В последнее время накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что полиморфизм единичных нуклеотидов (SNP) за счет формирования специфических аллелей генов вносит важный вклад в индивидуальные особенности иммунитета. В настоящем обзоре рассмотрены известные на сегодня сведения о влиянии функционального полиморфизма генов, ответственных за распознавание патогена и реализующих свое действие на начальных этапах воспаления, на характер протекания защитных реакций и предрасположенность к ряду заболеваний. Общей чертой функционального полиморфизма генов TLR и большинства других молекул является снижение способности распознавания соответствующих лигандов, приводящее к менее выраженной активации клеток после встречи с патогенами. Безусловно, приведенные данные свидетельствуют лишь о предрасположенности индивидуумов с конкретными SNP к тому или иному заболеванию или характеру его протекания, однако, приведенные примеры о связи некоторых аллелей со смертностью при сепсисе и с развитием атопии убеждают в серьезности данного подхода. В настоящее время изучение полиморфизма генов регуляторных молекул воспаления приобретает особую актуальность. Знание их роли в патогенезе многих заболеваний, наряду с достижениями современной геномики позволяет, с одной стороны, прогнозировать риск развития патологии или тяжесть ее протекания, с другой стороны, подобрать специфическую терапию, включая средства иммунокоррекции, для конкретного пациента. (Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 1. С. 3–10.)
Ключевые слова: TLR, гены, полиморфизм, SNP.
В результате проведения программы «Геном человека» удалось полностью расшифровать нуклеотидную последовательность ДНК и выяснить, что у человека существует примерно 35000 генов, кодирующих соответствующие полипептиды [27]. При этом оказалось, что гены разных людей при почти полной идентичности, тем не менее, не абсолютно одинаковы. На уровне последовательностей генов отличия между двумя индивидуумами составляют около 0,1 % [32]. Наиболее частой причиной различий в структуре генов являются точечные мутации—замены единичных нуклеотидов или т.н. полиморфизм единичных нуклеотидов (SNP — singlenucleotide polymorphism). Кроме того, более редко встречаются и другие генетические изменения, напри! мер, различное число повторений одинаковых коротких участков гена—тандемные повторы частей гена, а также делеции нуклеотидов или небольших фрагментов гена. Частота появления замен нуклеотидов в результате редупликации составляет более 1 %, следовательно, учитывая наличие в геноме человека примерно 3,2 миллиардов оснований, у конкретного индивидуума возможно присутствие нескольких миллионов SNP [26]. Однако большая часть SNP в кодирующих участках генов (экзонах) элиминируется как в процессе репарации ДНК, так и в результате естественного отбора, т.к. приводит к серьезным нарушениям структуры кодируемого белка. Поэтому SNP в экзонах, приводящие к замене аминокислоты, встречаются достаточно редко—лишь в 5 % случаев всех выявляемых точечных мутаций [9]. Большинство выявляемых SNP замен чаще затрагивают 5 либо 3 концевые регуляторные участки генов, например, область промотора, или располагаются в не кодирующих областях (интронах) и не отражаются на аминокислотной последовательности транслируемого белка. Однако часть из них может влиять на скорость транскрипции генов, стабильность мРНК и, тем самым, приводить к увеличению или уменьшению количества и уровня биологической активности синтезируемого пептида. Это явление получило название «функционального (ответственного за измененную продукцию) аллельного полиморфизма гена». В последнее время накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что именно SNP за счет формирования специфических аллелей генов вносят важный вклад в фенотипические различия между людьми, в том числе, в персональные особенности развития защитных реакций, а так же предрасположенность к целому ряду заболеваний [10, 24]. Как известно, индивидуальная восприимчивость организма к инфекциям определяется патогенностью микроорганизма, факторами окружающей среды и состоянием иммунной системы. Различия в генах, контролирующих защитные реакции организма, могут определять различный характер протекания воспалительного ответа и специфических иммунологических ре! акций при внедрении патогенов. В первую очередь это касается генов регуляторных молекул, обеспечивающих начальные этапы развития воспалительной реакции: распознавание патогена, проведение внутриклеточного активационного сигнала и синтез медиаторов развития воспалительной реакции, в состав которых входят и цитокины. В последние годы выполнено большое число работ, выявивших ассоциации между вариантами аллелей генов регуляторных молекул, реализующих свою активность на различных этапах воспаления, уровнями экспрессии этих генов, характером продукции соответствующих белков и предрасположенностью к тем или иным заболеваниям. В настоящем обзоре рассмотрены известные на сегодня сведения о влиянии функционального полиморфизма генов, ответственных за распознавание патогена и реализующих свое действие на начальных этапах воспаления, на характер протекания защитных реакций и предрасположенность к ряду заболеваний. Значительный интерес представляет также функциональный полиморфизм генов цитокинов и их рецепторов, т.