Молекулярная генетика сахарного диабета типа 1: достижения и
advertisement
Діабетісерце №1 (137) / 2010 Молекулярная генетика сахарного диабета типа 1: достижения и перспективы В.В. НОСИКОВ, д. мед. н., профессор; Ю.А. СЕРЕГИН /Государственный научный центр Российской Федерации «ГосНИИ генетика», Москва/ Резюме Молекулярна генетика цукрового діабету типу 1: досягнення та перспективи В.В. Носиков, Ю.О. Серьогін Цукровий діабет типу 1 – поширене тяжке захворювання, за якого відбувається аутоімунне руйнування β-клітин острівців Лангерганса підшлункової залози. До нашого часу вдалося надійно ідентифікувати кілька локусів, що визначають розвиток цукрового діабету типу 1: локус МНС, VNTR у 5'-нетранскрибованій ділянці гена інсуліну (INS), ген CTLA4, що кодує поверхневий рецептор Т-клітин, гени тирозинових фосфатаз Т-лімфоцитів – PTPN22 і PTPN2, гени інтерлейкіну 2 (IL2) та α-ланцюга його рецептора (IL2RA), а також ген KIAA0350 (функція невідома) і ген IFIH1, що кодує рецептор дволанцюгової ДНК, що утворюється при вірусній інфекції. Аналіз функцій білкових продуктів цих генів дозволяє підтвердити гіпотезу про те, що причиною розвитку цукрового діабету типу 1 є певні порушення у механізмах встановлення імунологічної толерантності, з одного боку, і формування деструктивної імунної відповіді проти власних білків організму після вірусної інфекції чи будь-якого іншого імунного стресу – з іншого. Таким чином, білкові продукти генів локуса MHC, генів INS, PTPN22 і PTPN2 мають відношення до формування у тимусі репертуару Т-лімфоцитів, що забезпечують імунний захист організму. З іншого боку, неспецифічна активація Т-клітин, з якої починається аутоімунне руйнування β-клітин острівців Лангерганса підшлункової залози, очевидно, пов’язана з білковими продуктами генів CTLA4, IL2, IL2RA, а також, можливо, генів PTPN22 і PTPN2. Єдиний виняток, не рахуючи генів, функції продуктів яких ще не визначені, – це ген IFIH1, але його асоціація з цукровим діабетом типу 1 підтверджує, що вірусні інфекції певного типу можуть зумовити активацію аутореактивних Т-клітин і розвиток цукрового діабету типу 1. Ключові слова: цукровий діабет типу 1, гени-кандидати, геномний пошук, локус МНС, ген інсуліну (INS), гени CTLA4, PTPN22, PTPN2, IL2, IL2RA, KIAA0350, IFIH1 Summary Molecular genetics of type 1 diabetes mellitus: achievements and future trends V.V. Nosikov, Yu.A. Seregin Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is a widespread, severe disease which results from the immunologically mediated destruction of the β-cells of pancreatic Langerhans islets. To date the several loci involved to the T1DM development have been reliably identified by means of a number of approaches: MHC locus, VNTR within 5'-nontranscibed region of insulin (INS) gene, CTLA4 gene, encoding surface receptor of T cells, PTPN22 and PTPN2 genes, encoding tyrosine phosphatases of T lymphocytes, interleukin 2 (IL2) gene and α-chain of its receptor gene (IL2RA), as well as KIAA0350 gene (unknown function) and IFIH1 gene, encoding receptor of double-stranded DNA generated during viral infections. The functional analysis of proteins encoded by the genes, which are involved to the T1DM development, performed to confirm the hypothesis that on the one hand the origin of T1DM development is founded on the some deregulation of mechanisms of the immune tolerance formation and on the other hand the cause is founded on the formation of destructive immune response against own proteins of organism after virus infection or some other immune stress. Thus the protein products of MHC, INS, PTPN22 and PTPN2 genes involve in the formation in thymus of T-lymphocyte repertoire, which provides the immune defense of organism. On the other hand the nonspecific activation of T cells, from that starts the autoimmune destruction of β-cells of Langerhans islets of pancreas, in all probability, connects with the protein products of CTLA4, IL2, IL2RA genes, and, perhaps, PTPN22 and PTPN2 genes. The only exception, if not considering the genes with unknown function, is the IFIH1 gene, but its association with T1DM confirms that fact, that the certain types of virus infection can lead to the activation of autoreactive T cells and T1DM development. Key words: type 1 diabetes mellitus, candidate genes, genome searches, MHC locus, insulin gene (INS), CTLA4, PTPN22, PTPN2, IL2, IL2RA, KIAA0350 and IFIH1 genes Введение Сахарный диабет типа 1 (СД1) – широко распространенное, тяжелое заболевание, приводящее к ранней инвалидности и преждевременной смертности [1]. При СД1 происходит аутоиммунное разрушение β-клеток островков Лангеранса поджелудочной железы, что приводит к полной зависимости больных от введения экзогенного инсулина, который необходим для регуля- 42 ции уровня глюкозы в крови. Распространенность СД1 среди европейского населения составляет около 0,4 % [2] и с каждым годом увеличивается, поэтому СД1 представляет собой не только медицинскую, но и серьезную социальную проблему. В последние годы благодаря применению препаратов рекомбинантного инсулина, идентичного по аминокислотной последовательности инсулину человека, достигнуты значительные успехи Лекції, огляди, новини в лечении СД1. Постоянный прием препаратов инсулина продлевает жизнь, но не предотвращает развитие поздних осложнений – основной причины ранней смертности больных СД1. В целом средняя продолжительность жизни у заболевших СД1 в детстве на 20 лет меньше средней продолжительности жизни в общей популяции. Развитие СД1 более чем наполовину связано с генетическими факторами. Актуальность изучения молекулярной генетики СД1 обусловлена, главным образом, возможностью приблизиться к идентификации генов, предрасполагающих к СД1, и понять, какие именно гены и как определяют развитие этого заболевания. В настоящее время СД1 относят к многофакторным, полигенным заболеваниям. На полигенную природу указывает отмеченный всеми исследователями низкий уровень семейного риска, не совместимый ни с одной из гипотез моногенного наследования без привлечения дополнительного предположения о неполной пенетрантности предполагаемого гена, что с формально генетической точки зрения совпадает с полигенной гипотезой. Многофакторная модель наследования предполагает, что проявление болезни определяется взаимодействием средовых и генетических факторов. Под генетическими факторами при этом подразумевают определенные аллели ряда полиморфных генов, вовлеченных в развитие СД1, которые в клинической практике получили название аллелей, предрасполагающих к развитию СД1. К середине1990-х годов в геноме человека с использованием подхода «ген-кандидат» удалось надежно идентифицировать только два локуса, связанных с предрасположенностью к развитию СД1: локус МНС (главный комплекс гистосовместимости), расположенный на хромосоме 6р21.3, и полиморфный тандемный повтор (VNTR) в 5'-нетранскрибируемой области гена инсулина (INS), расположенного на хромосоме 11p15.5. Эти два локуса, названные IDDM1 и IDDM2 соответственно, определяют около 42 % семейного риска развития СД1 [3]. Для выявления других локусов, содержащих гены, предрасполагающие к СД1, разработан подход, основанный на анализе наследования аллелей полиморфных маркеров в ядерных семьях с двумя сибсами, больными СД1 (семьи с конкордатными сибсами). Несмотря на трудности при подборе семей, несколько групп исследователей изучили сцепление с СД1 большого числа полиморфных микросателлитных маркеров, расположенных относительно равномерно практически на всех хромосомах человека. Дополняющий подход основан на использовании полных семей с дискордантными сибсами. Наряду с анализом сцепления, для которого