RU2805825C1 - Способ прогнозирования риска неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии и пульмонологии, и может быть использовано для прогнозирования неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением. С использованием ПЦР-анализа в реальном времени исследуют полиморфные варианты rs1042713 (Arg16Gly) в гене ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) в гене PPARG. При выявлении сочетания генотипа AG или GG полиморфного варианта rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и генотипа CG или GG полиморфного варианта rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG прогнозируют неконтролируемое течение бронхиальной астмы. Способ обеспечивает получение новых критериев оценки риска неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением на основе комбинаций генов метаболизма. 1 ил., 3 пр.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии, пульмонологии и может быть использовано для прогнозирования риска неконтролируемого течения бронхиальной астмы (БА) у детей с ожирением.

Результаты эпидемиологических исследований свидетельствуют о росте распространенности БА в мире и к настоящему времени ее частота достигла 15-18% среди детской популяции населения Земли. Целью лечения больных БА является достижение и поддержание оптимального контроля над заболеванием независимо от степени тяжести заболевания, но, несмотря на широкий выбор терапевтических возможностей, у многих пациентов с БА не удается достичь контроля над заболеванием. Доля больных, у которых достигнут контроль БА, не превышает 30%, полный контроль достигается лишь у 5%. Поэтому, наряду с изучением основного механизма развития бронхиальной астмы, стали привлекать внимание факторы, усугубляющие риск развития болезни и частоту обострений при воздействии причинного фактора [1].

Постоянный рост распространенности ожирения у детей и подростков вызывает обеспокоенность по поводу параллельного увеличения астмы, связанной с ожирением. Одновременный рост распространенности этих патологий могут быть как случайными, но могут иметь общие предрасполагающие и определяющие факторы и/или причинно-следственные связи. Пациенты, страдающие ожирением, чаще имеют постоянные симптомы БА, у них преобладает тяжелая персистирующая астма по сравнению с теми, кто имеет нормальный индекс массы тела, также увеличена потребность в использовании любого препарата для контроля астмы [2, 3].

Данная проблема присутствует и в педиатрической практике, особенно в связи с тем, что сочетанная эпидемия астмы и ожирения в развитых странах проявляется наиболее наглядно именно в детском возрасте и предполагают, что ожирение увеличивает риск возникновения астмы и изменяет распространенную астму в сторону фенотипа, который труднее контролировать [4].

В основе патогенеза бронхиальной астмы лежат хроническое аллергическое воспаление бронхов и гиперреактивность дыхательных путей. Жировая ткань является активным эндокринным органом, продуцирующим огромное количество различных про- и противовоспалительных факторов. Нарушение их равновесия может не только изменять активность воспалительного процесса в бронхах при астме, приводя к прогрессированию заболевания, но и выступать как дополнительный фактор риска его развития [5, 6].

Оба процесса являются хроническими, сложными и многофакторными по своей природе, в этиологии которых играет роль генетическая компонента [7]. Исследования молекулярно-генетических основ БА позволили верифицировать несколько групп генов-кандидатов, играющих важную роль в ее развитии и фенотипических проявлениях. Показано, что имеются генетические составляющие, частично совпадающие у пациентов с астмой и ожирением в области хромосом 2р, 5q, 6p, 11q13 и 12q.5,8,9, что позволяет предположить общую генетическую предрасположенность [8]. Роль генов обмена веществ в неконтролируемом течении бронхиальной астмы у детей с ожирением требует уточнения.

В последние годы большое внимание уделяется генетическому полиморфизму β2-адренорецепторов (ADRB2). Изменение их аминокислотной последовательности может оказывать существенное влияние на течение БА и бронхопротективный эффект β2-агонистов длительного действия. Показано, что наибольшее влияние на фенотипические проявления заболевания оказывают полиморфизмы rs1042713 (Arg16Gly) и rs1042714 (Gln27Glu) гена ADRB2 [9]. Также некоторые исследователи сообщают, что предрасположенность к метаболическим изменениями, связанным с ожирением, может быть обусловлена полиморфизмом гена ADRB2, кодирующим компоненты системы метаболизма липидов и играющими важную роль в контроле массы тела [10].

Рецепторы, активируемые пролифераторами пероксисом (PPAR) стоят на перекрестке между липидами и воспалением, так как липиды, стимулирующие хроническое воспаление, являются лигандами – активаторами PPAR. PPAR играют ключевую роль в энергетическом гомеостазе, воспалении, развитии инсулинорезистентности, метаболическом синдроме. Одна и его изоформ - PPARγ кодируютcя геном PPARG [11]. В медицинской практике полиморфизм Pro12Ala гена PPARG связывают с предрасположенностью к увеличению массы тела, накоплению жировой ткани, риском развития сахарного диабета II типа и атеросклероза. В настоящее время описывают гораздо более широкие регуляторные роли PPAR. Существуют исследования о провоспалительной роли PPARγ, которая заключается в инициировании развития воспаления 2-го типа. Сниженный уровень и снижение активности PPARγ приводит к усилению воспаления и иммунных реакций у пациентов [12].

