, что тяжесть болезни зависит от полиморфных вариаций генов, кодирующих факторы свертывания крови инфицированного человека. Однако эта гипотеза пока не изучена. Процесс свертывания крови инициируется двумя способами: внешним (при внешнем повреждении сосудов) и внутренним (при внутрисосудистом повреждении). При инфицировании вирусом денге актуален внутренний путь. Свертывание крови - сложный каскадный биохимический процесс, в ходе которого из растворимого фибриногена крови образуются нерастворимые нити фибрина. В процессе свертывания участвуют многочисленные факторы белковой природы, ряд ионов и витамин К. В генах ряда факторов свертывания крови обнаружены ОНП, которые влияют на процесс свертывания и оказываются связанными с некоторыми сердечно-сосудистыми заболеваниями [10].

В настоящем исследовании проанализированы ассоциации известных ОНП генов, кодирующих и влияющих на экспрессию факторов свертывания крови I (-455 G/A), II (20210 G/A), V (1691 G/A), VII (10976 G/A), XIII (103 G/T) и рецепторов тромбоцитов к коллагену и фибриногену (α2-интегрин, 807 C/T; β3-интегрин, 1565 T/C), а также антагониста тканевого активатора плазминогена (PAI-1, -675 5G/4G). Результаты данного исследования могут быть использованы для дальнейшего развития персонифицированных подходов при оценке рисков развития более тяжелого течения ЛД.

Цель исследования - изучение влияния полиморфизма генов врожденного иммунитета и системы свертывания крови на варианты течения лихорадки денге (ЛД).

Материал и методы

Ретроспективно проанализированы сведения о госпитализированных пациентах с диагнозами "лихорадка денге" (n=63) и "геморрагическая лихорадка денге" (n=13). Группа сравнения - здоровые участники, кандидаты в доноры крови (n=62).

Диагнозы "лихорадка денге" и "геморрагическая лихорадка денге" установлены на основании рекомендованных критериев ВОЗ 1997 г. [5]. Образцы крови для выделения ДНК были получены из банка референс-лаборатории (ФГБУ "НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи" Минздрава России). В работе использовали зашифрованные образцы.

ДНК участников исследования выделяли из лейкоцитов крови, используя набор реагентов "Проба-рапид-генетика" по методике производителя ("ДНК-технология", Россия).

Анализ аллельных пар в полиморфных участках генов IFNL3 (rs8099917 T/G) и IFNL4 (rs12979860 C/T) выполняли методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени, используя набор реагентов "ИммуноГенетика IL28B" ("ДНК-технология", Россия). При анализе ОНП генов, кодирующих или влияющих на экспрессию факторов свертывания крови I (-455 G/A), II (20210 G/A), V (1691 G/A), VII (10976 G/A), XIII (103 G/T) и рецепторов тромбоцитов к коллагену и фибриногену (α2-интегрин, 807 C/T; β3-интегрин, 1565 T/C), антагониста тканевого активатора плазминогена (PAI-1, -675 5G/4G), использовали набор реагентов "КардиоГенетика Тромбофилия" ("ДНК-технология", Россия). ПЦР проводили в режиме реального времени, используя детектирующий амплификатор ДТлайт ("ДНК-технология", РФ).

Статистический анализ выполняли с применением пакета программ Statistica 10 (StatSoft Tulsa, США). Среднегрупповые количественные данные, имеющие параметрическое распределение, представлены как M (среднее) ±2 SEM (двойное среднее квадратическое отклонение). Тест на нормальность распределения выполняли, используя описательную статистику (графический критерий нормальности распределения) и критерий Колмогорова-Смирнова. Для сравнения среднегрупповых величин использовали t-критерий Стьюдента. Для сравнения данных, где не доказано нормальное распределение, применяли критерии χ2, этот же критерий с поправкой Йейтса и точный метод Фишера (симметричный). Различия признавали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Первая анализируемая группа пациентов сформирована из больных с диагнозом "ГЛД". Данные по полиморфизму тестируемых генов в этой группе участников представлены в табл. 1.

