Цитогенетичні маркери і їхня діагностична значимість у дітей з бронхіальною астмою

Всебічне обстеження дітей з бронхіальною астмою (БА) – актуальна проблема клінічної медицини, у тому числі педіатрії. Несприятлива екологічна ситуація, забруднення навколишнього середовища призводять не лише до росту числа екологічно залежних захворювань, до яких відносять і БА, а й до серйозних генетичних відхилень у наступних поколіннях [1-3, 5].

Незважаючи на актуальність проблеми, генетичні аспекти БА стали предметом активного дослід­жен­ня лише упродовж останнього десятиріччя завдяки впровад­жен­ню в практику високочутливих і специфічних технологій на клітинно-молекулярному рівні, що зробило можливим вивчення найтонших клітинних механізмів БА [1, 2, 9].

Складність патогенезу БА, який полягає у взаємодії трьох основних його складових (імунологічний і запальний компонент, а також нейрогенний контроль), роблять найімовірнішою гіпотезу про мультифакторну природу цього захворювання. Це означає, що число генів, відповідальних за розвиток БА, досить велике. За даними досліджень останніх років, такі гени локалізовані в хромосомах 1, 2p, 4q, 5p, 9, 13q, 16q, 17q, 19q, 20p і 21q. Цей список далеко не повний і постійно поповнюється.

Після завершення міжнародного проекту «Геном людини», де було визнано генетичну природу схильності до БА, ведуть широкий пошук генів, мутації яких визначають розвиток атопії [4, 6, 10]. Для цього використовують такі методи: цитогенетичний, біохімічні, генеалогічний, близнюковий, популяційно-статистичний, молекулярно-генетичний.

Зокрема, цитогенетичний метод (метод хромосомного аналізу) грунтується на мікроскопічному дослід­жен­ні структури й кількості хромосом у метафазі мітозу і профазі-метафазі мейозу. Цей метод нескладний, дає змогу діагностувати багато спадкових хвороб, вивчати мутаційний процес, складні перебудови і найменші хромосомні аномалії в клітинах, які вступили у фазу поділу, а також поза поділом. Окрім цього, цитогенетичний метод дослід­жен­ня є одним з ефективних методів діагностичного скринінгу щодо застосування уточнювальної цитогенетичної діагностики – молекулярно-цитогенетичному методу.

Мета роботи: вивчити цитогенетичні особливості каріотипу дітей, хворих на БА з різним ступенем її контро­лю, з метою пошуку маркерів тяжкості перебігу недуги.

Матеріали та методи дослідження

Обстежено 82 дітей з БА віком від 6 до 18 років, які лікувалися в алергологічному відділенні ОДКЛ м. Івано-Франківськ у 2015-2017 рр. Діагноз верифікували згідно з «Протоколом діагностики і лікування БА в дітей». За результатами застосування тесту контролю БА (GINA, 2009) діти були розподілені наступним чином: 22 (30,6%) – із контрольованою БА (КБА), 24 (33,3%) – з частково контрольованою (ЧКБА), 26 (36,1%) – з неконтрольованою (НКБА). Групу контролю становили діти, відібрані методом випадкової вибірки, що проживають у різних районах Івано-Франківської області (10 осіб). Цитогенетичне дослід­жен­ня проводили шляхом вивчення препаратів прометафазних хромосом лімфоцитів периферійної крові [3]. Аналізували кількість асоціацій акроцентричних хромосом (ААХ), особливості каріотипу.

Одержані результати аналізували за допомогою комп’ютерних пакетів ліцензійної програми STATISTICA StatSoft Inc. та Excel XP для Windows з використанням параметричних і непараметричних методів обчислення.

Результати та їх обговорення

Вивчення каріотипу дітей із БА показало наявність великої кількості ААХ. Особливо часто в дітей із БА зустрічались ААХ D-D. Такі пацієнти становили третину усіх обстежених із БА (рN<0,05). У близько 20% обстежених мали місце ААХ D-G і G-G (рN<0,05). При цьому по (4,2±2,3)% обстежених із БА мали комбінації ААХ D-D і D-G, а також D-D і G-G, найчастіше такі комбінаці виявляли в дітей із НКБА і ЧКБА (рN<0,05). У здорових і дітей із КБА комбінації ААХ не зустрічались взагалі (див. таблицю).

