Ассоциация генов HLA II класса с развитием ревматоидного артрита у взрослых и ювенильного идиопатического артрита у детей русской популяции Челябинской области 

В статье изучены особенности частоты встречаемости генов HLA II класса локусов DR, DQA1, DQB у больных ревматоидным артритом и ювенильным идиопатическим артритом в популяции русских Челябинской области. В указанных локусах авторами определены гены предрасположенности и устойчивости к развитию аутоиммунных ревматических заболеваний. 

Заболеваемость аутоиммунными ревматическими заболеваниями и их распространенность су­щественно варьирует среди этнически и географически различных популяций во всем мире. Наибо­лее распространенным среди взрослого населения является ревматоидный артрит, а наиболее частым и самым инвалидизирующим ревматическим заболеванием у детей является ювенильный идиопатический артрит [1].

Ревматоидный артрит (РА) — аутоиммунное ревматическое заболевание неизвестной этиологии, характеризующееся хроническим эрозивным артритом и системным поражением внутренних орга­нов [1]. Ювенильный идиопатический артрит (ЮИА) рассматривается как артрит неустановленной этиологии, присутствующий в течение 6 недель, возникший до 16-летнего возраста, при исключении других заболеваний [2]. От ревматоидного артрита взрослых ювенильный ревматоидный артрит от­личается как по суставным, так и по внесуставным проявлениям [3].

РА и ЮИА соответствуют модели мультифакториального, полигенно-наследуемого заболева­ния, для которого являются характерными семейная подверженность, наличие наследственных мар­керов предрасположенности к заболеванию, вариабельность клинических проявлений, зависящая от пола и возраста. К наследственным факторам, вовлеченным в процесс развития РА и ЮИА, традици­онно относят генетическую предрасположенность, гормональный фон, расовую/этническую принад­лежность, а к средовым — разнообразные внешние воздействия (вирусная и бактериальная инфек­ции, травма сустава, переохлаждение организма, инсоляция, лекарственные препараты и др.).

Роль наследственных факторов в развитии заболевания подтверждают различные иммуногенетические исследования [4, 5], при этом примерно 17 % для ЮИА и 40 % для РА от всей генетической составляющей принадлежит главному комплексу гистосовместимости человека — системе HLA [6, 7]. Детальный анализ ассоциаций РА и ЮИА с системой HLA демонстрирует, что HLA аллели ассоциируются не только с чувствительностью, но и с протекцией (устойчивостью) к развитию забо­левания [8, 9].

Кроме этого, поиск генов предрасположенности, как и устойчивости к РА и ЮИА, проводимый во всем мире, привел к пониманию наличия межпопуляционных и межэтнических особенностей аллельного полиморфизма системы HLA, отражающих своеобразие условий проживания и образа жиз­ни популяций в различных регионах мира [10]. Так, по данным многих авторов, заболеваемость и распространенность РА и ЮИА существенно варьирует среди этнически и географически различных популяций во всем мире. Известны регионы как с высокой (Англия, Швеция, Финляндия, Норвегия, Австралия, США), так и с низкой (Африка, Азиатские страны — Индия, Корея, Китай, Япония) час­тотой заболеваемости как для ЮИА, так и для РА. При этом даже в пределах одной страны заболе­ваемость РА и ЮИА отличается между различными этническими группами [5, 11].

Целью нашего исследования является анализ распределения генов HLA II класса локусов DRB1, DQA1, DQB1 у детей, страдающих ЮИА, и взрослых с диагнозом РА русской этнической группы Челябинской области.

Материал и методы

Группа больных ЮРА. Нами был обследован материал от 67 детей (67 % девочек и 33 % маль­чиков) в возрасте 1-17 лет с установленным диагнозом ЮИА русской этнической группы. В соответствии с вариантом течения заболевания системный вариант отмечался у 22 пациентов (33 %); олигоартикулярный у 25 детей (37 %); полиартикулярный вариант верифицирован у 20 боль­ных (30 %). Длительность заболевания к моменту исследования составила в среднем 4,8±4,3 года, манифестация первых клинических проявлений наблюдалась в среднем в 5,7±4,5 года.

Группа больных РА. Среди общего количества обследованных больных РА было 83 женщины (83 %) и 17 мужчин (17 %). Возраст больных был от 19 до 75 лет, средний возраст составил 51,5±12,0 лет. Возраст начала заболевания от 12 до 68 лет, средний возраст начала заболевания соста­вил 40,7±13,1 года. Все пациенты были классифицированы по группам согласно рабочей классифи­кации ревматоидного артрита.

В качестве контрольной группы использовали популяционную выборку, сформированную на основе ДНК-банка потенциальных доноров стволовой клетки ОГУП «Челябинская областная станция переливания крови». Контрольную группу составили 207 человек русской национальности, являю­щихся донорами Челябинской областной станции переливания крови и постоянно проживающих в Челябинской области. Одним из критериев отбора образцов было отсутствие родства между инди­видуумами.