Таблица 1. Данные по генотипам в полиморфных локусах анализируемых генов у пациентов с геморрагической лихорадкой денге

В последней колонке табл. 1 представлен суммарный балл по минорным аллелям для каждого пациента. Наличие минорного аллеля оценивали в 1 балл, поэтому для гетерозиготного состояния аллельной пары балл равен 1, а для гомозиготного минорного - 2. Максимальное количество баллов, равное 9, отмечено у пациента № 9. Заболевание у этого участника завершилось летальным исходом. Следует отметить широкий диапазон баллов, что свидетельствует о наличии не только генетического компонента пациента, но и, очевидно, вирусного (серотипа вируса, виремии и т.д.) и вклада других факторов организма пациентов в течение ГЛД.

Доминирующие мажорные аллельные пары обычно ассоциированы с определенным преимуществом их обладателей. В нашем случае иммунологическим и физиолого-биохимическим, обеспечивающим сохранение нормальной функции системы свертывания крови. Поэтому были рассчитаны частоты встречаемости мажорных аллельных пар по анализируемым генам в сравниваемых группах, чтобы установить возможное их преимущество в какой-либо из групп (табл. 2).

Таблица 2. Частота встречаемости (%, n) мажорных аллельных пар в группах участников

Примечание. * - достоверность (р) вычисляли точным методом Фишера (симметричным); ГЛД - геморрагическая лихорадка денге; ЛД - лихорадка денге.

Выявлено достоверно более низкое содержание благоприятной аллельной пары G/G в гене F7 (ОНП 10976 G/A), кодирующем проконвертин, в группе пациентов с ГЛД и классической ЛД относительно группы здоровых участников, потенциальных доноров. При сравнении всех инфицированных вирусом денге пациентов и участников группы сравнения достоверность различий в содержании аллельной пары G/G в гене F7 достигает р=0,0142. Отношение шансов (ОШ) составляет 3,115; 95% доверительный интервал 1,284-7,553. Таким образом, обнаруженная связь статистически значимая (р<0,05). Носители аллельной пары GG в 3,11 раза реже встречались среди участников, инфицированных вирусом денге. Или носители пар GА и АА в 3,11 раза чаще встречались среди инфицированных вирусом участников.

Можно предположить, что будут обнаружены различия в среднегрупповых показателях генетических баллов при сравнении трех анализируемых групп (табл. 3).

Таблица 3. Средний суммарный балл неблагоприятных аллелей в группах участников

Примечание. Достоверность различий: р1-2 - между 1-й и 2-й группами; р2-3 - между 2-й и 3-й группами; р1-3 - между 1-й и 3-й группами.

Достоверных различий и тенденций не обнаружено, хотя суммарный балл минорных аллелей был самый высокий в группе с диагнозом "ГЛД", а в группе сравнения - самый низкий. Возможно, при сравнении более крупных групп пациентов будет подтверждена или опровергнута эта гипотеза.

Графическое сравнение распределения суммы неблагоприятных аллелей по 2 группам участников, инфицированных вирусом денге, и здоровых кандидатов в доноры, представлено на рисунке. Форма распределения в 2 группах различается в диапазоне баллов от 4 до 7, где отмечена бо́льшая доля участников с ЛД по сравнению с группой сравнения. Однако различие количества пациентов с такими баллами в сравниваемых группах не достигло статистической значимости. Мода значений баллов в обеих группах - 3. В группе сравнения балл 3 имеет 21 (33,87%) участник, а в группе инфицированных вирусом денге - 15 (19,74%) участников. Наблюдается тенденция к различию по доле участников с баллом 3 в группах (р=0,060).

Распределение показателя суммы баллов по неблагоприятным аллелям по всем анализируемым однонуклеотидным полиморфизмам в группе сравнения (ряд 1) и у всех пациентов с лихорадкой денге (ряд 2)

Общепризнано, что течение и исход инфекционных болезней определяются как возбудителем, так и свойствами самого макроорганизма [11]. В случае ЛД выявлены 4 серотипа возбудителя, патогенные свойства которых близки. Однако более часто тяжелое течение ЛД связывают с вирусами 2-го и 3-го серотипа [5]. Патогенез ЛД связан с образованием геморрагий, в основном в коже и подкожной ткани, реже в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), сердце, печени и легких. Значительных изменений в стенках кровеносных сосудов не отмечают. Редко в капиллярах и венулах обнаруживают периваскулярные кровоизлияния и периваскулярную инфильтрацию лимфоцитами и мононуклеарными клетками [5]. У взрослых пациентов с геморрагическим синдромом выявляют морфологические признаки образования тромбов в мелких сосудах. При некоторых инфекциях система коагуляции выполняет защитную роль, ограничивая распространение патогена [12].

