ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2023-3-36-42ssmu-5303Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSАссоциация полиморфизмов генов MnSOD и GPX1 с риском развития хронического пылевого бронхитаAssociation of MnSOD and GPX1 gene polymorphisms with a risk of chronic dust-induced bronchitishttps://orcid.org/0000-0002-4797-7842ЖуковаА. Г.ZhukovaA. G.

Жукова Анна Геннадьевна – доктор биологических наук, доцент, заведующий лабораторией молекулярно-генетических и экспериментальных исследований, НИИ КПГПЗ; заведующий кафедрой естественно-научных дисциплин, КГПИ

654041, г. Новокузнецк ул. Кутузова, 23,

654041, г. Новокузнецк, ул. Циолковского, 23

23, Kutuzova Str., Novokuznetsk, 654041,

23, Tsiolkovskogo Str., Novokuznetsk, 654041

nyura_g@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8292-4810КазицкаяА. С.KazitskayaA. S.

Казицкая Анастасия Сергеевна – канд. биол. наук, старший научный сотрудник, лаборатория молекулярно-генетических и экспериментальных исследований, НИИ КПГПЗ; доцент кафедры естественно-научных дисциплин, КГПИ

654041, г. Новокузнецк ул. Кутузова, 23,

654041, г. Новокузнецк, ул. Циолковского, 23

23, Kutuzova Str., Novokuznetsk, 654041,

23, Tsiolkovskogo Str., Novokuznetsk, 654041

 

anastasiya_kazitskaya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7008-1035ЯдыкинаТ. К.YadykinaT. K.

Ядыкина Татьяна Константиновна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория молекулярно-генетических и экспериментальных исследований

654041, г. Новокузнецк ул. Кутузова, 23

yadykina.tanya@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2225-6923ГуляеваО. Н.GulyaevaO. N.

Гуляева Ольга Николаевна – старший научный сотрудник, лаборатория молекулярно-генетических и экспериментальных исследований

654041, г. Новокузнецк ул. Кутузова, 23

Gulyaich1973@mail.ruНаучно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний (НИИ КПГПЗ); Кузбасский гуманитарно-педагогический институт (КГПИ), Кемеровский государственный университет (КемГУ)РоссияResearch Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases; Kuzbass Humanitarian Pedagogical Institute, Kemerovo State UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний (НИИ КПГПЗ)РоссияResearch Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational DiseasesRussian Federation2023171020232233642Copyright © Жукова А.Г., Казицкая А.С., Ядыкина Т.К., Гуляева О.Н., 20232023Жукова А.Г., Казицкая А.С., Ядыкина Т.К., Гуляева О.Н.Zhukova A.G., Kazitskaya A.S., Yadykina T.K., Gulyaeva O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/5303Цель

Цель. Оценить связь полиморфных локусов генов MnSOD (rs4880) и GPX1 (rs1050450) с риском развития хронического пылевого бронхита у работников основных профессий угледобывающей отрасли.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование включены 182 работника угольных шахт с длительным воздействием высоких концентраций угольно-породной пыли, среди которых 116 человек с ранее установленным диагнозом «хронический пылевой бронхит» (ХПБ), 66 – лица без патологии бронхолегочной системы, работающие в тех же санитарно-гигиенических условиях. Полиморфизмы генов MnSOD (rs4880) и GPX1 (rs1050450) изучали с помощью полимеразной цепной реакции.

Результаты

Результаты. Впервые для полиморфизмов генов ферментов антиоксидантной защиты – MnSOD (rs4880) и GPX1 (rs1050450) установлена статистически значимая ассоциация с ХПБ. Так, шанс обнаружить гомозиготный генотип А/А (Val/Val) MnSOD у шахтеров с ХПБ в 2 раза выше, чем в группе сравнения (χ2 – 5,42; р = 0,02; отношение шансов (ОШ) 2,21; 95%-й доверительный интервал (95%-й ДИ) 1,13–4,33), тогда как шанс обнаружить гомозиготный генотип G/G (Pro/Pro) GPX1 у шахтеров с ХПБ почти в 6 раз выше, чем в группе сравнения (χ2 – 21,47; р = 0,001; ОШ 5,89; 95%-й ДИ 2,65–13,08). Выявлено, что сочетание генотипов АА/GG генов MnSOD/GPX1 статистически значимо связано с полуторакратным риском развития ХПБ (χ2 – 11,49; р ˂ 0,001; относительный риск 1,59; 95%-й ДИ 1,36–1,84), тогда как шанс обнаружить это сочетание генотипов у шахтеров с патологией бронхолегочной системы в 15 раз выше, чем в группе сравнения (ОШ 15,09; 95%-й ДИ 1,99–114,64).

