Введение. Среди причин инвалидизации, снижения продолжительности жизни, смертности нежелательные эффекты применения фармакологических препаратов занимают одну из лидирующих позиций. Генетические факторы детерминируют от 20 до 95% вариабельности эффективности применения лекарственных средств. Поэтому сведения о популяционно-генетической структуре населения являются важной информацией для обоснования выбора лекарств, которые целесообразно применять в конкретных регионах. Внедрению в клиническую практику фармакогенетического тестирования в определенном регионе должны предшествовать популяционно-генетические исследования. Очевидно, что в Российской Федерации, где проживают люди разной этнической и расовой принадлежности, такие исследования актуальны и имеют большое социальное и экономическое значение. Среди населения Российской Федерации сведения о частотах аллельных вариантов генов «фармакологического ответа» ограничены результатами единичных работ [1, 2].

Цель исследования. Цель исследования состояла в анализе популяционно-генетической структуры русских, татар и башкир, проживающих в Республике Башкортостан, по аллельным вариантам генов GSTM1, GSTT1, GSTP1, CAT, GPX1, NQO1.

Материалы и методы исследования. Материалом для исследования служили образцы ДНК (N=1294) неродственных индивидуумов, входящих в случайную выборку жителей Республики Башкортостан (РБ): русских (N=640), татар (N=462) и башкир (N=192). ДНК выделяли из лейкоцитов периферической венозной крови с использованием фенольно-хлороформной экстракции. Анализ полиморфных локусов генов GSTP1 (g.67585218A>G, р.Ile105Val, rs1695; g.7514C>T, р.Ala114Val, rs1138272), CAT (с.-262C>T, g.4760C>T, rs1001179; c.1167C>T, g.27437C>T, p.Asp389,  rs769217), GPX1 (g.5958C>T, p.Pro200Leu, rs1050450), NQO1 (c.465C>T, g.16665C>T, p.Arg139Trp, rs1131341; c.609C>T, g.20389C>T, p.Pro187Ser, rs1800566) проводили  методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующей рестрикцией соответствующими ферментами (BsoMAI, BstFNI, SmaI, BstXI, BstDEI,  MspI, HIinfI) производства "Сибэнзим" (Россия) и “Fermentas”. Делеционный полиморфизм генов GSTM1 (del), GSTT1 (del) исследовали в стандартных условиях по ранее описанной методике [3, 4]. Последовательности олигонуклеотидных праймеров и методы идентификации полиморфных аллелей изученных полиморфизмов были приведены ранее в работах [3-11].

Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета программ: MS Office Excel 2003, STATISTICA v.6.0. [12]. Неравновесие по сцеплению для локусов и равновесие Харди-Вайнберга рассчитывали с использованием программы Haploview 4.2 [13]. Различия считались значимыми, если соответствующие P-значения были меньше, чем 0,05. Коэффициент отклонения фактической гетерозиготности от теоретически ожидаемой рассчитывали по формуле: F=h-g/h, где: h – ожидаемый, а g – наблюдаемый уровень гетерозиготности.

Результаты и их обсуждение. В популяциях русских, татар и башкир, проживающих в Республике Башкортостан, проведен анализ распределения аллелей и генотипов полиморфных маркеров генов GSTM1,GSTT1,GSTP1, CAT, GPX1, NQO1.

Анализ распределения частот аллелей и генотипов полиморфного локуса rs1050450 (p.Pro200Leu) гена GPX1 выявил отклонение от равновесия Харди-Вайнберга во всех трех анализируемых популяциях, поэтому мы не включили его в дальнейший обсуждение.

При анализе распределения частот генотипов гена GSTM1 выявлены статистически значимые различия между популяциями русских, татар и башкир (χ²=41,387,  р=0,0001). Попарное сравнение популяций русских и татар показало сходство в распределении частот генотипов гена GSTM1 (χ²=1,069, р=0,301). Однако, попарное сравнение популяции башкир с популяциями татар и русских показало, что по распределению частот генотипов башкиры достоверно отличаются как от татар (χ²=36,022, р=0,0001), так и от русских (χ²=29,398, р=0,0001). Делеция гена GSTM1 в группе башкир встречалась с частотой 63,37%, тогда как у татар и русских частота генотипа GSTM1*Del/Del составляла 40,91% и 44,22%, соответственно (табл.1). Анализ литературных данных показывает, что частота делеционного варианта гена GSTM1 сходна у европеоидов и монголоидов и составляет в среднем 53,1% среди европеоидов, 52,9% у монголоидов [14]. В тоже время, самая низкая частота делеции выявлена в популяции саудовских арабов (15,35%), индийцев из Южной Индии (22,4%), индийцев из Северной Индии (33,0%) и у африканцев (26,7%). Частота делеции в этнической группе башкир сходна с таковой в популяции португальцев (58,3%), англичан (57,8%) и шведов (55,9%). Более низкая частота делеции гена GSTM1, характерная для  татар и русских выявлена  также у бразильцев (42,0%), турок (45,0%),  финнов (46,9%) и мексиканцев (42,6%) [15].

