Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

LIVER FIBROSIS PATHOGENESIS IN CHRONIC VIRAL HEPATITIS: CANDIDATE GENES AND THEIR POLYMORPHIC VARIANTS

Soloveva Y.A. 1, 2 Kurtanov K.A. 1 Pavlova N.I. 1 Soloveva N.A. 1 Borisova N.V. 2 Sleptsova S.S. 2 Dyakonova A.T. 1 Aleksandrova T.N. 1 Filippova N.P. 1
1 Yakut science center of complex medical problems
2 Medical Institute, FSAEI of HE "M. K. Ammosov North-Eastern Federal University"
Приведен обзор публикаций, посвященных анализу взаимосвязи генов главного комплекса гистосовместимости (HLA-DQA2, HLA-DQB2, HLA-DPA1, HLA-DQ, HLA-DQ), генов фактора некроза опухоли (TNFα), генов интерлейкинов (IL-28) и генов прогрессирования фиброзных изменений в ткани печени (EHMT2, TCF19, UBE2L3, STAT4). Фиброз печени представляет собой замещение здоровой печеночной ткани на соединительную, развивающееся в результате различных причин, в том числе в результате инфицирования вирусами гепатита. Ввиду того что стадия фиброза печени является приоритетной в выборе тактики лечения, остается актуальным поиск предикторов неблагоприятного исхода. Гены, связанные с иммунной системой человека, играют большую протективную роль в отношении вирусов гепатита. Также в развитии собственно фиброзных изменений в ткани печени играют роль гены, регулирующие синтез и распад коллагена. У носителей определенных генотипов может наблюдаться предрасположенность к активному фиброгенезу, следовательно, быстрому замещению здоровой печеночной ткани на фиброзную. Несмотря на противоречивость результатов ранее проведенных работ, исследование генов-кандидатов предрасположенности к фиброзу печени позволит приблизиться к пониманию механизмов формирования таких осложнений хронических вирусных гепатитов, как цирроз печени.
The analysis of the relationship of the major histocompatibility complex genes (HLA-DQA2, HLA-DQB2, HLA-DPA1, HLA-DQ, HLA-DQ), tumor necrosis factor genes (TNFα), interleukin genes (IL-28) and the progression of fibrotic changes in liver tissue genes (EHMT2, TCF19, UBE2L3, STAT4) are represented in this review. Liver fibrosis is the replacement of liver tissue by fibrotic scar tissue, what develops as a result of various causes, including viral hepatitis infection. Search for predictors of adverse outcome is relevant, since the stage of liver fibrosis is a priority in the choice of treatment tactics. Genes associated with the human immune system play a large protective role against hepatitis viruses. Also, genes that regulate the synthesis and breakdown of collagen play a role in the development of fibrous changes in the liver tissue. Carriers of certain genotypes may have a predisposition to active fibrogenesis and the rapid replacement of liver tissue by fibrotic scar tissue. The study of candidate genes predisposed to liver fibrosis will bring us closer to understanding the mechanisms of the formation of such complications of chronic viral hepatitis as liver cirrhosis, despite the inconsistency in the results of previous work.
liver fibrosis
genetic polymorphisms
liver cirrhosis
chronic viral hepatitis

Основной причиной формирования фиброза печени (ФП) и, соответственно, перехода его в цирроз являются вирусные гепатиты. По данным ВОЗ, в мире более 300 миллионов человек страдают вирусными гепатитами, в России – более 5 миллионов человек [1]. По данным регистра «Хронические вирусные гепатиты в Республике Саха (Якутия)», по состоянию на октябрь 2017 года на учете состояли 14805 человек c хроническими вирусными гепатитами, из них с хроническим вирусным гепатитом В – 6320 человек, хроническим вирусным гепатитом С – 6619 человек, хроническим вирусным гепатитом D – 1048 человек, микст-инфекцией – 646 человек, с циррозом печени вирусной этиологии наблюдались 382 пациента и с первичным раком печени – 26 человек [2; 3]. От осложнений вирусных гепатитов, основным патогенетическим механизмом которых является фиброз, ежегодно умирает порядка 1,5 млн человек [4].

