Анализ ядерных семей с двумя и более больными инсулинзависимым сахарным диабетом сибсами

Метод пораженных сибсовых пар широко используется в анализе типа наследования заболеваний, с которыми ассоциируют генетические маркеры, например HLA-ассоциированных заболеваний [6]. Передача антигенов (гаплотипов) от родителей к детям может происходить с неодинаковой частотой. При отсутствии связи с заболеванием наследование НLA-антигенов (гаплотипов) от родителей к детям происходит по закону Менделя, т. е. среди сибсов, больных одним и тем же заболеванием, соотношение пар с числом 2, 1 и 0 идентичных по происхождению гаплотипов (IBD-identical by descent) соответствует простому менделевскому соотношению 1:2:1 (25%:50%:25%). Однако если связь между HLA- антигеном и заболеванием существует, то наблюдается отклонение от закона Менделя.

Исследование семей с двумя и более больными инсулинзависимым сахарным диабетом (ИЗСД) сибсами может дать ценную информацию, поскольку у пораженных сибсов больше вероятность генетической гомогенности этого заболевания [1 ]. Исследования HLA-антигенов в таких семьях могут помочь лучшему пониманию участвующих генетических механизмов.

Целью работы явился анализ распределения HLA-гаплотипов в ядерных семьях с двумя и более больными ИЗСД сибсами методом пораженных сибсовых пар.

Материалы и методы

Обследовано 15 ядерных семей с двумя больными ИЗСД сибсами и 1 ядерная семья с тремя больными ИЗСД сибсами— всего 69 человек, в том числе 33 больных ИЗСД сибса (14 лиц мужского пола и 19 лиц женского) и 36 здоровых лиц (здоровые родители и здоровые сибсы)—18 лиц мужского пола и 18 лиц женского пола. Все обследованные лица были только русской национальности. Среднее число сибсов в семье — 2. Возраст сибсов, больных ИЗСД, колебался от 3 до 60 лет, возраст здоровых родственников — от 14 до 68 лет. Возраст начала заболевания варьировал от 8 мес до 55 лет. Во всех случаях по течению заболевания это был типичный ИЗСД. Длительность сахарного диабета колебалась от нескольких дней до 27 лет.

НЕА-антигены определяли микролимфотоксическим тестом на лимфоцитах периферической крови человека.

При обработке полученных данных применяли метод пораженных сибсовых пар на основе смешанной модели с использованием условно-вероятностного подхода [7]. Метод позволяет свести данные по распределению чисел I..-хромосом в сибсовых семьях к IBD-отношениям в пораженных парах сибсов. Найдено, что численности семей любого размера с г>2 больными сибсами могут быть сведены к эквиваленту п(Х) численностей пораженных сибсовых пар с Х=2, 10 1ВЮ- гаплотипами, как

и(Х)= £ Нщ(Х)+ £ £ £ п СгЦ(Х),                                       (1)

S=2                      Я=3г=3п = 2

где n_S2(X) — число семей 5 с г = 2 больными сибсами, имеющими X ЦЗО-гаилотипов, Пхгь — число семей размера S>2 больными с г> 2 сибсами, содержащими Е = 2, 3, 4 НЕА- гаплотипа, СгЕ(Х) — «конвертирующие коэффициенты».

Результаты и их обсуждение

HLA-антигены определяются аллелями в 4 тесно сцепленных локусах (А, В, С и D). Группа аллелей в 4 локусах на одной хромосоме определяет гаплотипы и человек наследует 2 гаплотипа— по одному от каждого родителя. Предрасположенность к ИЗСД, связанная с НLA-антигенами, может привести к конкордантности между HLA и ИЗСД. Вследствие того что HLA-гаплоти- пы различаются между семьями, ассоциация между специфическим гаплотипом и диабетом может быть более легко обнаружена изучением семей со многими пораженными индивидуумами.

По формуле 1 (А. С. Сергеев) для н(2) мы получили 9 пар сибсов, для /г(1) — пять, а для н(0)—две (всего 16 пар сибсов), где и (2)— число пораженных пар сибсов, конкордантных по 2 гаплотипам, и(1)—число пораженных пар сибсов, конкордантных по 1 гаплотипу, п (0) — число пораженных пар сибсов, конкордантных по 0 гаплотипу.

Поскольку известно, что ожидаемое распределение гаплотипов по Менделю будет в соотношении 1:2:1, то для 16 пар сибсов ожидается соотношение 4:8:4 (всего 4 + 8 + 4=16).

Наблюдаемые и ожидаемые величины были сравнены с помощью х²'^{анализа} (х^{2 =} 8,375, р< 0,025). Таким образом, в нашем исследовании наблюдается статистически достоверное отклонение (р< 0,025) распределения общих по происхождению HLA-гаплотипов среди больных ИЗСД пар сибсов. Отмечается накопление семей, в которых оба, а в одной семье 3 сибса поражены ИЗСД, т. е. конкордантны по двум гаплотипам. 31,3% (5 из 16) пар сибсов были конкордантны по одному гаплотипу (ожидалось 50%) и 12,5% (2 из 16) были дискордантны по двум гаплотипам (ожидалось 25%).