к. именно эти медиаторы вносят наибольший вклад в регуляцию иммунитета. Однако обсудить все эти данные в рамках одного обзора, к сожалению, невозможно. Поэтому, описанию функционального полиморфизма генов цитокинов будут посвящены последующие обзоры. Развитие и регуляция начальных этапов неспецифических защитных реакций Защита на местном уровне после попадания в ткани патогена развивается путем формирования типичной воспалительной реакции с ее классическими проявлениями: гиперемией, развитием отека, появлением болевого синдрома и нарушением функций. Начало развития этой реакции связано с первичным распознаванием клетками миеломоноцитарного ряда сходных структурных компонентов различных патогенов, называемых молекулярными паттернами—PAMP (pathogenassociated molecular patterns) [20, 33]. Примерами молекулярных паттернов служат липополисахариды (ЛПС) грамотрицательных бактерий, пептидогликаны грамположительных микроорганизмов, вирусная двуспиральная РНК, а также ДНК, богатая CpolyG последовательностями, что характерно для ДНК бактерий. Несмотря на определенные особенности строения, характерные для разных видов микроорганизмов, молекулярные паттерны являются консервативными структура! ми, общими для какого либо типа патогена, как в случае ЛПС грамотрицательных бактерий. Во многих случаях они являются компонентами клеточной стенки микроорганизмов. Лейкоциты экспрессируют соответствующие паттернаспознающие рецепторы (ПРР), специфичные для определенных PAMP микроорганизмов. Среди клеточных ПРР главную роль в распознавании патогенов играют Toll подобные рецепторы (Tolllike receptors, TLR), названные так по аналогии с Toll рецепторами, открытыми впервые у дрозофилы [7]. Эти молекулы экспрессируются конститутивно и постоянно находятся в составе клеточной мембраны лейкоцитов, готовые к встрече и распознаванию патогенов. Кроме того, к ПРР относят и некоторые другие мембранные рецепторы (CD14, CD18, селектины и др.), а так же растворимые молекулы, способные распознавать PAMP, например, LBP—белок, связывающий ЛПС, и компоненты системы комплемента. LBP служит для связывания растворимого ЛПС, а компоненты комплемента запускают альтернативный либо лектиновый пути активации системы комплемента, что очень важно для осуществления одного из эффективных защитных механизмов врожденного иммунитета. В настоящее время известно 10 клеточных TLR, распознающих основные молекулярные паттерны бактерий, вирусов, грибов и других патогенов. При этом один лейкоцит может экспрессировать различные по специфичности ПРР, что позволяет одной клетке отвечать на разные типы патогенов. Клеточные ПРР являются рецепторами для запуска неспецифических защитных реакций, главным образом, проявляющихся в виде тканевого воспаления. После взаимодействия микроорганизмов или их компонентов с мембранными ПРР запускается внутриклеточный каскад передачи сигнала, во многом сходный для всех ПРР, приводящий к усилению функциональной активности лейкоцитов. На рисунке представлена общая схема начальных этапов активации неспецифического иммунитета на примере распознавания бактериального ЛПС с участием TLR4 и проведения внутриклеточного активационного сигнала. В последние годы выяснилось, что клеточный рецепторный комплекс для ЛПС состоит из нескольких молекул. Основным компонентом данного комплекса является TLR4 [37], представляющий собой одно цепочечный трансмембранный белок, который экспрессируется на различных типах лейкоцитов, включая дендритные клетки. Внеклеточные домены TLR!4 обеспечивают распознавание ЛПС, в котором принимают участие и другие белки, в частности, мембранная рецепторная молекула CD14
Рисунок. Схема развития воспалительной реакции при активации клеток ЛПС с участием TLR4
и адаптерная молекула MD2, обеспечивающая стабильность всего комплекса. Растворимый ЛПС в межклеточном пространстве связывается с молекулой LBP, которая, с одной стороны, способна нейтрализовать его активность как эндотоксина, а с другой стороны, важна для распознавания ЛПС, т.к. комплекс ЛПС с LBP гораздо эффективнее взаимодействует с клеточными рецепторами СD14 и TLR4. Рецептор CD14 не имеет внутриклеточной части, нужной для проведения активационного сигнала. Его функция сводится к связыванию ЛПС и формированию высоко аффинного рецепторного комплекса вместе с TLR4. Несмотря на отсутствие функции непосредственного проведения сигнала, без молекулы CD14 не формируется высоко аффинный рецепторный комплекс, и распознавание ЛПС нарушается. CD14 существует и в растворимой форме, не утрачивая способности взаимодействия с ЛПС. Кроме того, CD14 связывает также компоненты клеточной стенки грамположительных бактерий (пептидогликаны и липотейхоевую кислоту) и способствует их распознаванию TLR2. Проведение активационного сигнала после связывания ЛПС обеспечивает внутриклеточные домены TLR!4 путем взаимодействия с внутриклеточным адаптерным белком MyD88 и фосфорилированием с участием киназ IRAK1 и IRAK4 (см. рисунок). Вслед за этим происходит активация внутриклеточного фактора TRAF6, расщепление димерного комплекса IKK?