Таблиця. Частота виявлення акроцентричних хромосом та їх асоціацій у дітей із різним ступенем контролю БА

Слід зазначити, що кількість ААХ відрізнялась в залежності від ступеня контролю БА. Так, у дітей із НКБА найчастіше спостерігали ААХ D-D iG-G. Їхня частота була вірогідно вищою за таку, що визначалася у групі контролю (рN<0,05), а також у пацієнтів із кращим контролем захворювання (р<0,05). При цьому у дітей із НКБА на метафазних пластинках найчастіше виявляли асоціації двох, трьох і чотирьох акроцентриків.

У пацієнтів із ЧКБА превалювали асоціації ААХ D-D і D-G. Якщо за частотою виявлення ААХ D-D пацієнти із ЧКБА практично не відрізнялися від обстежених із БА інших груп, то частота виявлення ААХ D-G була достовірно вищою не лише за таку у здорових (рN<0,05), а й у пацієнтів з іншими ступенями контролю БА (р<0,05). Отже, у дітей із низьким контролем захворювання зменшується активність відновних процесів, що зумовлює пригнічення здатності до елімінації ААХ.

У групі пацієнтів із КБА достовірно частіше в порівнянні зі здоровими дітьми фіксували ААХ G-G (р<0,05). Окрім цього, у дітей із БА відмічено нижчу мітотичну активність у порівнянні з такою у здорових (рN<0,05), причому зі зниженням ступеня контролю мітотична активність мала тенденцію до регресу.

Відомо, що наявність ААХ свідчить про зменшення репаративних процесів ДНК і про схильність до виникнення генних мутацій і хромосомних аберацій. Як наслідок, зменшується здатність клітини до елімінації ААХ, що може бути причиною їхнього нерозход­жен­ня [5, 9].

Зростання кількості ААХ та їх комбінацій зі зменшенням ступеня контролю БА може бути пов’язано з інтенсивністю проліферації і міграції лімфоцитів в організмі у відповідь на антигенний стимул. Виявлений у дітей із БА феномен поліморфізму ААХ можна пояснити гіпотезою про його можливу селективну цінність для адаптації до екстремальних умов життя, у даному випадку – до гіпоксії, однієї з основних клінічних ознак, характерних для БА [1, 6, 10].

Таким чином, аналізуючи отримані результати, можна стверджувати, що частота і поліморфізм ААХ у досліджуваній популяції лімфоцитів є інформативними параметрами, що визначаються тяжкістю перебігу БА в дітей і можуть розглядатися як цитогенетичні маркери. Визнання генетичних механізмів виникнення БА дасть змогу по-новому зрозуміти генез захворювання і тим самим просунутись вперед у розробці методів її лікування і профілактики.

Висновки

1. Для дітей із БА типовим єполіморфізм ААХ 13-15 і 21-22 за D-D iD-G, а також D-D iG-G.
2. Зі зниженням ступеня контролю БА в дітей кількість ААХ зростає і набуває найбільшого вираження у пацієнтів із НКБА.
3. Проведення кількаразового цитогенетичного дослід­жен­ня може застосовуватись для моніторингу активності і ступеня контролю БА, а також визначення ефективності лікування.

Виявлення взаємозв’язку між цитогенетичними показниками лімфоцитів і тяжкістю перебігу БА в дітей відкриває перспективи для застосування цього методу в практичній алергології з метою покращення діагностики, підбору адекватної індивідуалізованої терапії та ефективної профілактики недуги.

Список літератури

1. Клименко В., Кожина О. Прогнозування тяжкого перебігу бронхіальної астми у дітей. Здоров’я дитини. 2019. № 14(3). С. 33-37.

