Сравнение частот полиморфизмов генов системы HLA II и риск развития сахарного диабета 1 типа у коренного и пришлого населения Ханты-Мансийского автономного округа - Югры

ОБОСНОВАНИЕ

Ханты — коренная малочисленная финно-угорская народность, проживающая на севере Западной Сибири, в основном в Ханты-Мансийском автономном округе — Югре (ХМАО-Югре). Согласно последней переписи населения (2020 г.), на территории ХМАО-Югры их численность — 19 568 человек, что составляет 1,14% от общего количества проживающих в округе [1]. Сохранение коренных малочисленных народов, как одна из важнейших демографических проблем, требует комплексного подхода. Одним из эффективных направлений является разработка методов персонифицированной медицины, основанных на понимании молекулярно-генетических основ этиологии и патогенеза заболеваний [2]. Выявление генетических маркеров предрасположенности к различным заболеваниям является одним из наиболее быстро развивающихся направлений медицинской науки [3]. Известно, что развитие сахарного диабета 1 типа (СД1) имеет генетическую предрасположенность [4], и повышенные частоты предрасполагающих аллелей в конкретной популяции являются важным условием при оценке генетических рисков развития заболевания [5][6][7]. Гены системы HLA вносят наибольший вклад в развитие СД1 [8][9].

В генофонде популяции хантов преобладает «западносибирская» гаплогруппа. Основу генофонда составляют компоненты коренных жителей Европы, Урала и Западной Сибири. Таким образом, в антропологическом плане ханты занимают промежуточное положение между европеоидной и монголоидной расой, поэтому ряд авторов выделяют их в отдельную уральскую расу [10][11]. В литературе приводятся данные о низкой распространенности СД1 среди представителей монголоидной расы, в отличие от европеоидной [12]. Распределение рисковых и защитных HLA-аллелей и гаплотипов в разных этнических группах также имеет выраженные особенности [13]. Северные народности характеризуются низкой заболеваемостью СД1: например, в популяции ненцев случаи развития данного заболевания не зарегистрированы [10].

Согласно Базе данных клинико-эпидемиологического мониторинга СД на территории Российской Федерации [14], общая численность пациентов с СД1, состоящих на диспансерном учете, на 1 января 2024 г. составила 290 700 человек (194,2 на 100 тыс. нас.). На 01.01.2024 г. в ХМАО-Югре с СД1 насчитывается 3 184 человека (183,3 на 100 тыс. чел. нас.), что на 112 случаев больше, чем в 2023 г. — 3 072 больных (181,1 на 100 тыс. чел. нас.) [14][15]. Необходимо отметить невозможность оценки истинной заболеваемости СД1 типа по национальному признаку по причине отсутствия категории «национальность» в Базе данных клинико-эпидемиологического мониторинга СД на территории Российской Федерации. По личным сообщениям эндокринологов, курирующих окружной регистр в ХМАО-Югре, данные по заболеваемости СД1 среди малых коренных народностей также отсутствуют.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель исследования — выявление частоты носительства аллелей и гаплотипов в популяции коренного (хантов) и пришлого населения ХМАО-Югры в локусах DQA1, DQB1, DRB1 генов системы HLA II класса и анализ генетического риска развития СД1.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Сбор биоматериала и клинических данных проводился на базе МБУЗ Федоровская городская больница (ФГБ) филиала в д. Русскинская Сургутского района и на базе БУ Сургутской окружной клинической больницы (СОКБ). Генетическое исследование и анализ данных были проведены на базе лаборатории Научно-образовательного центра медицинского института Сургутского государственного университета (НОЦ МИ СурГУ).

Время исследования. Сбор данных и биоматериала осуществлялся с апреля по июнь 2023 г. в СОКБ, а также в сентябре 2023 г. в ФГБ. Генетические исследования и анализ данных проводился на базе НОЦ МИ СурГУ с августа 2023 по февраль 2024 г.

Изучаемые популяции

В исследование были включены три когорты: первую составили представители народности ханты — 60 человек (21 мужского и 39 женского пола); вторая когорта — условно здоровые представители пришлого населения — 54 человека (25 мужского и 29 женского пола); в третью вошли представители пришлого населения с подтвержденным диагнозом «Сахарный диабет 1 типа» — 45 человек (23 мужского и 22 женского пола), получающие заместительную инсулинотерапию. Этнический состав второй и третьей когорт смешанный: русские — 85%, татары — 10%, дагестанцы — 3%, азербайджанцы — 2%. Возрастной состав: группа 1 — 47,8 (от 39 до 65) года, группа 2 — 50,7 (от 42 до 66) года, группа 3 — 49,4 (от 40 до 68) года.