/IKK?, освобождение и транслокация в ядро транскрипционного фактора NF?B, что приводит к началу экспрессии генов цитокинов, NO синтазы и генов других медиаторов, ферментов и регуляторных молекул воспаления. В результате происходит активация всех основных клеточных функций, связанных с развитием фагоцитоза и представлением антигенов, продукцией NO и свободных форм кислорода, синтезом низкомолекулярных медиаторов воспаления и группы провоспалительных цитокинов, к которым относятся интерлейкины (IL)—IL1, IL6, IL18, фактор некроза опухолей (TNF), интерфероны I типа, хемокины. Также происходит активация цитокинов, стимулирующих дифференцировку Т лимфоцитов хелперов I типа—IL12, IL23, IL27 [6]. Последнее служит своеобразным мостиком к началу развития реакций специфического иммунитета, связанных с распознаванием антигенных структур микроорганизмов. SNP в генах молекул, ответственных за распознавание патогена Полиморфизм генов, кодирующих молекулы, ответственные за развитие воспаления, встречается у различных структур распознавания патогенов, включая TLR и ассоциированные с ними мембранные белки, а также у внутриклеточных сигнальных молекул, таких как IRAK4, I?B?, каспаза 12 и некоторых др. [7, 36]. Общей чертой функционального полиморфизма генов TLR и большинства других молекул является снижение способности распознавания соответствующих лигандов либо проведения внутриклеточных сигналов, приводящее к менее выраженной активации клеток после встречи с патогенами. Для гена TLR2 описаны два варианта SNP, связанные с заменой аминокислоты Arg на Gln в положении 753 (Arg753Gln) или на T rp в положении 677 (Arg 677Trp). Обе замены касаются внутриклеточной части молекулы и приводят к нарушению функции проведения сигнала от лигандов TLR!2: пептидогликанов, липопротеинов и липотейхоевой кислоты [42]. В случае SNP Arg753Gln нарушения функции, судя по снижению уровня синтеза цитокинов, наблюдаются только в случае гомозиготного варианта Gln/Gln. Клетки доноров с гетерозиготными генотипами в ответ на стимуляцию липотейхоевой кислотой дают такой же уровень синтеза цитокинов, как и клетки от доноров с неизмененным, или «диким» генотипом, т. е. одного функционально нормального аллеля гена TLR2 достаточно для полного обеспечения воспалительного ответа [3]. Эта мутация встречается достаточно редко: согласно данным E. Lorenz et al., — лишь у 3 из 110 обследованных здоровых лиц и у 2 из 91 больного сепсисом, однако, оба пациента имели стафилококковую инфекцию [30]. TLR2 отвечает за распознавание PAMP грамположительных микроорганизмов, поэтому, несмотря на недостаток клинических данных, можно предположить, что нарушения его функции приводят к повышенной восприимчивости к стафилококковому сепсису. Результаты изучения влияния полиморфизма гена TLR2 на развитие защитных реакций получили подтверждение у больных туберкулезом легких. Так как TLR2 играет решающую роль в распознавании PAMP микобактерий, возникло предположение, что нарушения его функционирования в случае SNP Arg 753 Gln в результате замены нуклеотидов G на A могут привести к снижению иммунитета при туберкулезе и неблагоприятному течению заболевания. Действительно, согласно результатам A. Ogus et al., оказалось, что данный SNP встречается у 17,9 % больных туберкулезом и лишь у 7,7 % доноров, причем, генотип АА наиболее сильно связан с развитием туберкулеза. Риск заболеваемости туберкулезом возрастает в 6,04 раза при генотипе AA и в 1,6 раза при генотипе GA по сравнению с генотипом GG [35]. Также выявлена значительная ассоциация с этим заболеванием варианта SNP Arg 677 Trp гена TLR2 [5]. Эти результаты подтверждают приведенные выше данные о значении описанных мутаций в нарушении функций TLR2. TLR2 принимает участие в распознавании PAMP и других видов микобактерий. Примером, подтверждающим его ключевую роль в развитии воспалительной реакции, служат результаты изучения продукции TNF? и IL12 после взаимодействия макрофагов больных лепрой с микобактериями [21]. Оказалось, что больные лепрой имеют повышенную частоту встречаемости аллеля Arg677Trp гена TLR2. Макрофаги больных, являющихся носителями этого SNP, синтезируют более низкие количества указанных цитокинов по сравнению с носителями не мутантного варианта гена. Это означает, что наличие данного SNP в гене TLR2 функционально значимо приводит к снижению воспалительного ответа на микобактерии, связанного с синтезом TNF? и IL12, то есть как раз тех цитокинов, которые обеспечивают дальнейшее развитие иммунного ответа с преимущественной активацией Т лимфоцитов хелперов I типа. Дефект начальных этапов адекватного распознавания патогена нарушает всю последующую цепь развития врожденного и приобретенного иммунитета, а это, в свою очередь, ведет к тяжелым клиническим проявлениям лепры. Не менее интересные данные получены при изучении полиморфизма гена TLR4. Известно, что генетические дефекты TLR4 у мышей приводят к полному отсутствию ответа на ЛПС [37]. Анализ структуры гена TLR4 человека выявил 29 различных SNP, из которых большинство расположены во внеклеточных доменах, обеспечивающих распознавание ЛПС, однако только два из них связаны с изменением функции ответа на ЛПС. Внутриклеточные участки последовательности более консервативны, там изменения затрагивают в основном С концевые зоны, критичные для проведения сигнала [44]. По мнению авторов исследования, это может быть обусловлено эволюционным давлением микроорганизмов, имеющих некоторые различия в строении ЛПС. У человека описаны случаи отсутствия нормальной чувствительности к ЛПС при наличии аминокислотных замен в последовательности TLR4 