При анализе частоты делеции гена GSTT1 статистически значимых различий между популяциями русских, татар и башкир выявлено не было (χ²=0,47, р=0,79). Частота делеции варьировала от 21,88% у башкир до 22,54% у русских и 24,14% у татар (табл.1). Частота делеционного генотипа гена GSTT1  в среднем у европейцев составляет 20%, в популяциях Восточной Азии (у жителей Кореи, Китая) она достигает 40% [16]. Сравнительный анализ делеционного полиморфизма гена GSTТ1 в анализируемых популяциях с представителями различных рас мира показал, что частота генотипов у русских, татар и башкир сходна с распространенностью делеции среди представителей белой расы (χ²=1,32, р=0,25, χ²=2,90, р=0,09 и χ²=0,007, р=0,93 соответственно). По распределению генотипов гена GSTТ1 и русские и татары и башкиры достоверно отличаются от монголоидов, среди которых частота делеции составляет 38,4% (χ²=14,77, р=0,0001; χ²=4,98, р=0,03 и χ²=5,31, р=0,02 соответственно). Самая низкая частота делеции гена GSTТ1 выявлена у Саудовских арабов (9,0%) [17], мексиканцев (9,3%) и индийцев (9,7%) [15].

         В таблице 1 представлены данные анализа полиморфных локусов rs1695 (р.Ile105Val) и rs1138272 (р.Ala114Val) гена GSTP1. В этнических  группах русских и башкир выявлено отклонение от равновесия Харди-Вайнберга по распределению частот генотипов полиморфизма rs1695 гена GSTP1 (табл.2), что  было обусловлено увеличением доли гетерозигот (34,06% и 40,63%, соответственно) и одновременным снижением частоты гомозигот Val/Val. Повышение гетерозиготности до 0,503 против ожидаемой 0,424 наблюдалось также среди индийцев Северной Индии [18].

Таблица 1

Распределение частот генотипов и аллелей полиморфных локусов генов глутатион S –трансфераз M1,T1, Р1 и глутатионпероксидазы 1 в  популяциях русских, татар и башкир

Table 1

Frequency distribution of genotypes and alleles of polymorphic loci of glutathione S-transferase M1, T1, P1 and glutathione peroxidase 1 in populations of Russians, Tatars and Bashkirs

Примечание: номенклатура  гаплотипов гена GSTP1  (маркеры rs1695l и rs1138272):  *A -  (105) Ile/(114)Ala; *B - (105) Val/(114)Ala; *C -  (105) Val / (114)Val; *D – (105) Ile / (114)Val

Note: the nomenclature of haplotypes of the GSTP1 gene (markers rs1695l and rs1138272): *A -  (105) Ile/(114)Ala; *B - (105) Val/(114)Ala; *C -  (105) Val / (114)Val; *D – (105) Ile / (114)Val

Таблица 2

Показатели наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности по частотам аллелей   генов GSTP и GPX1 в популяциях русских, татар и башкир

Table 2

The parameters of the observed and expected heterozygosity in frequencies of alleles of the GSTP and GPX1 genes in the populations of Russians, Tatars and Bashkirs

Анализ распределения частот генотипов полиморфизма rs1695 гена GSTP1 в популяциях русских, татар и башкир показал статистически достоверные различия между всеми тремя группами (χ²=12,323, р=0,015). Популяция татар по распределению частот генотипов данного полиморфного маркера статистически значимо отличалась как от популяции русских (χ²=6,02, р=0,049), так и от популяции башкир (χ²=9,775, р=0,008). Полученные различия связаны с более низкой частотой гетерозиготного генотипа (29,00%) и высокой частотой генотипа Ile/Ile (67,97%) в популяции татар. С другой стороны было  выявлено сходство популяциями русских и башкир (χ²=2,835, р=0,245).

         Анализ  опубликованных данных показал, что распределение частот генотипов полиморфного маркера rs1695l гена GSTР1 в популяциях русских, татар и башкир было сходным с таковым  в популяции южных индийцев, японцев и китайцев [19, 20]. В тоже время распределение частот генотипов в популяциях русских, татар и башкир значительно отличалось от такового в популяциях северных индийцев, американцев европейского происхождения и бразильцев [15, 18, 21, 22].

