zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2020-60-12-898-903zurniimtpe-2612Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESАссоциация полиморфных вариантов генов цитокинов и ферментов антиоксидантной системы с развитием асбестозаAssociation of genetic polymorphism of cytokines and antioxidant enzymes with the development of asbestosishttps://orcid.org/0000-0003-3186-8024КузьминаЛ. П.KuzminaLyudmila P.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0359-1785ХотулеваА. Г.KhotulevaAnastasiya G.noemail@neicon.ruКовалевскийЕ. В.KovalevskyEvgeniy V.noemail@neicon.ruАнохинН. Н.AnokhinNikolay N.noemail@neicon.ruЦхомарияИраклий МамуковичTskhomariyaIraklij M.

Мл. науч. сотрудник лаб. физических факторов ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова».

e-mail: iraklytchomariya@mail.ru

Junior researcher of the laboratory of physical factors of Izmerov Research Institute of Occupational Health.

e-mail: iraklytchomariya@mail.ru

iraklytchomariya@mail.ruФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»; ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)РоссияIzmerov Research Institute of Occupational Health; I.M. Sechenov First Moscow State Medical UniversityRussian FederationФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»РоссияIzmerov Research Institute of Occupational HealthRussian Federation2020241220206012898903Copyright © Кузьмина Л.П., Хотулева А.Г., Ковалевский Е.В., Анохин Н.Н., Цхомария И.М., 20202020Кузьмина Л.П., Хотулева А.Г., Ковалевский Е.В., Анохин Н.Н., Цхомария И.М.Kuzmina L.P., Khotuleva A.G., Kovalevsky E.V., Anokhin N.N., Tskhomariya I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/2612Введение

Введение. В настоящее время хризотиловый асбест широко применяется в различных отраслях промышленности, что определяет актуальность исследований, направленных на профилактику асбестообусловленных заболеваний. Перспективным является выяснение роли конкретных генов, продукты которых потенциально вовлечены в развитие и регуляцию тех или иных звеньев патогенеза асбестоза, в формировании генетической предрасположенности к заболеванию.

Цель исследования - анализ наличия ассоциаций полиморфных вариантов генов цитокинов и ферментов антиоксидантной системы с развитием асбестоза.

Материалы и методы

Материалы и методы. Сформированы группы лиц для обследования среди работников ОАО «Ураласбест» с установленным диагнозом асбестоза и без бронхолегочной патологии. Для каждого включенного в исследование рассчитаны экспозиционные дозы пыли с учетом процента времени нахождения на рабочем месте в течение смены за все время работы. Проведено генотипирование однонуклеотидных полиморфизмов генов цитокинов IL1b (rs16944), IL4 (rs2243250), IL6 (rs1800795), TNFα (rs1800629) и ферментов антиоксидантной системы SOD2 (rs4880), GSTP1 (rs1695), CAT (rs1001179).

Результаты

Результаты. Выявлены ассоциации полиморфных вариантов A511G гена IL1b (OR=2,457, 95% CI=1,232-4,899) и C47T гена SOD2 (OR=1,705, 95% CI=1,055-2,756) с развитием асбестоза. Показано повышение частоты встречаемости аллели Т гена IL4 (С589Т) у лиц с асбестозом при более низких значениях экспозиционных доз пыли (OR=2,185, 95% CI=1,057-4,514). Установлены ассоциации полиморфизма С589Т гена IL4 и С174G гена IL6 с более тяжелым течением асбестоза, полиморфизма A313G гена GSTP1 с поражением плевры при асбестозе.

Заключение

Заключение. Установлено, что полиморфные варианты генов цитокинов и ферментов антиоксидантной системы, белковые продукты которых принимают непосредственное участие в патогенетических механизмах формирования асбестоза, вносят вклад в формирование генетической предрасположенности к развитию и тяжелому течению асбестоза. Использование выявленных молекулярно-генетических маркеров для выделения групп риска развития и тяжелого течения асбестообусловленной патологии позволит оптимизировать лечебно-профилактические мероприятия с учетом индивидуальных особенностей организма.

Introduction

Introduction. Various industries widely use chrysotile asbestos, which determines the relevance of research aimed at the prevention of asbestos-related diseases. It is promising to assess the role of specific genes, which products are potentially involved in the development and regulation of certain links in the pathogenesis of asbestosis, forming a genetic predisposition to the disease.

The study aims to analyze the presence of associations of genetic polymorphism of cytokines and antioxidant enzymes with asbestosis development.