При тяжелых вариантах инфекции, ГЛД и ШСД, возможны 2 основных патофизиологических механизма. При первом происходит увеличении проницаемости сосудов, что приводит к вытеканию плазмы из сосудистого русла. В результате происходят гемоконцентрация, снижение пульсового давления и отмечаются другие признаки шока. Второй механизм состоит в нарушении гемостаза, которое проявляется в сосудистых изменениях, тромбоцитопении и нарушении коагуляции. Одним из возможных факторов, способствующих развитию ГЛД и ШСД, является усиление размножения вируса в макрофагах под влиянием гетеротипичных антител (феномен антителоопосредованного усиления инфекции). В итоге все это приводит к выработке моноцитами химических медиаторов сосудистой проницаемости, а также к активации комплемента и тканевого тромбопластина, что, в свою очередь, вызывает внутрисосудистое свертывание крови [5].

В представленном исследовании не обнаружены различия между частотой встречаемости различных аллелей и аллельных пар полиморфных локусов генов IFNL3 и IFNL4, влияющих на продукцию ИФН-λ3, и вариантами течения ЛД, а также при сопоставлении с группой сравнения. Для некоторых инфекций, вызываемых вирусами семейства Flavividae, показано влияние исследуемых аллелей на течение болезни и вероятность выздоровления. При анализе ассоциаций локуса rs12979860 C/T гена IFNL4 у больных острым гепатитом С была установлена достоверная связь между наличием аллельной пары С/С и спонтанной элиминацией вируса, а также достижением устойчивого вирусологического ответа при комбинированной интерферонотерапии [13, 14]. У пациентов с клещевым энцефалитом была установлена ассоциация с другими ОНП, влияющими на продукцию ИФН-λ [15].

Анализ ОНП генов, влияющих на продукцию или кодирующих факторы свертывания I, II, V, XIII, а также рецептора тромбоцитов к коллагену, рецептора тромбоцитов к фибриногену и антагониста тканевого активатора плазминогена не выявил различий между группами больных и здоровых пациентов. Однако частота встречаемости мажорных аллельной пары GG (ОНП 10976) в гене F7 (проконвертин) в группе инфицированных вирусом ЛД достоверно ниже, чем в группе сравнения. Проконвертин (он же фактор VII) взаимодействует с фактором III, активирует факторы IX и X, способствуя образованию фибрина и сгустка. Появление аллеля А в полиморфном локусе 10976 G>A приводит к замене остатка аргинина на остаток глутамина в каталитическом центре проконвертина. Появление одного аллеля А снижает активность фактора на 30%, а наличие пары АА приводит к 50% снижению образования сгустка. Таким образом, в группе пациентов с ЛД чаще встречаются участники, содержащие аллель А, и, как следствие, они имеют сниженное тромбообразование и более длительное кровотечение.

Патогенез ЛД связан с нарушением целостности эндотелия и последующим развитием геморрагического синдрома. Поэтому данный факт, вероятно, связан с более тяжелым течением ЛД. Единственный пациент с летальным исходом ЛД имел самый высокий суммарный балл неблагоприятных аллелей - 9. В группе участников с диагнозом "ГЛД" среднегрупповой балл неблагоприятных аллелей составил 4,00 (±1,40), что выше, чем в других группах. Полученные данные будут представлять интерес для развития персонифицированной медицины, направленной на предотвращение тяжелых инфекционных заболеваний и осложнений, в данном случае ЛД у путешественников.

Заключение

В ходе сравнительного исследования по анализу полиморфизма в генах, кодирующих и влияющих на экспрессию ИФН-λ3, факторов свертывания крови (I, II, V, VII, XIII) и рецепторов тромбоцитов к коллагену и фибриногену, а также антагониста тканевого активатора плазминогена установлено, что у пациентов с ГЛД и классическим течением ЛД достоверно чаще встречался аллель А в гене F7 (ОНП 10976 G>A), чем у здоровых участников. Наличие аллеля А снижает тромбообразование и усиливает геморрагию, поэтому может влиять на патогенез ЛД. Наличие множества неблагоприятных аллелей в 7 генах из 10 анализируемых было обнаружено у единственного пациента с летальным исходом. Полученные данные, по всей видимости, могут свидетельствовать о генетической предрасположенности к более тяжелому течению ЛД.