Asp299Gly, но не Thr 399 Ile, обе из которых расположены во внеклеточной части TLR4 [43]. SNP Asp299Gly, вызванный заменой нуклеотидов A896G, приводит к снижению ЛПС зависимой продукции лейкоцитами IL!1? [17], хотя в другом исследовании не удалось показать снижение ответа на ЛПС при наличии данных SNP [12]. Частота встречаемости SNP Asp299Gly оказалась значительно выше у больных с грамотрицательным сепсисом, завершившимся септическим шоком, по сравнению с общей популяцией. Кроме того, у носителей SNP Asp 299 Gly существенно чаще присутствуют грамотрицательные инфекции [31]. Еще более убедительные данные о связи аллеля Asp299Gly гена TLR4 с развитием сепсиса при грамотрицательных инфекциях приводят D. Agnese et al. [1]. Мутантный вариант гена встречался у 13 % добровольцев и у 18 % больных с сепсисом, но при наличии грамотрицательной микрофлоры частота его обнаружения достигала 79 %. Таким образом, генетически обусловленное снижение ответа на ЛПС приводит к избирательному нарушению защитных реакций организма против грамотрицательных бактерий, что определяет предрасположенность к более тяжелому течению сепсиса. По данным другого исследования, частота встречаемости аллеля Asp299Gly составила 5,9 % среди здоровых лиц (n = 879), 6,5 % среди больных с микробиологически подтвержденной менингококковой инфекцией (n = 1047) и не возрастала у погибших пациентов, поэтому роль указанного SNP в патологии, вызванной менингококками, остается под сомнением [39]. Возможно, здесь имеют значение упомянутые выше незначительные различия между ЛПС разных микроорганизмов, приводящие к особенностям ответа с участием TLR4. Как известно, развитие инфекционных осложнений является одной из причин преждевременных родов. Согласно данным E. Lorenz et al., присутствие гетеро или гомозиготного по SNP Asp 299Gly гена TLR4 достоверно выше у родившихся недоношенными детей, а также у их матерей [29].
Таким образом, отсутствие адекватного ответа на инфекцию в этом случае также может быть следствием носительства этого аллеля, связанного со снижением ответа на ЛПС. В ряде исследований показана ассоциация SNP Asp299Gly гена TLR4 с уменьшением риска развития атеросклероза и ишемической болезни сердца [2, 23]. Носители данного варианта гена имеют более низкие концентрации провоспалительных факторов, в частности, IL6, фибриногена и ряда адгезионных молекул в плазме периферической крови. Очевидно, уменьшение риска прогрессирования атеросклероза связано с подавлением развития воспалительной реакции, имеющей большое значение в механизме созревания атеросклеротической бляшки. Кроме того, в последнее время активно обсуждается значение в развитии атеросклеротического поражения сосудов хламидийной инфекции. Если принять во внимание данные о способности белка теплового шока 60 из Chlamydia pneumonia прямо активировать TLR4, становится понятной роль полиморфизма гена TLR4, вызывающего нарушение воспалительного ответа на патоген, при атеросклерозе [8]. В этом случае у лиц с SNP Asp299Gly в гене TLR4 будет менее интенсивно развиваться воспалительная реакция в стенке артерии, медленнее формироваться атеросклеротическая бляшка, и эти люди будут менее подвержены атеросклерозу. Следует упомянуть, что грамотрицательная инфекция, вызванная Chlamydia pneumonia, считается одним из факторов риска развития инфаркта миокарда. Однако другой функциональный полиморфизм—в гене LBP (Gly98Cys и Pro436Leu), продукт которого связывает ЛПС, не ассоциируется с предрасположенностью к этой болезни [19]. Еще один SNP G/C в позиции 11381 3 нетранслируемого региона гена TLR4 ассоциируется с раком простаты. Частота встречаемости генотипов CG или CC у пациентов составляет 24,1 %, тогда как у доноров—19,7 %; (p = 0,02), причем, указанная разница начинает увеличиваться после 65 лет. Носительство этой мутации в 39 % увеличивает риск раннего развития заболевания, а, как известно, рак простаты зачастую является следствием длительной инфекционной патологии, проявляющейся в виде хронического простатита [49]. Таким образом, полиморфизм гена TLR4 существенно отражается на характере развития инфекционной патологии, особенно при болезнях, вызванных грамотрицательными микроорганизмами, что вполне объяснимо, учитывая ключевую роль TLR!4 в распознавании и развитии воспалительного ответа на ЛПС. То же происходит при развитии атеросклеротических бляшек, т.к. воспаление, вызванное хламидиями, играет решающую роль в иммунопатогенезе атеросклероза. Вместе с тем, полиморфизм гена TLR4 не связан с развитием аллергии и аутоиммунных заболеваний [38, 40], т.