Эти данные указывают на то, что в HLA-об- ласти имеются один или несколько генов, отвечающих за предрасположенность к ИЗСД, играющих важную роль в патогенезе ИЗСД. Одно из объяснений этих данных заключается в локализации локуса (локусов) предрасположенности к ИЗСД близко к локусам HLA-области, чьи аллели контролируют развитие ИЗСД, регулируя реакцию на стимулы из окружающей среды. Однако, возможно, что другие гены, не связанные с HLA-комплексом, могут играть этиологическую роль в некоторых случаях ИЗСД, давая в результате отсутствия связи между HLA и некоторыми формами диабета.

Полученные данные согласуются с данными других исследователей [1—3, 9, 12].

Это исследование является первым исследованием HLA-гаплотипов в России в полных группах сибсов в семьях с множественными случаями ИЗСД и продолжением и расширением прежних исследований.

Развитие ИЗСД генетически обусловлено, но зависит не от единичного гена, а от кумулятивного эффекта многих (двух и более) генов и экзогенных факторов. Как генетические факторы, так и факторы внешней среды, которые делают индивидуума более или менее подверженным заболеванию, могут быть выражены единой мерой, называемой «индивидуальной подверженностью» (liabiliti). Подверженность индивидуумов в популяции постоянно варьирует. Кажущаяся грань между пораженными и нормальными субъектами возникает в зависимости от порогового уровня подверженности. Лица с уровнем выше порогового заболевания, с уровнем ниже порогового остаются здоровыми [4, 5, 10].

Допускается, что в основе полигенного предрасположения лежит аддитивное действие генов, которые не являются ни доминантными, ни рецессивными и действуют независимо от того, ал- лельны они или нет. Для полигенно обусловленных заболеваний характерно, что их частота у близких родственников пробандов превышает их частоту в популяции и убывает с понижением степени родства. Теоретически риск повторения полигенно обусловленной патологии с пороговым проявлением должен варьировать от семьи к семье, быстро возрастать при увеличении числа пораженных сибсов и медленно уменьшаться в семьях с высокой долей нормальных сибсов.

Против присутствия доминантного гена в описанных здесь семьях говорит тот факт, что только в одной семье один из родителей больных ИЗСД сибсов страдал ИЗСД. Некоторые авторы предположительно объясняют ассоциацию ИЗСД с HLA-системой возможной близостью на хромосоме генов, контролирующих систему HLA, с диабетогенными генами [8]. Однако встает вопрос, почему у отца (или матери), передавшего антиген, предрасполагающий к ИЗСД, больному ребенку, не реализовалась предрасположенность к ИЗСД. Возможно, что родители не заболели диабетом из-за отсутствия соответствующего стимула из окружающей среды. Стимул из окружающей среды мог уже не оказывать влияния на родителей в то время, когда заболел их ребенок. Известно, что наследуется не само заболевание, а предрасположенность к нему. Поэтому для реализации ИЗСД считается необходимым воздействие неблагоприятных факторов внешней среды. В последнее время наибольшее значение среди провоцирующих факторов придают вирусной инфекции.

На важную роль системы HLA в этиологии и патогенезе ИЗСД указывают высокий (12%) риск заболевания ИЗСД у сибсов, идентичных с пробандом по двум HLA-гаплотипам, и резкое снижение риска (до 1 %) при отсутствии общих гаплотипов [И]. Об этом говорит высокая (58,6%) частота встречаемости двух идентичных HLA-гаплотипов у пар сибсов, больных ИЗСД [3, 9, 12].

Принципиально ассоциация ИЗСД с HLA-системой может быть объяснена двумя механизмами: во-первых, тем, что соответствующий ген непосредственно вовлечен в патогенез заболевания, во-вторых, можно предполагать, что ген, обнаруживающий ассоциацию, не имеет отношения к патогенезу заболевания, но находится в состоянии неравновесного сцепления с гипотетическим геном предрасположенности к заболеванию. Само состояние неравновесности по сцеплению может возникать в случае физического сцепления генов, когда они локализуются в одной хромосоме.

Дальнейшее углубленное изучение главного комплекса гистосовместимости на молекулярном уровне поможет в раскрытии конкретных механизмов предрасположенности к болезням. Имму- ногенетический анализ ядерных семей со многими случаями ИЗСД является сегодня оптимальным подходом к решению этой комплексной проблемы.

Выводы

1. Анализ распределения HLA-гаплотйпов методом пораженных сибсовых пар выявил статистически достоверное повышение частоты кон- кордантности сибсов по 2 HLA-гаплотипам и снижение частоты конкордантности по 1 гаплотипу и дискордантных пар по сравнению с частотами HLA-гаплотипов при их распределении по Менделю.

Этот факт является доказательством наличия в HLA-области одного или нескольких генов, отвечающих за развитие ИЗСД.

Сибсы, идентичные по двум HLA-гаплотипам с пробандом, больным ИЗСД, имеют более высокий риск заболеть этим заболеванием.