Прогностическое значение полиморфизма генов кишечного интегрина α4β7 у пациентов с язвенным колитом

Читать метаданные

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценить роль полиморфизма генов ITGA4 (rs1143674; rs1449263) и ITGB7 (rs11574532) в качестве предикторов необходимости оперативного лечения пациентов с язвенным колитом.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В ретроспективное исследование с 2017 по 2020 г. включено 86 пациентов (27 — группа оперативного лечения; 59 — группа консервативного лечения) и 115 здоровых добровольцев (группа контроля), родившихся и проживающих на территории Иркутской области и Забайкальского края. Исследование генотипов проводилось методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени. Для статистической обработки в рамках программы IBM SPSS Statistics Version 25.0 использовали критерий χ², отношение шансов, бинарный логистический регрессионный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Гомозиготы GG ITGA4 (rs1449263) у пациентов группы консервативного лечения встречались в 2,6 раза чаще, чем у пациентов группы контроля (p=0,017; ОШ=2,663 ДИ 95%; 1,164—6,090), частоты распределения ITGA4 (rs1143674) и ITGB7 (rs11574532) у пациентов этих групп не различались (p>0,05). У пациентов гетерозиготных по гену ITGA4 (rs1449263) AG в 3,4 раза чаще выявлены показания к операции по сравнению с гомозиготными (p=0,026; ОШ=3,4; 95% ДИ:1,113—10582). Носители ITGB7 (rs11574532) TT встречались только у пациентов группы оперативного лечения (p=0,018). У пациентов с проктитом отсутствовали показания к колопроктэктомии (p=0,037), при тотальном колите шансы необходимости операции возрастали в 6,7 раз (p=0,007; ОШ=6,7; 95% ДИ; 1,454—30,577). При регрессионном логистическом анализе выявлено, что ITGB7 (rs11574532) (p=0,04; 95% ДИ 1,037—11,162) и возраст дебюта язвенного колита (p=0,009; 95% ДИ:1,581—23,437) являлись предикторами необходимости колопроктэктомии, которые включены в уравнение логистической регрессии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем исследовании выявлено, что полиморфизмы ITGA4 (rs1449263) AG, ITGB7 (rs11574532) TT в сочетании с ранним возрастом дебюта заболевания и тотальным поражением являются предикторами необходимости колопроктэктомии. Согласно данным ROC-кривой, разработанная модель обладает хорошей прогностической способностью (AUC=0,807, 95% ДИ 0,729—0,886, p<0,001; стандартная ошибка 0,04).

Ключевые слова:

язвенный колит

колопроктэктомия

интегрин

предикторы колопроктэктомии

ITGA4 (rs1143674)

ITGA4 (rs1449263)

ITGB7 (rs11574532)

Авторы:

Жилин И.В.

ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии» Минобрнауки России;
ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России

Чашкова Е.Ю.

ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии» Минобрнауки России

Жилина А.А.

ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России

Марковский А.В.

ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России

Дата поступления:

22.08.2021

Дата принятия в печать:

07.09.2021

Список литературы:

