Сибирский государственный медицинский университет (г.Томск)

Эта статья была опубликована в  сборнике научных трудов "Естествознание и гуманизм" с материалами Шестой Международной Телеконференции (24-29 октября 2011 года). Информационная страница сборника.

Многочисленными эпидемиологическими исследованиями,проводившимися в различных странах, выявлена достаточно убедительнаясвязь между показателями загрязнения производственной среды и
увеличением частоты профессиональных болезней органов дыхания,пищеварения, кожи, эндокринных заболеваний, иммунодефицитных состояний, онкологических заболеваний (Гичев, 2001). В настоящее время
известно более 300 генов  ответственных за обезвреживание ксенобиотиков (Баранов с соавт., 2000). Такие гены получили название "генов окружающейсреды" ("environmental genes") или "генов предрасположенности"
("predisponding genes"). Для каждого из этих генов известны полиморфизмы,затрагивающие значительную часть популяции. Говоря о значимостиподобных исследований, следует отметить, что с 1998 г. в некоторых странах-Западной Европы и США функционирует «Международный проект поисследованию генов внешней среды». По мнению руководителя программыКеннета Олдена исследования генов внешней среды у представителей разных
рас и этнических групп дадут бесценную информацию для здравоохранения в отношении оценки предрасположенности индивидов к различным распространенным заболеваниям и будут первым шагом к развитию
индивидуальной (предиктивной, профилактической) медицины, как одного из направлений Молекулярной Медицины XXI века (Баранов с соавт., 2000).
В связи с неблагоприятными тенденциями  динамики здоровья населения, для понимания процессов адаптации к моногофакторному воздействию токсических факторов, актуальными являются комплексные молекулярно-генетические исследования, направленные на поиск маркеров экологического риска нарушений здоровья. Поскольку невозможно охватить все действующие факторы окружающей среды, представляется целесообразнымвыделить только производственные для изучения профессиональных
забеваний в качестве  модели. Кроме того, актуальность и необходимость решения проблемы генотической компаненты предрасположенности к профессиональным заболеваниям очевидна сама по себе, поскольку такая
заболеваемость достаточно рапространена. Результаты этих исследований могут быть использованы для целей рационального трудоустройства, дляэффективной профилактики тяжелой профессиональной патологии у рабочих
вредных производств (Кузьмина, 1998).
За последние годы специалистами в области экологической генетики и генетической токсикологии показаны основные принципы в оценке опасности для человека химических загрязнений окружающей среды
(Рахманин, 2002; Ревазова, Журков, 2002). В большом числе публикаций по оценке риска влияния на здоровье факторов окружающей и производственной среды широко обсуждается проблема выявления и
использования показателей, отражающих чувствительность индивида (Кузьмина, 2001; Pavanello, Clonfero, 2000; Orphanides, Kimber, 2003). В качестве таких показателей используют биомаркеры «воздействия» (аддукты
ДНК в различных тканях, аддукты белка, генотоксиканты и/или их метаболиты в крови, моче и т.д.), биомаркеры генетической «экспозиции» (хромосомные абберации, мутации сцепленные с Х-хромосомой гена HPRT и
аутосомного гена HLA) и биомаркеры «восприимчивости» или «чувствительности» к которым относят в частности - гены ферменты биотрансформации  ксенобиотиков (Реазова, Журков, 2002).
Известно, что при воздействии вредных производственных факторов заболевание определяется не у всех рабочих, а проявившиеся болезни характеризуются разной нозологией, неодинаковым течением, осложнениями
и исходами (Тарасова, 1998). С точки зрения генетики эти различия объясняются индивидуальными особенностями, в основе которых лежит генетический полиморфизм человека.
Доказано, что у человека существует генетический контроль метаболизма поступающих в организм химических соединений, поэтому в зависимости от особенностей генома различные индивиды могут сохранять
устойчивость, либо, наоборот, обнаруживать повышенную чувствительность к внешнесредовым агентам (Баранов с соавт., 2000).
Известно, что большинство чужеродных веществ (ксенобиотиков), попадая в организм человека, не оказывает прямого биологического эффекта, но вначале подвергается различным превращениям - биотрансформации или метаболизму (Баранов с соавт., 2000).
Согласно классическому определению под биотрансформацией ксенобиотиков понимают энзиматическое превращение жирорастворимых экзогенных и эндогенных соединений в полярные водорастворимые
метаболиты, легко выводимые из организма. Биотрансформация ксенобиотиков является многоступенчатым процессом, в котором одновременно, или поочередно участвуют многие ферменты детоксикации. В
типичном варианте система защиты организма от ксенобиотиков представлена 3-х этапным процессом, включающим активацию (фаза 1), детоксикацию (фаза 2) и выведение (фаза 3) (Nerbert, Gonzalez, 1987; Nebert,
1997; 2001).
Современные представления о механизмах контроля метаболизма ксенобиотиков указывают на взаимосвязь патогенеза профессиональных заболеваний, вызванных воздействием химического фактора со
способностью организма к детоксикации токсических веществ, что позволяет рассматривать гены биотрансформации ксенобиотиков в качестве «биомаркеров чувствительности» человека к влиянию фактора
производственной среды. (Гичев, 2002). Любые качественные или количественные отклонения функций, составляющих эту систему неизменно ведут к нарушению процессов детоксикации с непредсказуемыми, зачастую
вредными последствиями для организма работающего (Баранов с соавт., 2000; Кузьмина, 1998, 2001).