Materials and methods

Materials and methods. Groups were formed for examination among employees of OJSC "Uralasbest" with an established diagnosis of asbestosis and without lung diseases. For each person included in the study, dust exposure doses were calculated considering the percentage of time spent at the workplace during the shift for the entire work time. Genotyping of single nucleotide polymorphisms of cytokines IL1b (rs16944), IL4 (rs2243250), IL6 (rs1800795), TNFα (rs1800629) and antioxidant enzymes SOD2 (rs4880), GSTP1 (rs1610011), CAT (rs1001179) was carried out.

Results

Results. The authors revealed the associations of polymorphic variants A511G IL1b gene (OR=2.457, 95% CI=1.232-4.899) and C47T SOD2 gene (OR=1.705, 95% CI=1.055-2.756) with the development of asbestosis. There was an increase in the T allele IL4 gene (C589T) frequency in persons with asbestosis at lower values of dust exposure doses (OR=2.185, 95% CI=1.057-4.514). The study showed the associations of polymorphism C589T IL4 gene and C174G IL6 gene with more severe asbestosis, polymorphism A313G GSTP1 gene with pleural lesions in asbestosis.

Conclusion

Conclusion. Polymorphic variants of the genes of cytokines and antioxidant enzymes, the protein products directly involved in the pathogenetic mechanisms of the formation of asbestosis, contribute to forming a genetic predisposition to the development and severe course of asbestosis. Using the identified genetic markers to identify risk groups for the development and intense period of asbestos-related pathology will optimize treatment and preventive measures, considering the organism's characteristics.

