Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

THE COMPARISON OF IMMUNOGENETIC PATTERNS OF HLA II CLASS SYSTEM IN NAGAIBAK POPULATION WITH SIMILAR PATTERNS TO OTHER POPULATIONS LIVING TOGETHER IN THE SAME TERRITORY OF THE CHELYABINSK REGION

Burmistrova A.L. 1 Suslova T.A. 1 Zaripova O.N. 1 Belyaeva S.V. 1 Stashkevich D.S. 1
1 Chelyabinsk State University
Статья освещает иммуногенетическое разнообразие паттернов системы HLA II класса малой народности нагайбаков в сравнении с паттернами других популяций, проживающих на территории Челябинской области. Методом ПЦР с сиквенс-специфическими праймерами были особенности распределения генов и гаплотипов системы HLA II класса. Иммуногенетический профиль нагайбаков достаточно разнообразен, несмотря на их географическую и сословную изоляцию, и включает 20 гаплотипов HLA DRB1-DQA1, 23 гаплотипа HLA DRB1-DQB1, 16 гаплотипов HLA DQB1- DQA1 и 24 трехлокусных гаплотипа по генам системы HLAII класса, в том числе гаплотип DRB1*07-DQA1*0301-DQB1*0301, не обнаруженный у других мировых популяций. Распределение частот гаплотипов генов системы HLA II класса свидетельствует о том, что в генотипе нагайбаков присутствуют черты и европейских, и азиатских популяций.
The immunogenetic variety of patterns of HLA II class in Nagaibaks in comparison with other patterns of populations of Chelyabinsk region is described in this article. The features of the distribution of genes and haplotypes of HLA II class system were found out established by PCR with sequence-specific primers.The immunogenetic profile of Nagaibaks is quite diverse, in spite of their geographical and social class isolation, and includes 20 haplotypes HLA DRB1-DQA1, 23 haplotype HLA DRB1-DQB1, 16 haplotypes HLA DQB1- DQA1 and 24 three - locus haplotypes by genes of HLA II class, including haplotype DRB1*07-DQA1*0301-DQB1*0301 is not found in other world populations. The distribution of haplotype frequency of genes HLAII class indicates that, there are features European, and Asian populations in the genotype of Nagaibaks.
chelyabinsk region
nagaibaks population
genes and haplotypes of hla ii class
immunogenetical characteristic
frequency of genes and haplotypes
linkage disequilibrium of haplotype

Челябинская область расположена на границе Европы и Азии. Исторически население данного региона испытывало мощные волны миграции различных народностей и рас. Сегодня в Челябинской области проживают люди более 20 национальностей. Основными этносами являются русские, башкиры, татары, нагайбаки, казахи, белорусы, украинцы [2]. Наиболее дискуссионными данными в настоящее время являются знания о генетических вариациях между различными популяционными группами и внутри популяций человека. «Паттерны» генетических различий в современных человеческих популяциях, включая вариации, влияющие на развитие заболевания, являются результатом многих эволюционных событий; понимание этих процессов может помочь исследователям в идентификации генов-кандидатов в развитии мультифакторных и других заболеваний [4]. Это является предпосылкой для проведения исследований HLA-разнообразия в проживающих на территории Челябинской области популяциях.

Цель исследования. Установить особенности распределения генов и гаплотипов системы HLA II класса в популяции нагайбаков, определить редкие и уникальные гаплотипы в сравнении с популяциями русских, татар и башкир, проживающих в Челябинской области.