Целью настоящего обзора является определение текущего состояния вопроса прогностических возможностей генов-кандидатов в отношении фиброза печени.

ФП представляет собой замещение здоровой печеночной ткани на соединительную, развивающееся в результате внешних (вирусные и алкогольные гепатиты) или внутренних (наследственные метаболические расстройства и другие генетические нарушения) причин [4]. Известно, что фиброз является физиологическим ответом организма, направленным на ограничение воспалительного очага от здоровой ткани и кровеносных сосудов. Гистологически ФП представляет собой замещение внеклеточными матричными белками (в том числе коллагеном) печеночных долек в паренхиме печени. Скорость формирования ФП зависит от этиологии повреждения печеночной ткани. При вирусных гепатитах фиброз начинается с системы портальной вены, откуда распространяется в паренхиму [5].

ФП приводит к утрате физиологических функций. При хронических вирусных гепатитах признанными факторами риска быстрого формирования фиброза и перехода его в цирроз печени или гепатоцеллюлярную карциному являются: возраст (≥55 лет), мужской пол, хронический активный гепатит, высокие уровни аланинаминотрансферазы (АЛТ), а также употребление алкоголя [4; 5].

Определение стадии ФП является приоритетным в выборе тактики лечения, однако признанное «золотым стандартом» диагностики фиброзных изменений морфологическое исследование биоптата печеночной ткани может приводить к опасным для жизни пациента осложнениям, например кровотечению, желчному перитониту, внутрипеченочным гематомам и пр. Кроме того, неравномерное распределение фиброзной ткани в печени повышает риски расхождения результатов морфологического исследования с реальной картиной [4; 6]. В связи с этим поиск новых методов диагностики и прогнозирования фиброзных изменений печени остается актуальным.

В таблице представлены основные гены-кандидаты ФП, исследованные зарубежными авторами.

Основные гены-кандидаты и их полиморфизмы, ассоциированные с фиброзом печени

Ген

Локализация

Полиморфизм

Эффект

Ссылка

HLA-DQA2

6p21.32

rs9276370

Факторы риска быстрого формирования фиброза и перехода его в цирроз печени или гепатоцеллюлярную карциному

18

HLA-DQB2

6p21.32

rs7756516

18

HLA-DPA1

6p21.32

rs3077

rs9277535

Способствуют элиминации вируса в некоторых азиатских популяциях

14

HLA-DQ

6p21.32

rs9275319

Фактор риска формирования гепатоцеллюлярной карциномы

15

HLA-DQ

6p21.32

rs3130542

rs2856718

rs7453920

Фактор риска формирования хронического вирусного гепатита

12

TNFα

6p21.33

rs1800629

Элиминация вируса

25

IL-28

1q32.1

rs12979860

rs8099917

Элиминация вируса.

Устойчивый вирусологический ответ

18

EHMT2

6p21.33

rs652888

Факторы риска формирования хронического вирусного гепатита

14

TCF19

6p21.33

rs1419881

6

UBE2L3

22q11.21

rs4821116

12

STAT4

2q32.2

rs7574865

Фактор риска формирования гепатоцеллюлярной карциномы

35

Примечание: p – короткое плечо, q – длинное плечо хромосомы.

Роль генов главного комплекса гистосовместимости. Гены, связанные с иммунной системой человека, играют большую протективную роль в отношении вирусов гепатита. Они определяют, как долго и с какой эффективностью печеночная ткань инфицированного человека будет противодействовать воспалительному процессу и аутоиммунным реакциям. Поэтому гены, кодирующие белки иммунной системы человека, в частности систему тканевой гистосовместимости (HLA, Human Leukocyte Antigens) – главный комплекс гистосовместимости (MHC, major histocompatibility complex), следует рассмотреть в первую очередь. Данные гены расположены на шестой хромосоме и кодируют около 150 антигенов [7].