Принимая во внимание, что причина в различии процессов метаболизма заключается в вариабельности генов, контролирующих систему детоксикации, полиморфные варианты генов ФБК могут выступать в
качестве «биомаркеров чувствительности» человека к токсическим веществам производственной среды.
Первая фаза биотрансформации ксенобиотиков находится под контролем, главным образом, многочисленного семейства ферментов цитохромов Р450. Ее основные функции заключаются в образовании в
молекуле ксенобиотика гидроксильной группы, благодаря чему продукт становится гидрофильным, таким способом происходит детоксикация десятков тысяч веществ. Однако в большинстве случаев ферменты Фазы 1
осуществляют в клетке метаболическую активацию ксенобиотиков, сопровождающуюся появлением более токсичных метаболитов, что сопряжено со значительной опасностью для клетки. Так, ферменты Фазы 1
участвуют в превращении хлороформа в сильнейший печеночный яд - фосген, а безвредного парацетамола в опасный метаболит, повреждающий печень и почки (Баранов с.соав., 2000).
Цитохром Р450 - большое суперсемейство мембрансвязанных гемопротеидов с молекулярным весом 50000 кД (400-530 аминокислот), это древнейшая, ферментная система, которая возникла более миллиарда лет
назад. Она есть у всех представителей бактериального, растительного и животного мира. Цитохром Р450 — уникальный фермент, потому что способен метаболизировать сотни различных молекул широкого класса экзо-
и эндогенных веществ (стероидов, жирных кислот, простагландинов, лекарственных веществ, канцерогенов, мутагенов) (Nebert, Gonzalez; 1987; Guengerich et al., 1991; Сибиряк с соавт., 2003). Большинство членов этого
суперсемейства классифицируются как неспецифические монооксигеназы.
Цитохром Р450-зависимые монооксигеназы - ферменты, обеспечивающие внедрение активированного кислорода в молекулу гидрофобного субстрата, что приводит к образованию гидрофильного
продукта и воды. У млекопитающих охарактеризовано около 18  семейств цитохрома Р450 (Degtyarenko et ah, 1993; Nelson et al., 1996; Nebert et al., 1991, Сибиряк с соавт., 2003).
В пределах суперсемейства наблюдается довольно значительная внутри- и межвидовая вариабельность, что обусловливает полиморфизм по особенностям метаболизма- токсичных внешних агентов и большое
разнообразие субстрат-специфичности цитохромов Р450 (Сибиряк с соавт., 2003). Предполагается, что эволюционное приобретение субстрат-специфичности такого широкого спектра стимулируется необходимостью
детоксикации разнообразных внешних химических агентов. Каталитические активности подсемейств и  изоформ могут иметь перекрестную субстратную специфичность (Nelson et al, 1996).
Первое семейство цитохрома Р450 - CYP1A состоит из двух генов CYP1A1 и CYP1A2. Эти гены характеризуются; высокой субстратной гомологией, но отличаются распределением в тканях (Hatigama,. 2002). Ген
CYP1A1 экспрессируется в легких, бронхах и печени, тогда как ген CYP1A2, в основном, в печени. Субстратами гена CYP1A1 являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Hajashi с соавт. (1992) установлено, что
ПАУ и нитро- полициклические ароматические углеводороды обладают функцией индукторов, повышающих экспрессию этого гена в 6 раз.
Ген CYP1A1 локализуется на 15 хромосоме (15q22-24) (Hildenbran et al., 1985). В литературе описано 3 варианта его генетического полиморфизма это Mspl-полиморфизм в 3'-области гена; замена аденина на гуанин в 7
экзоне; полиморфизм в интроне 7 (Song et al., 2001). Характеристика аллелей локуса CYP1A1 представлена на сайте. http//www.imm.ki.se/CYPalleles/.
Мутация 7 экзона гена CYP1A1 ассоциируется с повышенной
индуцибельностью и активностью фермента арилгидрокарбоксилазы (Hajashi et al., 1992). Более подробно опишем одну из наиболее значимых замен гена CYP1A1 - точковая мутация в экзоне 7 (A4889G) приводящая к замене
Ile462Val. Эта мутация идентифицируется по появлению сайта HincII. В результате такой замены продуцируется фермент, активность которого почти в два раза выше, чем в исходном белке (Crofts et al., 1994). Полиморфизм
(A/G) 7 интрона гена CYP1A1 был обнаружен в популяции афроамериканцев. До сих пор его функциональная значимость не определена (Hatagima, 2002). Считается, что между полиморфизмами Mspl и 7 экзона существует
сцепление, влияющее на транскрипцию.
В настоящее время проводятся исследования по изучению ассоциаций гена CYP1A1 с мультифакториальной патологией и профессиональными заболеваниями. Так было показано, что аллель Val ассоциируется с риском
развития бронхиальной астмы у детей (Вавилин с соавт., 2002), но этот вариант не оказывает влияния на развитие профессионального бронхита у рабочих асбестового производства (Пай с соавт., 2001). Проводятся работы
по изучению аллельного состояния гена CYP1A1 в сочетании с биомаркерами «экспозиции и эффекта» у индивидуумов, подвергающихся воздействию комплексом ароматических углеводородов. Так, среди рабочих
производства кокса, алюминиевой; промышленности, диоксиновых производств, выявлено повышение частоты ДНК аддуктов и мутации гена р53 у лиц с наличием в генотипе мутантных аллелей гена CYP1A1 (Nan et al.,
2001; Alexandrie et al., 2000).