необходимы полные семьи с двумя сибсами, неравновесную передачу аллелей (TDT) можно анализировать и в семьях с единственным потомком. Впервые этот метод использовали для того, чтобы подтвердить сцепление области генома, включающей ген INS, как раз с СД1 [4]. Работы по полному геномному поиску, направленные на выявление локусов, предрасполагающих к развитию СД1 [5–7], рассмотрены достаточно подробно [3]. Все они, во-первых, подтвердили, что локус МНС (IDDM1) является главным локусом, определяющим предрасположенность к СД1, во-вторых – позволили обнаружить на разных хромосомах человека более 20 локусов, которые, как предполагалось, могут содержать гены, определяющие предрасположенность к СД1 [3, 5–7]. К сожалению, надежды, которые возлагали на полные геномные поиски этого типа, не оправдались. Не удалось получить достоверных доказательств сцепления большинства хромосомных локусов, выявленных этим методом, с СД1. Реальный прорыв в молекулярной генетике СД1, как, впрочем, и ряда других широко распространенных заболеваний человека, произошел благодаря разработке нового типа геномного поиска [8], получившего название «genome-wide association» (GWA). Этот подход основан на использовании микрочипов, разработанных компанией Аффиметрикс. Он позволяет в сжатые сроки определять генотипы около 500 000 однонуклеотидных полиморфных маркеров, расположенных достаточно плотно на всех хромосомах человека. При этом отпадает необходимость собирать большие коллекции ядерных семей, так как в этих исследованиях используются просто большие группы больных и здоровых индивидов, в частности – группы из 2000 больных СД1 и 3000 здоровых лиц [8] или из 4000 больных и 5000 здоровых лиц [9]. Правда, в последнем случае [9] использовали только 7446 однонуклеотидных полиморфных маркеров. Локус МНС (IDDM1) Важная роль локуса МНС (главный комплекс гистосовместимости), занимающего область размером 20 сМ на хромосоме 6р21.3, подтверждена во всех исследованиях. По сравнению с другими локусами предрасположенности МНС обладает максимальными значениями λS, которые колеблются в различных популяциях европейцев в интервале от 1,7 до 4,2. Величина MLS для этого локуса также имеет максимальное значение и достигает 33–34. Локус МНС назван так, потому что гены этого региона определяют скорость, с которой отторгается кожный или любой другой тканевой трансплантат. Антигены класса II (HLA-DP, DR и DQ) в норме представлены на поверхности некоторых клеток иммунной системы и играют основную роль в регуляции иммунного ответа. Молекулы класса II участвуют в связывании и экспонировании на поверхности ряда клеток иммунной системы процессированных пептидных фрагментов различных антигенов. В дальнейшем через связывание с антигенными рецепторами Т-клеток (TCR) происходит распознавание антигенов и инициируется иммунный ответ. Молекулы гетеродимеров, образуемых α- и β-цепями, которые кодируются генами HLA-DQA1 и DQB1, играют важную роль в генетической предрасположенности к СД1. Выраженный полиморфизм нуклеотидных последовательностей вторых экзонов определяет существование множества аллелей генов DQA1 и DQB1. Так, к настоящему моменту известно 12 аллелей гена DQA1 и 24 аллеля гена DQB1 (имеются в виду только аллели, которые различаются по аминокислотным последовательностям, кодируемым экзоном 2). Интерес к полиморфизму цепи DQβ возник с появлением гипотезы о важной роли аминокислотного остатка в положении 57 в обеспечении предрасположенности к СД1. Эта гипотеза подтверждена данными о различной роли в обеспечении риска развития СД1 β-цепей, несущих в положении 57 любой аминокислотный остаток, кроме остатка аспарагиновой кислоты (Asp57) [10]. В предрасположенность к СД1 важный вклад вносит также полиморфизм α-цепи, связанный с наличием или отсутствием в положении 52 остатка аргинина (Arg52) [11]. Белковые продукты генов DQA1 и DQB1 (α- и β-цепи) вступают друг с другом во взаимодействие, образуя гетеродимеры. Данные, полученные при изучении российской популяции, близки к результатам исследований европейских популяций. Анализ имеющегося материала позволяет сделать вывод, что с 43 Діабетісерце СД1 ассоциированы аллели гена DQA1, кодирующие остаток аргинина в положении 52 (Arg52+), и аллели гена DQB1, не кодирующие остаток аспарагиновой кислоты в положении 57 (Asp57–). Эти аллели условно считают предрасполагающими (S) к развитию СД1, а аллели, кодирующие Arg52– и Asp57+, – предохраняющими (P) от развития СД1 [12, 13]. Помимо генов HLA-DQ в предрасположенность к СД1 вовлечены и другие гены главного комплекса гистосовместимости. Из-за сильного неравновесия по сцеплению трудно оценить вклад каждого отдельного гена. Тем не менее, хорошо охарактеризованы аллели предрасположенности и устойчивости к СД1 крайне полиморфного гена DRB1 (более 200 аллелей), относящегося к классу ІІ. У европейцев к СД1 предрасполагают некоторые из аллелей DRB1*04 и * 17(03), тогда как в азиатских популяциях подобную роль играют лишь некоторые из аллелей *04. Защитное действие оказывают аллели DRB1*07, *11 и *15. То, как формируются гаплотипы генов МНС класса II, предрасполагающие к СД1 и предохраняющие от этого заболевания, можно понять из рисунка 1 [14]. Легко видеть, что присутствия только одного предохраняющего аллеля (DRB1*0403 и *0301, DQB1*0602) достаточно для того, чтобы предохраняющим был гаплотип в целом. В то же время, максимальный уровень предрасположенности имеет место в том случае, когда гаплотип сформирован тремя предрасполагающими аллелями генов HLA-DRB1, DQA1 и DQB1: *0405/*0301/*0302 (OR = 34) и *0301/*0501/*0201 (OR = 7,7). Вклад в предрасположенность к СД1 еще одного гена, относящегося к генам МНС класса II, а именно гена HLA-DPB1, обнаружен при прямом сравнении вклада аллелей этого гена в DRB1 DQA1 DQB1 0403 0301 0302 OR 0,7 0406 0301 0302 0405 0301 0401 0405 0301 0301 0,2 34 2,1 0405 0301 0401 0301 0501 0201 1201 0501 0301 13 01 0601 15 01 0602 2,5 7,7 0,2 0,1 0,4 Предрасполагающий Предрасполагающий? Нейтральный Предохраняющий Сильно предохраняющий Рис. 1. Отношение шансов для различных комбинаций аллелей генов HLA-DRB1, DQA1 и DQB1 44 №1 (137) / 2010 относительную предрасположенность к СД1 [15]. В этой работе использованы 408 семей из Сардинии (200) и Великобритании (208). Даже на фоне выраженного неравновесия по сцеплению удалось обнаружить вклад гена HLA-DPB1 в предрасположенность к СД1. Этот вклад сравнительно невелик и выражается, главным образом, в предохраняющей роли аллеля DPB1*0402, которая проявляется в комбинации с гаплотипами, не входящими в гаплотип DR4. Таким образом, можно сделать вывод, что за основную часть предрасположенности к СД1, определяемую локусом МНС, несут ответственность широко распространенные аллели генов HLA-DRB1, DQA1, DQB1 и DPB1. Ген инсулина (локус IDDM2) Локус IDDM2, определяющий предрасположенность к СД1, отождествляется с геном инсулина (INS), который расположен на хромосоме 11 в районе 11р15.5. В различных популяциях IDDM2 определяет от 5 до 15 % семейного риска развития СД1. Область предрасположенности IDDM2 имеет длину 4,1 т.п.н., содержит собственно ген INS и полиморфный минисателлит, расположенный в 5'-концевой части этого гена, который обычно называют 5'-VNTR [16]. 5'-VNTR гена INS впервые описан в 1981 г. [17]. Он состоит из тандемно повторяющихся единиц размером 14–15 п.