Типирование генов HLA I и II класса локусов DRB1, DQA1, DQB1 проводилось методом ПЦР с помощью наборов реагентов фирмы «ДНК-Технология» и набором сиквенс-специфических прай-меров [12].

Статистическая обработка включала расчет частоты встречаемости гена (Рх) и антигена (Ах%), рассчитываемая по закону Харди-Вайнберга, X² критерий Пирсона с использованием поправки Йетса на непрерывность и критерий отношения шансов (OR).

Результаты и их обсуждение

Основой патогенеза ревматоидного артрита и идиопатического артрита является нарушение пре­зентации антигенов. Доминантную роль в селекции и презентации антигенов в кооперации иммун­ных клеток играют гены HLA и кодированные ими антигены. Согласно литературным данным, в ев­ропеоидных популяциях установлена ассоциация ревматоидного артрита взрослых с генами локуса DRB1*01, *03, *04, а для ЮИА с генами B*27, DRB1*08, *11 [13-15].

В нашем исследовании при сравнении группы больных ЮИА нами определено статистически достоверное повышение частоты встречаемости гена DRB1*08 (р < 0,05, OR = 3,2, 95 % CI = 1,4-6,8). Сравнительный анализ распределения вариантов генов в локусе DQA1 показал, что в данной группе пациентов выявлено повышение частоты аллеля DQA1*04:01 (р < 0,05, OR = 3,3, 95 %CI = 1,4-7,5) относительно контроля. Результаты представлены в таблице.

В локусе DQB1 у детей с ЮИА повышена частота встречаемости аллеля DQB1*04:02 (р < 0,05, OR = 3,2, 95 %CI = 1,3-7,6). Результаты расчетов критерия отношения шансов (OR) и значение 95 % доверительного интервала свидетельствуют об ассоциативной роли этих генов в развитии ЮИА в популяции русских, проживающих на территории Челябинской области. При этом следует отме­тить, что наши данные согласуются с исследованиями, проведенными в различных европейских по­пуляциях, например: Греции, Германии, Норвегии, Дании, Польше [10].

В группе больных РА установлено достоверное повышение частоты встречаемости гена HLA DRB1*04, чем в контрольной группе (57,00 % у больных РА против 18,81 % в контроле, р < 0,001, OR = 5,72), что определяет предрасполагающую роль этого гена в развитии РА. Эти данные совпада­ют с выводами работ о положительной ассоциации DRB1*04 c РА в большинстве европейских попу­ляций [7, 16].

У больных РА, проживающих в Челябинской области, достоверно реже встречаются следующие варианты гена HLA DRB1: *11 (10 % против 18 %, X² = 3,89, р < 0,05, OR = 0,48 при 95 %CI = 0,23­1,01), *13 (12,0 % против 27,7 %, X² = 9,48, р < 0,05 OR = 0,36 при 95CI% = 0,18-0,70), *15 (13,0 % против 26,7 %, X² = 7,31, р < 0,05, OR = 0,41 при 95 %CI = 0,21-0,80). Так как OR этих генов меньше 0,5 и эти значения с учетом 95 %-ного доверительного интервала меньше единицы, то полученные результаты позволяют рассматривать данные варианты HLA DRB1 как протекторные для развития РА у русских Челябинской области.

Сравнительный анализ распределения вариантов гена HLA DQA1 показал, что в группе больных РА достоверно повышена частота аллеля DQA1*03:01 относительно контроля (61,0 % против 23,3 %, X² = 41,45, р < 0,001, OR = 5,16 95 %CI = 3,07-8,67). Аллели DQA1*01:02, *01:03 встречаются досто­верно реже (x² = 7,54, р < 0,05 и X² = 5,36, р < 0,05), что позволяет предположить протективую роль этих аллелей в развитии предрасположенности к РА.

В локусе DQB1 у больных РА достоверно повышена частота аллеля *03:02 (34,0 % против 14,36 %, X² = 15,63, р < 0,001, OR = 3,07, 95 %CI = 1,73-5,45). В меньшей степени оказалась повы­шенной частота другого аллеля DQB1*03:01. Однако это повышение не достигало уровня статисти­ческой значимости (р > 0,05). Достоверно и очень существенно снижена частота встречаемости алле­ля DQB1*0602/8 в группе больных ревматоидным артритом (16,0 % против 40,1 %, X² = 17,82, р < 0,001, OR = 0,28, 95 %CI = 0,16-0,52).