Литература

1. WHO. Dengue and severe dengue. Fact-sheet. [Электронный ресурс]. URL https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dengue-and-severe-dengue (дата обращения: 03.04.2021)

2. Надеев А.П., Мальцева Ю.Г., Шишкина Е.Ю. и др. Лихорадка денге с летальным исходом // Архив патологии. 2020. Т. 82. № 1. С. 52-55. DOI: https://doi.org/10.17116/patol20208201152

3. Сайфуллин М.А., Келли Е.И., Базарова М.В. и др. Случай лихорадки денге с летальным исходом // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2015. Т. 20, № 2. С. 49-51.

4. Perera R., Kuhn R.J. Structural proteomics of dengue virus // Curr. Opin. Microbiol. 2008. Vol. 11, N 4. P. 369-377. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.06.004

5. WHO. Dengue haemorrhagic fever: diagnosis, treatment, prevention and control. 2nd ed. Geneva (Switzerland): WHO, 1997. 84 p. ISBN 92-4-154500-3.

6. Randall R.E., Goodbourn S. Interferons and viruses: an interplay between induction, signalling, antiviral responses and virus countermeasures // J. Gen. Virol. 2008. Vol. 89, Pt. 1. P. 1-47. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.83 391-0

7. Palma-Ocampo H.K., Flores-Alonso J.C., Vallejo-Ruiz V. et al. Interferon lambda inhibits denge virus replication in epithelial cells // Virology J. 2015. Vol. 12. P. 150. DOI: https://doi.org/10.1186/s12985-015-0383-4

8. Camp J.V., Jonsson C.B. A role for netrophils in viral respiratory disease // Front. Immunol. 2017. Vol. 8. P. 550. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.00550

9. Николаева Л.И., Сапронов Г.В., Куприянов В.В. Роль интерферонов-лямбда в иммунной защите от гриппа // Инфекционные болезни. 2019. Т. 17, № 1. С. 86-92. DOI: https://doi.org/10.20953/1729-9225-2019-1-86-92

10. Самоходская Л.М., Балацкий А.В., Садекова О.Н. и др. Молекулярно-генетический анализ предрасположенности человека к мультифакторным заболеваниям / под ред. А.В. Ткачука. Москва : Издательство Московского университета, 2011. 387 с. ISBN 978-5-211-066282-5.

11. Khor C.C., Hibberd M.L. Host-pathogen interactions revealed by human genome-wide surveys // Trends Genet. 2012. Vol. 28. P. 233-243. DOI: https://doi:10.1016/j.tig.2012.02.001

12. Blanco-Abad V., Noia M., Valle A. et al. The coagulation system helps control infection caused by the ciliate parasite Philasterides dicentrarchi in the turbot Scophthalmus maximus (L.) // Dev. Comp. Immunol. 2018. Vol. 87. P. 147-156. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dci.2018.06.001

13. Thomas D.L., Thio C.L., Martin M.P. et al. Genetic variation in IL28B and spontaneous clearance of hepatitis C virus // Nature. 2009. Vol. 461, N 7265. P. 768-801. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08463

14. Ge D., Fellay J., Simon J.S. et al. Genetic variation in IL28B predicts hepatitis C treatment0induced viral clearance // Nature. 2009. Vol. 461, N 7262. P. 399-401. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08309

15. Barkhash A.V., Babenko V.V., Voevoda M.I., Romaschenko A.G. Association of IL28B and IL10 gene polymorphism with predisposition to tick-borne encephalitis in Russian population // Ticks Tick Borne Dis. 2016. Vol. 7, N 5. P. 808-812. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2016.03.019

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Горелов Александр Васильевич
Академик РАН, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии НОИ «Высшая школа клинической медицины им. Н.А. Семашко» ФГБОУ ВО «Российский университет медицины» Минздрава России, профессор кафедры детских болезней Клинического института детского здоровья им. Н.Ф. Филатова ФГАОУ ВО Первый МГМУ им И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), заместитель директора по научной работе ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора (Москва, Российская Федерация)

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»