Роль молекулярно-генетических исследований в диагностике и профилактике развития профессиональных заболеваний органов дыхания

Развитие профессиональных респираторных заболеваний, в частности бронхиальной астмы (БА) и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), зависит не только от условий труда, свойств и дозы экспонированных аэрозолей в зоне дыхания, но и от индивидуальной восприимчивости организма к воздействию чужеродных агентов и способности им противостоять, т. е. от генотипа. Оценкой индивидуального риска развития легочного заболевания профессионального генеза и системы защиты от воздействия производственных аэрозолей служат исследования гипосекреторных мутаций – PiMZ гена α1-ингибитора протеаз (ИП), а также гена детоксикации системы глутатион-трансферазы – GST. Цель. Изучение молекулярно-генетических особенностей формирования БА и ХОБЛ у лиц, работающих в условиях воздействия токсических аэрозолей и определение возможных путей профилактики заболеваний. Материалы и методы. При проведении когортного рандомизированного проспективного исследования с участием работников (n = 159) пищевого производства установлено, что у лиц с профессиональным риском развития заболеваний органов дыхания, имевших контакт с биологически активными аэрозолями (n = 126), выявлены нарушения функции внешнего дыхания (29,3 %) с гиперчувствительностью к производственным факторам (20,6 %). Диагнозы БА и ХОБЛ установлены у 17,4 и 11,9 % работников соответственно. У 5,5 % выявлены гипосекреторные варианты гена α1-ИП (PiMS, PiMZ). Число лиц с отсутствием ферментов GSTM1 и GSTT1 составило 65 и 60 % соответственно. У 20 % работников с респираторными симптомами найдены аллели риска гена ангиотензинпревращающего фермента (ID, DD), свидетельствующие о восприимчивости к сердечно-сосудистой патологии, что характерно для лиц, экспонированных к пылевым частицам и чужеродным агентам. Результаты. Полученные данные не только демонстрируют значимость проведения молекулярно-генетических исследований с определением биомаркеров индивидуальной восприимчивости организма к профессиональным факторам, но и позволяют определить степень риска развития респираторных заболеваний, прогнозировать тяжесть их течения и обосновать лечебно профилактические мероприятия. Заключение. При изучении генетической предрасположенности к вредным факторам, присутствующим на рабочем месте, появляется возможность идентификации лиц, особо чувствительных к экспозиции вредных веществ, и установления предельно допустимых уровней содержания поллютантов на рабочем месте, что, в свою очередь, позволит осуществить персонифицированный подход к профилактике легочных заболеваний.

1. Bang K.M. Chronic obstructive pulmonary diseases in nonsmokers by occupation and exposure: a brief review. Curr. Opin. Pulm. Med. 2015, 21 (2): 149–154. DOI: 10.1097/MCP.0000000000000135.

2. Baur X., Sigsgaard T., Aasen T.B. et al. Guidelines for the management of work-related asthma. Eur. Respir. J. 2012; 39 (3): 529–545. DOI: 10.1183/09031936.00096111.

3. Nicholson P.J., Cullinan P., Burge P.S., Boyle C. Occupational asthma: Prevention, identification and management: Systematic review and recommendations. London: British Occupational Health Research Foundation; 2010. Available at: http://www.bohrf.org.uk/downloads/OccupationalAsthmaEvidenceReview-Mar2010.pdf

4. Henneberger P.K., Redlich C.A., Callahan D.B. et al. An official American Thoracic Society statement: work-exacerbated asthma. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2011; 184 (3): 368–378. DOI: 10.1164/rccm.812011ST.

5. Tarlo S., Cullinan P., Nemery B., eds. Occcupational and Environmental Lung Diseases: Diseases from Work, Home, Outdoor and Other Exposures. Oxford: Wiley-Blackwell; 2010.

6. Lopez A.D., Shibuya K., Rao C. et al. Chronic obstructive pulmonary disease: current burden and future projections. Eur. Respir. J. 2006; 27 (2): 397–412. DOI: 10.1183/09031936.06.00025805.