Подсемейство CYP2E у млекопитающих состоит из одного гена CYP2E1, кодирующего фермент диметилнитрозоамин-диметилазу (Hatagima, 2002). Он катализирует метаболизм большинства химических
веществ низкомолекулярной массы, таких как бензин, стирол, алкены, галогенпроизводных углеводородов, бензол, этилен, 1,3-бутадиен,изопропанол и др., соединений, проявляющих гепатотоксический эффект.
Установлено, что; ген CYP2E1 занимает ключевую позицию в образовании токсических метаболитов промышленных веществ (Their et al., 2002, 2002, 2003).
Ген CYP2E1 экспрессируется, в основном, в печени, но может также присутствовать в других тканях, таких как мозг и легкие. Для него известно, что метаболическая способность этого гена модулируется ксенобиотиками и
патологическими процессами на постгеномном уровне. Напротив, другие ферменты, такие как CYP1A1, CYP2B6 и CYP3A4, индуцируются путем, рецепторов посредников активаторов транскрипции (Their et al., 2002).
Ген CYP2E1 картирован на 10 хромосоме (10q24.3) (Kolbi, 1993; Okino et al.,1987). Известен ряд генетических полиморфизмов гена CYP2E, распознающихся эндонуклеазами TaqI, Dral, Rsal, XmnI и Mspl. Более 10
аллелей гена, образуют ферменты с измененной активностью, однако на сегодняшний день не получено убедительных доказательств по измененному фенотипу CYP2E1. Описание аллелей представлено на сайте
http//www.imm.ki.se/CYPalleles/. Наиболее широко в ряде работ изучается полиморфизм промоторной области гена CYP2E1 - ПДРФ Pstl/Rsal (аллель CYP2E15B), так же как и Dral полиморфизм (аллель CYP2E16),
локализованный в 6 интроне. Кратко опишем наиболее изученный
полиморфизм. Мутантный аллель, появляющийся в результате замены G/C, приводит к потере сайта рестрикции для эндонуклеазы Rsal и образованию сайта для эндонуклеазы  PstI (Hayashi et al., 1992). Эти сайты находятся в неравновесном сцеплении и полиморфный вариант оказывает влияние на взаимодействие фактора транскрипцииi с матрицей, изменяющей регуляцию траскрипции и приводящей к индивидуальным различиям в микросомальном
окислении ксенобиотиков, выражемом в повышении в 10 раз экспрессии фермента (Hayashi et al., 1992). Однако по данным других авторов, этот полиморфизм приводит к снижению экспрессии фермента (Hatagima, 2002).
По данным независимых исследований мутация в промоторной области гена CYP2E1 связана с раком легких (El-Zein et al., 1997), пищевода (Lin, Lu, 1998), карциномой ротовой полости (Hung et al., 1997), раком груди (Hellmold
et all, 1998). Известно, что ген CYP2E1 ассоциируется с развитием ряда злокачественных новообразований в популяциях монголоидов, у которых частота аллеля С2 составляет 11% (Lin et al., 1998, Hellmond et al., 1998; Persson et al., 1993), тогда как в популяциях европеоидов частота полиморфого аллеля Pstl/Rsal (С2) не высока и составляет 5% (Persson et al., 1993). В этой связи для аллеля С2 гена CYP2E1 не было найдено корреляций с различными заболеваниями среди популяций европейцев (Thier et al., 2002).
В настоящее время полиморфизм гена CYP2E1 широко изучается у людей различных профессий, имеющих контакт с вредными химическими факторами совместно. с определением уровня аддуктов ДНК, аддуктов белка
и продуктов метаболизма токсичных веществ в крови и моче. Так в своих исследованиях R.H. Wangc соавт. (2003) показано, что мутантные аллели гена CYP2E1 ассоциируются с повышением сестринских хроматидных
перестроек у рабочих, экспонированных низкими дозами винил хлорида. Среди пожарных, подвергающихся воздействию полициклических углеводородов, повышается уровень 8-гидроксидеоксигуанозина в моче
(вещества повреждающего ДНК) у носителей мутантного аллеля (Hong et al., 2000). У рабочих, экспонированных ПАУ, особенно в сочетании с курением, выявлено повышение уровня 2-нафтола, экскретирующегося с мочой у лиц обладателей гетерозиготного генотипа (Yang et al., 1999). Вместе с тем при оценке фенотипа CYP2E1 по скорости метаболизма стирола среди рабочих производства пластификаторов не было обнаружено ассоциаций
полиморфных вариантов этого гена с концетрациями обнаруженных в крови метаболитов (Haufroi et al., 2002). В исследовании Ch-Y. Huang с соавт. (1997) установлено, что воздействие винилхлорида у рабочих при наличии у
них делеции по гену GSTT1 и гетерозиготного генотипа гена CYP2E1
обусловливает индукционное повреждение печени.