2. Litvinets L. Clinical Significance of Gene Polimorphism of Xenobiotic Detoxification in Children with Bronchial Asthma. European J. of Biomedical. 2017. Vol. 1. P. 16-19.

3. Зербіно Д.Д. Екологічна патологія: концепція первинної профілактики. Мистецтво лікування. 2010. № 1. С. 80-84.

4. Novel Biological Therapies in Severe Asthma: Targeting the Right Train / G. Varricchi, G. Ma­rone, G. Spadaro, M. Russo et al. Current Medical Chemistry. 2019. Vol. 26(16). P. 2801-2822.

5. Наказ МОЗ України № 868 від 08.10.2013 р. Протокол діагностики і лікування бронхіальної астми у дітей.

6. Asthma / US EPA [Internet]. US EPA. 2019 [cited 29 October 2019]. Available from: http://www.epa.gov/asthma/pfds/asthma_fact_sheet_en.pdf

7. Уманец Т. Бронхиальная астма и аллергический ринит: пути оптимизации комплайенса и эффективности лечения. Астма та алергія. 2015. № 1. С. 61-64.

8. Швець Л.С., Ковальчук Л.Є. Цитогенетичні маркери мутагенного забруднення довкілля різних районів Прикарпаття. Галицький лікарський вісник. 2011. Т. 18, № 1. С. 104-106.

9. Kwong C., Stokes J. Biological and Emerging Therapies for Allergic Disease. Allergy and Asthma. 2019. Vol. 2. P. 961-981.

10. Comparison of information – theoretic to statistical methods for gene-gene interactions in the presence of genetic heterogeneity / L. Sucheston, P. Chanda, A. Zhang [et al.]. BMC Genomics. 2010. Vol. 11. P. 487 [Electronic Recourse]. Access mode: http: // www, biomedcentral.com/1471-2164/11/487.

Цитогенетические маркеры и их диагностическая значимость у детей с бронхиальной астмой

Л.Я. Литвинец, В.Е. Литвинец, У.Е. Литвинец-Голутяк
Ивано-Франковский национальный медицинский университет

Резюме

Исследование цитогенетических особенностей кариотипа у детей с бронхиальной астмой проводили путем изучения препаратов прометафазных хромосом лимфоцитов периферической крови. Анализировали количество ассоциаций акроцентрических хромосом, особенности кариотипа. Обследовано 82 ребенка в возрасте от 6 до 18 лет, больных бронхиальной астмой с разной степенью ее контроля, которую определяли по результатам теста контроля астмы. У детей с неконтролируемой бронхиальной астмой наблюдалась достоверно большая частота ассоциаций акроцентрических хромосом 13-15 (D-D), 21-22 (G-G) и 13-15-21-22 (D-G). У пациентов с бронхиальной астмой отмечена более низкая митотическая активность по сравнению со здоровыми (PN <0,05), причем по мере снижения степени контроля она снижалась.

Ключевые слова: бронхиальная астма, дети, цитогенетика.

CYTOGENETICS MARKERS AND THE DIAGNOSTIC STATE IN CHILDREN WITH THE BRONCHIAL ASTHMA

L.Ya. Lytvynets, V.Ye. Lytvynets, U.Ye. Lytvynets-Holutyak
Ivano-Frankivsk National Medical University

Abstract

The study of the cytogenetic characteristics of the karyotype in chilfren with bronchial asthma was carried out by studying preparations of prometaphase chromosomes of peripheral lymphocutes. We analyzed the number of associations of acrocentric chromosomes, peculiarities of the karyotype. The study involved 82 children aged 6 to 18 years with bronchial asthma with varying degrees of its control, which was determined by the results of the asthma control test. In children with uncontrolled bronchial asthma, a significantly higher frequency of associations of acrocentric chromosomes 13-15 (D-D), 21-22 (G-G) and 13-15-21-22 (D-G) was observed. In patients with bronchial asthma, we noted a lower mitotic activity compared to healthy patients (PN <0.05), and as the degree of control decreased, it decreased.

Key words: bronchial asthma, children, cytogenetics.