7. Salvi S. Tobacco smoking and environmental risk factors for chronic obstructive pulmonary disease. Clin. Chest Med. 2014; 35 (1): 17–27. DOI: 10.1016/j.ccm.2013.09.011.

8. American Lung Association. Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) Fact Sheet. 2014. Available at: http://www.lung.org/lung-disease/copd/resources/facts-figures/COPD-Fact-Sheet.html

9. Fishwick D., Sen D., Barber C. et al. Occupational chronic obstructive pulmonary disease: a standard of care. Occup. Med. (Lond.). 2015; 65 (4): 270–282. DOI: 10.1093/occmed/kqv019.

10. Bang K.M., Syamlal G., Mazurek J.M., Wassell J.T. Chronic obstructive pulmonary disease prevalence among nonsmokers by occupation in the United States. J. Occup. Environ. Med. 2013; 55 (9): 1021–1026. DOI: 10.1097/JOM.0b013e31829baa97.

11. Hnizdo E., Sullivan P.A., Bang K.M., Wagner G. Association between chronic obstructive pulmonary disease and employment by industry and occupation in the US population: a study of data from the Third National Health and Nutrition Examination Survey. Am. J. Epidemiol. 2002; 156 (8): 738–746.

12. Evans J., Chen Y., Camp P.G. et al. Estimating the prevalence of COPD in Canada: Reported diagnosis versus measured airflow obstruction. Health Rep. 2014; 25 (3): 3–11.

13. Lamprecht B., McBurnie M.A., Vollmer W.M. et al. COPD in never smokers: results from the population-based burden of obstructive lung disease study. Chest. 2011; 139 (4): 752–763. DOI: 10.1378/chest.10-1253.

14. Christiani D.S., Mehta A.J., Yu C.L. Genetic susceptibility to occupational exposures. Occup. Environ. Med. 2008; 65 (6): 430–436. DOI: 10.1136/oem.2007.033977.

15. Shulte P.A., Whittaker C., Curran C.P. Consideration for Using Genetics and Epigenetic Information in Occupational Health Risk Assessment and Standard Settings. J. Occup. Inviron. Hyg. 2015; 12 (Suppl. 1): S69–S68. DOI: 10.1080/15459624.2015.1060323.

16. Brandt-Rauf P.W., Brandt-Rauf S.I. Genetic testing in the workplace: ethical, legal, and social implications. Ann. Rev. Public Health. 2004; 25: 139–153. DOI: 10.1146/annurev.publhealth.25.101802.123012.

17. Chiu W.A., Euling S.Y., Scott C.S., Subramaniam R.P. Approaches to advancing quantitative human health risk assessment of environmental chemicals in the post-genomic era. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2013; 271 (3): 309–323. DOI: 10.1016/j.taap.2010.03.019.

18. Mapp C.E., Boscetto P., Maestrell P., Fabri G.M. Occupational asthma. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2005; 172 (3): 280–305. DOI: 10.1164/rccm.200311-1575SO.

19. Chung C.C., Magalhaes W.C.S., Gonzalez-Bosquet J., Chanock S.J. Genome-wide association studies in cancer–current and future directions. Carcinogenesis. 2010; 31 (1): 111–120. DOI: 10.1093/carcin/bgp273.

20. Cullen A.C., Corrales M.A., Kramer C.B., Faustman E.M. The application of genetic information for regulatory standard setting under the clean air act: a decision-analytic approach. Risk. Anal. 2008; 28 (4): 877–890. DOI: 10.1111/j.1539-6924.2008.01084.x.

21. Dolinoy D.C., Weidman J.R., Jirtle R.L. Epigenetic generegulation: Linking early development to adult disease. Reproduct. Toxicol. 2007; 23: 297–298. DOI: 10.1016/j.reprotox.2006.08.012.

22. Garte S. Individual susceptibility and gene-environment interaction. In: Wild C., Vineis P., Garte S., eds. Molecular Epidemiology of Chronic Disease. West Sussex: John Wiley and Sons, Ltd; 2008: 55–69.