Ген CYP2D6 представляет большой интерес для фармакогенетики, экологической генетики человека и генетической токсикологии. Поскольку фермент CYP2D6 (дебризохин-4-гидроксилаза) метаболизирует дебризохин,
около 80 лекарств, антидеприссанты, нейролептики. Кроме того, продукт гена CYP2D6 принимает участие в метаболизме нитрозоаминов, компонентов табачного дыма, органических растворителей
(Crespi et al., 1991). В зависимости от наличия определенных дефектных аллелей гена популяции человека делятся на слабых метаболайзеров (poor metabolizers, РМ) носителей определенных дефектных аллелей гена,
экстенсивных или быстрых метаболайзеров (extensive metabolizers, ЕМ) - носителей аллелей дикого типа или полиморфных вариантов влияющих на изменение активности фермента и ультрабыстрые метаболайзеры
(ultrametabolizers, UM), имеющие несколько копий гена, экспрессирующие функциональные ферменты CYP2D6. В популяциях европейцев ЕМ встречается с частотой 10%, тогда как у монголоидов - 1% (Сибиряк, с
соавт., 2000). Данную закономерность связывают с наличием замены С188Т 1- го экзона, которая встречается с частотой 60-70% в популяциях монголоидов (Dahl et al., 1995). На сегодняшний день известно около 80 различных
аллельных состояний гена CYP2D6. Впервые фенотип слабого метаболизатора был описан в 1984 (Ayesh et al., 1984).
Ген CYP2D6 находится на длинном плече хромосомы 22 (локус 22ql3.1) (Gough et al., 1993). На сегодняшний день описано 3 аллеля этого гена, ассоциированных с низкой активностью фермента, и 12 аллелей
ассоциированных с отсутствием фермента. (Hatagima, 2002). Клинические последствия медленного метаболизма сопровождаются повышенной чувствительностью человека к веществам, метаболизуемым ферментом.
Согласно данным литературы быстрые метаболизаторы по сравнению со слабыми показывают повышенную в 20-40 раз предрасположенность к развитию рака печени, желудочно-кишечного тракта и легкого (Gaoet al.,
1999, El-Zein et al., 1997). Рядом авторов показано повышение частоты быстрых метаболизаторов среди больных лейкемией (McCann et al., 1997; Chen et al., 1999; Anzenbacher et al., 2001; Abdel-Rahman et al., 2003). Вместе с
тем имеются указания на связь фенотипов слабых метаболизаторов с высокой частотой заболеваемости паркинсонизмом (Santt, 2004).
Полиморфизм гена CYP2D6 исследуются у рабочих, имеющиеся литературные данные показывают, что уровень ДНК-аддуктов снижен у лиц, имеющих два неактивных аллеля гена CYP2D6. Это объясняется тем, что
вероятно, индивиды с пониженной активностью CYP2D6 имеют более низкий риск развития ряда онкологических и профессиональных заболеваний (гепатит, цирроз) (Silvestrietal., 2003). Кроме того, установлено,
что ген CYP2D6 является важным биомаркером предрасположенности к заболеваниям центральной нервной системы, вызванных воздействием марганца у рабочих марганцевого производства (Zheng et al;, 2002).
Исследования, касающиеся роли полиморфных вариантов генов цитохрома Р450 в формировании предрасположенности к профессиональным заболеваниям вообще и, в частости, гепато-билиарной системы у
подвергающихся воздействию химического фактора, в настоящий момент в литературе отсутствуют. Однако не вызывает сомнения, что генетический полиморфизм ферментов метаболизма ксенобиотиков является важнейшим
фактором, определяющим индивидуальную чувствительность организмарабочих к вредным химическим веществам производственной среды и формирующим предрасположенность к профессиональным патологиям, в
частности к токсическому поражению печени.
Эпоксидгидролазы     активируют     превращение     эпоксидов     в трансдигидродиолы, посредством транс добавления воды к субстрату. При этом   для   осуществления   превращения   ксенобиотиков   не   требуется присутствие в среде кофакторов.
В литературе описаны две формы эпоксидгидролаз микросомальная и цитозольная. Микросомальная эпоксидгидролаза (ЕРНХ1) - одна из четырех эпоксидгидролаз, которая метаболизирует гидролиз аренов, алкенов и
алифатических эпоксидов (Zhou et al., 2001). ЕРНХ1 принадлежит семейству пептидаз S33. Она обеспечивает метаболизм и детоксикацию производных эпоксида и поэтому играет важную роль в защите клеток от высокоактивных эпоксидных метаболитов, поскольку в результате этой реакции образуются
дигидродиолы меньшей активности. Однако роль ЕРНХ1 в метаболизме чужеродных веществ, поступающих в организм неоднозначна, поскольку известно, что наряду с процессами детоксикации она осуществляет и
активацию экзогенных токсических веществ.
Ген ЕРНХ1 экспрессируется в различных типах клеток, включая гепатоциты и эпителиальные клетки бронхов. Этот ген локализован на длинном плече 1 хромосомы (lq42.1) и состоит из 9 экзонов, разделенных 8
нитронами (Hassett et al., 1994). Наиболее значимый генетический полиморфизм гена ЕРНХ1 обусловлен двумя мутациями, представленными однонуклеотидными заменами в 3-м экзоне (Т337С) и в 4-м экзоне (A415G) Smith et al., 1997). Предполагается, что данные полиморфные варианты гена ЕРНХГ человека могут изменять ферментативную функцию и стабильность белка (Smith et al., 1997). Согласно литературным данным, указанные полиморфизмы четко коррелируют с уровнем ферментативной активности ЕРНХ1. Так полиморфизм Т337С ассоциирован со снижением активности фермента на 50% у гомозигот и на 25% - у гетерозигот. Замена A415G в 4
экзоне гена ЕРНХ1 приводит к увеличению активности фермента на 25% у гомозигот. Показано, что функционально неполноценный 113His аллель гена ЕРНХ1 встречается примерно у 6% представителей белой расы, что приводит
к нарушению процесса окисления ксенобиотиков и обнаруживает положительную корреляцию с такими с заболеваниями, как эмфизема легких, хронический обструктивный бронхит (Smith et al., 1997). Были обнаружены
ассоциации между медленной формой ферментов ЕРНХ1 и раком легкого у курильщиков. Sarmanova J. с соавт. (2000) сделали предположение о существенном влиянии фермента ЕРНХ1 на развитие злокачественных
лимфом. Hassett С. с соавт. (1994), McGlynn К.А., с соавт. (1995) описали ассоциацию между мутантными аллелями гена ЕРНХ1 и предрасположенностью к гепатоцеллюлярной карциноме.