Материалы и методы. В данной работе мы охарактеризовали HLA-DRB1, -DQA1 и -DQB1 профили уникальной малой народности Южного Урала нагайбаков (n=112), постоянно проживающих в Нагайбакском районе Челябинской области в следующих населенных пунктах: Кассель, Фершампенуаз, Париж, Остроленский, Нагайбак. Принадлежность к этнической группе определялась по официальным документам и данным генеалогического анамнеза в трех поколениях согласно рекомендациям 8-го Уоркшопа 1980 года [9; 11]. В ходе экспериментальной части исследования установлено распределение генных частот локусов HLA-DRB1, -DQA1 и -DQB1. Типирование проводилось при помощи полимеразной цепной реакции с сиквенс-специфическими праймерами (Downing J., Guttridge M.G., Thompson J. & Darke C., 2004) с последующей электрофоретической детекцией результатов в 2,5%-ном агарозном геле в проходящем УФ-свете [7; 11].

Статистическая обработка. Критериями анализа служили: частота гена (GF) – доля определенной специфичности среди всех специфичностей локуса в исследуемой популяции; стандартная ошибка для генной частоты (SE); частоты встречаемости двух-, трехлокусных гаплотипов (HF) и неравновесное сцепление (D value) [5; 10]. Для подсчета данных показателей использовалась компьютерная программа «Арлекин», версия 3.1. [10]. Во всех случаях различия считали статистически значимыми при р≤ 0,05, незначимыми при р >0,10; для промежуточных значений р (0,05≤р≤ 0,10) обсуждали тенденцию к различиям.

Результаты и обсуждение

На первом этапе работы в выборке нагайбаков были установлены генные специфичности для каждого исследуемого локуса: в локусе HLA-DRB1 обнаружено 13 генных специфичностей, HLA-DQA1 - 7 и HLA-DQB1 - 10, частоты встречаемости которых представлены в таблице 1.

Таблица 1

Распределение частот генов HLA II класса в популяции нагайбаков

Гены локусов HLA II класса

Число носителей гена (n.p.)

Частота  носителей гена (CF)

Частота гена в популяции (GF)

Стандартная ошибка (SE of GF)

DRB1*01

35

0,313

0,179

0,026

DRB1*03

21

0,188

0,103

0,02

DRB1*04

19

0,169

0,098

0,02

DRB1*07

39

0,348

0,174

0,025

DRB1*08

9

0,08

0,04

0,013

DRB1*09

10

0,089

0,049

0,014

DRB1*10

4

0,036

0,022

0,01

DRB1*11

18

0,161

0,085

0,019

DRB1*12

9

0,08

0,04

0,013

DRB1*13

20

0,179

0,094

0,02

DRB1*14

4

0,036

0,018

0,009

DRB1*15

17

0,152

0,076

0,018

DRB1*16

5

0,045

0,022

0,01

DQA1*01:01

39

0,348

0,214

0,027

DQA1*01:02

19

0,169

0,085

0,019

DQA1*01:03

16

0,143

0,076

0,018

DQA1*02:01

36

0,321

0,161

0,025

DQA1*03:01

32

0,286

0,161

0,025

DQA1*04:01

5

0,045

0,022

0,01

DQA1*05:01

55

0,491

0,281

0,03

DQB1*02:01/02

51

0,455

0,25

0,029

DQB1*03:01

45

0,402

0,223

0,028

DQB1*03:02

12

0,107

0,058

0,016

DQB1*03:03

13

0,116

0,062

0,016

DQB1*04:01/02

6

0,054

0,031

0,012

DQB1*05:01

38

0,339

0,196

0,027

DQB1*05:02/04

8

0,071

0,036

0,012

DQB1*05:03

2

0,018

0,009

0,006

DQB1*06:01

8

0,071

0,036

0,012

DQB1*06:02-08

21

0,188

0,098

0,02

 