Язвенный колит. Клинические рекомендации. 2020. Ссылка активна на 04.07.21. https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_358274/8efd5f17af55cb35a770f73937590c642437b7eb
Lord JD, Long SA, Shows DM, Thorpe J, Schwedhelm K, Chen J, Kita M, Buckner JH. Circulating integrin alpha4/beta7+ lymphocytes targeted by vedolizumab have a pro-inflammatory phenotype. Clinical Immunology Society. 2018;193:24-32. https://doi.org/10.1016/j.clim.2018.05.006
Kim J, Yoon H, Kim N, Lee KM, Jung SA, Choi CH, Kim ES, Jung Y, Eun CS, Kim TO, Kang SB, Kim YS, Seo GS, Lee CK, Im JP, Park SJ, Park DI, Ye BD. Clinical Outcomes and Response Predictors of Vedolizumab Induction Treatment for Korean Patients with Inflammatory Bowel Diseases Who Failed Anti-TNF Therapy: A KASID Prospective Multicenter Cohort Study. Inflammatory Bowel Diseases. 2021;izaa361. https://doi.org/10.1093/ibd/izaa361
Ачкасов С.И., Шапина М.В., Веселов В.В., Варданян А.В., Мингазов А.Ф., Пономаренко А.А. Предикторы колпроктэктомии у пациентов со сверхтяжелым язвенным колитом. Колопроктология. 2020;19(3):37-48. https://doi.org/10.33878/2073-7556-2020-19-3-37-48
Lang TA, Altman DG. Basic statistical reporting for articles published in biomedical journals: the «Statistical Analyses and Methods in the Published Literature» or the SAMPL Guidelines. International Journal of Nursing Studies Advances. 2015;52(1):5-9. https://doi.org/10.1016/j.ijnurstu.2014.09.006
Мудров В.А. Алгоритмы использования кластерного анализа в биомедицинских исследованиях с помощью пакета программ SPSS. Забайкальский медицинский вестник. 2020;4: 215-221.
Silverberg MS, Satsangi J, Ahmad T, Arnott ID, Bernstein CN, Brant SR, Caprilli R, Colombel JF, Gasche C, Geboes K, Jewell DP, Karban A, Loftus EJ, Peña AS, Riddell RH, Sachar DB, Schreiber S, Steinhart AH, Targan SR, Vermeire S, Warren BF. Toward an integrated clinical, molecular and serological classification of inflammatory bowel disease: report of a Working Party of the 2005 Montreal World Congress of Gastroenterology. Canadian Journal of Gastroenterology. 2005;19(suppl A):5-36. https://doi.org/10.1155/2005/269076
Eriksson C, Cao Y, Rundquist S, Zhulina Y, Henriksson I, Montgomery S, Halfvarson J. Changes in medical management and colectomy rates: a population-based cohort study on the epidemiology and natural history of ulcerative colitis in Örebro, Sweden, 1963—2010. Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 2017; 46(8):748-757. https://doi.org/10.1111/apt.14268
Мудров В.А. Алгоритмы статистического анализа качественных признаков в биомедицинских исследованиях с помощью пакета программ SPSS. Забайкальский медицинский вестник. 2020;1:151-163.
Мудров В.А. Алгоритмы регрессионного анализа в биомедицинских исследованиях с помощью пакета программ SPSS. Забайкальский медицинский вестник. 2020;2:177-190.
Pan L, Zhao Y, Yuan Z, Qin G. Research advances on structure and biological functions of integrins. SpringerPlus. 2016;5(1):1094. https://doi.org/10.1186/s40064-016-2502-0
Liu S, Rose DM, Han J, Ginsberg MH. Alpha4 integrins in cardiovascular development and diseases. Trends in Cardiovascular Medicine. 2000;10(6):253-257. https://doi.org/10.1016/s1050-1738(00)00073-6
Гончарова И.А., Назаренко М.С., Бабушкина Н.П., Марков А.В., Печерина Т.Б., Кашталап В.В., Тарасенко Н.В., Понасенко А.В., Барбараш О.Л., Пузырев В.П. Генетическая предрасположенность к раннему инфаркту миокарда. Молекулярная биология. 2020;54(2):224-232. https://doi.org/10.31857/S002689842002004
Correia C, Coutinho AM, Almeida J, Lontro R, Lobo C, Miguel TS, Martins M, Gallagher L, Conroy J, Gill M, Oliveira G, Vicente AM. Association of the alpha4 integrin subunit gene (ITGA4) with autism. American Journal of Medical Genetics. Part B, Neuropsychiatric Genetics. 2009;150B(8):1147-1151. https://doi.org/10.1002/ajmg.b.30940
Etzioni A, Doerschuk CM, Harlan JM. Of man and mouse: leukocyte and endothelial adhesion molecule deficiencies. Blood. 1999;94(10):3281-3288.
van Heel DA, Carey AH, Jewell DP. Identification of novel polymorphisms in the beta7 integrin gene: family-based association studies in inflammatory bowel disease. Genes and Immunity. 2001;2(8):455-60. https://doi.org/10.1038/sj.gene.6363810

Закрыть метаданные

Введение

Язвенный колит (ЯК) представляет собой хроническое аутоиммунное воспаление слизистой оболочки толстой кишки, характеризующееся периодами обострения и ремиссии [1]. Ключевой механизм поддержания воспалительного процесса заключается в транспорте иммунных клеток в кишечную стенку, который обеспечивают кишечные интегрины (α4β7). Молекула интегрина состоит из нековалентно связанных α- (ITGA4), β-субъединиц (ITGB7), которые постоянно присутствуют на поверхности лимфоцита [2].

