Исследование гиперсенситивности к фенилтиокарбамиду у жителей разных климатогеографических зон

ИССЛЕДОВАНИЕ ГИПЕРСЕНСИТИВНОСТИ К ФЕНИЛТИОКАРБАМИДУ У ЖИТЕЛЕЙ РАЗНЫХ КЛИМАТОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ЗОН.

, ,

Воронежская государственная медицинская академия им. , г. Воронеж

Кафедра биологии с экологией (зав. кафедрой профессор )

Кафедра общей врачебной практики (семейной медицины)

(зав. кафедрой профессор )

Актуальность исследования.

Наследуемая способность людей ощущать или не ощущать горечь фенилтиокарбамида (ФТК), привлекла внимание еще с начала 30-х годов. Однако вопрос о чувствительности к фенилтиокарбамиду служит предметом многочисленных популяционных генетических исследований, проводимых практически повсеместно и сегодня. Данный признак, наряду с другими генетическими маркерами, используется для выяснения взаимосвязей между человеческими популяциями [, , 1983].

Методом множественных проб исследованы различные популяции людей. Установлено, что способность ощущать вкус этого соединения наследуется как аутосомно-доминантный признак. В конце XX века были открыты гены, кодирующие вкусовые рецепторы горечи у человека, их обозначили как T2R или Tas2R [E. Adler, 2000]. Ген вкусовой чувствительности к ФТК расположен на 7 хромосоме – 7q34. Аллели гена T2R кодируют, в большинстве популяций, две разновидности G – протеина, формирующего вкусовую чувствительность к ФТК. Эти два белка отличаются между собой аминокислотами в трех позициях белковой цепи. Протеин тестеров имеет в позициях 49, 262 и 269 пролин, аланин и валин соответственно, поэтому этот протеин обозначается как PAV. Протеин нетестеров имеет в указанных позициях другие аминокислоты (аланин, валин, изолейцин соответственно) и обозначается как AVI. Аллели, кодирующие эти белки, получили название PAV и AVI [D. Drayna, 2003]. Они определяют бимодальное распределение порогов чувствительности к ФТК и классическую модель рецессивного наследования.

По мнению L. M. Bartoshuk и соавторов (1994) популяцию людей по способности ощущать горький вкус можно поделить на 3 категории: «нечувствительные», имеющие в генотипе два рецессивных аллеля (tt), со средним уровнем ощущения вкуса горечи, представленные гетерозиготным состоянием (Tt) и «сверхчувствительные» лица с набором из двух доминантных аллелей (ТТ). Однако по данным Дж. Харрисона и соавторов (1979) порог чувствительности к этому веществу у гетерозигот (Tt) вы­ше, чем у гомозигот (ТТ). Соответственно тестеры или ФТК+ являются либо гомозиготами по PAV – аллелю (ТТ) или гетерозиготами по PAV и AVI – аллелям (Tt). Нетестеры или ФТК– являются гомозиготами по рецессивному аллелю t, т. е. tt.

Популяционными исследованиями выявлены значительные вариации способности ощущения ФТК среди населения различных районов мира. Наименьшая частота ощущения свойственна коренному населению Австралии, низкая и средняя – населению стран Европы, Средиземноморья, Южной Азии, высокая частота характерна для населения Восточной, Юго-Восточной Азии и Океании, наиболее высокая наблюдалась в Африке и у американских индейцев. По другим данным к «нечувствительным» относят около 30% европеоидов [S. C. Werner, S. H. Ingbar, 1978], 3% негроидов [A. C. Allison B. S. Blumberg, 1959]. Совершенно очевидно, что эти различия связаны с расовыми различиями населения [C. A. Allison H. R. Nevanlinna. 1952]. Имеются сведения о корреляции между способностью ощущать вкус ФТК и некоторыми формами эутиреоидного зоба и сахарного диабета [, 2007, 2009]. Еще в 1949 году H. Harris и H. Kalmus отметили, что гомозиготы по рецессивному гену tt предрасположены к узловатому зобу. и соавторы (2007) установили, что у нетестеров трансформация узлового зоба в рак щитовидной железы происходит в 1,5 раз быстрее, чем у тестеров. и соавторы (2000), проводя анализ взаимосвязи между сенситивностью к ФТК и заболеваемостью железодефицитной анемией, выявила, что больных, не ощущающих вкуса ФТК, в 2,3 раза больше, чем здоровых. и (2002) наблюдали у нетестеров более частый переход острого вирусного гепатита в хронический. Kaplan A. R. (1964) были получены данные о преобладании доминантно чувствительных ко вкусу ФТК среди больных дуоденальной язвой. и соавторы (2004) выявила наибольшее число пациентов с тяжелыми формами гастродуоденальной патологии среди «гиперчувствительных» к ФТК. и (2005) отметили более благоприятное течение ВИЧ – инфекции у нетестеров, но более частое развитие у них кандидоза кишечника и инфекции, вызванной вирусом Эпштейн – Барр. (2008), исследуя ассоциации фенотипов «ФТК+» и «ФТК–» со степенью тяжести, прогрессирования и повреждения при ревматоидном артрите не выявил статистически значимых различий.

Таким образом, кроме популяционно-генетических, индивидуальная способность ощущать вкус ФТК, имеет и медицинский интерес. Одним из эффективных подходов для выявления наследственной природы мультифакториальных заболеваний является определение ассоциаций этих видов патологии с генетическими маркерами. Накопление этих маркеров при том или ином заболевании с большей частотой, чем в общей популяции, может свидетельствовать о значении генетических механизмов в генезе болезни и поможет в их прогнозировании и предупреждении. В связи с тем, что количества ощущающих и не ощущающих вкус ФТК людей в различных популяциях не одинаковы, этот признак может быть использован и в этнической антропологии. Сравнивая частоты встречаемости генов, определяющих ощущение вкуса ФТК (T, t), среди людей разных рас, народностей, популяций, можно определять степень их генетической близости.