По данным литературы известно, что наибольшее число ДНК-аддуктов наблюдается у рабочих производства 1,3-бутадиена, имеющих медленный фенотип микросомальной эпоксидгидролазы- (El-Zein et al., 2002). Также
показано, что высокая частота HPRT мутаций у рабочих, подвергающихся воздействием очень низкими дозами 1,3-бутадиена, наблюдается у лиц, имеющих мутацию 3-го экзона (Т337С). Существуют указания на наличие
связи гена ЕРНХ1 с токсическим повреждением клеток при промышленном воздействии алифатических углеводородов (El-Zein et al, 1998,.2003). Этими авторами выявлена комбинация, включающая медленную форму
микросомальной эпоксидгидролазы и делеции генов GSTM1 и С5777 наиболее сильно повышающая частоту ДНК-аддуктов у рабочихпроизводства 1,3-бутадиена.
Полиморфизм генов глутатион S-трансфераз.
Главным назначением Фазы 2 является нейтрализация (детоксикация) гидрофильных и зачастую токсичных продуктов Фазы 1 при помощи различных гидролаз и трансфераз. Во 2 Фазе биотрансформации
ксенобиотиков гидроксилированные соединения связываются с различными молекулами (например с глутатионом, ацетатом, глюкуронатом, сульфатом и др.). В результате реактивность промежуточных продуктов метаболизма
Фазы 1 существенно понижается и они могут выводиться из организма. К ферментам катализирующим реакции конъюгации относятся глутатион-, глюкуронил-, сульфат-, ацетилтрансферазы.
Конъюгация при помощи субстрата  глутатиона представляет первую ступень в защите клетки путем усиления экскреции токсических метаболитов (Тиунов, 1990). Глутатион, как основное внутриклеточное небелковое
тиоловое соединение, функционирует в качестве клеточного резервного пула тиолов (Katoh et al., 1996). Восстановленный глутатион связывается с ксенобиотиком. Эта реакция катализируется специфичными по субстрату
глутатион-трансферазами.
К настоящему времени определено множество изоэнзимов, присутствующих у многих живых организмов. Так, в печени человека содержание фермента достигает 2-10% всего цитозольного белкового
содержимого (Кулинский, Колесниченко, 1990; Кулинский, 1999). Предполагается, что для оценки функции печени изменение активности GST- азы в плазме является более чувствительным и органоспецифическим
индикатором повреждения органа, чем активность трансаминаз. У человека, кроме печени, энзим обнаружен в почках, легких, кишечнике, коже, эритроцитах, сердце, лейкоцитах, скелетной мускулатуре (Баранов с соавт.,
2000). Однако на этом перечень не ограничивается. Возможно, все органы
млекопитающих содержат GST-азы. Кроме того, внутри каждого органа существуют различные виды изоэнзимов благодаря неодинаковой экспрессии некоторых форм фермента и полного отсутствия экспрессии других.
Различные изоформы GST были идентифицированы в популяции человека. Они классифицируются по своим физическим, иммунологическим, структурным способностям и субстратной специфичности (Harada et al.,
1987; Hayes et al., 1995). Цитозольные GST-азы млекопитающих делятся в зависимости от аминокислотных остатков на следующие классы alpha (А), mu (М), kappa (К), theta (Т), pi (Р), sigma (S) и zeta (Q) (Mannervik, 1992; Landi,
2000). Кроме того, имеется класс микросомальных GST-аз.
Класс mu представлен пятью генными локусами GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 и GSTM5, которые находятся на коротком плече 1-й хромосомы (lpl3.3) (Pearson et al., 1993; Zhong et al., 1992). Локус GSTM1
имеет 3 аллельные формы не функциональный нулевой аллель. (делеция 10 тыс пн) (Seidegard. et al., 1986; 1988) и 2 аллеля GSTM1A и GSTM1B, которые отличаются парой нуклеотидов в 7 экзоне. Доказано, что нулевой
аллель гена GSTM1 возник в результате неравного кроссинговера (Pearson et
al., 1993). Продукт этого гена метаболизирует детоксикацию алкилированных
и полициклических ароматических углеводородов. Показано существование различий в распределении нулевых генотипов GSTM1 среди популяций негроидов, европейцев и монголоидов. У европейцев нулевой генотип гена
GSTM1 обнаружен у 30% населения (Garte et al., 2001), а в китайской и индийской популяциях делеция гена GSTM1 встречается более чем у 50% населения (Board, 1981; Board et al., 1990).