Важная роль интегрина α4β7 в патогенезе ЯК подтверждается многолетним успешным применением моноклональных антител к этому цитокину, которые блокируют миграцию лимфоцитов к месту воспаления [3]. В связи с высокой частотой (40%) колопроктэктомий при тяжелой атаке ЯК [4] в настоящее время сохраняется актуальность поиска предикторов неблагоприятного течения и появления показаний к хирургическому лечению ЯК. В условиях персонифицированной медицины изучение полиморфизма генов ITGA4 (rs1143674, rs1449263) и ITGB7 (rs11574532) позволит расширить возможности раннего назначения таргетной терапии до развития жизнеугрожающих осложнений ЯК.

Цель исследования — оценить роль полиморфизма генов ITGA4 (rs1143674; rs1449263) и ITGB7 (rs11574532) в качестве предикторов необходимости оперативного лечения пациентов с язвенным колитом.

Материал и методы

В ретроспективное исследование с 01.01.17 по 31.12.20 включено 85 пациентов с ЯК, которые проходили лечение в центре воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) ГБУЗ «Иркутская ордена «Знак Почета» областная клиническая больница» и в отделении колопроктологии ГУЗ «Краевая клиническая больница» (Чита). Пациенты распределены в группу оперативного лечения (n=27; медиана (Ме) возраста — 44 (34; 58) года) и группу консервативного лечения (n=59; Me возраста 37 (31; 50) лет). Группу контроля составили 115 здоровых добровольцев (Ме возраста 47 (35; 54) лет), сопоставимых по полу и возрасту. Исследуемые группы представлены уроженцами Иркутской области и Забайкальского края, европеоидной принадлежности (восточные славяне). Все участники исследования заполняли шаблон генеалогического древа до третьего поколения для контроля генетической гомогенности групп.

Критерием включения в исследование являлся установленный диагноз ЯК в возрасте от 18 до 75 лет. Критериями исключения из исследования считали иную этническую принадлежность, онкологические заболевания, болезни крови, эндокринную патологию в стадии декомпенсации, острые воспалительные заболевания вирусной и бактериальной этиологии, беременность и лактацию, детский возраст, другую патологию органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), в том числе болезнь Крона, недифференцированный колит, а также отсутствие добровольного информированного согласия. Здоровым добровольцам выполнены видеоилеоколоноскопия и видеогастроскопия, а также лабораторные исследования для исключения патологии ЖКТ. Установление диагноза, назначение терапии ЯК проведены согласно клиническим рекомендациям российской гастроэнтерологической ассоциации и ассоциации колопроктологов России по диагностике и лечению ЯК (2017) [1].

Материалом для молекулярно-генетического анализа служили образцы ДНК, выделенные из лейкоцитов крови. Исследования проводились методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (Амплификатор ДТ-96, ЗАО «Научно-производственная фирма ДНК-технология», Россия). В работе использованы стандартные наборы праймеров ITGA4 (rs1143674, rs1449263), ITGB7 (rs11574532) ООО «Синтол» (Россия), согласно инструкции производителя. Генетические исследования выполнены на базе лаборатории молекулярной генетики научно-исследовательского института молекулярной медицины ФГБОУ ВО «ЧГМА» Минздрава России (№216 от 13.09.93).

Статистическая обработка проведена согласно принципам Международного комитета редакторов медицинских журналов (ICMJE) и рекомендациям «Статистический анализ и методы в публикуемой литературе (SAMPL)» [5]. Нормальность распределения признака оценивали с использованием критерия Шапиро—Уилка. Во всех случаях гипотеза о нормальности отвергалась, в связи с чем результаты представлены в виде медианы и интерквартильного интервала (Me (25%; 75%). Для сравнения значений численных характеристик групп использовали критерий Манна—Уитни. Возраст появления первых симптомов заболевания расценивали как дебют ЯК. Числовые значения возраста дебюта заболевания переведены в номинальные с помощью кластерного анализа методом К-средних, а затем разделены на два периода (до и после 40 лет), что соответствует Монреальской классификации возраста дебюта ЯК [6—8]. Значимость различий распределения генотипов оценивали с использованием критерия Пирсона (χ²), отношения шансов с учетом 95% доверительного интервала (95% ДИ). Значения p<0,05 считали статистически значимыми во всех случаях [9]. Связь с независимыми переменными (факторами риска) исследовали при помощи бинарной логистической регрессии [10]. Диагностическая ценность разработанной модели отражена с помощью построенной ROC-кривой с определением площади под ней. Статическую обработку данных осуществляли с помощью пакета компьютерных программ IBM SPSS Statistics Version 25.0 (International Business Machines Cation, license No. Z125-3301-14, США).

