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).