Гены MHC расположены близко друг к другу. Эти гены разделены на три главных класса: класс I MHC, класс II MHC и класс III MHC. Существуют три главных гена класса I MHC, известные как HLA-A, HLA-B, HLA-C и HLA-C, и шесть главных генов класса II MHC, известных как HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-DQA1, HLA-DQB1, HLA-DRA и HLA-DRB1 [7; 8].

Т-лимфоциты, В-лимфоциты, естественные киллеры, имеющие на своей поверхности HLA-рестриктированные антигены, играют важную роль в формировании иммунного ответа на вирусную инфекцию. Большинство современных исследователей показывают, что полиморфизмы в области генов HLA II класса MHC могут быть связаны с персистированием вирусов гепатита в организме, а также с частотой развития гепатоцеллюлярного рака. Учитывая значимую связь между HLA и исходом вирусных гепатитов в исследовании Wang L. и соавт. (2016), следует, что полиморфизмы в данном гене связаны с прогрессированием ФП [8].

В 2009 году Kamatani Y. и соавт. исследовали 786 больных и 2201 здорового индивида в японской популяции, в результате исследования была обнаружена значимая взаимосвязь между восприимчивостью к вирусу гепатита В и одиночными нуклеотидными полиморфизмами в локусе HLA-DP: rs3077 в HLA-DPA1 и rs9277535 в HLA-DPB1 [9]. Другой группой ученых установлена ассоциация между высоким риском хронизации вируса и нуклеотидными полиморфизмами в локусе HLA-DQ: rs2856718 и rs7453920 в китайской популяции [10].

Было установлено, что ген DQB1 характеризуется многообразными эффектами в различных популяциях. Так, Duggal P. и соавт. (2013) установлено, что в африканской популяции эффект данного гена (аллели DQB1*0301 и DRB1*1101) в отношении гепатоцитов более выражен, чем в европейской популяции [11]. Однако, по данным исследований Hu Z. и соавт. (2013), развитию хронической инфекции способствует DQB1*0301, которую ранее характеризовали как протективную в отношении хронического гепатита С [12].

Интересные результаты получили Mack S.J. и соавт. в ирландской популяции (DRB1*0101 и DQB1*0501) [13]. В европейской популяции высокая скорость формирования ФП и перехода его в цирроз печени, а также риск хронизации вируса гепатита С ассоциировались с аллелем DRB1*0701 [14]. В китайской популяции с высоким риском развития гепатоцеллюлярной карциномы ассоциировался полиморфизм rs9275319 в гене HLA-DQ [15].

Аллели DRB1*1301 и DRB1*1302, как известно, обеспечивают протекцию от хронического гепатита B среди европейцев; а среди китайской популяции – DQA1*0301 и DQA1*0102. Полиморфизмы rs3077 и rs9277535 гена HLA-DP способствуют элиминации вируса в некоторых азиатских популяциях. В другом исследовании HLA-DPA1*0103-DPB1*0402 и HLA-DPA1*0103-DPB1*0401 ассоциировались с протективными свойствами, а HLA-DPA1*0202-DPB1*0501 и HLA-DPA1*0202-DPB1*0301 с восприимчивостью к хронической инфекции вируса гепатита B среди азиатов [14].

GWAS-исследования были проведены в японской, корейской, китайской популяции, метаанализ (62050 случаев и 29 исследований), включивший данные исследования, подтвердил ассоциации rs3077 и rs9277535 HLA-DPB1 с фиброзом печени [16-18].

Из I класса MHC особый интерес представляет ген HLA-G ввиду его антифиброзной роли в патогенезе ФП благодаря HLA-G-опосредованному снижению коллагена I. Взаимодействие между гепатоцитами и тучными клетками приводит к привлечению тучных клеток к гепатоцитам in vivo и in vitro, а также к значительному снижению выработки коллагена во все времена совместного культивирования после прямого или косвенного контакта тучных клеток с гепатоцитами отдельно или в присутствии TGF-β, IFN-α или IL-10. Amiot L. и соавторы (2019) показали, что экспрессия HLA-G возрастает во время совместного культивирования гепатоцитов и тучных клеток, при этом HLA-G воздействует как на тучные клетки, так и на гепатоциты, усиливая деградацию коллагена I [19]. В другом исследовании было обнаружено, что полиморфизм rs3130542 гена HLA связан с хронизацией инфекции вируса гепатита B [13].