Критерии включения: первая группа — взрослые ханты (сплошная выборка из компактно проживающего коренного населения в д. Русскинские); вторая группа — лица без хронических заболеваний и без СД1 из категории пришлого населения; третья группа — из категории пришлого населения с подтвержденным диагнозом «СД1»; наличие письменного информированного добровольного согласия (ИДС) для участия в исследовании.

Критерии исключения: наличие активного аутоиммунного/инфекционного/онкологического заболевания.

Способ формирования выборки из изучаемой популяции

В исследование включались лица, соответствовавшие критериям включения и не имевшие критериев исключения. Объекты исследования подбирали путем сплошного включения в исследование на базах учреждения ФГБ и СОКБ.

Дизайн исследования

Одноцентровое ретроспективное трехвыборочное нерандомизированное исследование.

Методы

Перед включением пациентов в исследование всеми участниками было подписано ИДС на сбор, хранение и исследование образцов крови и ее компонентов в лаборатории «Биобанк Югры», одобренное локальным этическим комитетом СурГУ. Сбор венозной крови и обработку образцов осуществляли с использованием стандартных операционных процедур (СОП), разработанных сотрудниками лаборатории и валидированных на основе рекомендаций Национального руководства по биобанкированию [16]. Транспортировка и аликвотирование крови осуществлялись в течение 2 ч. с соблюдением температурного режима (+4 °С) и последующим размещением на длительное хранение при -80 °С в лаборатории «Биобанк Югры» (СурГУ). Выделение геномной ДНК из образцов цельной крови проводили с использованием набора реагентов «Проба-рапид-генетика» (ООО «ДНК-Технология», Россия). Генотипирование биологического материала проведено по трем локусам HLA II класса (DQA1, DQB1 и DRB1) методом ПЦР в режиме реального времени с использованием коммерческих наборов на амплификаторе «ДТпрайм 5» (ООО «ДНК-Технология», Россия). Анализ результатов проведен с помощью оригинального программного обеспечения RealTime_PCR v7.9.

Статистический анализ

Относительную частоту встречаемости аллелей и гаплотипов рассчитывали с помощью пакетов программ Microsoft Excel (MS Office). Относительный риск (RR) вычисляли по формуле:

где а — количество больных, имеющих данный генотип; b — количество больных, не имеющих данного генотипа; с — количество здоровых лиц с данным генотипом; d — количество здоровых лиц, не имеющих данного генотипа [17]. Значимость отличий оценивали по критерию χ², при р≤0,05 [7].

Этическая экспертиза

Информационное согласие одобрено локальным этическим комитетом СурГУ (Протокол № 04 от 12.04.2023 г.).

РЕЗУЛЬТАТЫ

В настоящем исследовании был проведен анализ частот аллелей генов HLA II класса в трех когортах, представляющих две группы пришлого населения (условно здоровые и с диагностированным СД1) и группу народности ханты (табл. 1).

При анализе выявленных частот аллелей в когорте хантов установлено, что в локусе DQA1 распространены аллели *01:02 и *01:03, их частота составила 0,250 и 0,225 соответственно, что статистически значимо чаще, чем в когорте условно здорового пришлого населения (χ²=6,30, при р=0,013 и χ²=4,49, при р=0,035 соответственно). Сопоставляя эти же аллели в группе больных СД1, отмечена их низкая частота (χ²=12,46, при р=0,001 и χ²=4,23, при р=0,040 соответственно) и высокая частота аллеля *03:01 (χ²=4,02, при р=0,045) по сравнению с условно здоровым пришлым населением. Также в группе больных СД1 для аллеля *03:01 отмечено наибольшее значение RR=1,60. Редкими с относительной частотой не более 0,100 у хантов оказались аллели DQA1*01:01, *03:01, *04:01; аллель HLA-DQA1*06:01 не был выявлен.

При исследовании распределения аллелей локуса DQB1 в популяции хантов наиболее частыми аллелями определены *02 (частота 0,125), *03:01 (0,142) и *06:02-8 (0,467). Относительная частота встречаемости остальных аллелей в когорте хантов варьировала в диапазоне 0,008–0,050 (табл. 1). В когорте хантов не были обнаружены аллели HLA-DQB1*03:04, *03:05, *05, *06:01.