н. с консенсусной последовательностью ACAGGGGTGTGGGG. Число повторяющихся единиц в составе VNTR может изменяться от 26 до 200 и более. В зависимости от их числа аллели VNTR подразделяют на три класса. Аллели класса I содержат от 26 до 63 повторяющихся единиц, тогда как аллели класса III – от 141 до 209. Промежуточный по длине класс II редко встречается у европейцев, он состоит из аллелей, содержащих около 80 тандемных повторов [17]. В европейских популяциях обнаружено достоверное увеличение частоты встречаемости гомозиготных генотипов класса I у больных СД1 по сравнению со здоровыми людьми, что свидетельствует об ассоциации 5'-VNTR с СД этого типа. При этом гомозиготный генотип VNTR класса I выступает в качестве генетического фактора риска развития патологии. Анализ семей, имеющих хотя бы одного гетерозиготного родителя, выявил повышенную частоту передачи предрасполагающих аллелей класса I больным детям, что дополнительно подтверждает связь между локусом INS и СД1. Популяционную гетерогенность обнаружили при полном геномном поиске как «первого», так и «второго поколений» [5–7], подтвердивших сцепление полиморфного 5'-VNTR гена INS с СД1. Однако величина MLS (отражающая вероятность сцепления) в двух популяциях значительно различалась. В коллекции семей из Великобритании [6] MLS было равно 2,8, в то время как в коллекции семей из Великобритании и США MLS – только 0,6 [7]. Несомненно, причиной этих отличий является геномный импринтинг в данной области хромосомы 11, который связан в одном случае с отцом, а в другом – с матерью. По всей видимости, локусы МНС и INS взаимодействуют друг с другом через продукты экспрессии, участвующие в одних и тех же или перекрывающихся физиологических путях, нарушение которых приводит к развитию СД1. Накоплено достаточно данных о корреляции между аллелями 5'-VNTR гена INS, уровнем синтеза мРНК проинсулина и секрецией продукта этого гена в клетках поджелудочной железы и тимуса [18]. У носителей аллелей класса I уровень мРНК проинсулина в клетках подже- Лекції, огляди, новини лудочной железы в 1,5–2 раза выше, чем у носителей аллелей класса III. Противоположная ситуация наблюдается в клетках тимуса. У носителей аллелей класса III уровень мРНК проинсулина в 2–3 раза выше, чем у носителей аллелей класса I. На основании этих данных предположили, что повышенная концентрация молекул проинсулина в клетках тимуса способствует установлению полной иммунной толерантности. В то же время, более низкая концентрация молекул проинсулина приводит к нарушениям этого процесса, полная толерантность не устанавливается, часть аутореактивных Т-клеток сохраняется, они уходят на периферию и могут приводить к развитию аутоиммунного СД1 [18]. Ген CTLA4 (локус IDDM12) IDDM12 – один из наиболее изученных локусов. Его положение на хромосоме 2 (2q33) впервые установили в 1996 г. [19] при анализе сцепления с СД1 группы полиморфных маркеров, расположенных около генов CTLA4 и CD28. Эти гены рассматривали в качестве кандидатов, так как, во-первых, структурная организация этой области генома человека подобна содержащей локус idd5 области хромосомы 1 мыши, которая вовлечена в развитие СД у мышей линии NOD; во-вторых, гены CTLA4 и CD28 кодируют поверхностные рецепторы Т-клеток и играют важную роль в их пролиферации. Сцепление и ассоциация полиморфного микросателлита (АТ)n, расположенного в 3'-нетранслируемой области гена CTLA4, так же как и полиморфного маркера Thr17Ala, расположенного в сигнальном пептиде CTLA-4, с СД1 обнаружены во многих популяциях [20], в том числе в русской [21], и к настоящему времени считаются практически доказанными. Средняя величина λS равняется 1,01, что соответствует семейной ассоциации 6,7 % [9]. Следует также отметить, что ген CTLA4 определяет предрасположенность не только к СД1, но и к таким аутоиммунным заболеваниям, как диффузный токсический зоб, аутоиммунный тиреоидит и целиакия. Естественно, поднимается вопрос, каким образом носительство предрасполагающих аллелей гена CTLA4 может определять развитие всех этих заболеваний. Современная модель активации Т-клеток предполагает участие двух сигналов [22]. Первый специфический сигнал поступает в момент связывания антигенного рецептора Т-клеток (TCR) с комплексом, состоящим из молекулы МНС и пептидного антигена, который находится на поверхности клетки, представляющей антиген. Однако одного этого сигнала недостаточно для активации Т-клетки. Необходим второй неспецифический сигнал, который поступает после соединения другого рецептора (CD28) с его лигандами В7-1 (CD80) и В7-2 (CD86), также расположенными на поверхности клетки, представляющей антиген. Часто второй сигнал называют костимулирующим. Если поступили оба сигнала, то наблюдается активация Т-клеток, секреция цитокинов и дальнейшая пролиферация Т-клеток. Однако ситуация усложнилась после обнаружения другого рецептора (CTLA-4), который связывается с теми же лигандами В7-1 и В7-2, но обладает противоположным действием и переводит клетку в состояние «безответности» к данному антигену, называемое анергией. В некоторых случаях за этим может следовать и программируемая смерть данной клетки (апоптоз). Нарушения в тонком взаимодействии рецепторов CD28 и CTLA-4 с лигандами В7-1 и В7-2, по всей видимости, являются одной из причин развития аутоиммунных заболеваний. В част- ности, это, видимо, происходит в тех случаях, когда под воздействием факторов внешней среды (например, вирусной инфекции) происходит активация аутореактивных Т-лимфоцитов и последующее развитие аутоиммунного заболевания. Ген PTPN22 Ассоциацию полиморфного маркера С1858Т гена PTPN22, расположенного в хромосомной области 1р13, с СД1 обнаружили в 2004 г. [23]. Однонуклеотидному полиморфизму С1858Т соответствует полиморфизм R/W в положении 620 аминокислотной последовательности (R620W). Ген PTPN22, кодирующий тирозиновую фосфатазу Т-лимфоцитов, входит в число наиболее значимых генов, предрасполагающих не только к СД1, но и к ревматоидному артриту, системной красной волчанке и ряду других аутоиммунных заболеваний. Аллель W620, встречающийся у 12 % больных СД1 и 8 % здоровых лиц, – это выраженный предрасполагающий фактор развития заболевания. Дальнейшие исследования полностью подтвердили существование связи между геном PTPN22 и СД1. В частности, в 2005 г. проведено точное картирование хромосомной области 1p11.3 с использованием 588 ядерных семей как минимум с одним больным ребенком [24]. Семьи отобраны в нескольких европейских странах в рамках проекта НарМар. Обнаружено высокодостоверное неравновесие передачи аллелей полиморфного маркера R620W (p = 1,7 x 10-5) от родителей к больным и здоровым сибсам. Кроме того, структура неравновесия по сцеплению внутри участка размером 293 т.п.н., содержащего ген PTPN22, позволила утверждать, что существует еще как минимум один полиморфный маркер, который вносит вклад в риск развития заболевания [24]. При изучении ассоциации полиморфных маркеров гена PTPN22 с СД1 среди монголоидов (1520 японцев и 178 корейцев) минорный аллель 620W вообще не обнаружили [25]. Однако обнаружена ассоциация другого полиморфного маркера G(-1123)C, расположенного в промоторной области гена, с классической формой СД1 (OR = 1,42, р = 0,015), но не с латентной (медленно прогрессирующей) формой этого заболевания у взрослых. С другой стороны, многолокусный регрессионный анализ ассоциации с СД1 [26] и ревматоидным артритом [27] полиморфных маркеров R620W, G(-1123)C и A2740G у европейцев показал, что ассоциация двух последних маркеров с заболеваниями обусловлена их неравновесием по сцеплению с R620W. Тирозиновая фосфатаза лимфоидных клеток (LYP), которая кодируется геном PTPN22, – внутриклеточный белок, специфичный для клеток иммунной системы [28, 29]. В клетках человека обнаружены две изоформы LYP, 1 и 2, образующиеся в результате альтернативного сплайсинга. Эти изоформы имеют одинаковую фосфатазную активность и находятся в цитоплазме, но они обнаружены в разных типах клеток. В активированных Т- и В-клетках присутствует только изоформа