к. проведение сигнала от ЛПС не играет ведущей роли в патогенезе этих болезней. Другой рецептор из этого семейства, TLR5, распознает бактериальный флагеллин—один из PAMP, ассоциированный с флагеллярной структурой многих разновидностей бактерий. TLR5 экспрессируется лейкоцитами и эпителиальными клетками, в частности, клетками легочного эпителия и при проникновении в легкие бактерий обеспечивает адекватное развитие воспаления и синтез про воспалительных цитокинов. В гене TLR5 в зоне стопкодона также обнаружен SNP, связанный с нарушением проведения сигнала после активации клеток флагеллином. Эта мутация значительно чаще выявляется при пневмонии, вызываемой легионеллами, иначе называемой «болезнью легионеров» [14]. SNP Ser249Pro в гене TLR6 ассоциируется с повышенным риском возникновения бронхиальной астмы [45]. Несколько SNP обнаружено в гене TLR9, ответственном за распознавание бактериальной CpolyG ДНК [28]. Один из аллелей гена TLR9, возникших в результате замены нуклеотидов Т на С в положении –1237, также ассоциирован с развитием бронхиальной астмы. Значительно чаще при этом заболевании выявляются SNPв генах TLR2, TLR4 и некоторых других Toll подобных рецепторов [11]. Это, по всей видимости, может быть связано с обусловленным данными мутациями нарушением регуляторных механизмов в иммунной системе, как и в случае полиморфизма гена CD14 (см. ниже). Любопытно, что частота встречаемости SNP в генах TLR рецепторов существенно различается в разных популяциях. Например, гомозиготные и гетерозиготные варианты SNP гена TLR4 Asp299Gly и Thr339Ile ни разу не встретились в группе обследованных китайцев (n = 491) [16]. Выявлены значительные частотные различия встречаемости различных SNP в гене TLR6 у европейцев, афроамериканцев и испанцев [45]. Для гена акцессорной молекулы MD!2, участвующей вместе с TLR!4 в формировании рецепторного комплекса для ЛПС, также описан функциональный полиморфизм, связанный с заменой нуклеотидов A на G в позиции –103 и приводящий к замене аминокислоты Thr35 на Ala. Эта замена приводит к снижению воспалительного ответа после взаимодействия клеток с ЛПС, однако, встречается достаточно редко—у 1 из 61 обследованного [15], хотя для окончательного суждения о встречаемости этого SNP требуются существенно большие выборки. Другая акцессорная молекула, CD14, либо в растворимой форме, либо в составе мембранного рецепторного комплекса принимает участие в связывании ЛПС, обеспечивая его дальнейшее взаимодействие с TLR4. В гене CD14 обнаружен функциональный полиморфизм, связанный с заменой нуклеотидов C на T в положении –159, что приводит к повышению экспрессии CD14 на моноцитах и параллельному увеличению уровня растворимого CD14 [4]. Согласно данным S. Gibot et al., генотип TT встречался существенно чаще у больных с септическим шоком и достоверно ассоциировал с риском гибели от этого заболевания. Среди пациентов с генотипом ТТ смертность при развитии септического шока составляет 71 %, тогда как у больных с другими генотипами—48 % [13]. Однако в других исследованиях показано, что указанный функциональный полиморфизм не влияет на развитие сепсиса и смертность больных [1, 18], поэтому однозначные выводы о роли данного полиморфизма в развитии тяжелых инфекционных осложнений делать преждевременно. В то же время выяснилось, что в случае гомозиготного варианта TT описанного аллеля гена CD14 уровень сывороточного IgE у аллергиков существенно ниже, чем при носительстве вариантов СС и CT [4]. Авторы высказали предположение, что CD14 участвует в регуляции уровня IgE в плазме периферической крови, и происходит это вследствие изменения регуляторных взаимоотношений Т лимфоцитов хелперов I и II типов, осуществляемых цитокинами. При встрече с бактериальными PAMP через TLR2 и TLR4 происходит передача активационного сигнала к синтезу цитокинов, в том числе IL12 и IL18, которые стимулируют диффе! ренцировку Т хелперов I типа. Увеличение экспрессии CD14 у лиц с вариантом ТТ этого гена приводит к усилению данного пути активации клеток, сдвигу баланса в сторону дифференцировки Т хелперов I типа, усилению синтеза ими INF?, вызывающего снижение уровня IgE. Любопытным является факт, что указанный вариант ТТ гена CD14 в сочетании с полиморфизмом гена молекулы адгезии лейкоцитов CD18 (кодон 441) ассоциируется с высоким риском сосудистого тромбоза и ранним параличом [48]. Показана ассоциация генотипа СС, связанного с низкой экспрессией CD14, с клиническими проявлениями бронхиальной астмы, аллергическим ринитом, положительными кожными пробами со специфическими аллергенами и сывороточным уровнем IgE [25, 47]. С другой стороны, полиморфизм гена CD14 (C 159T) не ассоциируется с псориазом [22] и ревматоидным артритом [41], что подтверждает описанную выше связь именно с аллергическим типом воспаления или с бактериальными инфекциями. Очевидно, в отличие от TLR!4, CD14 принимает участие в регуляции аллергических реакций. Тем не менее, здесь могут встречаться и отдельные исключения. Среди иммунопатологических состояний особняком стоит неспецифический язвенный колит. При этом заболевании показана связь полиморфизма генов большинства перечисленных регуляторных молекул с развитием патологии кишечника. Т аллель гена CD14 существенно чаще встречается у больных с неспецифическим язвенным колитом, что коррелирует с повышенными уровнями растворимого CD14 в плазме крове пациентов [34]. Нарушение ответа на ЛПС, обусловленное двумя описанными выше SNP гена TLR4, также ассоциировано с развитием неспецифического язвенного колита [46]. В данном случае снижение ответа на ЛПС приводит к развитию хронического воспаления, видимо, в результате нарушения процессов регуляции функционирования иммунной системы. Возможным объяснением этой связи служит роль инфекционного компонента в развитии неспецифического язвенного колита. Таким образом, SNP в генах рецепторов CD14, TLR4, а возможно, и других регуляторных молекул могут влиять не только на развитие инфекционных заболеваний, но, в отдельных случаях, и на развитие аутоиммунной патологии, т.к. приводят к выраженной дисрегуляции защитных реакций.