Роль генов фактора некроза опухоли. Фактор некроза опухоли α (TNFα) – это про-цитокин, вырабатываемый макрофагами, моноцитами, нейтрофилами, T-клетками и естественными киллерами в ответ на воспаление, инфекцию и экологическое напряжение. Он стимулирует секрецию цитокинов и молекул адгезии, что также активирует нейтрофилы и играет важную роль в цитолитическом и нецитолитическом разрешении вирусных инфекций [20].

Полиморфизмы в гене TNFα могут влиять на развитие хронических вирусных гепатитов B и С, прогрессирование гепатита в цирроз печени и гепатоцеллюлярную карциному. Ген TNFα принадлежит классу III MHC, расположен на хромосоме 6 в положении 21.3. На данный момент изученными являются полиморфизмы: -163G/A, -238G/A, -308G/A, -376G/A, -857C/T, -863C/A и -1031T/C. В целом полиморфизмы, которые увеличивают уровень транскрипции TNFα, рассматривают как благоприятные для разрешения инфекции, элиминации вируса, но неблагоприятные в отношении прогрессирования цирроза печени при хронический инфекции. В естественных условиях TNFa дестабилизирует нуклеокапсид вируса гепатита B и снижает уровень ковалентно-закрытой ДНК вируса гепатита B в ядре [21].

El Din B. и соавторы (2016) исследовали связь между высоким уровнем TNFα в сыворотке и воспалением печени, стеатозом и фиброзом. Их результаты показали, что у пациентов с генотипом AA полиморфизма -308 (TNFα) уровень АСТ, AЛT и общего билирубина значительно выше, чем у пациентов с генотипом GG. Кроме того, у пациентов с вирусным гепатитом С с тяжелыми патологическими состояниями печени (воспаление, стеатоз и фиброз) наблюдаются высокие частоты генотипов GA или AA гена TNFα. Авторы подтвердили результаты предыдущих исследований, в которых значительное повышение уровня TNFα в сыворотке наблюдалось у пациентов с циррозом печени и коррелировало с прогрессированием до гепатоцеллюлярной карциномы. Кроме того, высокий TNFα играет роль в патогенезе жировой болезни печени и приводит к тяжелому повреждению печени у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени [22].

Роль генов интерлейкинов. Клеточный иммунитет играет важную роль в элиминации вируса в организме хозяина, нуклеотидные замены в генах интерлейкинов могут влиять на эффективность противовирусной терапии, тем самым приводя к быстрому формированию ФП и недостаточности печеночной функции.

Интерлейкин 10 (IL-10) - противовоспалительный цитокин, продуцирующийся геном IL10. IL-10 обладает свойством множественного действия гена в отношении иммунорегуляции и противовоспалительного ответа. Данный ген снижает экспрессию макрофагов, повышает жизнеспособность В-лимфоцитов, их пролиферацию и выработку антител [23].

У человека ген IL10 продуцируется главным образом моноцитами и, в меньшей степени, лимфоцитами, включая Т-хелперы 2-го типа (TH2), тучные клетки, CD4+CD25+Foxp3+ регуляторные Т-клетки, и некоторыми субпопуляциями активированных T- и B-лимфоцитов [24].

Самыми изученными полиморфизмами гена IL10 на данный момент являются -1082 G/A, -819 C/T и -592 C/A. Для которого гаплотип GCC связан с высоким уровнем синтеза IL-10, в то время как гаплотип ATA связан с низким уровнем его синтеза. Высокие уровни IL-10 в сыворотке крови характеризуются негативными в отношении носителя свойствами, поскольку IL-10 подавляет клеточную реакцию T-клеток. В исследованиях было обнаружено, что люди с гаплотипом ATA лучше отвечают на противовирусную терапию [25].