LYP1, тогда как в покоящиеся Т-клетки содержат обе изоформы, однако после активации их соотношение изменяется в сторону увеличения количества LYP1 [29]. Фосфорилирование остатков тирозина в молекулах белков служит одним из основных регуляторных механизмов, определяющих передачу сигналов в клетке, неопластическую трансформацию и митотический цикл. Как и другие типы фосфорилирования, оно легко обратимо, за удаление фосфатного остатка отвечает семейство тирозиновых фосфатаз. Тирозиновые фос- 45 Діабетісерце фатазы Т-лимфоцитов осуществляют дефосфорилирование соответствующих белков, передающих сигнал от антигенных рецепторов Т-клеток и рецепторов цитокинов. Они принадлежат к основным негативным регуляторам воспалительных реакций и иммунного ответа [30–32]. Предполагается, что функциональная значимость аллеля повышенного риска W620 связана с тем, что изофермент с остатком триптофана (W) в положении 620 имеет на 57 % более высокую удельную активность [33]. Показано также, что замена аргинина на триптофан приводит к тому, что не образуется комплекс фосфатазы LYP с киназой Csk, важным супрессором киназ Lck, Fyn и ZAP-70, которые опосредуют передачу сигнала от TCR [23]. Фосфатаза LYP относится к наиболее мощным ингибиторам активации Т-клеток, так как осуществляет дефосфорилирование киназ Lck и Fyn, ассоциированных с TCR [23]. В частности, опосредованное киназой Lck фосфорилирование ξ-цепи TCR также существенно ниже в клетках, в которых синтезируется изофермент LYP W620 [33]. Каково же значение увеличенной фосфатазной активности изофермента LYP W620 в патогенезе аутоиммунных процессов? Предполагается, что пониженная эффективность передачи сигнала может приводить к тому, что часть аутореактивных Т-клеток, которые должны были бы быть удалены при негативной селекции в тимусе, сохраняется у индивидов с генотипами WW и RW [33]. Другое возможное объяснение связано с тем, что у индивидов с генотипами WW и RW гиперреактивные Т-клетки более склонны к формированию деструктивного иммунного ответа против аутоантигенов после вирусной инфекции или какого-либо иного иммунного стресса [23]. Ген PTPN2 Ген PTPN2 и его продукт в отличие от гена PTPN22 практически не изучены. Установлено, что ген PTPN2 расположен на хромосоме 18р11.3 [34] и содержит 10 экзонов [9]. Ассоциацию полиморфного маркера rs2542151, удаленного на 5,5 т.п.н. от гена PTPN2, с СД1 впервые обнаружили в исследовании фонда Welcome Trust в 2007 г. [8]. Высокая достоверность ассоциации (р = 4,6 x 10-8) была достигнута благодаря использованию смешанных групп «случай-контроль» (суммарно 5000 человек), в состав которых вошли больные СД1, ревматоидным артритом и болезнью Крона. Достоверность ассоциации у больных СД1 составила 1,9 x 10-6. На больших группах больных СД1 и здоровых индивидов (всего около 9000 человек) выявлена высокая степень ассоциации полиморфного маркера rs2542151 с СД1 [9]. Уровень значимости в этом исследовании составил 1,23 x 10-10, а при объединении с результатами предыдущей работы – 1,15 x 10-14. Определены также нуклеотидные последовательности 9 из 10 экзонов и фрагментов длиной 3 т.п.н. в областях, прилежащих к 3'- и 5'-концам гена [9]. Удалось обнаружить 26 новых полиморфных участков – 19 однонуклеотидных и 7 – типа вставка/отсутствие вставки. Однако ни одному из них не соответствовал аминокислотный полиморфизм и/или нарушения сплайсинга. Таким образом, результаты двух исследований позволяют говорить о гене PTPN2 как о гене-кандидате, участвующем в развитии СД1. В настоящее время в этом гене известен лишь один маркер, ассоциированный с заболеванием с высокой достоверностью. Этот маркер находится за пределами гена, и его функциональная значимость сомнительна. Предполагается [9], что 46 №1 (137) / 2010 этот полиморфный маркер может находиться в неравновесии по сцеплению с другим маркером гена PTPN2, который не изменяет аминокислотной последовательности фермента, но влияет на уровень его синтеза. Показано, что фосфатаза ТС45, кодируемая геном PTPN2, осуществляет дефосфорилирование фактора STAT1, одного из главных регуляторов передачи сигналов при формировании иммунного ответа, в том числе – в системе регуляции синтеза интерлейкина 2 [35]. Возможные различия уровня экспрессии гена PTPN2 у носителей различных аллельных вариантов этого гена могут определять и эффективность передачи сигнала при активации Т-лимфоцитов. Хромосомная область 2q24.3 и ген IFIH1 Область сцепления с СД1 на хромосоме 2q24.3 впервые обнаружили в широкомасштабном геномном поиске в группе из 4253 больных, 5842 здоровых лиц и 2134 семей типа «родители– ребенок» в 2006 году [36]. С использованием технологии компании Аффиметрикс проанализировали 6500 однонуклеотидных полиморфных маркеров на хромосоме 2. Показано, что относительный риск развития заболевания у носителей минорного аллеля полиморфного маркера rs1990760 составляет 0,86 при уровне значимости 1,42 x 10-10. Этот маркер находится внутри гена IFIH1, продукт которого индуцирует синтез интерферонов и содержит хеликазный домен. Область максимального сцепления содержит еще три гена – FAP (белок, обеспечивающий активацию фибробластов), GCA (гранкальцин) и KCNH7 (белок, который входит в состав канала транспорта ионов калия). Ген IFIH1 кодирует сигнальный белок (MDA5), обладающий хеликазной и АТРазной активностью, а также доменом, связывающим каспазу, который расположен в N-концевой части молекулы. Основная функция белка MDA5 – обнаружение и связывание двухцепочечной РНК (дцРНК), образующейся в клетке, зараженной РНК-содержащими вирусами, и индукция синтеза интерферонов [37, 38]. Повышенная экспрессия гена IFIH1 приводит к активации промоторов генов интерферонов (IFN). Впрочем, это характерно для многих сигнальных посредников, вовлеченных в активацию промоторов генов IFN. Однако этот процесс блокируется после совместной экспрессии генов определенных белков, кодируемых большинством вирусов из группы парамиксовирусов. Предполагается, что MDA5 может играть важную роль в апоптозе клеток, инфицированных вирусом, и в формировании иммунного ответа на вирусы, выступая, таким образом, в роли сенсора или рецептора, узнающего патогенные агенты, при вирусной инфекции [38]. Поэтому генетическая ассоциация между СД1 и геном IFIH1 могла бы обеспечить связь на молекулярном уровне между развитием аутоиммунного заболевания и данными об ассоциации СД1 с вирусной инфекцией. Ген IFIH1 рассматривается [36] как один из наиболее функционально важных претендентов на роль гена, предрасполагающего к СД1, поскольку его продукт служит рецептором для дцРНК, образующейся при вирусной инфекции. Таким образом, важная роль гена IFIH1 в патогенезе СД1 согласуется с эпидемиологическим и экспериментальным подтверждением ассоциации между вирусной инфекцией и СД1 [36]. При этом из числа генов-кандидатов не исключают ген KCNH7, так как известно, что гены, кодирующие компоненты канала транспорта ионов калия, ассоциированы с регуляцией секреции инсулина [36]. Лекції, огляди, новини Результаты двух полных геномных поисков, проведенных в 2007 году, подтвердили сцепление локуса на хромосоме 2q24.3 с СД1 [8, 9]. В исследовании фонда Welcome Trust использован полиморфный маркер rs3788964, достоверность ассоциации которого в группе больных СД1 составила 1,9 x 10-3. Во второй работе максимальная степень ассоциации в группах «случай–контроль» (р = 2,28 x 10-7) и в семьях типа «родители–ребенок» (р = 4,66 x 10-4) достигнута для ранее изученного полиморфного маркера rs1990760 в гене IFIH1. Таким образом, результаты трех геномных поисков в сочетании с анализом функций генов в хромосомной области 2q24.3 свидетельствуют о весьма вероятном участии гена IFIH1 в