ДЕКАНАЛИЗАЦИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ РАССЕЛЕНИИ СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА: СВЯЗЬ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В ГЕНАХ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ С КЛИМАТО-ГЕОГРАФИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ
https://doi.org/10.1234/XXXX-XXXX-2013-4-8-18
Аннотация
Представлены данные о распределении в 15 мировых популяциях частот аллелей семи маркёров в генах, участвующих в клеточном иммунном ответе на паразитарные инфекции, поляризации иммунного ответа по ТЬ|2-пути и ассоциированных с атопическими и аллергическими фенотипами. Гены и популяции для исследования были выбраны исходя из гипотезы о сдвиге баланса иммунного ответа от Th2 к Th1 -типу по мере расселения современного человека из экваториальной Африки в регионы с умеренным и арктическим климатом под действием естественного отбора, обеспечивающего адаптацию популяций к новым условиям среды обитания. В настоящем исследовании выявлено систематические изменение частот аллелей, играющих роль в иммунном ответе и в воспалительных реакциях, в популяциях человека по мере расселения из Африки. Показано, что эти изменения связаны со сменой климато-географических условий среды обитания, опосредованы естественным отбором, имеют отношение к подверженности распространённым болезням, и могут быть объяснены с позиций гипотезы канализации/деканализации взаимоотношений генотип-среда под действием естественного отбора.
Ключевые слова
естественный отбор,
генетическое разнообразие,
иммунная система,
популяции человека,
гипотеза деканализации
При поддержке: Работа частично финансировалась ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» (гос-контракт №11.519.11.2036. В.С.), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (соглашение №8042, В.С.), Российским Фондом Фундаментальных Исследований (грант №12-04-00595a, В.С.), Австралийским исследовательским советом (ARC, П.Л.С.), Национальным советом Австралии по исследованиям в области здравоохранения и медицины (NHMRCA, П.Л.С.)
Об авторах
В. А. Степанов
Научно-исследовательский институт медицинской генетики СО РАМН
Россия
Россия
П. Канделария
Школа педиатрии и детских болезней, Университет Западной Австралии, 6009 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
C. Кхо
Школа педиатрии и детских болезней, Университет Западной Австралии, 6009 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
Г. Жанг
Школа педиатрии и детских болезней, Университет Западной Австралии, 6009 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
Е. А. Трифонова
Научно-исследовательский институт медицинской генетики СО РАМН
Россия
Россия
К. В. Симонова
Научно-исследовательский институт медицинской генетики СО РАМН
Россия
Россия
А. В. Бочарова
Научно-исследовательский институт медицинской генетики СО РАМН
Россия
Россия
А. В. Бочарова
Научно-исследовательский институт медицинской генетики СО РАМН
Австралия
Австралия
К. Хайден
Школа педиатрии и детских болезней, Университет Западной Австралии, 6009 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
В. Баккер
Университетский госпиталь Копенгагена, Биспебьерк Баке 23, 2400 Копенгаген, Дания
Дания
Дания
П. Бьеррегаард
Университетский госпиталь Копенгагена, Биспебьерк Баке 23, 2400 Копенгаген, Дания
Дания
Дания
И. Линч
Институт биомедицины, Центральный Университет Венесуэлы, Каракас, Венесуэла
Венесуэла
Венесуэла
И. Хагель
Институт биомедицины, Центральный Университет Венесуэлы, Каракас, Венесуэла
Венесуэла
Венесуэла
А. У. Маск
Отдел респираторной медицины, Госпиталь сэра Чарьлза Гарднера, Перт, Австралия
Австралия
Австралия
А. Битлз
Центр сравнительной геномики, Университет Мердока, Саут стрит, 6150 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
Дж. Голдблатт
Школа педиатрии и детских болезней, Университет Западной Австралии, 6009 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
П. Ле Сёф
Школа педиатрии и детских болезней, Университет Западной Австралии, 6009 Перт, Австралия
Австралия
Австралия
Список литературы
1. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях (3-е пе-рераб. и дополн. изд.). — М.: ИКЦ Академкнига, 2003. — 431 с.