В когорте условно здорового пришлого населения статистически значимо чаще встречаются аллели DQB1*02 (0,278, p=0,004), *03:02 (0,139, p=0,026), *06:02-8 (0,139, p=0,010). Сравнение аллелей в группах условно здорового и больного СД1 пришлого населения показало наибольшие значения относительного риска для аллелей DQB1*03:03 (RR=2,80), *05:01 (RR=1,53), *03:04 (RR=2,40), *05:03 (RR=1,20). Значимо реже у больных СД1 встречался аллель DQB1*06:02-8 (χ²=4,23, р=0,040), чем у здорового пришлого населения.

В группе хантов выявлена статистически значимая низкая частота встречаемости аллелей DRB1*03, *04, *16 в сравнении с условно здоровым пришлым населением (χ²=7,38, при р=0,007; χ²=9,78, при р=0,002, χ²=5,56, при р=0,019), тогда как аллели DRB1*12, *13, *15 встречались достоверно чаще (χ²=5,15 при р=0,024; χ²=17,95 при р=0,001; χ²=6,84 при р=0,009). Достоверное увеличение частоты встречаемости протективного аллеля DRB1*07 (χ²=4,11, при р=0,043) обнаружено у здорового пришлого населения в сравнении с больными СД1. В группе хантов не был обнаружен аллель DRB1*10, в группе пациентов с СД1 не выявлен DRB1*12.

На основании анализа литературных данных, в таблице 2 были суммированы сведения о гаплотипах, ассоциированных с риском развития СД 1 типа [10][18–22]. Сокращенные наименование гаплотипов используются далее по тексту для удобства интерпретации.

При анализе частот гаплотипов (табл. 3) когорта хантов отличалась от условно здоровых представителей пришлого населения низкими показателями частоты встречаемости предрасполагающих к СД1 гаплотипов: H1 (χ²=6,33 при p=0,001), H2 (χ²=7,38 при p=0,007).

Из серии гаплотипов умеренного риска развития СД1 у хантов статистически достоверно ниже встречался гаплотип M4 в сравнении с условно здоровым пришлым населением (χ²=5,56 при p=0,019). Высокая частота гаплотипа М2а (умеренного риска) отмечена в группе больных СД1 по сравнению со здоровым пришлым населением, и сопровождалась высокими показателями RR=2,23.

Частоты «защитных» гаплотипов Р3, Р7 в когорте хантов статистически выше (χ²=16,67 при p=0,001; χ²=12,17 при p=0,001) в сравнении с условно здоровым пришлым населением. У условно здоровых представителей пришлого населения в четыре раза чаще, чем у больных СД1, встречался гаплотип Р1 (χ²=6,55 при p=0,011) (табл. 3).

В популяции хантов выявлено снижение частоты встречаемости предрасполагающих гаплотипов (7% выборки) и увеличение частоты «защитных» (72% выборки) (рис. 1). В группах условно здорового пришлого населения и больных СД1 на долю «защитных» гаплотипов пришлось 40 и 27% случаев соответственно (рис. 1). Частота встречаемости гаплотипов с высоким риском развития СД1 в группе здоровых представителей пришлого населения составил 26%, у больных СД1 — 39%. Частота гаплотипов умеренного риска развития заболевания у здорового пришлого населения составила 18%, у пациентов с СД1 этот показатель выше (21%), преимущественно за счет наличия гаплотипа M2a (16% случаев).

При анализе распространенности HLA-генотипов у хантов установлено, что диплотипы, состоящие из двух предрасполагающих гаплотипов (DD=HH/HM/MM), встречались лишь в 5% случаев (в 3,4 раза ниже, чем у представителей условно здорового пришлого населения без СД1), тогда как сочетание протективных гаплотипов (PP) встречалось в 52% случаев, что примерно в 2 раза выше в сравнении с пришлым населением (рис. 2). Диплотипы DP, сочетающие предрасполагающий и «защитный» гаплотипы, в когорте условно здорового пришлого населения отличались от других исследуемых групп в незначительной степени: 28% (ханты), 35% (здоровое пришлое население), 29% (больные СД1). Для популяции хантов характерно сочетание «защитных» гаплотипов с гаплотипами умеренного риска развития СД1 в 71% случаев. У здорового пришлого населения и больных СД1 «защитные» гаплотипы комбинировались с гаплотипами высокого риска развития СД1 (85 и 53% соответственно) из общего числа случаев с DP-диплотипами. Диплотипы с двумя «защитными» гаплотипами (РР) в группах условно здоровых и больных СД1 представителей пришлого населения встречались в 24 и 9% случаев соответственно.