патогенезе СД1. Нельзя исключать и вклад гена KCNH7, однако необходимо дальнейшее изучение ассоциации полиморфных маркеров этих генов с СД1. Гены интерлейкина 2 (IL2) и рецептора интерлейкина 2 (IL2RA) Интерлейкин 2 – основной регуляторный цитокин, который синтезируется в Т-лимфоцитах в ответ на их активацию антигеном или лектином [39, 40]. Интерлейкин 2 синтезируется также в некоторых линиях опухолевых клеток, в частности, в линиях Т-клеточной лимфомы. Интерлейкин 2 действует как специфический фактор роста Т-лимфоцитов [39]. Хотя он практически не влияет на количество клеток при первичном иммунном ответе, от его взаимодействия с интерлейкином 15 зависит поддержание популяции клеток памяти, причем интерлейкин 2 выступает как регулятор их пролиферации [41]. Впервые ассоциация локуса хромосомы 4q27, содержащего ген IL2, с СД1 показана в исследовании фонда Welcome Trust [8]. Обнаружено, что минорный аллель А полиморфного маркера rs17388568 является фактором повышенного риска развития заболевания (OR = 1,26; р = 5,01 x 10-7). Эти данные подтверждены и в следующем геномном поиске (р = 6,35 x 10-7) [9]. Однако это предварительные результаты, и для подтверждения роли гена IL2 в патогенезе СД1 необходимо более тщательное картирование области максимальной ассоциации. Действие интерлейкина 2 реализуется через его специфический рецептор – IL2R (CD25). На поверхности большинства клеток, в том числе Т-хелперов, рецептор появляется в ответ на иммуногенный сигнал и обеспечивает пролиферацию данного типа клеток под действием интерлейкина 2. Рецептор представляет собой гетеродимер, который состоит из α- и β-цепей. Ген IL2RA, расположенный на хромосоме 10р15, кодирует α-цепь [42]. Она обладает слабой способностью связывать интерлейкин 2, которая резко усиливается после димеризации с β-цепью, продуктом гена IL2RB. Эксперименты на животных позволили выявить значимость рецептора CD25 (ІL2R) [43]. Так, у мышей, из кровотока которых удалены клетки с фенотипом CD4+/CD25+, развивались специфичные для тех или иных органов аутоиммунные заболевания. Таким образом, CD25 обладает свойствами негативного регулятора аутоиммунных процессов. Несомненное участие интерлейкина 2 и его рецептора в регуляции иммунного ответа способствовало тому, что кодирующие их гены рассматривали в качестве генов-кандидатов при изучении генетической предрасположенности к аутоиммунным заболеваниям. Выраженная ассоциация с СД1 локуса IL15RA-IL2RA-RBM17 на хромосоме 10р15.1 обнаружена в 2005 году [44] и подтверждена в 2007 году [45]. Полностью определены нуклеотидные последовательности всех экзонов, а также 5'- и 3'-областей всех трех генов у 32 индивидов европейского происхождения из Центра изучения полиморфизма человека (СЕРН). Затем из обнаруженных 740 полиморфных маркеров отобрали 305, которые использовали для анализа распределения аллелей в группах из 2931 больного СД1 и 2539 здоровых индивидов. Анализ структуры неравновесия по сцеплению позволил исключить ген IL15RA, который относился к другому кластеру сцепления. Среди шести полиморфных маркеров, высокодостоверно ассоциированных с заболеванием, три находились в 5'-области гена IL2RA, а остальные – между генами IL2RA и RBM17. К последним относится полиморфный маркер ss52580101, аллель А которого проявляет максимальную ассоциацию с СД1 (OR = 0,61, р = 2,88 x 10-12) и который согласно данным литературы [45] в основном определяет риск развития заболевания. С помощью многолокусного регрессионного анализа показано, что второй такой маркер – rs11594656, который также достоверно ассоциирован с СД1 (OR = 0,7; р = 5,45 x10-6) и находится между генами IL2RA и RBM17. Оба полиморфных маркера полностью перекрывают весь спектр генетической предрасположенности в данном локусе. Кроме ассоциации с заболеванием обнаружена также связь полиморфных маркеров ss52580101 и rs11594656 с уровнем растворимого рецептора интерлейкина 2 (sIL2RA) в плазме крови (р = 1,88 x 10-8 и р = 2,15 x 10-23 соответственно) [44]. Растворимый IL2RA представляет собой хороший маркер пролиферации Т-лимфоцитов, поскольку он отделяется от мембраны в процессе деления клеток. Ассоциация с СД1 других полиморфных маркеров, rs12251307 и rs2104286, расположенных в той же области, подтверждена и в двух последних геномных поисках [8, 9]. Однако степень ассоциации находилась на среднем уровне (р = 3,73 x 10-5 и р = 8,0 х 10-6 соответственно), не сравнимом с уровнем ключевого маркера ss52580101. Таким образом, суммируя результаты нескольких исследований, можно сделать вывод о том, что на хромосоме 10р15.1 расположен локус предрасположенности к СД1. Несмотря на то, что ключевые полиморфные маркеры ss52580101 и rs11594656 находятся между генами IL2RA и RBM17, развитие СД1 связывают с геном IL2RA, исходя из функций его белкового продукта. Ген RBM17 кодирует белок, связывающий РНК, который входит в состав комплекса, обеспечивающего удаление нитронов при сплайсинге, и вряд ли может иметь какое-либо отношение к развитию СД1. Хромосомная область 16р13 и ген KIAA0350 Ассоциацию хромосомной области 16р13 с СД1 обнаружили почти одновременно в трех геномных поисках последнего поколения [8, 9, 46]. Выявлен высокий уровень ассоциации полиморфного маркера rsl2708716 с СД1 (р = 9,24 x 10-8 [9] и р = 1,28 x 10-8 [8]). В альтернативном исследовании с использованием смешанной выборки из нескольких стран Европы проведено более точное картирование блока сцепления размером 233 т.п.н. на хромосоме 16р13 [46]. Показано, что наибольшей ассоциацией с заболеванием обладают три полиморфных маркера – rs2903692, rs725613 и rsl7673553, расположенные в гене KIAA0350. Все они находятся в сильном неравновесии по сцеплению, комбинированная достоверность ассоциации с СД1 составляет от 2,74 x 10-5 до 6,7 x 10-7. 47 Діабетісерце Ген KIAA0350 кодирует белок с неизвестной функцией. Этот ген расположен между геном SOCS1, кодирующим супрессор передачи сигналов от цитокинов, и геном СІІТА, кодирующим активатор транскрипции генов МНС класса ІІ. Определены нуклеотидные последовательности всех экзонов генов SOCS1 и СІІТА и найдены две группы полиморфных маркеров, однако ни один из них не обладает достоверной ассоциацией с СД1 [9]. Таким образом, в области 16р13 наиболее вероятным претендентом на роль гена, определяющего предрасположенность к СД1, является ген KIAA0350. Экспрессия гена KIAA0350 обнаружена во многих органах и тканях с максимумом в почках и яичниках [46]. Следует отметить, что этот ген экспрессируется и в таких клетках иммунной системы, как дендритные клетки, В-лимфоциты и NK-клетки [47]. Клетки этого типа могут иметь существенное значение в патогенезе СД1. Нуклеотидная последовательность экзона 14 гена KIAA0350 имеет гомологию с последовательностью гена лектина типа С [48]. Известно несколько семейств лектинов, все они относятся к семейству рецепторов, основная функция которых состоит в узнавании полисахаридов, представленных на поверхности патогенных микроорганизмов, и инициации сигнала воспаления [49]. Последующий биоинформатический анализ показал, что экзон 12 кодирует аминокислотную последовательность, названную ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif). C ITAM связываются такие белки, как SH2B3/LNK (адаптор лимфоцитов), который содержит сигнальный домен SH2. Следует отметить, что LNK связывается также и с тирозиновой киназой ERBB3 (гомолог онкобелка v-erbB2 вируса эритролейкоза птиц), а ген ERBB3 расположен на хромосоме 12 в области 12q13, обладающей очень высоким уровнем ассоциации с СД1 [8, 9]. Таким образом, прослеживается потенциальная функциональная связь между новыми и ранее обнаруженными генами-кандидатами. Дендритные клетки – это