Анализ частот генотипов и аллелей полиморфного маркера rs1138272 гена GSTP1 в трех этнических группах, проживающих в Республике Башкортостан (табл.1) показал отсутствие достоверных различий между русскими, татарами и башкирами (χ²=2,79, р=0,594 и χ²=2,604, р=0,272). Частота генотипа Ala/Ala варьировала от 80,26% у русских,  82,62% у татар до 85,54% у башкир. Максимальное число гетерозигот по данному маркеру было  в этнической группе русских (18,28%). Согласно литературным данным, частота данного генотипа среди японцев составляет 100% [19].

Нами были рассчитаны частоты комбинаций генотипов и проведен  анализ гаплотипов по полиморфным маркерам  rs1695  и rs1138272 гена GSTP1 в популяциях русских, татар и башкир (табл.1).  Выявлены статистически  достоверные различия между ними по распределению частот гаплотипов (χ²=10,216,  р=0,037). Попарное сравнение показало сходство между русскими и татарами (χ²=1,122, р=1,00) башкирами и татарами (χ²=6,531, р=0,116). Популяция  башкир достоверно отличалась от популяции  русских (χ²=9,046, р=0,037), что обусловлено сравнительно высокой частотой гаплотипа GSTP1* B (20,12%) и низкой гаплотипа GSTP1*D (3,66%) у башкир.

В таблице 3 представлены данные анализа полиморфных  маркеров – rs1001179 и  rs769217  гена CAT в популяциях русских, татар и башкир. Не выявлено различий между популяциями  по распределению частот генотипов и аллелей по маркеру rs1001179 (χ²=3,268, р=0,514 и χ²=2,165, р=0,339). Наиболее часто встречающимся генотипом во всех трёх популяциях был генотип СС, частота которого составила 57,51% у русских, 61,19% у татар и 60,61%  у башкир. Наибольший уровень гетерозиготности наблюдался в группе башкир (33,33%).

Таблица 3

Распределение частот генотипов, аллелей и гаплотипов полиморфных маркеров гена каталазы  иНАД(Ф)Н-хинон оксидоредуктазы 1 в  популяциях русских, татар и башкир

Table 3

Frequency distribution of genotypes, alleles and haplotypes of polymorphic markers of the catalase gene and NAD (F) H-quinone oxidoreductase 1 in populations of Russians, Tatars and Bashkirs

Сравнительный анализ этнических групп Республики Башкортостан с популяциями других народов мира выявил достоверные различия в распределении частот аллелей и генотипов полиморфного маркера rs1001179 гена CAT  между популяциями русских и татар и популяциями европеоидов (датчане и американцы) (χ²=9,55, р=0,008 и χ²=12,84, р=0,002, для русских; χ²=7,57,  р=0,023 и χ²=6,59,  р=0,037, для татар), популяциями монголоидов (тайванцы и корейцы) (χ²=82,19, р=0,00001 и χ²=147,61, р=0,00001, для русских; χ²=69,15, р=0,00001 и χ²=116,62 р=0,00001, для татар). Данные различия обусловлены высокой частотой редкого генотипа TT у русских (10,09%) и татар (8,96%), тогда как у европеоидов частота его составила не более 6%, а у монголоидов – 0,25%. В то же время, этническая группа башкир по распределению частот генотипов полиморфного маркера rs1001179 гена CAT была сходна с популяциями датчан и американцев (χ²=0,71  р=0,701 и χ²=3,64,  р=0,162), но  достоверно отличалась от популяций тайванцев и пакистанцев (χ²=55,99  р=0,00001 и χ²=95,83,  р=0,0001) [23].

Анализ распределения частот генотипов и аллелей полиморфного локуса rs769217 гена CAT в популяциях русских, татар и башкир достоверных различий между  ними не выявил (χ²=7,829, р=0,098 и χ²=4,629,  р=0,099, соответственно). Попарное сравнение показало, что башкиры достоверно отличаются от русских по распределению частот аллелей (χ²=4,111, р=0,043), что связано с  высокой  частотой аллеля T в группе башкир. Частота гомозиготного генотипа СС довольно широко варьировала: от 68,03% у русских и 67,76% у татар до 57,83% у башкир. В популяции башкир также наблюдался самый высокий уровень гетрозиготности  (39,76%), тогда как в популяциях русских и татар доля гетрозигот  по данному локусу не превышала 30% (29,83% и 28,96%, соответственно).