2. Гончарова И.А., X. Гамаль Абд Ель-Азиз Наср, Белобородова Е.В., Ожегова Д.С., Степанов В.А., Пузырев В.П. Полиморфизм генов-модификаторов иммунного ответа при заболеваниях печени различной этиологии // Медицинская генетика. — 2010. — №12. — С. 20—24.
3. Степанов В.А. Геномы, популяции, болезни: этническая геномика и персонифицированная медицина // Acta Naturae. — 2010. — №4. — С. 18—34.
4. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции (теория стабилизирующего отбора). — М.—Л.: Изд-во АН СССр, 1946. — 396 с.
5. Addo-Yobo E.O., Woodcock A., Allotey A., Baffoe-Bon-nie B., Strachan D., Custovic A. Exercise induced bronchospasm in Ghana: differences in prevalence between urban and rural schoolchildren // PLoS Med. — 2007. — e70.
6. Baldini M. et al. A Polymorphism in the 5’ flanking region of the CD 14 gene is associated with circulating soluble CD 14 levels and with total serum immunoglobulin E // American Journal of Respiratory Cell & Molecular Biology. — 1999. — Vol. 20. — P. 976—983.
7. Bethony J., Brooker S., Albonico M., Geiger S.M., Loukas A., Diemert D. et al. Soil-transmitted helminth infections: ascariasis, trichuriasis, and hookworm // Lancet. — 2006. — Vol. 367. — P. 1521—1532.
8. Buckoca D., Holla L.I., Schuller M., Znojil V., Vacha J. Two CD14 promoter polymorphisms and atopic phenotypes in Czech patients with IgEmediated allergy // Allergy. — 2003. — Vol. 58. — P. 1023—1026.
9. Buckova D., Holla L.I., Znojil V., Vasku A. Polymorphisms of the CD14 gene and atopic phenotypes in Czech patients with IgE-mediated allergy // J. Hum. Genet. — 2006. — Vol. 51. — P. 977—983.
10. Candelaria, P.V. et al. Association between asthma-related phenotypes and the CC16 A38G polymorphism in an unselected population of young adult Danes // Immunogenetics. — 2005. — Vol. 57. — P. 25—32.
11. Church M.K., Hiroi J. Inhibition of IgE-dependent histamine release from human dispersed lung mast cells by anti-allergic drugs and salbutamol // Br. J. Pharmacol. — 1987. — Vol. 90. — P. 421—429.
12. Crater D.D. et al. Asthma hospitalization trends in Charleston, South Carolina, 1956 to 1997: twenty-fold increase among black children during a 30-year period // Pediatrics. — 2001. — Vol. 108.
13. — P. E97.
14. Di Rienzo A., Hudson R.R. An evolutionary framework for common diseases: the ancestral-susceptibility model // Trends Genet. — 2005. — Vol. 21, №11. — P. 596—601.
15. Freidin M.B., Rudko A.A., Kolokolova O.V., Strelis A.K., Puzyrev V.P. Association between the 1188 A/C polymorphism in the human IL12B gene and Th1-mediated infectious diseases // International journal of immunogenetics. — 2006. — Vol. 33. — P. 231—232.
16. Gibson G. Decanalization and the origin of complex disease // Nature Review Genetics. — 2009. — Vol. 10, №2. — P. 134—140.
17. Godfrey R.C. Asthma and IgE levels in rural and urban communities of The Gambia // Clinical & Experimental Allergy. — 1975. — Vol. 5. — P. 201—207.