клетки, представляющие процессированные фрагменты антигенов, именно после взаимодействия с ними происходит формирование репертуара активированных Т-лимфоцитов, а также связанных с ними воспалительных процессов, которые приводят в конечном итоге к аутоиммунному разрушению β-клеток поджелудочной железы. Локусы предрасположенности на хромосоме 12 Геномные поиски последнего поколения, проведенные в 2007 году, позволили выявить два локуса предрасположенности к СД1 на хромосоме 12 в областях 12q13 и 12q24 [8, 9]. Каждый из них высокодостоверно ассоциирован с заболеванием. Оба локуса расположены в кластерах, содержащих десятки генов, поэтому поиск генов-кандидатов в каждом из них представляется нетривиальной задачей. В локусе 12q13 максимальную ассоциацию с заболеванием показали полиморфные маркеры rs11171739 (р= 1,14 х 10-11) [8] и rs2292239 (p = 1,49 x 10-9) [9]. Согласно анализу структуры неравновесия по сцеплению в одном кластере с ними находятся 23 гена, наиболее вероятный кандидат из которых, по-видимому, ген ERBB3, кодирующий предшественник тирозиновой киназы [8]. Тирозиновая киназа ERBB3 (HER3) является также рецептором многих факторов, в том числе и херегулина, белка, уровень которого резко повышается в клетках многих инвазивных видов рака [50]. ERBB3 также связывает многие из 48 №1 (137) / 2010 факторов, с которыми взаимодействует рецептор фактора роста эпидермиса [51]. Наибольшая ассоциация в локусе 12q24 связана с полиморфным маркером rs17696736 (р = 2,17 x 10-15) [8]. Он находится в кластере из 15 генов, наиболее вероятные кандидаты из которых – гены SH2B3/LNK, TRAFD1 и PTPN11 [8]. В геномном поиске [9] в экзоне 3 гена SH2B3 обнаружен полиморфный маркер rs3184504. Этому маркеру соответствует аминокислотный полиморфизм R262W, который находится в сильном неравновесии по сцеплению с маркером rs17696736. Ген SH2B3/LNK экспрессируется в Т- и В-лимфоцитах и кодирует белок, участвующий в передаче сигналов активации от поверхностного антигенного рецептора TCR внутрь клетки [52]. Белок LNK связывается с фосфорилированной по остатку тирозина ξ-цепью TCR и ингибирует активацию фактора NFAT в стимулированных Т-клетках [52]. У мышей с нокаутом гена LNK повышена чувствительность к некоторым цитокинам и уровень экстрамедуллярного гемопоэза (кроветворение вне костного мозга) [53]. Следует отметить, что LNK связывается также с тирозиновой киназой ERBB3, ген которой расположен в области 12q13, также проявляющей очень высокий уровень ассоциации с СД1. Ген TRAFD1 кодирует белок из семейства факторов, ассоциированных с рецептором TNF (TRAF). Важная роль этих белков в клетке обусловлена их способностью связываться с цитоплазматическим доменом рецепторов TNF и IL-1 и передавать сигнал активации на NF-кВ, МАРК и другие сигнальные каскады [54, 55]. Установлено также, что белки TRAF участвуют в передаче сигналов от Toll-подобных рецепторов [55], а также играют существенную роль в регуляции апоптоза и воспалительных реакций. Однако наиболее вероятный кандидат на ассоциацию с СД1 в хромосомной области 12q24 – это, по всей видимости, ген PTPN11 [8], кодирующий белок из семейства тирозиновых фосфатаз Т-лимфоцитов. Ассоциация двух других представителей этого семейства (PTPN22 и PTPN2) с СД1 практически доказана. Другие гены, возможно, ассоциированные с СД1 В настоящее время в качестве возможных генов, ассоциированных с СД1, рассматривается еще ряд генов. К ним относится, в первую очередь, ген CD226, расположенный в хромосомной области 18q22. Наибольшая ассоциация в этом локусе связана с полиморфным маркером rs763361 (р = 1,38 x 10-8) [9]. Фактор CD226 представлен на поверхности только клеток Th1, он регулирует пролиферацию и эффекторные функции этих клеток. Один из возможных претендентов на ассоциацию с СД1 – ген TAF5L, расположенный в области 1q42. Этот ген кодирует один из компонентов комплекса ацетилирования гистонов PCAF, состоящего более чем из 20 полипептидов. Белки семейства TAF вовлечены в процессы миогенной транскрипции и дифференцировки. В 97 ядерных семьях русского происхождения обнаружено сцепление с СД1 микросателлитного маркера D1S2847 из области 1q42 и ассоциация с этим заболеванием трех однонуклеотидных полиморфных маркеров [56]. Эти данные получили подтверждение и в исследованиях, проведенных на больших группах больных СД1 (7888), здоровых индивидов (8858) и в 3142 семьях типа «родители–ребенок» из Великобритании, с использованием маркера rs3753886 (р = 7,32 x 10-3; OR = 1,07) [57]. Этот же маркер С744А (rs3753886) ассоциирован с СД1 и в россий- Лекції, огляди, новини ских семьях [56]. Кроме того, в полном геномном поиске [8] обнаружена ассоциация с СД1 области генома, окружающей маркер С744А. Подтверждена также обнаруженная ранее ассоциация еще четырех генов с СД1 [57]. Это ген TCF7 (5q31), кодирующий фактор транскрипции, вовлеченный в регуляцию ключевых элементов иммунного ответа, а также в формирование репертуара Т-клеток в тимусе. Ген PDCD1 (2q37) принадлежит к семейству генов факторов B7-CD28, играющих ключевую роль в формировании иммунного ответа и в поддержании баланса между стимуляцией и негативной регуляцией этих процессов. Ген IL6 (7р21) кодирует интерлейкин 6, который играет существенную роль в формировании острого ответа на бактериальную или вирусную инфекцию. Интерлейкин 6 активирует эндотелиальные клетки и обеспечивает сбор лейкоцитов около стенок сосудов. Предполагается, что такая активность интерлейкина 6 может приводить к постепенному разрушению β-клеток поджелудочной железы. Ген ICAM1 (19р13) кодирует фактор, синтез которого резко увеличивается при воспалительных процессах и гипергликемии. Белок ICAM-1 участвует в прикреплении лимфоцитов к эндотелию сосудов и в активации эффекторных Т-клеток. Выводы однонуклеотидных полиморфных маркеров, расположенных достаточно плотно на всех хромосомах человека, причем в больших группах (несколько тысяч) больных СД1 и здоровых индивидов [8, 9]. Этот подход позволил с высокой степенью достоверности подтвердить, что ранее обнаруженные локусы (МНС, VNTR в гене INS, ген CTLA4, ген PTPN22 и ген IL2RA) действительно определяют предрасположенность к СД1 и найти еще шесть других локусов. Данные о величинах OR для этих локусов и генов (кроме IL2), а также об их положении на хромосомах приведены на рисунке 2. В первую очередь, это расположенный в области 18р11 ген PTPN2, кодирующий, как и PTPN22, еще один фермент из семейства тирозиновых фосфатаз Т-лимфоцитов. Возможно, что в области 12q24 наиболее вероятным геном-кандидатом окажется ген PTPNII, кодирующий тирозиновую фосфатазу Т-лимфоцитов. Обнаружена также достоверная связь гена IL2 с развитием СД1 [8, 9]. Ген KIAA0350 кодирует белок, функция которого еще неизвестна. Однако следует отметить, что этот ген экспрессируется в таких клетках иммунной системы, как дендритные клетки, В-лимфоциты и NK-клетки [47]. Клетки этого типа могут иметь существенное значение для патогенеза СД1. Ген IFIHI, также высокодостоверно ассоциированный с СД1, считается одним из наиболее функционально важных претендентов на роль гена, предрасполагающего к развитию СД1, поскольку его продукт служит рецептором двухцепочечной ДНК, образующейся при вирусной инфекции. Важная роль гена IFIHI в патогенезе СД1 согласуется с эпидемиологическими и экспериментальными подтверждениями ассоциации между вирусной инфекцией и СД1 [36]. Нельзя исключить, что будет найден еще ряд генов, определяющих предрасположенность к СД1, но в любом случае их Как уже говорилось выше, первые гены, определяющие предрасположенность к СД1, обнаружили при изучении сцепления и ассоциации генов-кандитатов. Этот подход позволил надежно идентифицировать пять локусов: локус МНС [10–12], VNTR в 5'-нетранскрибируемой области гена INS [16, 17], ген CTLA4, кодирующий поверхностный рецептор Т-клеток [19–21], ген PTPN22, кодирующий тирозиновую фосфатазу Т-лимфоцитов [23–27], и ген IL2RA, OR кодирующий α-цепь рецептора интерлей7.0 кина 2 [44, 45]. Для выявления других локусов разработан подход, основанный на анализе наследования аллелей полиморф6.5 ных микросателлитных маркеров в ядерных семьях. Эти полные геномные поиски подтвердили, во-первых, что локус МНС (IDDM1) 6.0 является главным локусом, определяющим предрасположенность к СД1, во-вторых – что VNTR в гене INS и ген CTLA4 действитель2.5 но сцеплены с СД1. Кроме того, в геноме человека обнаружено более 20 локусов, 2.0 которые, как предполагалось, могут содержать гены, предрасполагающие к СД1 [3, 5–7]. К сожалению, надежды, которые воз1.5 лагали на полные геномные поиски этого типа, не оправдались. В дальнейшем не удалось получить достоверные доказатель1.0 ства сцепления большинства хромосомных 6p21 11p15 1p13 10p15 12q24 12q13 18p11 16p13 2q33 2q24 МНС класс ІІ INS PTPN22 IL2RA PTPN2 KIAA0350 CTLA4 IFIHI локусов, выявленных этим методом, с СД1. rs3129934 rs689 rs2476601 ss3129934 rs3184504 rs2292239 rs1893217 rs12708716 rs3087243 rs1990760 Реальный прорыв в изучении молекулярной генетики СД1, как, впрочем, и ряда Рис. 2. Отношение шансов для предрасполагающих аллелей 10 независимых генов или хромодругих широко распространенных заболе- сомных областей, ассоциированных с СД1 (из работы Тодда и соавторов [9]). Черные столбики обозначают гены, ассоциация которых изначально установлена с помощью подхода, основаннований человека, произошел благодаря го на ассоциации генов-кандидатов. Серые столбики – гены, ассоциация которых установлена с использованию микрочипов. Применение помощью полных геномных поисков с использованием панели однонуклеотидных полиморфных микрочипов дало возможность в сжатые маркеров [8, 9]. Приведены данные об ассоциации маркера rs3129934 из области MHC, покасроки определять генотипы более 500 000 завшего максимальную ассоциацию в исследовании фонда Welcome Trust [8] 49 Діабетісерце вклад в развитие этого заболевания будет не очень существенным. Из рисунка 2 видно, что основной вклад в развитие СД1 в популяции Великобритании вносят гены локуса МНС. Существенно меньший, но значительный вклад вносят гены INS, IL2RA и PTPN22. Вклад остальных генов заметно меньше, и мы рискнем высказать предположение, что вклад всех генов, за исключением, возможно, генов локуса МНС, может существенно различаться в разных популяциях. Именно поэтому важно изучение ассоциации с СД1 всех установленных локусов и генов и в таких крупных популяциях России, как русская, татарская и ряд других. В настоящее время практически общепринято, что причиной развития СД1 являются некие нарушения в механизмах установления иммунологической толерантности, с одной стороны, и формирование деструктивного иммунного ответа против собственных белков организма после вирусной инфекции или какого-либо другого иммунного стресса – с другой. Нарушения в механизмах установления иммунологической толерантности приводят к тому, что не устанавливается полная толерантность к ряду собственных белков организма и, как следствие, часть аутореактивных Т-клеток не уничтожается полностью. Анализ функций белковых продуктов, кодируемых генами, вовлеченными в развитие СД1, позволяет подтвердить эту гипотезу. Легко видеть, что белковые продукты генов локуса МНС, генов INS, PTPN22 и PTPN2 имеют отношение к формированию в тимусе репертуара Т-лимфоцитов, обеспечивающих иммунную защиту организма. С другой стороны, неспецифическая активация Т-клеток, с которой начинается аутоиммунное разрушение β-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, по всей видимости, связана с белковыми продуктами генов CTLA4, IL2, IL2RA, а также, возможно, генов PTPN22 и PTPN2. Единственное исключение, не считая генов, функции продуктов которых еще не установлены, – это ген IFIH1, но его ассоциация с СД1 подтверждает, что вирусные инфекции определенного типа могут приводить к активации аутореактивных Т-клеток и развитию СД1. Литература 1. Дедов И.И., Шестакова М.В. Сахарный диабет. Руководство для врачей. – М.: ИКЦ Универсум Паблишинг, 2003. 2. Diabetes Epidemiology Research International Group. Geographic patterns of childhood insulin-dependent diabetes mellitus // Diabetes. – 1988. – Vol. 37. – P. 1113–1119. 3. Носиков В.В. Генетика сахарного диабета типа 1 / В кн.: Геномика – медицине. – М.: ИКЦ Академкнига, 2005. – С. 281–311. 4. Spielman R.S., McGinnis R.E., Ewens W.J. Transmission test for linkage disequilibrium: the insulingene region and insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) // Am. J. Hum. Genet. – 1993. – Vol. 52. – P. 506–516. 5. Davies J.L., Kawaguchi Y., Bennett ST. et al. A genome-wide search for human type 1 diabetes susceptibility genes // Nature. – 1994. – Vol. 371. – P. 130–136. 6. Mein C.A., Esposito L., Dunn M.G. et al. A search for type 1 diabetes susceptibility genes in families from the United Kingdom // Nat. Genet. – 1998. – Vol. 19. – P. 297–300. 7. Concannon P., Gogolin-Ewens K.J., Hinds D.A. et al. A second-generation screen of the human genome for susceptibility to insulin-dependent diabetes mellitus // Nat. Genet. – 1998. – Vol. 19. – P. 292–296. 8. Wellcome Trust Case Control Consortium. Genome-wide association study of 14 000 cases of seven common diseases and 3000 shared controls // Nature. – 2007. – Vol. 447. – P. 661–678. 9. Todd J.A., Walker N.M., Cooper J.D. et al. Robust associations of four new chromosome regions from genome-wide analyses of type 1 diabetes // Nat. Genet. – 2007. – Vol. 39. – P. 857–864. 10. Todd J.A., Bell J., McDevitt H. DQ beta gene contributes to susceptibility and resistance to IDDM // Nature. – 1987. – Vol. 329. – P. 599–604. 50 №1 (137) / 2010 11. Khalil I., d’Auriol L., Gobet M. et al. A combination of HLA-DQ beta Asp57-negative and HLA-DQ alpha Arg52 confers susceptibility to insulin-dependent diabetes mellitus // Clin. Invest. – 1990. – Vol. 85. – P. 1315–1319. 12. Gavrilov D.K., Kuraeva T.L., Dedov I.I. et al. Frequency analysis of HLA-DQA1 and DQB1 gene alleles and susceptibility to type 1 diabetes mellitus in Russian patients // Acta Diabetologica. – 1994. – Vol. 31. – P. 81–86. 13. Носиков В.В. Геномика сахарного диабета типа 1 и его поздних осложнений // Молекуляр. биология. – 2004. – № 38. – C. 150–164. 14. Buzzetti R., Quattrocchi C.C, Nistico L. Dissecting the genetics of type 1 diabetes: relevance for familial clustering and differences in incidence // Diabetes Metab. Rev. – 1998. – Vol. 14. – P. 111–128. 15. Cucca F., Dudbridge F., Loddo M. et al. The HLA-DPB1 -associated component of the IDDM1 and its relationship to the major loci HLA-DQB1, -DQA1, and -DRB1 // Diabetes. – 2001. – Vol. 50. – P. 1200–1205. 16. Bennett S.T., Lucassen A.M., Gough S.C.L. et al. Susceptibility to human type 1 diabetes at IDDM2 is determined by tandem repeat variation at the insulin gene minisatellite locus // Nat. Genet. – 1995. – Vol. 9. – P. 284–292. 17. Bell G.I., Selby M.J., Rutter W.J. The highly polymorphic region near the human insulin gene is composed of simple tandemly repeating sequences // Nature. – 1982. – Vol. 295. – P. 31–35. 18. Vafiadis P., Bennett S.T., Todd J.A. et al. Insulin expression in human thymus is modulated by INS VNTR alleles at the IDDM2 locus // Nat. Genet. – 1997. – Vol. 15. – P. 289–292. 19. Nistico L., Buzzetti R., Pritchard L.E. et al. The CTLA-4 gene region of chromosome 2q33 is linked to, and associated with, type 1 diabetes // Hum. Mol. Genet. – 1996. – Vol. 5. – P. 1075–1080. 