Данные о частотах гаплотипов гена CAT  показаны в табл. 3. Анализ распределения гаплотипов  в трех этнических  группах жителей Республики Башкортостан  не  выявил  межэтнических  различий  (χ²=6,52, р=0,164). С высокой частотой во всех этнических группах встречается гаплотип CAT (-262)C/(1167)C представляющий собой сочетание аллелей по обоим локусам. Частота гаплотипа CAT (-262)T/(1167)C колебалась от 19,88% у башкир, 20,75% у татар, до 23,07% у русских.

В таблице 3 представлены данные анализа полиморфных  маркеров rs1131341 и rs1800566 гена NQO1 в в популяциях русских, татар и башкир. Для всех изученных групп выявлено сходство по распределению частот генотипов и аллелей локуса rs1131341 (χ²=5,37, р=0,251 и χ²=0,167, р=0,92, соответственно). В этнической группе башкир  гомозиготный генотип  TT не был выявлен,  в то время как у русских и татар частота этого генотипа составила 0,32% и 1,19%, соответственно. С другой стороны при анализе полиморфизма  rs1800566 гена NQO1 показаны существенные межэтнические различия (χ²=12,24, р=0,016 и χ²=10,816, р=0,004, соответственно). Попарное сравнение этнических групп выявило достоверные отличия по распределению частот генотипов и аллелей между русскими и башкирами (χ²=11,257, р=0,004 и χ²=8,869, р=0,003, соответственно), обусловленное высокой частотой генотипа CC  и аллеля  C в популяции русских. Также были выявлены достоверные различия по распределению частот аллелей между группами русских и татар (χ²=4,529, р=0,033).

         По данным Park S.-J. с соавт. (2003) частота генотипов полиморфного маркера rs1800566гена NQO1 среди европеоидов составляет 68,2%, 27,6%, 4,2%, соответственно для генотипов СС, СТ, ТТ. Подобное распределение частот генотипов наблюдается и в популяциях русских и татар (χ²=0,75, р=0,69 и χ²=0,75, р=0,69). В популяции башкир несколько повышена частота гетерозиготного генотипа СТ и понижена частота генотипа CC по сравнению с европеоидами в целом (χ²=13,49, р=0,001) В тоже время у представителей монголоидной расы наблюдается иное, отличное от европеоидов, распределение частот генотипов полиморфизма rs1800566 гена NQO1, c достаточно высоким  уровнем гетрозиготности (49,7% у китайцев и 50,7% у японцев) и повышением  доли гомозмигот по  TT (16,35 и 15,1%, соответственно) [24-26].

 Анализ распределения частот  гаплотипов по локусам rs1131341 и rs1800566 гена NQO1 выявил существенные межэтнические различия  (χ²=12,204, р=0,016). Популяция  башкир  достоверно отличалась  по распределению частот гаплотипов гена NQO1 от популяции русских (χ²=10,60, р=0,018). Полученные различия связаны с большей частотой гаплотипа NQO1* 465C/ 609T у башкир (20,48% против 14,42% у русских).  

Заключение. Таким образом, выявлены существенные межэтнические различия по распределению частот аллелей полиморфных маркеров генов GSTM1 (del), GSTP1 (rs1695l) и NQO1 (rs1800566).  Вместе с тем определено сходство в распределении частот аллелей полиморфных маркеров генов GSTT1, CAT, GPX1 в популяциях русских, татар и башкир. Анализ данных литературы показал наличие сходства изученных популяций с населением Европы по полиморфным маркерам генов GSTM1 (башкиры), GSTT1, NQO1. Показано сходство в распределении частот аллелей и генотипов по полиморфному маркеру rs1695 гена GSTP1 изученных популяций с населением Азии, в отношении полиморфных маркеров генов GSTP1 (rs1138272) и CAT rs1001179) установлено промежуточное распределение между популяциями европеоидов и монголоидов.

Ранее проведенный анализ полиморфных маркеров Y хромосомы, митохондриальной ДНК и аутосомных маркеров демонстрируют влияние на  популяции народов, населяющих Республику Башкортостан, двух рас, что проявляется в усредненной частоте встречаемости полиморфных вариантов многих маркеров генов в разных этносах. Данный аспект особенно свойственен популяции башкир, в которой наблюдается увеличение частоты мутантных аллелей и редких гаплотипов, более характерных для монголоидных популяций. Каждая популяция или этническая группа характеризуется своим набором аллелей каждого гена и частотами их встречаемости. Полученные оригинальные результаты о популяционно-генетической структуре населения (с учетом этнической принадлежности) по полиморфным маркерам генов, детерминирующих ответ организма на воздействие лекарственных средств, являются основой для осуществления фармакогенетического тестирования в клинической практике в будущем.

В отношении данной статьи не было зарегистрировано конфликта интересов.