Заключение
Таким образом, SNP в генах регуляторных молекул начальных этапов развития воспалительной реакции в ряде случаев обусловливают функциональные нарушения, которые приводят к количественным изменениям протекания защитных реакций (но не к полному генетическому дефекту), что сказывается на развитии и исходе инфекционных заболеваний и иммунопатологических процессов. Часть рассмотренных SNP мутаций встречается относительно редко, однако некоторые—достаточно часто: в 30–45 % случаев среди здоровых лиц и до 80–90 % при определенных патологиях. Безусловно, изложенные выше данные свидетельствуют лишь о предрасположенности индивидуумов с конкретными SNP к тому или иному заболеванию или измененному характеру его протекания, однако, приведенные примеры о связи некоторых мутаций со смертностью при сепсисе и с развитием атопии убеждают в серьезности данного подхода. Особенно это может быть значимо при совместном носительстве сочетаний определенных SNP, существенно углубляющих нарушения реакций иммунитета. В настоящее время изучение полиморфизма генов регуляторных молекул воспаления приобретает особую актуальность. Знание их роли в патогенезе многих заболеваний, наряду с достижениями современной геномики позволяет, с одной стороны, прогнозировать риск развития патологии или тяжесть ее протекания, с другой стороны, подобрать специфическую терапию, включая средства иммунокоррекции, для конкретного пациента. В будущем изучение полиморфизма генов иммунного ответа может привести к формированию персональных генетических карт, позволяющих заранее предсказывать индивидуальные особенности иммунного ответа для реализации профилактических подходов к развитию иммунопатологии. При этом такой анализ возможен в самом раннем возрасте, что может открыть неограниченные возможности направленной профилактики и иммунокоррекции в течение всей жизни. Поэтому исследования в данной области набирают силу. Однако, по всей видимости, в настоящее время сделаны только первые шаги в этом направлении. Так как для решения задачи, учитывая большое число SNP и их индивидуальных сочетаний, требуется провести огромные популяционные и медикоенетические исследования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Agnese D., Calvano J., Hahm S. et al. Human tolllike receptor 4 mutations but not CD14 polymorphisms are associated with an increased risk of gramnega tive infections // J. Infect. Diseases. — 2002. — Vol. 186. — P. 1522–1525.
2. Ameziane N. Association of the Tolllike receptor 4 gene Asp299Gly polymor phism with acute coronary events // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 2003. — Vol. 23. — P. 61–64.
3. von Aulock S., Schroder N., Traub S. et al. Heterozygous tolllike receptor 2 polymorphism does not affect lipoteichoic acidinduced chemokine and inflammatory responses // Infect. and Immun. — 2004. — Vol. 72. — P. 1828–1831.
4. Baldini M., Lohman I., Halonen M. et al. A polymorphism in the 5 flanking region of the CD14 gene is associated with circulating soluble CD14 levels and with total serum immunoglobulin E // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. — 1999. — Vol. 20. — P. 976–983.
5. BenAli M., Barbouche M. R., Bousnina S. et al. Tolllike receptor 2 Arg677Trp polymorphism is associated with susceptibility to tuber culosis in Tunisian patients// Clin. Diagn. Lab. Immunol. — 2004. — Vol. 11. — P. 625–626.
6. Beutler B. Innate immunity: an overview // Mol. Immunol. — 2004. — Vol. 40. — P. 845–859.
7. Brightbill H., Modlin R. Tolllike receptors: molecular mechanisms of the mammalian immune response // Immunology. — 2000. — Vol. 101. — P. 1–10.
8. Bulut Y. Chlamydial heat shock protein 60 activates macrophages and endothelial cells through Tollike receptor 4 and MD2 in a MyD88dependent pathway // J. Immunol. — 2002. — Vol. 168. — P. 1435–1440.
9. Cargill M., Altshuler D., Ireland J. et al. Characterization of singleucleotide polymorphisms in coding regions of human genes // Nat. Genet. — 1999. — Vol. 22. — P. 231–238.
10. Collins F., McKusick V. Implication of the Human Genome Project for medical science // JAMA. — 2001. — Vol. 285. — P. 540–544.