Установлено значительное превышение частоты гомозигот по делеции гена GSTMI при хроническом бронхите, эндометриозе, туберкулезе, ретровирусной и герпетической инфекции (Баранов с соавт. 2002). Seidegard
с соавт. (1986, 1990) обнаружили связь между нулевым генотипом гена GSTM1 и предрасположенностью к раку легкого. Oda Y. с соавт. (1999) выявили преобладание гомозиготных носителей делеции гена GSTM1 среди больных раком желудка. На основании полученных данных авторы пришли к выводу, что вредные химические факторы вносят существенный вклад в патогенез ряда заболеваний в сочетании с нарушением этапов метаболизма токсических веществ в организме. Недавно в литературе появились сведения о том, что у больных раком легкого и у курящих больных хроническим бронхитом, профессиональным бронхитом, идентифицируется высокая;
частота нулевых генотипов гена GSTM1 (Пай с соавт., 2003, Habdous et al., 2004). Harada S. с соавт. (1987) и Board P.G. с соавт. (1981) обнаружили, что нулевой аллель гена GSTM1 чаще встречается в ткани печени, пораженной
гепатитом и карциномой.
Среди работ, посвященных изучению генов GST, довольно большое место отводится исследованиям групп рабочих, подвергающихся воздействию различных доз промышленных веществ. В ряде работ выявлена
четкая ассоциация между нулевыми вариантами гена GSTM1 с уровнем мутагенов, экскретирующихся с мочой, ДНК аддуктами и аддуктами гемоглобина и установлено, что дефицит фермента GSTM1 может быть
фактором риска по причкне повышенной чувствительности к химическим веществам у рабочих производств этилен оксида, трихлорэтана (Bruning et al., 1997). Связь с нулевого генотипа гена GSTM1 и гетерозиготного генотипа
гена CYP1A1 выявлена с высокой частотой ДНК-аддуктов у рабочих производства 1,4-бутадиена (Hemminki, 1997; Butkiewicz et al., 1998).
В классе theta идентифицируется 2 гена - GSTT1 и GSTT2. Оба гена картированы на 22 хромосоме (в локусе 22ql 1.2). GSTT1 является важнейшим ферментом, участвующим- в биотрансформации многих
химических веществ низкомолекулярной природы, таких как оксид этилена, галогенометаны, 1,3-бутадиена и др. (Their et al., 2003). Роль недавно открытого гена GSTT1 в процессах метаболизма ксенобиотиков остается
противоречивой, поскольку, исследования, проводимые in vitro показывают, что делеция гена GSTT1 сопровождается увеличением частоты хромосомных повреждений при воздействии оксида этилена, диэпоксибутана, 1,3-эпокси-3-
бутадиеном (Bernardini et al.; 1998, Sorsa et al., 1996). С другой стороны, существует ряд веществ, в частности галоген производные предельных углеводородов, которые активируются при конъюгации с глутатионом с образованием более мутагенных интермедиаторов (Their et al., 2003).
Полиморфизм гена GSTT1 обусловлен наличием двух аллелей функционально активного и неактивного или нулевого. Исследования показали, что нулевой аллель соответствует частичной или полной делеции
гена, приводящей к снижению активности фермента (Hallier et al., 1993). Частота нулевого генотипа среди кавказоидов достигает 20%, среди монголоидов колеблется от 64,4% (китайцы) до 60,2% (корейцы), у
афроамериканцев - 20% (Abdel-Rahman et al;, 2003).
В ряде работ отмечено; увеличение частоты нулевого аллеля гена GSTT1 у больных бронхиальной астмой, онкологическими заболеваниями, связанными с воздействием сигаретного дыма и алкоголя, апластической
анемей, а также раком легкого (Hayes, Pulford, 1995; Lee et al., 2003).
Briiming Т. с соавт. (1997) показали, что ген GSTT1 участвует в нефроканцерогенезе трихлорэтилена. Lee К.Н. с соавт. (2002) отметили повышение уровня гемоглобиновых аддуктов у рабочих с нулевым
генотипом, экспонированных окисью этилена. Rojas М. с. соавт. (2000) показали, что у рабочих производства кокса возрастает частота ДНК- аддуктов при наличии нулевого генотипа гена GSTM1 и алелля Val гена
CYP1A1. В этом исследовании (Rojas et al., 2000) не было выявлено существенных различий в распределении делеции гена GSTT1 у рабочих в зависимости от уровня ДНК-аддуктов. В работе Abdel-Rahman  с соавт.
(2003) также не было обнаружено влияния полиморфных вариантов генов GSTM1 и GSTT1 с наличием ДНК-аддуктов 1,3-бутадиена у рабочих.
Подсемейство генов GSTP состоит из одного представителя – гена GSTP1, локализованного на 11 хромосоме (11q13), который преимущественно экспрессируется в легких, сердце и в плаценте. (Ни et al.,
1997). Впервые полиморфизм гена GSTP1 был описан в 1990 г. (Board et al.,
1990). На сегодняшний день открыто 4 аллеля этого гена GSTP1A – аллель «дикого типа» и измененные аллели GSTP1B, GSTP1C и GSTP1D (Watson et al., 1998). Описано два диаллельных полиморфизма гена GSTP1,
однонуклеотидный полиморфизм в 5 экзоне, приводящий к замене изолейцина на валин в 105 положении белка и
однонуклеотидный полиморфизм в 6 экзоне, сопровождающийся изменением
аминокислоты аланина в 114 положении на валин (Alall4Val). Аллель GSTP1A - это гаплотип, имеющий изолейцин  в 105 положении и аланин (Ala) в 114. Аллель GSTP1В представляет собой комбинацию Val в
105 и Ala в 114 положениях. Аллель GSTP1C имеет Val в 105 и 114 положениях. Аллель GSTP1D характеризуется наличием в 105 положении Не и в 114 - Val (Watson et al, 1998). Продукт гена GSTP1, участвуя в
процессе детоксикации ксенобиотиков, ведет себя двояко и противоречиво, по - отношению к хлор-2,4-динитробензину реакционная способность его понижается и, следовательно, проявляется больший повреждающий эффект токсиканта, тогда как к диоловым эпоксидам ПАУ каталитическая
способность GSTP1, напротив, повышается и при этом снижается токсическая способность образующихся метаболитов (Sundberg et al., 1998).