Распределение генов локуса HLA-DRB1. Для популяции нагайбаков характерна относительно высокая частота встречаемости следующих генов: DRB1*01, DRB1*03, DRB1*07, что приближает ее к популяции русских Челябинской области, в которой, согласно проведенному ранее исследованию, чаще встречаются носители данных специфичностей [7; 11]. Аллель DRB1*01 встречается значительно реже по сравнению с нагайбаками в популяциях татар и башкир, для популяции башкир. Кроме того, для башкир отмечена низкая частота встречаемости аллеля DRB1*03 [11]. С низкой частотой в популяции нагайбаков встречались носители генных специфичностей: DRB1*16, DRB1*14, DRB1*10, DRB1*12, DRB1*8. Подобное распределение характерно для популяций русских и татар Челябинской области, в то время как для башкир характерна более высокая частота носителей гена DRB1*8 [11]. Европеоидные черты популяции нагайбаков также определяются преобладанием носителей специфичностей DRB1*11 над DRB1*12 (данные представлены в таблице 1). Таким образом, согласно полученным данным частоты встречаемости аллелей в локусе HLA-DRB1 у нагайбаков приближены к таковым у европеоидных популяций [1; 3; 6; 7; 9]. Отличительной чертой популяции нагайбаков является сравнительно низкая частота аллеля DRB1*15, который встречается в популяциях европеоидного происхождения с более высокой частотой, в частности у русских Челябинской области [11].

Распределение генов локуса HLA-DQA1. Самыми распространенными генными специфичностями в локусе HLA-DQA1 являются следующие: DQA1*05:01, DQA1*01:01, DQA1*03:01. По частотам встречаемости данных специфичностей популяция нагайбаков сходна с популяциями европеоидного происхождения и отличается от популяций монголоидного происхождения, в которых носители этих специфичностей встречаются реже [12]. Ряд специфичностей: DQA1*04:01, DQA1*01:03, DQA1*01:02 характеризовался низкими частотами встречаемости в популяции нагайбаков. Особенностью исследуемой популяции явилось то, что частота встречаемости GF DQA1*01:03 – 0,076 лежит в диапазоне частот (0,07-0,16), характерном для популяций европеоидов, чем для монголоидов (0,20-0,40) [1; 6; 11].

Распределение генов локуса HLA- DQB1. Носители генных специфичностей DQB1*02:01, DQB1*03:01, DQB1*05:01 чаще встречались среди нагайбакской популяции Челябинской области. Специфичности DQB1*04:01, DQB1*05:02/4, DQB1*03:02, DQB1*03:03, DQB1*06:01 характеризовались низкими частотами встречаемости. В целом распределение по данному локусу в популяции нагайбаков характеризовалось большим количеством уникальных частот, присущих только данной популяции, но по частотам встречаемости специфичностей DQB1*03:01 и DQB1*03:03 исследуемая народность сходна с популяцией монголоидного происхождения – башкирами ЧО [11].

На следующем этапе исследования был проведен анализ параметров сцепления и частот встречаемости двух- и трехлокусных гаплотипов.

Распределение двухлокусных гаплотипов. При оценке двухлокусных гаплотипов системы HLA II класса в популяции нагайбаков было определено 20 гаплотипов HLA DRB1-DQA1, 23 гаплотипа HLA DRB1-DQB1 и 16 гаплотипов HLA DQB1- DQA1, результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Двухлокусные гаплотипы системы HLA II класса в популяции нагайбаков

Челябинской области

Гаплотип

HF

SE of HF

D value

D'value*

P value

DRB1-DQB1

 

 

 

 

 