На текущий момент существует ряд изобретений диагностики контроля БА. Известен способ диагностики контроля бронхиальной астмы у детей с атопическим дерматитом [RU 2706377 С1 02.07.2019], включающий обследование ребенка, определение его возраста и факторов наследственности, тяжесть течения БА и аллели (A3) по полиморфному варианту A-8202G гена ММР9 и вычисляют значения линейно-дискриминантных функций по формулам и при выполнении условия F1<F2 диагностируют отсутствие контроля бронхиальной астмы у ребенка с атопическим дерматитом.

Известен способ оценки уровня контроля над бронхиальной астмой у детей [RU 2458634 С1 05.05.2011], в котором оценивают частоту ночных приступов, пиковую скорость выдоха у ребенка, матери и отца. Дополнительно определяют возраст и рост ребенка, матери и отца. У ребенка учитывают содержание общего иммуноглобулина класса Е, окружность грудной клетки, возраст в начале заболевания, продолжительность заболевания, длительность противовоспалительной терапии, коэффициент половой принадлежности, объем проводимой противовоспалительной терапии, пассивное или активное курение, атопический дерматит, аллергический ринит, сенсибилизацию к аллергенам. Уровень контроля над бронхиальной астмой оценивают по значению коэффициента, полученного при применении дискриминантного анализа.

Известен способ прогнозирования достижения полного контроля над симптомами атопической бронхиальной астмы у детей [RU 2641855 С1 23.11.2016], когда определяют степень тяжести бронхиальной астмы (СТ); частоту сердечных сокращений в первые 15 секунд после выполнения пробы Руфье (ЧСС₁₅); физическую активность (ФА); силовую выносливость по методике Г.Л. Апанасенко (СВ). Вычисляют значение регрессионного уравнения (z) по заявленной формуле и рассчитывают вероятность (р) достижения контроля над симптомами заболевания.

Известен способ прогнозирования степени контроля атопической бронхиальной астмы у детей [RU 2424772 С1 24.02.2010], для этого определяют уровень оксида азота в сыворотке крови, пол и возраст пациента. По формуле вычисляют вероятность (Р) неконтролируемого течения заболевания.

Известен способ прогнозирования контроля течения бронхиальной астмы [RU 2641855 С1 23.11.2016]. Для этого определяют объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ₁) в % от должной величины. Далее проводят бронхопровокационную пробу 3-минутной изокапнической гипервентиляцией холодным воздухом. По результатам пробы определяют изменение объема форсированного выдоха за первую секунду (ΔOФB₁) в % от исходной величины. С помощью компьютерной томографии легких проводят инспираторно-экспираторным тест. Определяют коэффициент вариации (ν) между денситометрическими показателями шести зон легких в инспираторную фазу дыхания. Далее рассчитывают суммарную разницу (РСЗ) между денситометрическими показателями в средних зонах обоих легких на вдохе и выдохе к денситометрическому показателю на вдохе и выражают в процентах. Решают дискриминантное уравнение и при величине D, равной или больше 139,2, прогнозируют контролируемое течение бронхиальной астмы на протяжении 12-14 месяцев, при D меньше 139,2 прогнозируют отсутствие контроля над течением бронхиальной астмы.

Известен способ определения уровня достижения контроля над бронхиальной астмой [RU 2440035 С1 24.02.2010], для этого у больных, получающих базисную противовоспалительную терапию комбинацией ингаляционных кортикостероидов и β2-агониста длительного действия, проводят контроль БА по критериям GINA 2006. Дополнительно определяют количественный уровень CD4+ лимфоцитов периферической крови. При учете показателей контроля БА по критериям GINA 2006 и в том случае, если количество CD4+ клеток равно 44 или ниже, течение бронхиальной астмы считают контролируемым. В случае если количество CD4+ клеток выше 44 - неконтролируемым.

Известен способ [RU 2692229 С1 21.02.2019] определения степени бронхиальной обструкции у больных бронхиальной астмой и сопутствующим ожирением, включающий определение диагностических показателей в венозной крови: уровни лептина, резистина, 25-ОН витамин D, γ-интерферона, интерлейкина-4, нейропептида Y, степень общего окислительного повреждения биологических молекул (РеrОх), фактора некроза опухоли альфа (TNF-α), пг/мл и на основании полученных данных вычисляют по формуле объем форсированного выдоха (FEV1) и определяют степень бронхиальной обструкции.