Обнаружено, что фермент GSTP1 обязательно присутствует в опухолевых тканях. В этой связи существует предположение, что этот фермент может играть значительную роль в этиологии злокачественных
новообразований (Ishii et al., 2000). Высокий уровень экспресии гена GSTP1 был обнаружен в эпителии легкого, мочевого пузыря и желудочно- кишечного тракта. Ткани, на которых внешняя среда оказывает наибольшее
влияние экспрессирует высокий уровень GSTP1, поэтому в случае низкой фенотипической активности GSTP1 эти ткани являются зоной риска развития токсического процесса (Nelson et al., 2001; Ma et al., 2003). Частота
встречаемости аллеля Val в популяциях мира достаточно широко варьирует от 21% у монголоидов, 33% у европейцев до 42% у афроамериканцев (Garte etal., 2001).
Данные   литературы по ассоциации   полиморфных вариантов гена GSTP1     с     хроническими  ультифакториальными     заболеваниями противоречивы. Исследователями из Японии была выявлена ассоциация
хронических заболеваний дыхательной системы с аллелем «дикого-типа» -Не (Wong et all, 2003), тогда как у больных из Великобритании была выявлена ассоциация заболевания легких с аллелем Val (Harries et al., 1997).
Вместе с тем, в проведенном анализе Egan К.М. с соавт., (2004) ассоциации полиморфизма Не 105Val гена GSTP1 с хроническими заболеваниями органов дыхания не выявлено. GillilandF.D. с соавт. (2004) обнаружили, что фермент
гена GSTP1 модифицирует воздействие выхлопного газа и дизельного топлива на человека, поскольку в группе лиц, подвергшихся экспозиции и имеющих гетерозиготный генотип наблюдается повышение IgE и
антигистаминов.
В настоящее время в литературе существует указание на возможность использования генотипов генов GSTM1, GSTT1 и GSTP1 в качестве «биомаркеров чувствительности» в группах индивидов, подвергающихся
воздействию вредных химических агентов окружающей и производственной среды (Hirvoven et al, 1996; Ryberg et al., 1997; Indulsky, 2000).
Несомненно, что изучение генов GST является важной задачей при исследовании механизмов детоксикации химических веществ и выявлении предрасположенности к профессиональным заболеваниям. Поскольку
ферменты глутатион S-трасфераз играют важную роль в формировании предрасположенности к токсическому поражению печени у рабочих, подвергающихся воздействию гепатотропных ядов и учитывая, что
повышенный риск сопряжен с наличием определенных аллельных вариантов генов- глутатион S-трансфераз, можно предположить, что генотипирование полиморфных аллелей генов GSTM1, GSTT1 и GSTP1 у рабочих
нефтехимических производств можно рассматривать в качестве важного теста при выборе условий труда. На сегодняшний день уже существуют рекомендации по использованию полиморфизма гена GSTM1 в рутинной
практике при выявлении групп высокого риска развития химически индуцированных заболеваний.
Другим распространенным путем биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных веществ является ацетилирование. Наиболее интенсивно эта реакция осуществляется в печени, но может встречаться в клетках
ретикулоэндотелия, слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, в легких, селезенке. Конечная фаза процесса регулируется трансацетилазами, специфичность которых по коферменту (но не по субстрату) близка к
абсолютной. В группе трансацетилаз идентифицировано несколько ферментов, осуществляющих конъюгацию различных субстратов и отличающихся активностью, распределением в тканях, видовой и внутривидовой специфичностью (Koizumi et al., 1998). Существует несколько ферментов, катализирующих реакции трансацетилирования.
Часть из них локализованы в печени и они могут ацетилировать большое число веществ, включая изониазид, парааминобензойную кислоту, сульфаниламиды и обладать различной активностью у разных объектов.
Особая группа ферментов осуществляет реакцию S-ацетилирования, в ходе которой образуются ацил-КоА (Rocha et al., 1999). Процесс протекает в две стадии. Сначала карбоновые кислоты активируются при участии АТФ и
ионов магния в результате чего образуются ациладенилаты, затем соответствующая S-ацилтрансфераза переносит ацильный остаток на КоА. Ацил-КоА может принимать участие в  N-  и- О-ацилировании (биосинтез
ацетилхолина) и в реакциях конденсации, если в среде присутствуют специфические трансацилазы. Doll M.A. с соавт. (1997) выявили, что N-ацетилирование ароматических аминов проявляется в виде межиндивидуальных различий в  опуляциях человека.
Blum М. с соавт. (1990) клонировали три гена NAT из ДНК лейкоцитов человека. Два из них - NATI И -NAТ2 оказались функционирующими, а ген NAT3 - был псевдогеном. Оба гена NAT1 и NAT2 картируются на 8 р23.1 и не содержат интроны в своей структуре (Hickman, Sim, 1991). В организме человека продукт гена NA Т1 встречается чаще, чем продукт гена NAT2, который обнаруживается только в печени и кишечнике (Koizumi,
1998). Blum М. с соавт. (1990) доказали, что ген NAT2 полиморфен, его продукты по-разному инактивируют изониазид, а также данный ген отвечает за фенотип ацетилирования.