18. Hancock A.M., Witonsky D.B., Alkorta-Aranburu G. et al. Adaptations to climat-mediated selectivre pressures in humans // PLoS Genetics. — 2011. — Vol. 7, №4. — e1001375. doi: 10.1371 /journal.pgen. 1001375
19. Hughes R.G. Environmental influences on helminthiasis and nutritional status among Pacific schoolchildren // Int. J. Environ. Health Res. — 2004. — Vol. 14. — P. 163—177.
20. Iwanaga T. et al. Polymorphism of the mast cell chymase gene (CMA1) promoter region: lack of association with asthma but association with serum total immunoglobulin E levels in adult atopic dermatitis // Clin. Exp. Allergy. — 2004. — Vol. 34. — P. 1037—1042.
21. Izuhara K., Yanagihara Y., Hamasaki N., Shirakawa T., Hopkin J.M. Atopy and the human IL-4 receptor alpha chain // J. Allergy Clin. Immunol. — 2000. — Vol. 106. — P. S65—71.
22. Jobling M.A., Hurles M., Tyler-Smith C. Human Evolutionary Genetics: Origins, Peoples and Diseases. — New York: Garland Science, 2004. — 523 р.
23. Joseph C.L., Ownby D.R., Peterson E.L., Johnson C.C. Racial differences in physiologic parameters related to asthma among middle-class children // Chest. — 2000. — Vol. 117. — P. 1336—1344.
24. Khoo S.K. et al. Associations of the IL12B promoler polymorphism in longitudinal data from asthmatic patients 7 to 42 years of age // Journal of All ergy & Clinical Immunol ogy. — 2004. — Vol. 113. — P. 475—481.
25. Kim Y.S. et al. Uteroglobin gene polymorphisms affect the progression of immunoglobulin A nephropathy by modulating the level of uteroglobin expression // Pharmacogenetics. — 2001. —
26. Vol. 11. — P. 299—305.
27. Laing I.A. et al. A polymorphism of the CC16 gene is associated with an increased risk of asthma // Journal of Medical Genetics. — 1998. — Vol. 35. — P. 463—467.
28. Lappalainen T., Salmela E., Andersen P.M. et al. Genomic landscape of positive natural selection in Northern European populations // European Journal of Human Genetics. — 2010. — Vol. 18.
29. — P. 471—478.
30. Le SouefP.N., Goldblatt J., LynchN.R. Evolutionary adaptation of inflammatory immune responses in human beings // Lancet. — 2000. — Vol. 356. — P. 242—244.
31. LeVan T.D. et al. A common single nucleotide polymorphism in the CD14 promoter decreases the affinity of Sp protein binding and enhances transcriptional activity // Journal of Immunology. — 2001. — Vol. 167. — P. 5838—5844.
32. Litonjua A.A., Gong L., Duan Q.L., Shin J., Moore M.J., Welss S.T., Johnson J.A., Klem T.E., Altman R.B. Very important pharmacogene summary ADRB2 // Pharmacogenet Genomics. — 2010 P. — Vol. 1. — P. 64—69.
33. Mantile G. et al. Human Clara cell 10-kDa protein is the counterpart of rabbit uteroglobin // J. Biol. Chem. — 1993. — Vol. 268.
34. — P. 20343—20351.
35. McGrath J.J., Hannan A.J., Gibson G. Decanalization, brain development and risk of schizophrenia // Transl. Psychiatry. — 2011. — Vol. 1. — e14.
36. McKnight T.L., Hess D. Climate Zones and Types. Physical Geography: A Landscape Appreciation. — Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. — 242 p.
37. Mitsuyasu H. et al. Cutting edge: dominant effect of Ile50Val variant of the human IL-4 receptor alpha-chain in IgE synthesis // J. Immunol. — 1999. — Vol. 162. — P. 1227—1231.