ОБСУЖДЕНИЕ

Репрезентативность выборок

Учитывая критерии включения и исключения, используемые в настоящем исследовании, можно считать, что выборка является репрезентативной в отношении представителей народности ханты и пришлого населения («условно здоровые» и пациенты с СД1).

Сопоставление с другими публикациями

Вклад аллелей системы HLA в генетическую предрасположенность к СД1 различается между разными популяциями и этническими группами из-за различий в частотах и функциональных особенностей гаплотипов, формируемых полиморфными аллелями DQA1, DQB1, DRB1 [23].

По результатам данного исследования в популяции хантов выявлены наиболее распространенные HLA-аллели DQA1*01:02, *01:03, DQB1*06:02-8, DRB1*07, *13, *15 (табл. 1). У условно здоровых представителей пришлого населения и больных СД1 выявлен частый аллель DQA1*03:01 с положительной ассоциацией с заболеванием по значению RR=1,60 (табл. 1). Похожие данные [6] получены для популяции этнических башкир, у которых DQA1*03:01 имел высокие показатели распространенности и наибольшее значение относительного риска. В качестве протективных аллелей авторы выделили DQA1*01:02, *02:01. В настоящем исследовании носительство аллелей DQA1*01:02, *01:03 в группе условно здорового пришлого населения встречается значимо чаще, чем в группе пришлого населения с СД1, и значимо реже, чем в группе хантов (табл. 1). По литературным данным, эти аллели входят в состав гаплотипов с протективным эффектом (табл. 2).

Для локуса DQB1 в качестве возможных протективных отмечены *06:02-8, *03:01, в качестве предрасполагающего — DQB1 *03:02 [6]. В группе хантов статистически значимо чаще, чем у здоровых представителей пришлого населения, встречался протективный для европейцев [24] аллель *06:02-8 (табл. 1).

У хантов определено статистически значимое увеличение частоты встречаемости аллелей DRB1*12 (0,067), *13 (0,275), *15 (0,225), причем аллели DRB1*13, 15 считаются протективными в отношении риска развития СД1 у лиц европейского происхождения [25].

Аллели DRB1*03, *04 у башкир ассоциированы с высоким риском развития СД1 [6]. Для русской популяции данные аллели считаются маркерами предрасположенности к СД1 [18][26]. В бурятской популяции, которая относится к монголоидным и характеризуется низкой распространенностью СД1, высокая частота в группе больных СД1 выявлена для рисковых аллелей DQA1*03:01, DQB1*03:02 и, напротив, сниженная частота отмечена для протективных аллелей DQA1*01:02, DQB1*06:02-8, DRB1*15 [7].

В целом, в группе хантов не были выявлены шесть локусов HLA II класса: DQA1*06:01, DQB1*03:04, *03:05, *05, *06:01, DRB1*10; в группе условно здорового пришлого населения отсутствовали аллели DQA1*06:01, DQB1*03:05, *05; в группе пришлого населения с СД1 отсутствуют аллели DQB1*03:05, DRB1*12, что может послужить предметом дальнейшего изучения.

Многие исследователи оценивают частоту встречаемости не отдельных аллелей, а гаплотипов [10][21]. В настоящем исследовании для выборки из популяции хантов отмечена значимо более низкая частота встречаемости гаплотипов, ассоциированных с высоким и умеренным риском развития СД1: H1 (DR4~DQ8), H2 (DR3~DQ2) и M4 (DQ5~DR16) (табл. 3). Интересно, что гаплотип M4 до недавнего времени считался нейтральным, и только при значительном увеличении выборки перешел в предрасполагающие [27]. Также в исследуемой группе хантов значимо чаще встречались два «защитных» гаплотипа P3 (DQ6~DR15) и P7 (DQ6~DR13) (табл. 3). Это отмечается и у других северных народностей: например, у ненцев выявлена более низкая встречаемость предрасполагающих гаплотипов (H2, M2a) и более высокая частота встречаемости «защитных» гаплотипов (P2, P6, P7) [10].