Генетический полиморфизм NAT2 был открыт Vatsis К.Р. с соавт. (1995). На сегодняшний день известно большое число аллелей гена NAT2 (www.lousville.edu/medschool/pharmacology/NAT.html). Установлено, что по
активности N-ацетилтрансферазы 2 (NAT2) человечество делится на две группы - быстрые и медленные ацетиляторы определенных тестовых веществ (сульфадимезин, изониазид). Фенотип медленного ацетилирования
преобладает на Ближнем Востоке (Египет, Морокко) и составляет 70%. Среди негроидных популяций частота медленных ацетилятров варьирует от 18 до- 80%. В популяциях европеоидов эта частота- составляет 50%, у
монголоидов - 25%. Наиболее низкая частота медленных ацетиляторов наблюдается в популяции эскимосов - 5% (Indulsky, 2000).
Обнаружено, что медленная изоформа характеризуется более медленным ацетилированием и, соответственно, детоксикацией канцерогенных ароматических аминов и скоростью образования реактивных метаболитов (Баранов с соавт., 1999; Indulsky, 2000). Установлено, что некоторые заболевания связаны с типом ацетилирования. Проведенные
эпидемиологические исследования показали, что медленные ацетиляторы предрасположены к раку мочевого пузыря, особенно если носители к тому же являются курильщиками или подвергаются профессиональному
воздействию бициклическими ароматическими аминами (Indulsky, 2000). Считается, что фенотип медленного ацетилирования предрасполагает к повышению уровня метаболитов токсичных веществ в моче. Так установлено, что у рабочих с фенотипом медленного ацетилирования занимающихся обслуживанием автобусов, повышена частота ДНК-аддуктов с (Nan et al., 2001). При изучении рабочих асбестового производства было
выявлено повышение риска развития рака легкого у индивидуумов, имеющих фенотип медленного ацетилирования в сочетании с нулевым генотипом гена GSTM1 (Hirvoven et al., 1995).
С другой стороны, было показано, что фенотип быстрого ацетилирования предрасполагает к развитию рака прямой кишки у рабочих, подвергающихся воздействию гетероциклическими аминами (Neber, Roe,
2001). Показано, что аллель NAT24 ассоциируется с повышением ДНК- аддуктов в группе рабочих, экспонированных высокими дозами ПАУ, особенно в сочетании с редкими аллелями гена CYP1A1 (Zhang etal., 2000). Hirvoven А. с соавт. (1996) доказали, что; фенотип медленного ацетилирования в сочетании с делецией гена GSTM1 повышает риск развития хронических бронхитов у рабочих асбестового производства. Тогда как в работе Hayes R.B. с соавт. (1995) был показан протективный эффект фенотипа медленного ацетилирования у рабочих, подвергающихся- воздействию бензина.
В заключении - следует отметить, что  комплексных исследований по  оценке роли полиморфных  ариантов генов ФБК у рабочих, имеющих профессиональный контакт с токсическими веществами в формировании
предрасположенности к развитию токсических поражений различных органов единичны, существующие работы не затрагивают большой набор генов и не учитывают их сочетанное функционирование в процессах метаболизма ксенобиотиков. Исследований по выявлению связи между генетическими   особенностями   индивида   и   предрасположенностью   к профессиональному поражению печени на сегодняшний день отсутствуют. В
этой связи необходимость широкого и комплексного изучения полиморфных маркеров генов-кандидатов (ФБК), у рабочих и среди лиц, не подвергающихся профессиональному воздействию химических веществ, а
также у рабочих в зависимости от выраженности патологических признаков
представляется актуальным.
Литературные данные показывают, что процессы метаболизма ксенобиотиков включают огромное число ферментов и химических реакций, контролирующих как детоксикацию, так и активацию токсических веществ.
Изучение гена или фермента в отдельности не является достаточным условием для решения проблемы индивидуальной чувствительности человека (предрасположенности или устойчивости) к воздействию
токсических веществ производственной среды. Наиболее перпективным для разработки методического подхода к изучению влияния химических факторов на организм человека и формирования профессиональных
заболеваний у работающих представляется, изучение сочетанного эффекта различных   генов   биотрансформации,   задействованных   в   процессах детоксикации и активации ксенобиотиков.
Необходимость комплексного изучения различных реакций оргнанизма человека в зависимости от влияния факторов окружающей и производственной среды диктуется современными сложными
экологическими условиями. Самые разнообразные реакции организма развивающиеся на основе взаимодействия генетических и негенетических факторов, взаимоотношение и взаимовлияние которых в каждом конкретном
случае не одинаково. Индивидуальные различия в дифференцированном адаптивном ответе работающих могут быть описаны при изучении множественных генетически детерминированных ферментов,
задействованных в патогенезе заболеваний. Необходимость использования патогенетического. подхода объясняется  действием большого числа вредных фактров (производственных) и отсутствии видимых проявлений патологии на ранних стадиях. В итоге традиционный подход к оценке экологического статуса и оказание медицинской помощи становится недостаточным. Изучение данных литературы показывает значимость полиморфных
вариантов генов ФБК в патогенетических механизмах развития предрасположенности к профессиональному заболеванию, причиной которого является конкретный химический фактор производственной среды.
В этой связи представляется важным провести изучение полиморфизма генов ФБК у рабочих и у лиц контрольной выборки, не имеющих профессионального контакта с токсическими веществами. Такой подход будет способствовать дальнейшему развитию модели генетическойпредрасположенности к заболеваемости, вызванной воздействием вредных химических факторов производственной среды.