11. Eder W., Klimecki W., Yu L. et al. Tolllike receptor 2 as a major gene for asthma in children of European farmers // J. Allergy Clin. Immunol. — 2004. — Vol. 113. — P. 482–488.
12. Erridge C., Stewart J., Poxton I. Monocytes heterozygous for the Asp299Gly and Thr399Ile mutations in the Tolllike receptor 4 gene show no deficit in lipopolysaccharide signaling // J. Exp. Med. — 2003. — Vol. 197. — P. 1787–1791.
13. Gibot S., Cariou A., Drouet L. et al. Association between a genomic polymorphism within the CD14 locus and septic shock susceptibility and mortality rate // Crit. Care. Med. — 2002. — Vol. 30. — P. 969–973.
14.Hawn T., Verbon A., Lettinga K. et al. A common dominant TLR5 stop codon polymorphism abolishes flagellin signaling and is associated with susceptibility to legionnaires’ disease // J. Exp. Med. — 2003. — Vol. 198. — P. 1563–1572.
15. Hamann L., Kumpf O., Muller M. et al. A coding mutation within the first exon of the human MD2 gene results in decreased lipopolysaccharideinduced signaling // Genes Immun. — 2004. — Vol. 5. — P. 283–288.
16. Hang J., Zhou W., Zhang H. et al. TLR4 Asp299Gly and Thr399Ile polymorphisms are very rare in the Chinese population // J. Endotoxin. Res. — 2004. — Vol. 10. — P. 238–240.
17. Heesen M., Wessiepe M., Kunz D., Vasickova K. et al. Rapid and reliable genotyping for the Tolllike receptor 4 A896G polymorphism using fluorescencelabeled hybridization probes in a realtime polymerase chain reaction assay // Clin. chim. acta. — 2003. — Vol. 333. — P. 47–49.
18. Hubacek J., Stuber F., Frohlich D. et al. The common functional C(159)T polymorphism within the promoter region of the lipopolysaccharide receptor CD14 is not associated with sepsis development or mortality // Genes Immun. — 2000. — Vol. 1. — P. 405–407.
19. Hubacek J. A., Pitha J., Skodova Z. et al. Polymorphisms in the lipopolysaccharide binding protein and bactericidal/permeabilityincreasing protein in patients with myocardial infarction// Clin. Chem. Lab. Med. — 2002. — Vol. 40. — P. 1097–1100.
20. Janeway C.A. Approaching the asymptote Evolution and revolution in immunol ogy // Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. — 1989. — Vol. 54. — P. 1–13.
21. Kang T.J., Lee S.B., Chae G.T. A polymorphism in the tolllike receptor 2 is associated with IL12 production from monocyte in lepromatous leprosy // Cytokine. — 2002. — Vol. 20, № 2. — P. 56–62.
22. Karhukorpi J., Ikaheimo I., Karvonen J., Karttunen R. Promoter region polymorphism of the CD14 gene (C159T) is not associated with psoriasis vulgar is // Eur. J. Immunol. — 2002. — Vol. 29. — P. 57–60.
23. Kiechl S. Tolllike receptor 4 polymorphisms and atherogenesis // N. Engl. J. Med. — 2002. — Vol. 347. — P. 185–192.
24. Konenkov V.I., Prokofiev V.F., Shevchenko A.V. et al. Polymorphism of immune response genes as a factor for predisposition to development of diseases // Rus. J. Immunol. — 2001. — Vol. 6, № 2. — P. 123–130.
25.Koppelman G., Reijmerink N., Colin Stine O. et al. Association of a promoter polymorphism of the CD14 gene and atopy // Am. J. Respir. Crit. Care. Med. — 2001. — Vol. 163. — P. 965–969.
26. Kruglyak L., Nickerson D. Variation is the spice of life // Nat. Genet. — 2001. — Vol. 27. — P. 234–236.
27. Lander E. S., Linton L. M., Birren B. et al. Initial sequencing and analysis of the human genome // Nature. — 2001. — Vol. 409. — P. 860–921.
28. Lazarus R., Klimecki W., Raby B. et al. Singleucleotide polymorphisms in the Tolllike receptor 9 gene (TLR9): frequencies, pairwise linkage disequilibrium, and haplotypes in three U. S. ethnic groups and exploratory caseontrol disease association studies // Genomics. — 2003. — Vol. 81. — P. 85–91.
29. Lorenz E., Hallman M., Marttila R.et al. Association between the Asp299Gly polymorphisms in the Tolllike receptor 4 and premature births in the Finnish population // Pediat. Res. — 2002. — Vol. 52. — P. 373–376.
30.Lorenz E., Mira J., Cornish L., Arbour N., Schwartz D. A novel polymorphism in the tolllike receptor 2 gene and its potential association with staphylococcal infection // Infect. Immun. — 2000. — Vol. 68. — P. 6398–6401.
31. Lorenz E., Mira J., Frees K., Schwartz D. Relevance of mutations in the TLR4 receptor in patients with gramnegative septic shock // Arch. Intern. Med. — 2002. — Vol. 162. — P. 1028–1032.