23. Grodsky J.A. Genetics and environmental law: redefining public health. Calif. Law Rev. 2005; 92 (1): 171–270. DOI: 10.15779/Z38QQ74.

24. Sundberg M. Genetic variability in susceptibility and response to toxicants. Toxicol. Lett. 2005; 120 (1–3): 259–268.

25. Николаев В.М., Иванова Ф.Г., Чирикова Н.К. и др. Изучение полиморфизма генов GSTT1 и GSTM1 у больных раком легкого в республике Саха. Фундаментальные исследования. 2014; 11: 1949–1953.

26. Rahman I., MacNee W. Oxidative stress and regulation of glutathione in lung inflammation. Eur. Respir. J. 2000, 16 (3): 534–554.

27. Murcray C.E., Lewinger J.P., Gauderman W.J. Gene-environment interaction in genome-wide association studies. Am. J. Epidemiol. 2009; 169 (2): 219–226. DOI: 10.1093/aje/kwn353.

28. Department of Health and Human Services Centers for Disease Control and Prevention National Institute for Occupational Safety and Health. Genetics in the Workplace: Implications for Occupational Safety and Health. Genetics Working Group. 2010; 2010-101. Available at: https://www.cdc.gov/niosh/docs/2010-101/pdfs/2010-101.pdf

29. Кузьмина Л.П., Помыканова Ю.С. Молекулярно-генетические маркеры профессиональной бронхиальной астмы с тяжелым течением. Профилактическая медицина. 2016; 19 (2): 44–45.

30. Галущинская А.В. Риск развития нейтрофильного воспаления бронхов у детей, болеющих бронхиальной астмой, при делеционном полиморфизме генов GSTT1 и GSTM1. Современные проблемы науки и образования. 2014; 2. https://science-education.ru/ru/article/view?id=12298

31. Кузьмина Л.П. Роль генетико-биохимических полиморфных систем в формировании профессиональной бронхиальной патологии от воздействия аэрозолей преимущественно фиброгенного действия. В кн.: Измеров Н.Ф., Чучалин А.Г., ред. Профессиональные заболевания органов дыхания. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2015: 118–148.

32. Faisal M., Chellurl P.E., Singaraju S. et al. Environmental and occupational respiratory diseases. Spirometric abnormalities in nonsmoking bus drivers of hyderabad. World Allergy Org. J. 2013; 6 (Suppl. 1): P61. DOI: 10.1186/19394551-6-S1-P61.

33. Васильева О.С., Кулемина Е.А. Бронхиальная астма, вызванная ингаляцией токсико-аллергенных аэрозолей поливинилхлорида. Пульмонология. 2012; (1): 112–116.

34. Васильева О.С., Кузьмина Л.П., Кулемина Е.А., Коляскина М.М. Клинические и молекулярно-генетические аспекты формирования профессиональной астмы. Пульмонология. 2012; (3): 39–45.

35. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика; 1999.

36. Global Initiative for Asthma – GINA 2016. Available at: http://ginasthma.org/wp-content/uploads/2016/04/wms-GINA-2016-main-report-final.pdf

37. Global strategy for the diagnosis, management, and prevention of chronicobstructive pulmonary disease, Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. 2016. Available at: http://goldcopd.org/guidelines-global-strategy-for-diagnosis-management.html

38. Buist A.S., McBumie M.A., Vollmer W.M. et al. International variation in the prevalence of COPD (The BOLD Study): a population-based prevalence study. Lancet. 2007; 370 (9589): 741–750. DOI: 10.1016/S0140-6736(07)61377-4.

39. Eisner M.D., Blanc P.D., Omachi T.A. et al. Socioeconomic status, race and COPD health outcomes. J. Epidemiol. Community Health. 2011; 65 (1): 26–34. DOI: 10.1136/jech.2009.089722.

40. Dodd J., Patel B. COPD genetics and epidemiology. In: Maskell N., Millar A., eds. Respiratory medicine. Oxford: Oxford University Press; 2009: 90–104.