Заключение

Заключение. Показано, что маркером генетической предрасположенности к развитию ХПБ является носительство гомозиготных генотипов А/А в локусе rs4880 MnSOD и G/G в локусе rs1050450 GPX1. Сочетание гомозиготных генотипов изученных генов AA/GG MnSOD/GPX1 свидетельствует о полуторакратном риске развития ХПБ. Носительство одного из трех сочетаний генотипов генов MnSOD и GPX1: GG/AA, AA/AA и AG/AA свидетельствует о резистентности к формированию ХПБ.

Aim

Aim. To assess the association of the MnSOD (rs4880) and GPX1 (rs1050450) gene polymorphisms with a risk of developing chronic dust-induced bronchitis in workers of the coal mining industry.

Materials and methods

Materials and methods. The study included 182 coal miners with prolonged exposure to high concentrations of coal dust, including 116 people with a previously established diagnosis of chronic dust-induced bronchitis (CDB) and 66 people without pathology of the bronchopulmonary system, working under the same sanitary and hygienic conditions. Polymorphisms of the MnSOD (rs4880) and GPX1 (rs1050450) genes were studied using polymerase chain reaction.

Results

Results. For the first time, we established a statistically significant association between the polymorphisms of the MnSOD (rs4880) and GPX1 genes (rs1050450) and CDB. Thus, the chance of detecting the homozygous A/A (Val/Val) MnSOD genotype in miners with CDB was 2 times higher than in the comparison group ( χ2 – 5.42; р = 0.02; odds ratio (OR) 2.21; 95% confidence interval (CI) 1.13–4.33), while the chance of detecting the homozygous G/G (Pro/Pro) GPX1 genotype in miners with CDB was almost 6 times higher than in the comparison group (χ2 – 21.47; р = 0.001; OR 5.89; 95% CI 2.65–13.08). It was found that the combination of AA/GG genotypes of the MnSOD/GPX1 genes was significantly associated with a 1.5-fold risk of developing CDB (χ2 – 11.49; р ˂ 0.001; relative risk (RR) 1.59; 95% CI 1.36–1.84), while the chance of detecting this combination of genotypes in miners with bronchopulmonary pathology was 15 times higher than in the comparison group (OR 15.09; 95% CI 1.99–114.64).

Conclusion

Conclusion. Carriage of homozygous genotypes A/A at the rs4880 MnSOD locus and G/G at the rs1050450 GPX1 locus was shown to be a marker of genetic predisposition to the development of CDB. The combination of homozygous genotypes of the studied AA/GG MnSOD/GPX1 genes indicated a 1.5-fold risk of developing CDB. Carrying one of the three combinations of the MnSOD and GPX1 genotypes (GG/AA, AA/AA, and AG/AA) indicated resistance to the development of CDB.