Интерлейкин 18 (IL-18) - провоспалительный цитокин, принадлежащий к семейству интерлейкина 1. Синтезируется макрофагами и другими клетками организма. Также играет значительную роль в инфекционных и аутоиммунных заболеваниях. Ген IL-18 расположен на 23.1on q хромосомы 11. Два полиморфизма в области гена IL-1 (C/A -607 и G/C -137) обеспечивают протективное действие, препятствуют формированию цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы. Функция данных полиморфизмов заключается в разрушении связывающих участков транскрипционного фактора, приводящем к снижению экспрессии гена IL-18 [26].

В исследовании Swidnicka-Siergiejko и соавторов (2019) обнаружены связи между уровнями IL-18 и циррозом печени, индекс MELD положительно коррелировал с IL-18. Корреляция уровней IL-18 с показателями печеночной недостаточности позволяет предположить важную роль IL-18 в прогрессировании заболевания и его потенциальное использование в качестве неинвазивного теста для оценки фиброзных изменений ткани печени [27].

Ген IL28 расположен на длинном плече хромосомы 19, он имеет две изоформы: IL28A и IL28B. Известно, что однонуклеотидные замены в гене IL28A могут приводить к самопроизвольной элиминации вируса гепатита С. Основную роль играют две замены: замена цитозина на тимин (C>T) в однонуклеотидном полиморфизме rs12979860 и замена тимина на гуанин (T>G) в однонуклеотидном полиморфизме rs8099917 [28].

В исследовании Кухаревой Н.И. и соавторов (2017) было обнаружено, что генотипы CT/TG, TT/TT, TG, GG гена IL28В и группа крови А(II) как по отдельности, так и при их сочетании повышают отношение шансов отрицательной динамики ФП при недостижении устойчивого вирусологического ответа (УВО) на фоне интерферонотерапии [29]. В работе Усыченко Е.И. (2015) была выявлена ассоциация генотипа TT IL-4 (C589T) и степени ФП [30].

Роль генов интерферонов. Интерфероны (ИФН) – это белки, вырабатываемые лейкоцитами, фибробластами, активированными Т-лимфоцитами, макрофагами в ответ на вторжение вирусных агентов, антигенов бактерий и некоторых химических соединений. Интерфероны связываются с рецепторами клеток и оказывают влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки [31].

Полиморфные варианты гена IFNR1 могут повысить восприимчивость или же усилить протективные свойства организма в отношении инфицирования вирусом гепатита B. Аллели G и C в положениях -568 и -408 гена IFNR1 и их связанный гаплотип ведут к снижению восприимчивости к хронической инфекции вируса гепатита В, в то время как аллели C и T, в положениях -568 и 408 и их связанном гаплотипе III, были связаны с более высоким риском хронической инфекции вируса гепатита B [32].

Полиморфизмы в других генах (IFNL3 и IFNL4) могут привести к недостаточному ответу на интерфероновую терапию. Не исключается роль микро-РНК (miR-122) в инфицировании вирусными гепатитами. Связывание miR-122 в геноме вирусов гепатита стимулирует его репликацию. Предполагается, что снижение экспрессии miR-122 связано с УВО у пациентов с хроническим гепатитом С [33].