DRB1*01 DQB1*05:01

0,174

0,025

0.139

0.968

<0,0001

DRB1*01 DQB1*05:02/04

0,004

0,004

-0.002

-0.300

0,687

DRB1*03 DQB1*02:01

0,103

0,02

0.077

1.000

<0,0001

DRB1*04 DQB1*03:02

0,058

0,016

0.052

1.000

<0,0001

DRB1*04 DQB1*04:01/02

0,009

0,006

0,005

0,207

0,090

DRB1*04 DQB1*03:01

0,031

0,012

0,009

0,122

0,260

DRB1*07 DQB1*02:01/02

0,147

0,024

0,104

0,794

<0,0001

DRB1*07 DQB1*03:03

0,013

0,008

0,003

0,049

0,682

DRB1*07 DQB1*03:01

0,013

0,008

-0,025

-0,655

0,015

DRB1*08 DQB1*04:01/02

0,022

0,01

0,021

0,702

<0,0001

DRB1*08 DQB1*06:01

0,004

0,004

0,003

0,088

0,213

DRB1*08 DQB1*03:01

0,013

0,008

0,004

0,142

0,418

DRB1*09 DQB1*03:03

0,049

0,014

0,046

1,000

<0,0001

DRB1*10 DQB1*05:01

0,022

0,01

0,018

1,000

0,004

DRB1*11 DQB1*03:01

0,085

0,019

0,066

1,000

<0,0001

DRB1*12 DQB1*03:01

0,04

0,013

0,031

1,000

<0,0001

DRB1*13 DQB1*06:02-08

0,054

0,015

0,044

0,525

<0,0001

DRB1*13 DQB1*03:01

0,04

0,013

0,019

0,264

0,017

DRB1*14 DQB1*05:02/04

0,009

0,006

0,008

0,481

0,004

DRB1*14 DQB1*05:03

0,009

0,006

0,009

1,000

<0,0001

DRB1*15 DQB1*06:02-08

0,045

0,014

0,037

0,543

<0,0001

DRB1*15 DQB1*06:01

0,031

0,012

0,029

0,864

<0,0001

DRB1*16 DQB1*05:02/04

0,022

0,01

0,022

1,000

<0,0001

DRB1-DQA1

 

 

 

 

 

DRB1*01 DQA1*01:01

0.174

0.025

0.135

0.968

<0,0001

DRB1*01 DQA1*01:02

0.004

0.004

-0.010

-0.705

0.134

DRB1*03 DQA1*05:01

0.103

0.020

0.073

1.000

<0,0001

DRB1*04 DQA1*03:01

0.098

0.020

0.082

1.000

<0,0001

DRB1*07 DQA1*02:01

0.161

0.025

0.132

1.000

<0,0001

DRB1*07 DQA1*03:01

0.013

0.008

-0.015

-0.521

0.117

DRB1*08 DQA1*01:03

0.004

0.004

0.001

0.038

0.684

DRB1*08 DQA1*05:01

0.013

0.008

0.002

0.072

0.722

DRB1*08 DQA1*04:01

0.022

0.010

0.021

1.000

<0,0001

DRB1*09 DQA1*03:01

0.049

0.014

0.041

1.000

<0,0001

DRB1*10 DQA1*01:01

0.022

0.010

0.018

1.000

0.0001

DRB1*11 DQA1*05:01

0.085

0.019

0.061

1.000

<0,0001

DRB1*12 DQA1*05:01

0.040

0.013

0.029

1.000

<0,0001

DRB1*13 DQA1*01:02

0.013

0.008

0.005

0.071

0.316

DRB1*13 DQA1*01:03

0.040

0.013

0.033

0.481

<0,0001

DRB1*13 DQA1*05:01

0.040

0.013

0.014

0.205

0.115

DRB1*14 DQA1*01:01

0.018

0.009

0.014

1.000

0.0001

DRB1*15 DQA1*01:02

0.045

0.014

0.038

0.550

<0,0001

DRB1*15 DQA1*01:03

0.031

0.012

0.025

0.363

<0,0001

DRB1*16 DQA1*01:02

0.022

0.010

0.020

1.000

<0,0001

DQA1-DQB1

 

 

 

 

 