38. Neel J.V. Diabetes Mellitus: A «Thrifty» Genotype Rendered Detrimental by «Process»? // Am. J. Hum. Genet. — 1962. — Vol. 14 №4. — P. 353—362
39. Neel J.V. The «thrifty genolype» in 1998 // Nutr. Rev. — 1999. — Vol. 57. — P. S2—9.
40. O’Donnell A.R., Toelle B.G., Marks G.B., Hayden C.M., Laing I A., Peat J.K., Goldblatt J., Le SouefP.N. Age-specific relationship between CD14 and atopy in a cohort assessed from age 8 to 25 years // Am. J. Respir. Crit. Care Med. — 2004. — Vol. 169. — P. 615—622.
41. Paramesh H. Epidemiology of asthma in India // Indian J. Pediatr. — 2002. — Vol. 69. — P. 309—312.
42. Peel M.C., Finlayson B.L., McMahon T.A. Updated world map of the Kоеppen-Geiger climate classification // Hydrol. Earth Syst. Sci. — 2007. — Vol. 11. — P. 1633—1644.
43. Ramsay C.E., Hayden C.M., Tiller K.J. et al. Association of polymorphisms in the s 2-adrenoreceptor gene with higher levels of parasitic infection // Human Genet. — 1999. — Vol. 104. — P. 269—274.
44. Sabeti P.C., Schaffner S.F., Fry B. еt al. Positive natural selection in the human lineage // Science. — 2006. — Vol. 312. — P. 1614—1620.
45. Scharloo J. Canalization: genetic and developmental aspects // Annual Review of Ecology and Systematics. — 1991. — Vol. 22. — P. 65—93.
46. Siegal P., Bergman J. Waddington’s canalization revisited: developmental stability and evolution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2002. — Vol. 99, №16. — P. 10528—10532.
47. Von Behren J., Kreutzer R., Smith D. Asthma hospitalization trends in California, 1983—1996 // J. Asthma. — 1999. — Vol. 36. — P. 575—582.
48. Waddington C.H. Canalization of development and the inheritance of acquired characters // Nature. — 1942. — Vol. 150. — P. 63—565.
49. Weidinger S. et al. Association study of mast cell chymase polymorphisms with atopy // Allergy. — 2005. — Vol. 60. — P. 1256—1261.
50. WHO Expert Committee. Prevention and control of schistosomiasis and soil-transmitted helminthiasis. — World Health Organ Tech Rep Ser. 2002. — 912 p.
51. Wiertsema S.P. et al. Association of CD14 promoter polymorphism with otitis media and pneumococcal vaccine responses // Clin. Vaccine Immunol. — 2006. — Vol. 13. — P. 892—897.
Рецензия
Для цитирования:
Степанов В.А., Канделария П., Кхо C., Жанг Г., Трифонова Е.А., Симонова К.В., Бочарова А.В., Бочарова А.В., Хайден К., Баккер В., Бьеррегаард П., Линч И., Хагель И., Маск А.У., Битлз А., Голдблатт Д., Ле Сёф П. ДЕКАНАЛИЗАЦИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ РАССЕЛЕНИИ СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА: СВЯЗЬ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В ГЕНАХ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ С КЛИМАТО-ГЕОГРАФИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ. Медицинская генетика. 2013;12(4):8-18. https://doi.org/10.1234/XXXX-XXXX-2013-4-8-18
For citation:
Stepanov V.A., Candelaria P., Khoo S., Zhang G., Trifonova E.A., Simonova K.V., Bocharova A.V., Laing I.A., Hayden C., Backer V., Bjerregaard P., Lynch N., Hagel I., Musk A.W., Bittles A., Goldblatt J., Le Souef P. DECANALIZATION OF IMMUNE RESPONSE DURING THE DISPERSION OF MODERN HUMANS: THE RELATIONSHIPS OF GENETIC DIVERSITY IN IMMUNE SYSTEM GENES AND CLIMATIC AND GEOGRAPHIC FACTORS. Medical Genetics. 2013;12(4):8-18. (In Russ.) https://doi.org/10.1234/XXXX-XXXX-2013-4-8-18
Просмотров:
814
Послать статью по эл. почте 