20. Marron M.P., Raffel L.J., Garchon H.J. et al. Insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) is associated with CTLA4 polymorphisms in multiple ethnic groups // Hum. Mol. Genet. – 1997. – Vol. 6. – P. 1275–1282. 21. Chistyakov D.A., Savost’anov K.V., Nosikov V.V. CTLA4 gene polymorphisms are associated with, and linked to, insulin-dependent diabetes mellitus in a Russian population // ВМС Genetics. – 2001. – Vol. 2. – P. 6. 22. Teft W.A., Kirchhof M.G., Madrenas J. A molecular perspective of CTLA-4 function // Annu. Rev. Immunol. – 2006. – Vol. 24. – P. 65–97. 23. Bottini N., Musumeci L., Alonso A. et al. A functional variant of lymphoid tyrosine phosphatase is associated with type I diabetes // Nat. Genet. – 2004. – Vol. 36. – P. 337–338. 24. Qu H., Tessier M.-C., Hudson T.J., Polychronakos C. Confirmation of the association of the R620W polymorphism in the protein tyrosine phosphatase PTPN22 with type 1 diabetes in a family based study // Med. Genet. – 2005. – Vol. 42. – P. 266–270. 25. Kawasaki E., Awata T., Ikegami H. et al. Japanese Study Group on Type 1 Diabetes Genetics Systematic search for single nucleotide polymorphisms in a lymphoid tyrosine phosphatase gene (PTPN22): association between a promoter polymorphism and type 1 diabetes in Asian populations // Am. J. Med. Genet. – 2006. – Vol. 140A. – P. 586–593. 26. Cinek O., Hradsky O., Ahmedov G. et al. No independent role of the –1123G > C and + 2740A > G variants in the association of PTPN22 with type 1 diabetes and juvenile idiopathic arthritis in two Caucasian populations // Diabetes Res. Clin. Pract. – 2007. – Vol. 76. – P. 297–303. 27. Viken M.K., Olsson M., Flam S.T. et al. The PTPN22 promoter polymorphism –1123G > C association cannot be distinguished from the 1858C > T association in a Norwegian rheumatoid arthritis material // Tissue Antigens. – 2007. – Vol. 70. – P. 190–197. 28. Cool D.E., Tonks N.K., Charbonneau H. et al. cDNA isolated from a human T-cell library encodes a member of the protein-tyrosine-phosphatase family // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1989. – Vol. 86. – P. 5257–5261. 29. Cohen S., Dadi H., Shaoul E. et al. Cloning and characterization of a lymphoidspecific, inducible human protein tyrosine phosphatase // Lyp. Blood. – 1999. – Vol. 93. – P. 2013–2024. 30. Mustelin T., Rahmouni S., Bottini N., Alonso A. Role of protein tyrosine phosphatases in T-cell activation // Immunol. Rev. – 2003. – Vol. 191. – P. 139–147. 31. Mustelin T., Alonso A., Bottini N. et al. Protein tyrosine phosphatases in T cell physiology// Mol. Immunol. – 2004. – Vol. 41. – P. 687–700. 32. Cloutier J.-F., Veillette A. Association of inhibitory tyrosine protein kinase p50(csk) with protein tyrosine phosphatase PEP in T cells and other hemopoietic cells // EMBO J. – 1996. – Vol. 15. – P. 4909–4918. 33. Vang T., Congia M., Macis M.D. et al. Autoimmune-associated lymphoid tyrosine phosphatase is a gain-of-function variant // Nat. Genet. – 2005. – Vol. 37. – P. 1317–1319. 34. Johnson C.V., Cool D.E., Glaccum M.B. et al. Isolation and mapping of human T-cell protein tyrosine phosphatase sequences: localization of genes and pseudogenes discriminated using fluorescence hybridization with genomic versus cDNA probes // Genomics. – 1993. – Vol. 16. – P. 619–629. 35. Ten Hoeve J., de Jesus Ibarra-Sanchez M., Fu Y. et al. Identification of a nuclear Stat1 protein tyrosine phosphatase // Mol. Cell Biol. – 2002. – Vol. 22. – P. 5662–5668. 36. Smyth D.J., Cooper J.D., Bailey R. et al. A genome-wide association study of nonsynonymous SNPs identifies a type 1 diabetes locus in the interferon-in-duced helicase (IFIH1) region // Nat. Genet. – 2006. – Vol. 38. – P. 617–619. Лекції, огляди, новини 37. Andrejeva J., Childs K.S., Young D.F. et al. The V proteins of paramyxoviruses bind the IFN-inducible RNA helicase, mda–5, and inhibit its activation of the IFN-β promoter // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2004. – Vol. 101. – P. 17264–17269. 38. Meylan E., Tschopp J. Toll-like receptors and RNA helicases: two parallel ways to trigger antiviral responses // Mol. Cell. – 2006. – Vol. 22. – P. 561–569. 39. Lowenthal J.W., Zubler R.H., Nabholz M., MacDonald H.R. Similarities between interleukin-2 receptor number and affinity on activated B and T lymphocytes // Nature. – 1985. – Vol. 315. – P. 669–672. 40. Smith K.A. Interleukin-2: inception, impact, and implications // Science. – 1988. – Vol. 240. – P. 1169–1176. 41. Ku C.C., Murakami M., Sakamoto A. et al. Control of homeostasis of CD8 + memory T cells by opposing cytokines // Science. – 2000. – Vol. 288. – P. 675–678. 42. Leonard W.J., Depper J.M., Kanehisa M., et al. Structure of the human interleukin-2 receptor gene // Science. – 1985. – Vol. 230. – P. 633–639. 43. Shevach E.M. Certified professionals: CD4(+)CD25(+) suppressor T cells // J. Exp. Med. – 2001. – Vol. 193. – P. F41–F45. 44. Vella A., Cooper J.D., Lowe C.E. et al. Localization of a type 1 diabetes locus in the IL2RA/CD25 region by use of tag single-nucleotide polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. – 2005. – Vol. 76. – P. 773–779. 45. Lowe C.E., Cooper J.D., Brusko T. et al. Large-scale genetic fine mapping and genotype phenotype associations implicate polymorphism in the IL2RA region in type 1 diabetes // Nat. Genet. – 2007. – Vol. 39. – P. 1074–1082. 46. Hakonarson H., Grant S.F.A., Bradfield J.P. et al. A genome-wide association study identifies KIAA0350 as a type 1 diabetes gene // Nature. – Vol. 448. –P. 591–594. 47. Nagase T., Ishikawa K., Nakajima D., et al. Prediction of the coding sequences of unidentified human genes. VII. The complete sequences of 100 new cDNA clones from brain which can code for large proteins in vitro // DNA Res. – 1997. – Vol. 4. – P. 141–150. 48. Finn R.D., Mistry J., Schuster-Bockler B. et al. Pfam: clans, web tools and services // Nucl. Acids Res. – 2006. – Vol. 34. – D247–251. 49. Meyer-Wentrup F., Cambi A., Adema G.J., Figdor C.G. «Sweet talk»: closing in on C type lectin signaling // Immunity. – 2005. – Vol. 22. – P. 399–400. 50. Carraway K.L., Sliwkowski M.X., Akita R. et al. The erbB3 gene product is a receptor for heregulin // J. Biol. Chem. – 1994. – Vol. 269. – P. 14303–14306. 51. Plowman G.D., Whitney G.S., Neubauer M.G. et al. Molecular cloning and expression of an additional epidermal growth factor receptor-related gene // Proc. Natl. Acad. Sci.USA. – 1990. – Vol. 87. – P. 4905–4909. 52. Li Y., He X., Schembri-King J. et al. Cloning and characterization of human Lnk, an adaptor protein with pleckstrin homology and Src homology 2 domains that can inhibit T-cell activation // J. Immun. – 2000. – Vol. 164. – P. 5199–5206. 53. Velazquez L., Cheng A.M., Fleming H.E. et al. Cytokine signaling and hematopoietic homeostasis are disrupted in Lnk-deficient mice // J. Exp. Med. – 2002. – Vol. 195. – P. 1599–1611. 54. Lee N.K., Lee S.Y. Modulation of life and death by the tumor necrosis factor receptorassociated factors (TRAFs) // J. Biochem. Mol. Biol. – 2002. – Vol. 35. – P. 61–66. 55. Bradley J.R., Pober J.S. Tumor necrosis factor receptor-associated factors (TRAFs) // Oncogene. – 2001. – Vol. 20. – P. 6482–6491. 56. Chistiakov D.A., Seryogin Y.A., Turakulov R.I. et al. Evaluation of IDDM8 susceptibility locus in a Russian simplex family data set // J. Autoimmun. – 2005. – Vol. 24. – P. 243–250. 57. Cooper J.D., Smyth D.J., Bailey R. et al. The candidate genes TAF5L, TCF7, PDCD1, IL6 and ICAM1 cannot be excluded from having effects in type 1 diabetes // BMC Med. Genet. – 2007. – Vol. 8. – P. 71. 51