Основными недостатками известного способа являются то, что указанные способы не учитывает генетическую предрасположенность к контролю БА у детей с ожирением и не позволяет разрабатывать индивидуальные программы профилактики и лечения с учетом этой предрасположенности.

Задачей настоящего исследования является расширение арсенала способов диагностики, а именно создание способа прогнозирования риска неконтролируемого течения БА у детей с ожирением учитывающего индивидуальные генетические особенности пациентов.

Технический результат использования изобретения – получение критериев оценки риска неконтролируемого течения БА у детей с ожирением на основе комбинаций генов метаболизма.

Поставленная задача достигается тем, что оценку риска неконтролируемого течения БА у детей с ожирением проводят на основании данных генотипирования однонуклеотидных полиморфизмов rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG.

Способ осуществляют следующим образом:

Исследование полиморфизмов генов проводилось с помощью наборов НПФ «Литех» (г.Москва) «Обмен веществ» методом ПЦР в реальном времени на приборе CFX-96 фирмы BioRad (США). Для исследования полиморфизмов rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG использовали ДНК, выделенную из лейкоцитов венозной крови стандартным методом с использованием коммерческих наборов «ДНК-экспресс кровь» производства НПФ «Литех» (г.Москва).

При выявлении сочетания двух генетических полиморфизмов: Arg16Gly+Pro12Ala, Arg16Gly+Ala12Ala, Gly16Gly+Pro12Ala, Gly16Gly+ Ala12Ala в исследуемых генах, прогнозируют риск неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением.

Новизна и изобретательский уровень заключается в том, что из уровня техники неизвестна возможность прогнозирования риска неконтролируемого течения БА у детей с ожирением на основе комбинаций генов метаболизма rs1042713 (Arg16Gly) ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) PPARG.

Практические перспективы использования предлагаемого способа заключаются в возможности ранней диагностики и прогнозирования риска неконтролируемого течения БА у детей с ожирением с учетом генотипа, а также в возможности формировать индивидуальные рекомендации по контролю БА у детей с ожирением, проводить дифференцированную терапию, корректировать питание, физическую активность, совмещая традиционные подходы и использование генетических детерминант.

Группу исследования составили 59 детей с БА и ожирением, из них 36 пациентов с отсутствием контроля заболевания. Результаты проведенного анализа межгенных взаимодействий 5-ти полиморфизмов генов обмена веществ rs1042713 (Arg16Gly) и rs1042714 (Gln27Glu) гена β2-адренорецептора (ADRB2), rs4994 (Trp64Arg) гена β3-адренорецептора (ADRβ3), rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG, rs1801282 (Ala54Thr) гена FABP2 с помощью алгоритма снижения размерности (Multifactor Dimensionality Reduction – MDR), позволили выявить статистически значимую двухлокусную модель rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG. Результаты представлены на фиг. 1.

Согласно данной модели повышенный риск неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением имеют пациенты с наличием полиморфизмов rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG. Относительный риск отсутствия контроля заболевания у детей с ожирением с полиморфизмами в данных генах составляет 7,75 (ДИ 95% 2,2-27,5), χ²=11,1, р=0,0009.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими клиническими примерами.

1. Данил О., 10 лет. Клинический диагноз: Бронхиальная астма средней тяжести, не контролируемая. Ожирение 2 ст, экзогенно-конституциональное, медленно прогрессирующее. ИМТ: 31,2. При молекулярно-генетическом тестировании у больного из лейкоцитов венозной крови стандартным методом с использованием коммерческих наборов «ДНК-экспресс кровь» была выделена ДНК. Исследование полиморфного локуса rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG проводилось с помощью ПЦР в реальном времени. На основании выявления у пациента генотипа АG полиморфного варианта rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и гомозиготного минорного варианта GG rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG дан прогноз о повышенном риске неконтролируемого течения заболевания, что было подтверждено последующим клиническим наблюдением в течение года.

2. Федор Х., 9 лет. Клинический диагноз: Бронхиальная астма тяжелого течения. Приступ средней степени тяжести. ДН 1 ст. Ожирение 2 степени, экзогенно-конституциональное. Состояние при поступлении: средней тяжести за счет явлений бронхообструктивного синдрома. ИМТ: 33,06. При молекулярно-генетическом тестировании у больного из лейкоцитов венозной крови стандартным методом с использованием коммерческих наборов «ДНК-экспресс кровь» была выделена ДНК. Исследование полиморфного локуса rs1042713 гена ADRB2 и rs1801282 гена PPARG проводилось с помощью ПЦР в реальном времени. На основании генотипирования и выявления у пациента генотипа АG полиморфного варианта rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и генотипа СG полиморфного варианта rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG дан прогноз о повышенном риске неконтролируемого течения заболевания, что было подтверждено последующим клиническим наблюдением в течение года.