Полученные ассоциации определенных вариантов генов HLA различных локусов II класса с раз­витием ревматоидного артрита взрослых и ювенильного идиопатического артрита могут объясняться либо прямым включением HLA-антигенов в патогенез этих болезней (теория «молекулярной мимик­рии», рецепторная теория, гипотеза общего эпитопа), либо существованием неравновесного сцепле­ния между аллелями HLA и генами-регуляторами иммунного ответа (Ir-генами).

Точные механизмы ассоциации HLA-DRB1*08, DQA1*04:01, DQB1*04:02 с ЮИА еще не выяс­нены. По некоторым данным, HLA- DRB1*08 находится в неравновесном сцеплении с геном ТАР1В, который кодирует мембранные белки-переносчики, отвечающие за движение эндогенных антиген­ных пептидов по эндоплазматической сети и погрузку их на молекулы HLA I и II класса. Таким обра­зом, абберации в ТАР-генах могут нарушать процесс доставки антигенных, в том числе и эндоген­ных, пептидов к молекулам HLA. Однако следует отметить, что именно молекулы HLA-DRB1 игра­ют ведущую роль в изменении процесса презентации антигенов иммунокомпетентным клеткам. В результате происходит стимуляция выработки провоспалительных цитокинов Т-лимфоцитами, в том числе ФНО-а, которые, в свою очередь, стимулируют пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов и продукцию аутоантител [4, 6].

Механизм ассоциации генов HLA-DRB1*04, DQA1*03:01, DQB1*03:02 с РА был предложен еще в 1987 г. П.Грегерсеном. Согласно его теории, варианты генов HLA-DRB1*04, которые ассоциирова­ны с РА, кодируют синтез очень близких друг другу последовательностей аминокислот в положении 8-12 первой гипервариабельной области DRp1 цепи, образующей антигенсвязывающую бороздку. Эти последовательности получили название «общий эпитоп» (shared epitope — SE). Точные механиз­мы реализации «общего эпитопа» в развитии заболевания до конца не выяснены. Возможно, этот эпитоп с высокой степенью аффинности специфически связывает антигены синовиальных оболочек, что активирует иммунную реакцию аутореактивных клонов Т-лимфоцитов на собственные антигены суставной ткани, и таким образом предрасполагает к аутоиммунному артриту [17]. Но до сих пор не было идентифицировано такого пептида, который узнавался бы единственным Т-хелпером и выходил на однотипное развитие иммунного ответа в определенных органах-мишенях. Однако некоторые из­мененные варианты естественных пептидов приближаются к требуемой модели, делая это объясне­ние вполне вероятным. Однако такая же последовательность также присутствует на DRp 1 цепи HLA-DRВ1*03, но его роль в патогенезе РА в нашем исследовании не определена, что может объясняться этническими особенностями изучаемой популяции.

Помимо ассоциации с развитием аутоиммунных ревматических заболеваний в нашем исследо­вании определены протективные к развитию заболевания гены HLA: DRB1*11, DRB1*13, DRB1*15, DQA1*01:02, DQA1*01:03, DQB1*06:02. Подобные ассоциации были обнаружены в исследованиях других мировых популяциях — англичан, норвежцев, датчан [11]. Основываясь на этих наблюдени­ях, E.Zanelli сформулировал альтернативную гипотезу для механизма ассоциации между генами HLA II класса и РА — гипотеза резистентности РА, или RAP гипотеза (Rheumatoid АгЙіг^ Protective hypothesis) [18]. Согласно этой гипотезе, в молекуле DRB1, функция DERAA последовательности была не как части Р4 кармана, а как пептида, который может связаться с HLA-DQ молекулами и мо­жет быть узнан Т-регуляторными лимфоцитами (Treg+), которые подавляют индуцированные Т-клетки. Эта модель объясняет, почему DRB1*0103 и *0402-связанные гаплотипы не ассоциированы с РА, несмотря на носительство предрасполагающих DQ аллелей. Также DERAA-носительство DRp 1 цепей защищает против РА предрасположенности среди DQ5 позитивных индивидуумов и пересека­ется с прогрессированием заболевания среди DQ3 позитивных индивидуумов. Позднее D.Reviron классифицировал SE-негативные DRB1 аллели согласно электрическому заряду P4 кармана и иссле­довал ассоциацию между отрицательным или нейтральным зарядом c резистентностью к РА [19]. Другой подход был предпринят De Vries, который предложил новую форму SE модели, в которой наличие последовательности АА в положении 67-74 (вместо 70-74) прогнозирует или восприимчи­вость, или защиту в развитии РА [20]. Но на сегодняшний день ни одна из существующих гипотез не может полностью объяснить сложные отношения между генами HLA и РА или ЮИА.