N.Ma и соавторы (2018) изучили связь между риском инфицирования вирусом гепатита В и функциональными полиморфизмами генов IFNL4, IFNLR1, IFNA1, IFNA2, IFNA5 и IFNAR2 (всего 14 локусов) в китайской популяции (3128 человек). Значимые ассоциации наблюдались для вариантов генов IFN: гены IFNAR2, IFNLR1 ассоциировались с элиминацией вируса гепатита В, в то время как полиморфный вариант rs4649203 гена IFNLR1 с УВО. Кроме того, авторы обращают внимание на полиморфизмы в генах IFNA1, IFNA2, IFNL4 и связывают их с формированием гепатоцеллюлярной карциномы. Генотип rs12971396 G, rs8113007 T и rs7248668 А гена IFNL4 встречался чаще в группах с циррозом печени и гепатоцеллюлярной карциномой. Ген IFNL4 связан с прогрессированием вирусного гепатита В. Полиморфные варианты генов IFNA1- rs1831583 и IFNA2- rs649053 связаны с развитием гепатоцеллюлярной карциномы. Полиморфные варианты rs4649203, rs7525481 гена IFNLR1 являются предикторами инфекции, а rs4649203 гена IFNLR1 – предиктором спонтанного клиренса. Полиморфизмы rs1051393, rs12233338 гена IFNAR2 могут быть прогностическими маркерами инфекции в китайской популяции [34].

Другие гены, ответственные за фиброз. Кроме генов иммунной системы человека, в развитии собственно фиброзных изменений в ткани печени играют роль гены, регулирующие синтез и распад коллагена. У носителей определенных генотипов может наблюдаться предрасположенность к активному фиброгенезу, следовательно, быстрому замещению здоровой печеночной ткани на фиброзную.

R. El Sharkawy и соавторы (2018) исследовали полиморфный вариант гена STAT4 rs7574865, связанный с развитием воспаления в ткани печени и прогрессированием фиброза. Авторы обнаружили, что генотип GG был связан с более низкими уровнями мононуклеарных клеток периферической крови и естественных киллеров. Генетическая предрасположенность к персистенции вирусов гепатита, воспалению печени и фиброзу ассоциируется с вариантом гена STAT4 rs7574865. Последующие действия на функцию естественных киллеров через STAT4-зависимый синтез IFN-γ, по мнению авторов, способствуют быстрому ФП [35].

Juzėnas S. и соавторы (2019) выявили, что гетерозиготная мутация C282Y в гене HFE была связана с циррозом печени в литовской популяции. В гендерном анализе гетерозиготные мутации C282Y и гомозиготные H63D были связаны с циррозом печени у мужчин в той же популяции [36]

Николаева Н.И. и соавт. (2012) обнаружили статистически значимую зависимость между быстрым формированием ФП и аллельными вариантами генов IL-1β (-511 ТТ), IL-10 (-1082 АА), TNF-α (-238 GA или AA) и HFE (С282Y или Y282Y) [37].

В исследовании Самоходской Л.М. и соавторов (2015) обнаружены ассоциации между быстрым фиброзом и мутацией генов AGT G-6T, AGT235 M/T, CYBA 242 C/T. В ходе анализа авторами было выявлено протективное влияние гомозиготного варианта ТТ гена ITGA2 807 C/T на темпы фиброза [6].

Также известны следующие полиморфизмы, сопряженные с хронизацией вируса гепатита В: rs652888 в гене EHMT2, rs1419881 в гене TCF19, rs4821116 в гене UBE2L3. Ген UBE2L3 кодирует фермент сопряжения убиквитина, который увеличивает активацию TNF после стимуляции CD40 в B-клетках, а также стимулирует TNF в моноцитах. Протективный вариант rs4821116 связан с высокими уровнями UBE2L3 mRNA в моноцитах периферической крови. Ген UBE2L3 также играет определенную роль в формировании аутоиммунных заболеваний. Так, ген UBE2L3 обеспечивает, с одной стороны, защиту от вирусов, и предрасположенность к аутоиммунной агрессии – с другой [38].

Заключение. Несмотря на противоречивость результатов ранее проведенных работ, исследование генов-кандидатов предрасположенности к фиброзу печени позволит приблизиться к пониманию механизмов формирования таких осложнений хронических вирусных гепатитов, как цирроз печени. Выполненный обзор научных работ позволил установить значительный вклад генов иммунной системы человека не только в скорость фиброзный процессов в ткани печени, но и формирования устойчивого вирусологического ответа. Выявление генетических предикторов раннего развития фиброзных изменений ткани печени при хронических вирусных гепатитах имеет важное значение в прогнозировании осложнений и выборе тактики лечения.