32. Masood E. As consortium plans free SNP map of human genome // Nature. — 1999. — Vol. 398. — P. 545–546.
33. Medzitov R., Janeway C.A. Innate immunity: the virtues of a nonclonal system of recognition // Cell. — 1997. — Vol. 91. — P. 295–298.
34. Obana N., Takahashi S., Kinouchi Y. et al. Ulcerative colitis is associated with a promoter polymorphism of lipopolysaccharide receptor gene, CD14 // Scand. J. Gastroenterol. — 2002. — Vol. 37. — P. 699–704.
35. Ogus A., Yoldas B., Ozdemir T. et al. The Arg753GLn polymorphism of the human tolllike receptor 2 gene in tuberculosis disease // Eur. Respir. J. — 2004. — Vol. 23. — P. 219–223.
36.Picard C. Pyogenic bacterial infections in humans with IRAK4 deficiency // Science. — 2003. — Vol. 299. — P. 2076–2079.
37.Poltorak A., He X., Smirnova I. et al. Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57Bl/10ScCr mice: mutations in Tlr4 gene // Science. — 1998. — Vol. 282. — P. 2085–2088.
38. Raby B., Klimecki W., Laprise C. et al. Polymorphisms in tolllike receptor 4 are not associated with asthma or atopyrelated phenotypes // Am. J. Respir. Crit. Care Med. — 2002. — Vol. 166. — P. 1449–1156.
39. Read R., Pullin J., Gregory S., Borrow R. et al. A functional polymorphism of tolllike receptor 4 is not associated with likelihood or severity of meningococcal disease // J. Infect. Dis. — 2001. — Vol. 184. — P. 640–642.
40. Reindl M., Lutterotti A., Ingram J. et al. Mutations in the gene for tolllike receptor 4 and multiple sclerosis // Tissue Antigens. — 2003. — Vol. 61. — P. 85–88.
41. Repo H., Anttonen K., Kilpinen S. et al. CD14 and TNFa promoter polymorphisms in patients with acute arthritis. Special reference to development of chronic spondy loarthropathy // Scand. J. Rheumatol. — 2002. — Vol. 31. — P. 355–361.
42. Schroder N., Hermann C., Hamann L. et al. High frequency of polymorphism Arg753Gln of the Tolllike receptor 2 gene detected by a novel allelespecific PCR // J. Mol. Med. — 2003. — Vol. 81. — P. 368–372.
43.Schwartz D. Inhaled endotoxin, a risk for airway disease in some people // Respir. Physiol. — 2001. — Vol. 128. — P. 47–55.
44. Smirnova I., Poltorak A., Chan E. et al. Phylogenetic variation and polymorphism at the tolllike receptor 4 locus (TLR4) // Genome Biol. — 2000. — Vol. 1. — P. 2–9.
45. Tantisira K., Klimecki W., Lazarus R. Tolllike receptor 6 gene (TLR6): singlenucleotide polymorphism frequencies and preliminary association with the diagnosis of asthma // Genes Immun. — 2004. — Vol. 5. — P. 343–346.
46. Torok H.P., Glas J., Tonenchi L. et al. Polymorphisms of the lipopolysaccharidesignaling complex in inflammatory bowel disease: association of a mutation in the Tolllike receptor 4 gene with ulcerative colitis // Clin. Immunol. — 2004. — P. 112. — P. 85–91.
47. Woo J., Assa’ad A., Heizer A. et al. The –159 C?T polymorphism of CD14 is associated with nonatopic asthma and food allergy // Allergy Clin. Immunol. — 2003. — Vol. 112. — P. 438–444.
48. Zee R.Y., Bates D., Ridker P.M. A prospective evaluation of the CD14 and CD18 gene polymorphisms and risk of stroke // Stroke. — 2002. — Vol. 33. — P. 892–895.
49. Zheng S.L., AugustssonBalter K., Chang B. et al. Sequence variants of tolllike receptor 4 are associated with prostate cancer risk: results from the cancer prostate in Sweden Study // Cancer Res. — 2004. — Vol. 64. — P. 2918–2922.
Functional gene polymorphisms of the molecules regulating inflammation A.S. Simbirtsev, A.Yu. Gromova State Research Institute of Highly Pure Biopreparations, St. Petersburg During last years a lot of data have been accumulated concerning the role of single nucleotide polymorphisms (SNP), forming specific alleles of certain genes, in the individual variations of immune reactivity. In this review we have summarized existing data on influence of the genetic functional polymorphisms of the early inflammatory genes responsible for the pathogen detection on the mode of defence reactions and predisposition to some illness. Common feature of the functional TLR gene polymorphisms considered to be a decrease in the detection and binding specific ligands and consequent decrease of pathogen induced cell activation. It is evident that these results show only predisposition of individuals carrying some SNP to various diseases, but examples of certain allele linkage with mortality in sepsis and with atopy makes these investigations more than serious. Nowadays SNP studies are of especial importance because it can make prognosis for the risk of severe illness development, and from the other hand in advance propose specific individual therapy, including modern immunotherapy. (Cytokines and Inflammation. 2005. Vol. 4, № 1. P. 3–10.)