Проведение исследования одобрено на заседании локального этического комитета ИНЦХТ, исследование спланировано и выполнено согласно требованиям Хельсинкской декларации 1975 г.

Результаты

Распределение частот полиморфизма генов ITGA4 (rs1143674, rs1449263), ITGB7 (rs11574532) соответствовало равновесию Харди—Вайнберга. Гомозиготы GG среди пациентов встречались в 2,6 раза чаще, чем у участников группы контроля (ОШ=2,663; 95% ДИ; 1,164—6,090; p=0,017), частоты распределения генотипов ITGA4 (rs1143674) и ITGB7 (rs11574532) в этих группах не различались (p>0,05).

Различия частот выявления полиморфизма генов ITGA4 (rs1143674, rs1449263), ITGB7 (rs11574532) среди пациентов, получающих разные виды лечения, не имели статистической значимости. В то же время анализ распределения генотипов в отдельности показал, что гетерозиготые по ITGA4 (rs1449263) AG пациенты в 3,4 раза чаще подвергались колопроктэктомии, чем представители других полиморфных вариантов (ОШ=3,4; 95% ДИ:1,113—1,582; p=0,026). Носители ITGB7 (rs11574532) TT выявлены только среди лиц, перенесших операцию (p=0,018).

Анализ групп с учетом гендерного состава, возраста дебюта заболевания, индекса массы тела не показал статистически значимых различий (p>0,05). У пациентов с проктитом отсутствовали показания к колопроктэктомии; у лиц с тотальным колитом шансы операции были в 6,7 раза выше, чем у пациентов с другими формами поражения толстой кишки (ОШ=6,7; 95% ДИ; 1,454—30,577; p=0,007). Различия частот внекишечных проявлений между группами не имели статистической значимости (p>0,05).

При регрессионном анализе обнаружено, что ITGB7 (rs11574532), возраст дебюта заболевания моложе 40 лет являлись предикторами необходимости оперативного лечения. Показатели протяженности поражения стремились к уровню пороговой значимости. Значения выявленных предикторов необходимости колопроктэктомии и протяженности поражения включены в уравнение логистической регрессии. Обращает на себя внимание то, что при добавлении в формулу регрессионного анализа значений ITGA4 (rs1449263) площадь (AUC) ROC кривой увеличивалась с 0,570 до 0,807, что являлось статистически значимым (p<0,001). Разработанная модель прогнозирования вероятности оперативного лечения отражена в уравнении логистической регрессии:

где y — значение зависимой переменной, e — основание натурального логарифма (≈2,72); 4,3 — значение константы логистической регрессии; 0,2; 0,7; 1,7; 0,9 — нестандартизованные коэффициенты b; Gen1 — полиморфные варианты гена ITGA4 (Rs1449263), Gen2 — полиморфные варианты гена ITGB7 (rs11574532); П — протяженность; В — возраст дебюта ЯК.

Чувствительность разработанной модели составляет 0,76, специфичность 0,81 (см. рисунок). Данная модель обладает хорошей прогностической способностью (AUC=0,807; 95% ДИ; 0,729—0,886; p<0,001; стандартная ошибка 0,04).

ROC-кривая модели прогнозирования колопроктэктомии у пациентов.

Обсуждение

Известно, что интегрины обеспечивают межклеточные взаимодействия, которые являются единым механизмом воспаления, характерным для разных патологических процессов [11]. Ранее изучалась роль субъединицы ITGA4 в патогенезе атеросклероза и в процессах нейровоспаления [11, 12]. Имеются данные о механизмах генетической регуляции функции ITGA4, что дает возможность рассматривать одноименный ген как прогностический фактор течения ряда воспалительных заболеваний. И.А. Гончарова и соавт. (2020) изучали роль гена ITGA4 (rs1143674) в развитии инфаркта миокарда [13]. У носителей гомозиготного варианта ITGA4 (rs1143674) чаще развивался инфаркт миокарда (p=0,04). В ходе обзора доступной литературы мы не обнаружили работ, которые посвящены изучению роли полиморфизма ITGA4 (rs1143674) в патогенезе ЯК. Согласно нашим результатам различия частот распределения генотипов ITGA4 (rs1143674) в группах не достигали статистической значимости (p>0,05).