полиморфизм геновMnSODGPX1угольно-породная пыльхронический пылевой бронхитgene polymorphismMnSODGPX1coal and rock dustchronic dust-induced bronchitisРабота выполнена по государственному заданию в рамках бюджетной темы Научно-исследовательского института комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний (№ АААА-А19-119013190126-6)This work was carried out according to the state assignment within the budgetary topic of the Research Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases No. АААА-А19-119013190126-6ReferencesPerret J.L., Plush B., Lachapelle P., Hinks T.S., Walter C., Clarke P. et al. Coal mine dust lung disease in the modern era. Respirology. 2017;22(4):662–670. DOI: 10.1111/resp.13034.Perret J.L., Plush B., Lachapelle P., Hinks T.S., Walter C., Clarke P. et al. Coal mine dust lung disease in the modern era. Respirology. 2017;22(4):662–670. DOI: 10.1111/resp.13034.Mu M., Li B., Zou Y., Wang W., Cao H., Zhang Y. et al. Coal dust exposure triggers heterogeneity of transcriptional profiles in mouse pneumoconiosis and vitamin D remedies. Part Fibre Toxicol. 2022;19(1):7. DOI: 10.1186/s12989-022-00449-y.Mu M., Li B., Zou Y., Wang W., Cao H., Zhang Y. et al. Coal dust exposure triggers heterogeneity of transcriptional profiles in mouse pneumoconiosis and vitamin D remedies. Part Fibre Toxicol. 2022;19(1):7. DOI: 10.1186/s12989-022-00449-y.Kaur S., Gill M.S., Gupta K., Manchanda K. Effect of occupation on lipid peroxidation and antioxidant status in coalfired thermal plant workers. Int. J. Appl. Basic Med. Res. 2013;3(2):93–97. DOI: 10.4103/2229-516X.117065.Kaur S., Gill M.S., Gupta K., Manchanda K. Effect of occupation on lipid peroxidation and antioxidant status in coalfired thermal plant workers. Int. J. Appl. Basic Med. Res. 2013;3(2):93–97. DOI: 10.4103/2229-516X.117065.Ulker Oc., Yucesoy B., Demir O., Tekin Io., Karakaya A. Serum and BAL cytokine and antioxidant enzyme levels at different stages of pneumoconiosis in coal workers. Hum. Exp. Toxicol. 2008;27(12):871–877. DOI: 10.1177/0960327108098332.Ulker Oc., Yucesoy B., Demir O., Tekin Io., Karakaya A. Serum and BAL cytokine and antioxidant enzyme levels at different stages of pneumoconiosis in coal workers. Hum. Exp. Toxicol. 2008;27(12):871–877. DOI: 10.1177/0960327108098332.Павловская Н.А., Рушкевич О.П. Биомаркеры для ранней диагностики последствий воздействия угольной пыли на организм шахтеров. Медицина труда и промышленная экология. 2012;(9):36–42.Павловская Н.А., Рушкевич О.П. Биомаркеры для ранней диагностики последствий воздействия угольной пыли на организм шахтеров. Медицина труда и промышленная экология. 2012;(9):36–42.Alhobeira H.A., Mandal R.K., Khan S., Dar S.A., Mahto H., Saeed M. et al. Link between MnSOD Ala16Val (rs4880) polymorphism and asthma risk is insignificant from sequential meta-analysis. Bioinformation. 2020;16(11):789–800. DOI: 10.6026/97320630016789.Alhobeira H.A., Mandal R.K., Khan S., Dar S.A., Mahto H., Saeed M. et al. Link between MnSOD Ala16Val (rs4880) polymorphism and asthma risk is insignificant from sequential meta-analysis. Bioinformation. 2020;16(11):789–800. DOI: 10.6026/97320630016789.Ekoue D.N., He C., Diamond A.M., Bonini M.G. Manganese superoxide dismutase and glutathione peroxidase-1 contribute to the rise and fall of mitochondrial reactive oxygen species which drive oncogenesis. Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 2017;1858(8):628–632. DOI: 10.1016/j.bbabio.2017.01.006.Ekoue D.N., He C., Diamond A.M., Bonini M.G. Manganese superoxide dismutase and glutathione peroxidase-1 contribute to the rise and fall of mitochondrial reactive oxygen species which drive oncogenesis. Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 2017;1858(8):628–632. DOI: 10.1016/j.bbabio.2017.01.006.Hernando B., Gil-Barrachina M., Tomás-Bort E., Martinez-Navarro I., Collado-Boira E., Hernando C. The effect of longterm ultra-endurance exercise and SOD2 genotype on telomere shortening with age. J. Appl. Physiol. 2020;129(4):873–879. DOI: 10.1152/japplphysiol.00570.2020.Hernando B., Gil-Barrachina M., Tomás-Bort E., Martinez-Navarro I., Collado-Boira E., Hernando C. The effect of longterm ultra-endurance exercise and SOD2 genotype on telomere shortening with age. J. Appl. Physiol. 