Распределение частот встречаемости гаплотипов показало, что у хантов наряду со снижением частоты встречаемости предрасполагающих к СД1 гаплотипов (5%) часто наблюдалась комбинация из двух защитных гаплотипов (более 50% расшифрованных диплотипов). В то же время подобные диплотипы (PP) были выявлены только в 24% случаев из группы условно здоровых пришлых, и в 9% из группы больных СД1, а диплотипы с двумя предрасполагающими гаплотипами (DD) выявлены в 17% в группе условно здоровых пришлых, и в 40% из группы больных СД1.

Таким образом, коренные северные народности (ханты) по всей видимости, не имеют схожей с европеоидами генетической предрасположенности к СД1 (из-за отсутствия задокументированных в ХМАО-Югре случаев СД1 среди коренного населения), результаты настоящего исследования позволяют выдвинуть гипотезу о наличии генетической «защиты» хантов от СД1. Об этом свидетельствует выявленная высокая частота встречаемости как протективных аллелей (DQA1*01:02, *01:03; DQB1*06:02-8; DRB1*07, *13, *15), так и протективных гаплотипов (DQ6~DR15, DQ6~DR13) и диплотипов (PP).

Несмотря на это, в ХМАО-Югре сохраняется высокий уровень заболевания СД1, который продолжает увеличиваться, т.к. доля хантов составляет лишь 1,14% от общего количества проживающих на территории округа.

Клиническая значимость результатов

Полученные результаты могут быть использованы для определения протективных или рисковых биомаркеров, ассоциированных с развитием СД1, у жителей ХМАО-Югры, что позволит прогнозировать развитие заболевания у людей с наследственной предрасположенностью.

Ограничения исследования

К числу ограничений следует отнести отсутствие информации в Базе данных клинико-эпидемиологического мониторинга СД на территории Российской Федерации по распространенности СД1 среди малых коренных народностей (в том числе ханты), а также сложность в сборе крупной выборки (>100 образцов) биологического материала представителей народности ханты, что связано с особенностями их постоянного проживания на удаленных угодьях и эпизодическим посещением амбулаторных учреждений в период диспансеризации.

Направления дальнейших исследований

Для дальнейшего исследования биомаркеров, предрасполагающих и протективных по отношению к СД1, необходимо проведение исследования с большей выборкой людей в исследуемых популяциях хантов. Полученные результаты можно считать предварительными, несмотря на достоверность выявленных различий. Добавление категории национальности в окружной регистр пациентов с СД1 позволит более точно оценить степень распространенности заболевания и оценить роль системы HLA среди малых народностей России. Планируется проведение расширенного генетического исследования с масштабированием объема выборки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Авторами проанализирована частота HLA-гаплотипов и их связь с развитием СД1 в трех группах населения, различных по этническому составу и наличию СД1, постоянно проживающих на территории ХМАО-Югры. В популяции хантов частота встречаемости трех предрасполагающих гаплотипов снижена, а двух протективных гаплотипов повышена, в сравнении с условно здоровыми пришлыми индивидами. Результаты исследования также согласуются с известными представлениями о более высокой частоте встречаемости рисковых для развития СД1 гаплотипов и сниженной частоте протективных гаплотипов для пациентов с СД1, относящихся к пришлому населению ХМАО-Югры преимущественно европейского происхождения.

Полученные данные подчеркивают важную роль генетических факторов в низкой подверженности СД1 в популяции хантов. Понимание молекулярно-генетических и эпидемиологических особенностей СД1 у различных народов, населяющих Россию является неотъемлемой частью для разработки новых подходов успешной диагностики и терапии заболевания. При этом необходимо учитывать, что на развитие СД1 оказывают влияние не только генетические факторы, но и окружающая среда, в том числе питание и традиционный уклад жизни коренных народностей Севера.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов. Сафронова М.Л. — экспериментальная работа, обзор публикаций на тему статьи, обработка и анализ полученных данных, написание текста; Гапурова А.Х. — экспериментальная работа, обработка полученных данных; Морозкина А.В. — экспериментальная работа, обработка и анализ материалов, написание текста; Донников М.Ю. — концепция и дизайн исследования, редактирование, финальное утверждение рукописи; Кавушевская Н.С. — вклад в сбор и обработку биоматериала, Синюкова Т.А. — вклад в получение генетических данных; Юсупова Н.А. — вклад в сборе образцов биоматериала; Коваленко Л.В. — концепция и дизайн исследования. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.

Благодарности. Авторы выражают благодарность Прохоровой Анастасии Алексеевне, врачу-терапевту врачебной амбулатории ФГБ в д. Русскинская, за помощь в отборе пациентов и организации сбора биоматериала.