DQA1*0101 DQB1*05:01

0.196

0.027

0.154

1.000

<0,0001

DQA1*0101 DQB1*05:02/04

0.009

0.006

0.001

0.045

0.802

DQA1*0101 DQB1*05:03

0.009

0.006

0.007

1.000

0.007

DQA1*0102 DQB1*06:02-08

0.058

0.016

0.050

0.650

<0,0001

DQA1*0102 DQB1*05:02/04

0.027

0.011

0.024

0.727

<0,0001

DQA1*0103 DQB1*06:02-08

0.040

0.013

0.033

0.478

0.0005

DQA1*0103 DQB1*06:01

0.036

0.012

0.033

1.000

<0,0001

DQA1*0201 DQB1*02:01

0.147

0.024

0.107

0.889

<0,0001

DQA1*0201 DQB1*03:03

0.013

0.008

0.003

0.063

0.572

DQA1*0301 DQB1*04:01/02

0.009

0.006

0.004

0.149

0.360

DQA1*0301 DQB1*03:03

0.049

0.014

0.039

0.745

<0,0001

DQA1*0301 DQB1*03:02

0.058

0.016

0.049

1.000

<0,0001

DQA1*0301 DQB1*03:01

0.045

0.014

0.009

0.070

0.390

DQA1*0401 DQB1*04:01/02

0.022

0.010

0.022

1.000

<0,0001

DQA1*0501 DQB1*02:01

0.103

0.020

0.032

0.180

0.012

DQA1*0501 DQB1*03:01

0.179

0.026

0.115

0.722

<0,0001

Примечание: * D' value=D value/D max

Среди 23 гаплотипов HLA DRB1-DQB1, представленных в популяции нагайбаков Челябинской области, частота встречаемости 18 - превышала 0,010. Наиболее распространенный среди нагайбаков гаплотип DRB1*01- DQB1*05:01 (HF – 0,174), определяется с высокой частотой среди популяций русских и татар Челябинской области [11]. Второй по частоте встречаемости гаплотип DRB1*07 - DQB1*02:01 (HF – 0,147) чаще встречается в популяциях монголоидного происхождения, чем у европеоидных [6; 8]. Например, в популяции русских Челябинской области его частота составила 0,108, в популяции татар Челябинской области - 0,159, а башкир – 0,199 [11].

Среди 20 гаплотипов HLA DRB1-DQA1, представленных в популяции нагайбаков, частота встречаемости 18 превышала 0,010. Наиболее распространенный в популяции нагайбаков гаплотип DRB1*01-DQA1*01:01 (HF – 0,174) характерен для европейских популяций и некоторых популяций евразийского континента [1; 3; 6-8; 11]. Среди 16 гаплотипов HLA DQB1-DQA1, обнаруженных в популяции нагайбаков Челябинской области, частота встречаемости 13 превышала 0,010. Наиболее распространенный в популяции нагайбаков гаплотип DQA1*0101- DQB1*05:01 (HF – 0,196) также характерен для популяции русских Челябинской области, в популяции башкир и татар Челябинской области данный гаплотип встречается значительно реже [11].

Распределение трехлокусных гаплотипов. В результате оценки обнаружено 24 трехлокусных гаплотипа HLA DRB1-DQA1-DQB1, среди которых в трех случаях встречается рекомбинантный гаплотип DRB1*07-DQA1*03:01-DQB1*03:01 (HF – 0,013), ранее не выявленный ни в одной из исследованных мировых популяций. Частоты трехлокусных гаплотипов популяции нагайбаков представлены в таблице 3.

Таблица 3

Распределение частот трехлокусных гаплотипов HLA DRB1-DQA1-DQB1 в популяции нагайбаков Челябинской области