C. Correia и соавт. выявили, что аллельные варианты ITGA4 (rs1449263) у детей с аутизмом связаны с уровнем сывороточных аутоантител, направленных на ткань головного мозга [14]. Полученные результаты подтверждают важную роль гена ITGA4 (rs1449263) в нейроиммунном процессе, характерном для аутизма. В нашем исследовании носители ITGA4 (rs1449263) GG встречались в 3,4 раза чаще в группе консервативного лечения, чем среди здоровых добровольцев (p=0,017; ОШ=2,663 95% ДИ: 1,164—6,090). В то же время у носителей гетерозиготных AG пациентов шансы перенести колопроктэктомию были в 2,6 раза выше, чем у носителей других полиморфных вариантов (p=0,026; ОШ=2,663; 95% ДИ; 2,032—18,562).

Имеются данные, что выключение функции генов субъединиц β2, β3, β4, β7 у экспериментальных животных приводит к тяжелым нарушениям развития лимфоидной ткани ЖКТ и значительным изменениям иммунного ответа [15]. В связи с этим D.A. van Heel и соавт. изучали ген ITGB7 как возможный предиктор ВЗК [16]. В работу включены наследственные случаи 254 респондентов с ЯК, 13 человек с недифференцированным колитом и 300 пациентов с болезнью Крона. Авторы не обнаружили связей полиморфизма ITGB7 ни с частотами распределения между контролем и пациентами, ни с фенотипическими проявлениями ВЗК. Аналогично представленным результатам в нашей работе различия частот распределения генотипов ITGB7 между группами пациентов и контролем не достигали статистической значимости (p>0,05). В то же время гомозиготные носители ТТ встречались только в группе оперативного лечения (p=0,018). С учетом ограниченного размера выборки необходимо увеличение когорты пациентов для подтверждения полученных результатов. Однако представленные данные могут быть полезны для выявления пациентов, нуждающихся в раннем назначении селективной терапии.

В настоящее время активно проводятся исследования по созданию модели прогнозирования оперативного лечения у пациентов с ЯК. В работе С.И. Ачкасова и соавт. проанализированы результаты лечения 74 случаев тяжелой атаки ЯК в 2017 г. [4]. Пациенты разделены на группы хирургического — 54 и консервативного лечения — 20. Выявлено, что эндоскопическая картина «обширных сливающихся язвенных дефектов» в сочетании с гипоальбуминемией (менее 31 г/л) и анемией (гемоглобин менее 107 г/л) является предиктором необходимости колопроктэктомии и имеет высокую прогностическую ценность. Прогностическая модель нашего исследования может быть полезна при выборе тактики в дебюте заболевания до развития перечисленных изменений, выявляемых лабораторно-инструментальным путем. Дальнейшее изучение выявленных связей в проспективных исследованиях с дополнением биохимическими показателями, возможно, позволит повысить прогностическую способность модели. Логичным представляется раннее назначение таргетной терапии пациентам, являющимся носителями генотипов ITGA4 (rs1449263) AG, ITGB7 (rs11574532) TT, что также должно быть изучено в дальнейших масштабных исследованиях.

Заключение

Носители гомозиготных вариантов ITGA4 (rs1449263) GG более чем в 2 раза чаще встречались среди пациентов, чем в общей популяции европеоидов. Гетерозиготные пациенты по ITGA4 (rs1449263) AG в 3,4 раза чаще подвергались колопроктэктомии, чем носители других полиморфных вариантов. Генотип ITGB7 (rs11574532) TT выявлен только у представителей группы оперативного лечения и группы контроля. Генотипы ITGA4 (rs1449263) AG, ITGB7 (rs11574532) TT могут выступать в роли предикторов необходимости колопроктэктомии, а в сочетании с возрастом дебюта заболевания и протяженностью поражения толстой кишки обладают хорошей прогностической способностью.

Несомненно, выявление когорты пациентов с неблагоприятным прогнозом течения язвенного колита позволит решить вопросы ранней адресной индивидуальной терапии и снизить социально-экономическое бремя, связанное с потребностью в оперативном лечении и инвалидизацией этой группы населения.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.