Таким образом, полученные материалы позволяют предполагать, что определенные гены и алле­ли HLA II класса вовлечены в патологический процесс аутоиммунных ревматических заболеваний, но пути реализации этого процесса различны. Носительство предрасполагающего гена не является показателем неизбежности развития РА или ЮИА, но при соответствующем воздействии определен­ных факторов может выступать как одна из причин развития аутоиммунного процесса. 

Список литературы

1. НасоновЕ.Л. Ревматоидный артрит как общемедицинская проблема // Тер. архив. — 2004. — № 5. — С. 5-7.
2. Зарецкая Ю.М., Леднев Ю.А.HLA 50 лет. — Тверь: Триада, 2008. — 152 с.
3. Руководство по детской ревматологии / Под ред. Н.А.Геппе, Н.С.Подчерняевой, Г.А.Лыскиной. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. — 720 с.
4. Glass D.N., Gianini E.H. JRA as a complex genetic trait // Arthritis. Rheum. — 1999. — 42. — Р. 2261-2268.
5. TuressonС., Matterson EL. Genetic of rheumatoid arthritis // Mayo Clin. Proc. — 2006. — 81(1). — P. 64-101.
6. Prahalad S., Glass D.N. A comprehensive review of the genetics of juvenile idiopathic arthritis // Pediatric Rheumatology. — 2008. — 6. — P. 11.
7. Winchester R., Dwyer E., Rose S. The genetic basis of rheumatoid arthritis. The shared epitope hapothesis // Rheum. Dis. Clin. North Am. — 1992. — 18. — P. 761-783.
8. Hollenbach J.A., Thompson S.D., Bugawan T.L., Ryan M., Sudman M., MarionМ., Langefeld C.D., Thomson G., Erlich H.A., Glass D.N. Juvenile Idiopathic Arthritis and HLA Class I and Class II Interactions and Age-at-Onset Effects // Arthritis & Rheuma­ — 2010. — Vol. 62, No. 6. — Р. 1781-1791.
9. Van der Horst-Bruinsma I.E., Visser H., Hazes J.M., BreedveldF.C., Verduyn W., Schreuder G.M. HLA-DQ-associated pre­disposition to and dominant HLA-DR-associated protection against rheumatoid arthritis // Hum. Immunol. — 1999. — Vol. 60. — P. 152-158.
10. Thomson W., Donn R. Genetic Epidemiology: Juvenile Idiopathic arthritis genetics — What's new? What's next? // Arthritis Res. — 2002. — 4. — P. 302-306.
11. Shapira Y., Agmon-Levin N., Shoenfeld Y. Geoepidemioligy of autoimmune rheumatic diseases // Nat. Rev. Rheumatol. — 2010. — 6. — Р. 468-476.
12. Downing J., Guttridge M.G., Thompson J., Darke C. Five-locus HLA typing of hematopoietic stem cell donor volunteers us­ing PCR sequence specific primers // Genet. Testing. — 2004. — 8, No. 3. — P. 209.
13. Morling N., Friis J., Fugger L., Geergsen J., Heilman C., Pedersen F.K., Bdum N., Svejgaard A. DNA polymorphism of HLA class II genes in pauciarticular juvenile rheumatoid arthritis // Tissue Antigens. — 1991. — Vol. 38, No. 2. — P. 16-23.
14. Pascual M., Mataran L., Jones G. et al. HLA haplotypes and susceptibility to rheumatoid arthritis. More than class II genes // Scand J. Rheumatol. — 2003 — 32, No. 3. — P. 196.
15. Smerdel A., Ploski R., Flato B. Juvenile idiopathic arthritis (JIA) is primarily associated with HLA-DR8, but not DQ4 on the DR8-DQ4 haplotype // Ann. Rheum. Dis. — 2002. — 61. — P. 354-357.
16. Harney S., Wordsworth B.P. Genetic epidemiology of rheumatoid arthritis // Tissue Antige — 2002. — Vol. 60. —465-473.
17. Gorman J., David-Vaudey E., Pai M. et al. Particular HLA-DRB1 shared epitope genotypes are strongly associated with rheumatoid vasculitis // Arthritis and rheumatism. — 2004. — 50, No. 11. — P. 3476-3484.
18. Zanelli E., Gonzalez-Gay M.A., David C.S. Could HLA-DRB1 be the protective locus in rheumatoid arthritis // Immunol. Today. — 1995. — 16. — P. 274-278.
19. Reviron D., Perdriger A., Toussirot E., Wendling D., Balandraud N., Guis S. Influence of shared epitope-negative HLA-DRB1 alleles on genetic susceptibility to rheumatoid arthritis // Arthritis Rheum. — 2001. — № — Р. 535-540.
20. Vos K., Van der Horst-Bruinsma I.E., Hazes J.M.W., Breedveld F. C. et al. Evidence for a protective role of the human leuko­cyte antigen class II region in early rheumatoid arthritis // Rheumatology. — 2001. — № 40. — 133-139.