Гаплотип

HF

SE of HF

D value

D' value*

P value

DRB1*01 DQA1*0102 DQB1*0502/04

0,004

0,004

0.007

0.220

0.003

DRB1*01 DQA1*0101 DQB1*0501

0,174

0,025

0.136

0.968

<0,0001

DRB1*03 DQA1*0501 DQB1*0201

0,103

0,02

0.073

1.000

<0,0001

DRB1*04 DQA1*0301 DQB1*0401/02

0,009

0,006

0.006

0.208

0.0001

DRB1*04 DQA1*0301 DQB1*0302

0,058

0,016

0.052

1.000

<0,0001

DRB1*04 DQA1*0301 DQB1*0301

0,031

0,012

0.027

0.290

<0,0001

DRB1*07 DQA1*0201 DQB1*0201

0,147

0,024

0.133

1.000

<0,0001

DRB1*07 DQA1*0201 DQB1*0303

0,013

0,008

0.012

0.198

0.002

DRB1*07 DQA1*0301 DQB1*0301

0,013

0,008

-0.014

-0.521

0.116

DRB1*08 DQA1*0501 DQB1*0301

0,013

0,008

0.010

0.276

0.003

DRB1*08 DQA1*0401 DQB1*0401/02

0,022

0,01

0.021

1.000

<0,0001

DRB1*08 DQA1*0103 DQB1*0601

0,004

0,004

0.001

0.038

0.684

DRB1*09 DQA1*0301 DQB1*0303

0,049

0,014

0.041

1.000

<0,0001

DRB1*10 DQA1*0101 DQB1*0501

0,022

0,01

0.018

1.000

0.0001

DRB1*11 DQA1*0501 DQB1*0301

0,085

0,019

0.061

1.000

<0,0001

DRB1*12 DQA1*0501 DQB1*0301

0,040

0,013

0.037

1.000

<0,0001

DRB1*13 DQA1*0102 DQB1*0602-08

0,013

0,008

0.012

0.151

0.0001

DRB1*13 DQA1*0501 DQB1*0301

0,040

0,013

0.034

0.388

0.0001

DRB1*13 DQA1*0103 DQB1*0602-08

0,040

0,013

0.033

0.481

<0,0001

DRB1*14 DQA1*0101 DQB1*0502/04

0,009

0,006

0.008

0.481

0.0001

DRB1*14 DQA1*0101 DQB1*0503

0,009

0,006

0.008

1.000

<0,0001

DRB1*15 DQA1*0103 DQB1*0601

0,031

0,012

0.028

0.864

0.0001

DRB1*15 DQA1*0102 DQB1*0602-08

0,045

0,014

0.038

0.550

<0,0001

DRB1*16 DQA1*0102 DQB1*0502/04

0,022

0,01

0.020

1.000

<0,0001

 

Среди 24 гаплотипов HLA DRB1-DQA1 частота встречаемости 19 превышала 0,010. Наиболее распространенный гаплотип HLA DRB1*01 -DQA1*01:01- DQB1*05:01 (HF – 0,174) характерен в большей степени для популяций европеоидного происхождения. Также с высокой частотой (HF – 0,147) в популяции нагайбаков встречается гаплотип HLA DRB1*07- QA1*02:01- DQB1*02:01, который встречается с высокой частотой в популяциях казахов, башкир и татар [11]. Достаточно высокая частота гаплотипа HLA DRB1*03 - DQA1*05:01- DQB1*02:01 (HF – 0,103) сближает популяцию нагайбаков с популяциями Восточной Европы (белорусами, хорватами, греками и т.д.) [9].

Заключение. Иммуногенетический профиль нагайбаков достаточно разнообразен, несмотря на их географическую и сословную изоляцию, и включает 20 гаплотипов HLA DRB1-DQA1, 23 гаплотипа HLA DRB1-DQB1, 16 гаплотипов HLA DQB1- DQA1 и 24 трехлокусных гаплотипа по генам системы HLA II класса, в том числе гаплотип, не найденный в других мировых популяциях - DRB1*07-DQA1*0301-DQB1*0301.

Распределение частот гаплотипов генов системы HLA II класса свидетельствует о том, что в генотипе нагайбаков присутствуют черты и европейских, и азиатских популяций, в частности иммуногенетическое разнообразие системы HLA II класса в популяции нагайбаков Челябинской области приближает их к популяциям русских и татар Челябинской области.

Исследование поддержано грантом РФФИ (№ 15-04-05176).