2020;129(4):873–879. DOI: 10.1152/japplphysiol.00570.2020.Jablonska E., Gromadzinska J., Peplonska B., Fendler W., Reszka E., Krol M.B. et al. Lipid peroxidation and glutathione peroxidase activity relationship in breast cancer depends on functional polymorphism of GPX1. BMC Cancer. 2015;15:657. DOI: 10.1186/s12885-015-1680-4.Jablonska E., Gromadzinska J., Peplonska B., Fendler W., Reszka E., Krol M.B. et al. Lipid peroxidation and glutathione peroxidase activity relationship in breast cancer depends on functional polymorphism of GPX1. BMC Cancer. 2015;15:657. DOI: 10.1186/s12885-015-1680-4.Zhukova A.G., Mikhailova N.N., Sazontova T.G., Zhdanova N.N., Kazitskaya A.S., Bugaeva M.S. et al. Participation of free-radical processes in structural and metabolic disturbances in the lung tissues caused by exposure to coal-rock dust and their adaptogenic correction. Bull. Exp. Biol. Med. 2020;168(4):439–443. DOI: 10.1007/s10517-020-04727-7.Zhukova A.G., Mikhailova N.N., Sazontova T.G., Zhdanova N.N., Kazitskaya A.S., Bugaeva M.S. et al. Participation of free-radical processes in structural and metabolic disturbances in the lung tissues caused by exposure to coal-rock dust and their adaptogenic correction. Bull. Exp. Biol. Med. 2020;168(4):439–443. DOI: 10.1007/s10517-020-04727-7.Гафаров Н.И., Захаренков В.В., Панев Н.И., Бурдейн А.В., Пузырёв В.П., Рудко А.А. Хронический профессиональный бронхит у работников угледобывающих предприятий Кузбасса: роль эндогенных факторов. Медицина труда и промышленная экология. 2010;(3):37–40.Гафаров Н.И., Захаренков В.В., Панев Н.И., Бурдейн А.В., Пузырёв В.П., Рудко А.А. Хронический профессиональный бронхит у работников угледобывающих предприятий Кузбасса: роль эндогенных факторов. Медицина труда и промышленная экология. 2010;(3):37–40.Гафаров Н.И., Захаренков В.В., Панев Н.И., Кучер А.Н., Фрейдин М.Б., Рудко А.А. Роль генетических факторов в развитии хронического пылевого бронхита у работников угледобывающих предприятий Кузбасса. Гигиена и санитария. 2013;92(4):44–47.Гафаров Н.И., Захаренков В.В., Панев Н.И., Кучер А.Н., Фрейдин М.Б., Рудко А.А. Роль генетических факторов в развитии хронического пылевого бронхита у работников угледобывающих предприятий Кузбасса. Гигиена и санитария. 2013;92(4):44–47.Sambrook J., Russell D.W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol: chloroform. Cold Spring Harb. Protoc. 2006;1:pdb.prot4455. DOI: 10.1101/pdb.prot4455.Sambrook J., Russell D.W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol: chloroform. Cold Spring Harb. Protoc. 2006;1:pdb.prot4455. DOI: 10.1101/pdb.prot4455.Xitong Y., Sulian Y., Hongyang X., Dan L., Yuanyuan Z., Guangming W. Superoxide dismutase gene polymorphism is associated with ischemic stroke risk in the china Dali region han population. Neurologist. 2021;26(2):27–31. DOI: 10.1097/NRL.0000000000000301.Xitong Y., Sulian Y., Hongyang X., Dan L., Yuanyuan Z., Guangming W. Superoxide dismutase gene polymorphism is associated with ischemic stroke risk in the china Dali region han population. Neurologist. 2021;26(2):27–31. DOI: 10.1097/NRL.0000000000000301.Flekac M., Skrha J., Hilgertova J., Lacinova Z., Jarolimkova M. Gene polymorphisms of superoxide dismutases and catalase in diabetes mellitus. BMC Med. Genet. 2008;9:30. DOI: 10.1186/1471-2350-9-30.Flekac M., Skrha J., Hilgertova J., Lacinova Z., Jarolimkova M. Gene polymorphisms of superoxide dismutases and catalase in diabetes mellitus. BMC Med. Genet. 2008;9:30. DOI: 10.1186/1471-2350-9-30.Bastaki M., Huen K., Manzanillo P., Chande N., Chen C., Balmes J.R. et al. Genotype-activity relationship for Mn-superoxide dismutase, glutathione peroxidase 1 and catalase in humans. Pharmacogenet. Genomics. 2006;16(4):279–286. DOI: 10.1097/01.fpc.0000199498.08725.9c.Bastaki M., Huen K., Manzanillo P., Chande N., Chen C., Balmes J.R. et al. Genotype-activity relationship for Mn-superoxide dismutase, glutathione peroxidase 1 and catalase in humans. Pharmacogenet. Genomics. 2006;16(4):279–286. DOI: 10.1097/01.fpc.0000199498.08725.9c.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.