асбестасбестозгенетический полиморфизмгены предрасположенностиоценка рискацитокиныферменты антиоксидантной системыинтерлейкин-1βинтерлейкин-4супероксиддисмутазаasbestosasbestosisgenetic polymorphismpredisposition genesrisk assessmentcytokinesantioxidant enzymesinterleukin-1βinterleukin-4superoxide dismutaseReferencesU.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2020. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-asbestos.pdf (Дата доступа 14.12.2020)U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2020. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-asbestos.pdf (Дата доступа 14.12.2020)Измеров Н.Ф. Разработка национальной программы по элиминации асбестобусловленных заболеваний. Мед. труда и пром. экол. 2011; 5: 1-2.Izmerov N.F. Development of a national program for the elimination of asbestos-related diseases. Med. truda i prom. ekol. 2011; 5: 1–2 (in Russian).Musk A.W., de Klerk N., Reid A., Hui J., Franklin P., Brims F. Asbestos-related diseases. Int J Tuberc Lung Dis. 2020; 24(6): 562-7. https://doi.org/10.5588/ijtld.19.0645 PMID: 32553000.Musk A.W., de Klerk N., Reid A., Hui J., Franklin P., Brims F. Asbestos-related diseases. Int J Tuberc Lung Dis. 2020; 24(6): 562–7. https://doi.org/10.5588/ijtld.19.0645 PMID: 32553000.Пруткина Е.В., Цыбиков Н.Н. Роль особенностей метаболического статуса в формировании резистентсности организма и патологии. Сибирский медицинский журнал. 2007; 5: 5-7Prutkina E.V., Tsybikov N.N. The role of metabolic status features in the formation of body resistance and pathology. Sibirslij meditsinskiy zhurnal. 2007; 5: 5–7 (in Russian).Izmerov N.F., Kuzmina L.P., Tarasova L.A. Genetic biochemical criteria for individual sensitivity in development of occupational bronchopulmonary diseases. Cent. Eur. J. Public Health. 2002; 10 (1-2): 35-41.Izmerov N.F., Kuzmina L.P., Tarasova L.A. Genetic biochemical criteria for individual sensitivity in development of occupational bronchopulmonary diseases. Cent. Eur. J. Public Health. 2002; 10 (1–2): 35–41.Franko A., Dolžan V., Arnerić N., Dodič-Fikfak M. The influence of gene-gene and geneenvironment interactions on the risk of asbestosis. Biomed Res Int. 2013; 405743. PubMed PMID: 23984360; https://doi.org/10.1155/2013/405743Franko A., Dolžan V., Arnerić N., Dodič-Fikfak M. The influence of gene-gene and geneenvironment interactions on the risk of asbestosis. Biomed Res Int. 2013; 405743. PubMed PMID: 23984360; https://doi.org/10.1155/2013/405743Akhmadishina. L., Mingazova S., Korytina G., Yanbaeva D., Bakirov A., Victorova T. Polymorphisms of the biotransformation genes in the development of occupation lung disease. Human Genome Meeting (HGM). 2006: 12 (5): 125.Akhmadishina. L., Mingazova S., Korytina G., Yanbaeva D., Bakirov A., Victorova T. Polymorphisms of the biotransformation genes in the development of occupation lung disease. Human Genome Meeting (HGM). 2006: 12 (5): 125.Васильева О.С., Кузьмина Л.П., Кравченко Н.Ю. Роль молекулярно-генетических исследований в диагностике и профилактике развития профессиональных заболеваний органов дыхания. Пульмонология. 2017; 27(2): 198-205.Vasil'eva O.S., Kuz'mina L.P., Kravchenko N.Yu. The role of molecular genetic research in the diagnosis and prevention of the development of occupational respiratory diseases. Pulmonologiya. 2017; 27 (2): 198–205 (in Russian).Kelada S.N., Eaton D.L., Wang S.S., Rothman N.R., Khoury M.J. The role of genetic polymorphisms in environmental health. Environmental Health Perspectives. 2003; 111 (81): 1055-64. PMID: 12826477 PMCID: PMC1241554 https://doi.org/10.1289/ehp.6065Kelada S.N., Eaton D.L., Wang S.S., Rothman N.R., Khoury M.J. The role of genetic polymorphisms in environmental health. Environmental Health Perspectives. 2003; 111 (81): 1055–64. PMID: 12826477 PMCID: PMC1241554 https://doi.org/10.1289/ehp.6065Hall I.P. Candidate gene studies in respiratory disease: avoiding the pitfalls. Thorax. 2002; 57(5): 377-8.Hall I.P. Candidate gene studies in respiratory disease: avoiding the pitfalls. Thorax. 2002; 57(5): 377–8.Ризванова Ф.Ф., Пикуза О.И., Файзуллина Р.А., Гайфуллина Р.Ф., Ризванов А.А., Кравцова О.А. Генетическая диагностика: полиморфизм генов цитокинов. Практическая медицина. 2010; 6 (45): 41-3.Rizvanova F.F., Pikuza O.I., Fayzullina R.A., Gayfullina R.F., Rizvanov A.A., Kravtsova O.A. Genetic diagnostics: cytokine gene polymorphism. Prakticheskaya meditsina. 2010; 6 (45): 41–3 (in Russian).Kamp D.W., Graceffa P., Pryor W.A., Weitzman S.A. The role of free radicals in asbestos induced diseases. Free Radic Biol Med. 1992; 12: 293-315. PubMed MID: 1577332.Kamp D.W., Graceffa P., Pryor W.A., Weitzman S.A. The role of free radicals in asbestos induced diseases. Free Radic Biol Med. 1992; 12: 293–315. PubMed MID: 1577332.Соодаева С.К. Окислительный стресс и антиоксидантная терапия заболевания органов дыхания. Пульмонология. 2006; 5: 122-6.Soodaeva S.K. Oxidative stress and antioxidant therapy for respiratory diseases. Pulmonology. 