Полиморфизмы генов ферментов репарации ДНК и показатели нестабильности генома у рабочих угольных шахт

Введение. Угольная промышленность — одна из основных сфер экономики многих стран мира. Однако данная сфера деятельности представляет опасность для окружающей среды и здоровья человека. Поскольку Кемеровская область является регионом с развитой промышленностью, проблема поддержания генетического гомеостаза является актуальной. Горнорабочие подвергаются воздействию различных вредных факторов, которые могут выступать в качестве генотоксикантов и тем самым вызывать различные повреждения ДНК.

Цель исследования — изучение ассоциаций полиморфных вариантов генов репарации ДНК с хромосомной нестабильностью у работников угледобывающей промышленности.

Материалы и методы. Проведен молекулярно-генетический анализ полиморфных вариантов генов ферментов репарации ДНК (XPD (rs13181), XPG (rs17655), XRCC2 (rs3218536), XRCC3 (rs861536), XRCC4 (rs2075685), XRCC4 (rs1805377)), и выполнен цитогенетический анализ хромосомных аберраций в лимфоцитах крови у 307 работников угольных шахт Кузбасса и 338 жителей Кемеровской области, не работающих на промышленных предприятиях.

Результаты. Установлено, что частота аберраций хромосом в группе шахтеров (4,01±0,14) была значимо выше, чем в группе лиц, не работавших на производстве (1,67±0,06, р<0,0000005). Выявлены варианты генов, ассоциированные с наиболее высоким уровнем хромосомных повреждений у шахтеров: XPD (rs13181), XRCC3 (rs861536), XRCC4 (rs2075685).

Выводы. Угольное производство оказывает негативное воздействие на геном рабочих и способно привести к формированию цитогенетических нарушений, что определяет необходимость разработки мер комплексной профилактики заболеваний, обусловленных накоплением повреждений ДНК. Результаты исследования позволят расширить имеющиеся представления о формировании индивидуальной чувствительности генетического аппарата человека к воздействию генотоксических факторов, а также сформулировать рекомендации для работников угледобывающего производства в соответствии с их генетическими характеристиками.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

1. Хорошилова Л.С., Табакаева Л.М., Харин Д.В. О профессиональной заболеваемости работников угольной отрасли промышленности Кузбасса. Безопасность труда в промышленности. 2008; 10.

2. Hsu T.C. Genetic instability in the human population: a working hypothesis. Hereditas. 1998; 4: 1–9.

3. Kloosterman WP, Hochstenbach R . Deciphering the pathogenic consequences of chromosomal aberrations in human genetic disease. Mol Cytogenet. 2014; 7: 100–12. DOI: 10.1186/ s13039-014-0100-9.

4. Сальникова Л.Е., Чумаченко А.Г., Лаптева Н.Ш., Веснина И.Н., Кузнецова Г.И., Рубанович А.В. Аллельные варианты полиморфных генов, сопряженные с повышенной частотой хромосомных аберраций. Генетика. 2011; 47 (11): 1536–44.

5. Минина В.И., Нелюбова Ю.А., Савченко Я.А. Тимофеева А.А., Астафьева Е.А., Баканова М.Л. и др. Оценка повреждений хромосом у рабочих угольных теплоэлектростанций. Мед. труда и пром. экол. 2019; 3: 149–54.

6. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н., Катосова Л.Д., Платонова В.И. База данных для анализа количественных характеристик частоты хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов периферической крови человека. Генетика. 2001; 37 (4): 549–57.

7. Дружинин В.Г. Количественные характеристики частоты хромосомных аберраций в группе жителей крупного промышленного региона Западной Сибири. Генетика. 2003; 39 (10): 1373–80.

8. Минина В.И., Кулемин Ю.Е., Толочко Т.А., Мейер А.В., Савченко Я.А., Волобаев В.П. и др. Генотоксические эффекты воздействия производственной среды у шахтеров Кузбасса. Мед. труда и пром. экол. 2015; 5: 4–8.

9. Monaco R., Rosal R., Dolan M.A., Pincus M.R., Freyer G., Brandt R. Conformational eff ects of a common codon 751 polymorphism on the C-terminal domain of the xerodermapigmentosum D protein. J. Carcinog. 2009; 8: 12. DOI:10.4103/1477- 3163.54918.

10. Junop M.S., Modesti M., Guarné A., Ghirlando R., Gellert M., Yang W. Crystal structure of the XRCC4 DNA repair protein and implications for end joining. EMBO J. 2000; 19 (22): 5962–70. DOI:10.1093/emboj/19.22.5962.

11. Wlodarczyk M, Nowicka G. XPD gene rs13181 polymorphism and DNA damage in human lymphocytes. Biochem. Genet. 2012; 50 (11–2): 860–70. DOI: 10.1007/s10528-012-9526-0.

12. Xiao S., Cui S., Lu X., Guan Y., Li D., Liu Q. et al. Th e ERCC2/XPD Lys751Gln polymorphism affects DNA repair of benzo[a]pyrene induced damage, tested in an in vitro model. Toxicol In Vitro. 2016; 34: 300–8. DOI: 10.1016/j.tiv.2016.04.015 .

13. Соколова А.О. Вклад полиморфизма генов XpD и XpС в формирование хромосомных аберраций у здоровых шахтеров. Материалы симпозиума XIV: Международной научно-практической конференции «Образование, наука, инновации: вклад молодых исследователей». Кемерово, 22–24 апр., 2019 г.

14. Matullo G., Palli G., Matullo D., Guarrera S., Carturan S., Celentano E. et al. XRCC1, XRCC3, XPD gene polymorphisms, smoking, and (32) P-DNA adducts in a sample of healthy subjects. Carcinogenesis. 2001; 22(9): 1437–45. DOI:10.1093/carcin/22.9.1437.

15. Shakeri M., Zakeri F., Changizi V., Rajabpour M.R ., Farshidpour M.R. Cytogenetic effects of radiation and genetic polymorphisms of the XRCC1 and XRCC3repair genes in industrial radiographers. Radiat Environ Biophys. 2019; 58(2): 247–55. DOI:10.1007/s00411-019-00782-5.

16. Уржумов П.В., Возилова А.В., Донов П.Н., Блинова Е.А., Аклеев А.В. Связь полиморфизма генов систем репарации ДНК с повышенным уровнем хромосомных аберраций у облученных лиц. Медико-биологические проблемы жизнедеятельности. 2014; 1(11): 59–64.

17. Hsu N.Y., Wang H.C,. Wang C.H. Lung cancer susceptibility and genetic polymorphism of DNA repair gene XRCC4 in Taiwan. Cancer Biomark. 2009; 5(4): 159–65. DOI:10.3233/CBM-2009- 0617.

18. Ding Y, Li LN. Association between single nucleotide polymorphisms of X-ray repair cross-complementing protein 4 gene and development of pancreatic cancer. Genetics and Molecular Research. 2015; 14(3): 9626–32. DOI: 10.4238/2015.august. 14.25.