3. Лина П., 13 лет. Бронхиальная астма тяжелой степени, контролируемая, вне обострения. Ожирение 1 степени, экзогенно-конституциональное. На основании генотипирования и выявления у пациентки гомозиготного минорного варианта АА генотипа rs1042713 (Arg16 Gly) гена ADRB2 и СС генотипа rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG дан прогноз об отсутствии риска неконтролируемого течения заболевания, что было подтверждено последующим клиническим наблюдением в течение года.

Таким образом, наличие сочетания генотипа AG или GG полиморфного варианта rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и генотипа CG или GG полиморфного варианта rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG прогнозируют неконтролируемое течение бронхиальной астмы у детей с ожирением.

Метод апробирован в клинике НИИ ОМИД. Результаты проверки заявленного способа показали его эффективность. Правильный прогноз определялся в 79,2% случаев.

Таким образом, предлагаемый способ может быть использован в педиатрической практике для прогнозирования риска неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением. Использование способа позволяет прогнозировать динамику развития заболевания с разработкой индивидуального плана динамического наблюдения и проводить своевременную лечебную коррекцию основного заболевания, а также использовать индивидуальные рекомендации по снижению массы тела.

Библиография

1. Чучалин А.Г., Авдеев С.Н., Айсанов З.Р., Белевский А.С., Васильева О.С., Геппе Н.А., Игнатова Г.Л., Княжеская Н.П., Малахов А.Б., Мещерякова Н.Н., Ненашева Н.М., Фассахов Р.С., Хаитов Р.М., Ильина Н.И., Курбачева О.М., Астафьева Н.Г., Демко И.В., Фомина Д.С., Намазова-Баранова Л.С., Баранов А.А., Вишнева Е.А., Новик Г.А. Бронхиальная астма: федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению // Пульмонология. 2022; 32 (3): 393-447.

2. Taylor B., Mannino D., Brown C., Crocker D., Twum-Baah N., Holguin F. Body mass index and asthma severity in the National Asthma Survey // Thorax. 2008; 63 (1): 14-20.

3. Балаболкин И.И., Булгакова В.А., Пинелис В.Г., Тюменцева Е.С. Фармакогенетика и индивидуализированный подход к терапии бронхиальной астмы // Бюллетень сибирской медицины. 2017; 16(2): 20-31.

4. Kier C., Forde S.A. Childhood Overweight and Obesity and Their Association With Asthma // Journal of Asthma and Allergy Educators. 2010; 2(3):119-125.

5. Новикова В.П., Эглит А.Э. Бронхиальная астма и ожирение у детей // Вопросы детской диетологии. 2014; 12(3): 46-51.

6. Потапова Н.Л., Гаймоленко И.Н., Смоляков Ю.Н. Анализ значимых факторов при тяжелой бронхиальной астме у детей // Вопросы практической педиатрии. 2020; 15(1): 35-41.

7. Смирнова А.Ю., Гноевых В.В., Портнова Ю.А. Генетические аспекты мультифакторных бронхообструктивных заболеваний // Ульяновский медико-биологический журнал. 2014; 1: 8-18.

8. Косенкова Т.В., Новикова В.П. Бронхиальная астма и ожирение у детей. Механизмы взаимосвязи // Медицина: теория и практика. 2019; 4(1): 62-83.

9. Молостова Т.Н. Генетические различия β2-адренорецепторов и их клиническое значение // Практическая пульмонология. 2017; 2: 63-69.

10. Lima J.J., Feng H., Duckworth L., Wang J., Sylvester J.E., Kissoon N., Garg H. Association analyses of adrenergic receptor polymorphisms with obesity and metabolic alterations // Metabolism. 2007; 56(6): 757–765.

11. Ахметов И.И., Можайская И.А., Любаева Е.В., Виноградова О.Л., Рогозкин В.А. Полиморфизм гена PPARG и двигательная деятельность человека // Бюлл. экспер. биол. мед. 2008; 146(11): 567–569.

12. Jabbari P., Sadeghalvad M., Rezaei N. An inflammatory triangle in Sarcoidosis: PPAR-γ, immune microenvironment, and inflammation // Expert. Opin. Biol. Ther. 2021; 21(11): 1451‒1459.

Claims (1)

1. Способ прогнозирования неконтролируемого течения бронхиальной астмы у детей с ожирением, заключающийся в проведении исследования полиморфных вариантов генов обмена веществ – rs1042713 (Arg16Gly) в гене ADRB2 и rs1801282 (Pro12Ala) в гене PPARG с использованием ПЦР-анализа в реальном времени, и при выявлении сочетания генотипа AG или GG полиморфного варианта rs1042713 (Arg16Gly) гена ADRB2 и генотипа CG или GG полиморфного варианта rs1801282 (Pro12Ala) гена PPARG прогнозируют неконтролируемое течение бронхиальной астмы у детей с ожирением.