2006; 5: 122–6 (in Russian).Kinnula V.L. Oxidant and antioxidant mechanisms of lung disease caused by asbestos fibres. Eur. Respir. J. 1999; 14: 706-16. PubMed PMID: 10543297.Kinnula V.L. Oxidant and antioxidant mechanisms of lung disease caused by asbestos fibres. Eur. Respir. J. 1999; 14: 706–16. PubMed PMID: 10543297.Weitzman S.A., Graceffa P. Asbestos catalyzes hydroxyl and superoxide radical generation from hydrogen peroxide. rch. Biochem Biophys. 1984; 228: 373-6. PubMed PMID: 6320737.Weitzman S.A., Graceffa P. Asbestos catalyzes hydroxyl and superoxide radical generation from hydrogen peroxide. rch. Biochem Biophys. 1984; 228: 373–6. PubMed PMID: 6320737.Безрукавникова Л.М., Кузьмина Л.П., Гладкова Е.В. Состояние процессов липопероксидации и монооксигеназной системы у рабочих, подвергающихся воздействию пыли асбеста. Гигиена труда и профзаболевания. 1992; 2: 18-20.Bezrukavnikova L.M., Kuz'mina L.P., Gladkova E.V. The state of lipid peroxidation and monooxygenase systems in workers exposed to asbestos dust. Gigiyena truda i profzabolevaniya. 1992; 2: 18–20 (in Russian).Величковский Б.Т. Основные патогенетические механизмы профессиональных заболеваний легких пылевой этиологии. Мед. труда и пром. экол. 1999; 8: 20-7.Velichkovskiy B.T. The main pathogenetic mechanisms of occupational diseases of the lungs of dust etiology. Med. truda i prom. ekol. 8: 20–7 (in Russian).Afaghi A., Oryan S., Rahzani K., Abdollahi M. Study on genotoxicity, oxidative stress biomarkers and clinical symptoms in workers of an asbestos-cement factory. EXCLI Journal. 2015; 14: 1067-77.Afaghi A., Oryan S., Rahzani K., Abdollahi M. Study on genotoxicity, oxidative stress biomarkers and clinical symptoms in workers of an asbestos-cement factory. EXCLI Journal. 2015; 14: 1067–77.Hall S.K., Perregaux D.G., Gabel C.A., Woodworth T., Durham K.L., Huizinga T.W. et al. Correlation of polymorphic variation in the promoter region of the interleukin-1β gene with secretion of interleukin-1β protein. Arthritis & Rheumatism. 2004; 6: 1976-83.Hall S.K., Perregaux D.G., Gabel C.A., Woodworth T., Durham K.L., Huizinga T.W. et al. Correlation of polymorphic variation in the promoter region of the interleukin‐1β gene with secretion of interleukin‐1β protein. Arthritis & Rheumatism. 2004; 6: 1976–83.Wang Y., Shumansky K., Sin D.D., Paul S.F., Akhabir L., Connett J.E. et al. Associations of interleukin-1 gene cluster polymorphisms with C-reactive protein concentration and lung function decline in smoking-induced chronic obstructive pulmonary disease. Int J ClinExp Pathol. 2015; 8(10): 13125-13135.Wang Y., Shumansky K., Sin D.D., Paul S.F., Akhabir L., Connett J.E. et al. Associations of interleukin-1 gene cluster polymorphisms with C-reactive protein concentration and lung function decline in smoking-induced chronic obstructive pulmonary disease. Int J ClinExp Pathol. 2015; 8(10): 13125–13135.Bastaki M., Huen K., Manzanillo P., Chande N., Chen C., Balmes J.R. et al. Genotype-activity relationship for Mn-superoxide dismutase, glutathione peroxidase 1 and catalase in humans. Pharmacogenet Genomics. 2006; 16 (4): 279-86.Bastaki M., Huen K., Manzanillo P., Chande N., Chen C., Balmes J.R. et al. Genotype-activity relationship for Mn-superoxide dismutase, glutathione peroxidase 1 and catalase in humans. Pharmacogenet Genomics. 2006; 16 (4): 279–86.Gao F., Kinnula V.L., Myllärniemi M. Extracellular superoxide dismutase in pulmonary fibrosis. Antioxid Redox Signal. 2008; 10: 343-54. PubMed PMID: 17999630Gao F., Kinnula V.L., Myllärniemi M. Extracellular superoxide dismutase in pulmonary fibrosis. Antioxid Redox Signal. 2008; 10: 343–54. PubMed PMID: 17999630Franko A., Dodič-Fikfak M., Arnerić N. Manganese and extracellular superoxide dismutase polymorphisms and risk for asbestosis. J Biomed Biotechnol. 2009; 49: 3083. PubMed PMID: 19636420; https://doi.org/10.1155/2009/493083Franko A., Dodič-Fikfak M., Arnerić N. Manganese and extracellular superoxide dismutase polymorphisms and risk for asbestosis. J Biomed Biotechnol. 2009; 49: 3083. PubMed PMID: 19636420; https://doi.org/10.1155/2009/493083Hirvonen A., Tuimala J., Ollikainen T. Manganese superoxide dismutase genotypes and asbestos-associated pulmonary disorders. Cancer Lett. 2002; 78: 71-4. PubMed PMID: 11849743.Hirvonen A., Tuimala J., Ollikainen T. Manganese superoxide dismutase genotypes and asbestos-associated pulmonary disorders. Cancer Lett. 2002; 78: 71–4. PubMed PMID: 11849743.Chung K.F. Cytokines in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J Suppl. 2001; 34: 50-9.Chung K.F. Cytokines in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J Suppl. 2001; 34: 50–9.Akkad D.A. Sex specifically associated promoter polymorphism in multiple sclerosis affects interleukin 4 expression levels. Genes and immunity. 2007; 8(8): 703-6.Akkad D.A. Sex specifically associated promoter polymorphism in multiple sclerosis affects interleukin 4 expression levels. Genes and immunity. 2007; 8(8): 703–6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.