Цель: популяционно-генетическое изучение распределение порога вкусовой чувствительности к фенилтиокарбамиду у представителей различных этнических групп и рас.

Материалы и методы.

За основу был взят метод определения чувствительности к фенилтиокарбамиду, разработанный в 1949 году H. Harris и H. Kalmus. В 100 мл дистиллированной воды растворяли навеску ФТК массой 260 мг. Получается исходный раствор (разведение 0), каждое последующее разведение уменьшалось вдвое. Таким образом, использовалась серия из 15 разведений ФТК в прогрессии 2,6 г на 1 л дистиллированной воды с предъявлением испытуемому в порядке от наименьшей величины n (0,08 мг/л) до момента четкого ощущения горечи. Испытуемому предлагалось поместить на область корня языка полоску фильтровальной бумаги, предварительно смоченную в растворе ФТК известной концентрации, определяя таким образом свою индивидуальную способность или неспособность ощущать горький вкус фенилтиокарбамида, ФТК+ или ФТК–. Каждое испытание начиналось с использования раствора с наименьшей концентрацией препарата фенилтиокарбамида. В случае, когда обследуемые подтверждали, что ощущают вкус, для проверки своих ощущений им предлагалось сделать еще одну пробу (следующую по увеличению концентрации). При подтверждении положительного результата, фиксировался предыдущий номер разведения.

Для проведения данного исследования было выбрано 339 практически здоровых молодых человека в возрасте от 17 до 29 лет, обучающихся в ВГМА, жителей Центрально-Черноземного региона РФ и приехавших в Воронеж из других стран. Обследование студентов представляется интересным, поскольку это относительно однородная группа по образу жизни, возрасту и социальным особенностям. Однако с точки зрения географического критерия эти группы относятся к отдельным этносам. Из них 69 человек, жители Ирака и Сирии – группа «Арабы», 71 человек, проживающие в Индии – группа «Индусы», 65 человек, жители Кении – группа «Негроиды», 25 человек из Дагестан" href="/text/category/dagestan/" rel="bookmark">Дагестана – группа «Дагестан» и местное население Центрально-Черноземного региона РФ (ЦЧ) – группа «Контроль»– 109 человек.

Результаты исследования.

Распространенность сенситивности к фенилтиокарбамиду среди небольшого числа популяций из разных климато-географических зон представлена на таблице 1.

Таблица 1.

Особенности распределения чувствительности к фенилтиокарбамиду среди практически здоровых людей

Группы	Количество обследуемых	Ощущающие вкус	Неощущающие вкус
Абс. количество	%	Абс. количество	%
Арабы	69	54	78,3	15	21,7
Индусы	71	46	64,8	25	35,2
Негроиды	65	61	93,8	4	6,2
Дагестан	25	23	92	2	8
Контроль	109	86	78,9	23	21,1

Доля лиц, не ощущающих горького вкуса фенилтиокарбамида, среди арабского населения составляет 21,7%, примерно такой же результат получен при обследовании жителей Центрально-черноземного региона РФ. Он составляет 21,1%. Высокий процент нон-тестеров отмечен среди индусов – 35,2%, в то время как среди кенийцев эта цифра составила 6,2%.

Принимая генотип этих неощущающих вкуса как гомозиготный по рецессивному гену (tt), определили частоты аллелей сенситивности к ФТК в исследуемых популяциях. Эти данные представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Частоты распределения аллелей сенситивности к ФТК

Фенотип	Ген	Арабы	Индусы	Негроиды	Дагестан	Контроль
ФТК+	T	0,53	0,41	0,75	0,72	0,54
ФТК+	T, t	0,5	0,48	0,38	0,4	0,5
ФТК–	t	0,47	0,59	0,25	0,28	0,46

Определение частоты генов проводилось согласно закону Харди – Вайнберга.

Распределение пороговых величин, при которых у обследуемых впервые появляется ощущение вкуса препарата, представлено в виде гистограмм на рисунках 1, 2, 3, 4 и 5.

Рис. 1. Распределение индивидуумов по способности ощущать вкус ФТК среди арабов.

Рис. 2. Распределение индивидуумов по способности ощущать вкус ФТК среди индусов.

Рис. 3. Распределение индивидуумов по способности ощущать вкус ФТК среди негроидов.

Рис. 4. Распределение индивидуумов по способности ощущать вкус ФТК среди дагестанцев.

Рис. 5. Распределение индивидуумов по способности ощущать вкус ФТК среди местных жителей ЦЧ.

Как видно из представленных диаграмм, пороговые величины сенситивности к ФТК, у испытуемых различны. Среди арабов наибольшее количество сенситивных лиц приходится на концентрацию препарата 0,02 – 0,08 г/л. У индусов обращает на себя внимание способность различать вкус фенилтиокарбамида в более сильных концентрациях с 0,04 по 0,33 г/л. У негроидов – это разведения с концентрацией 0,01 – 0,16 г/л. У дагестанцев эти показатели приходятся на значения с 0,02 по 0,16 г/л. У местных обследованных эти показатели приходятся на концентрацию препарата 0,02 – 0,08 г/л.

Эти данные были обработаны на ПЭВМ IBM PS с помощью стандартных пакетов программ. В расчетах применялись методы параметрической статистики, позволяющие выявить достоверность влияний какого – либо фактора на изучаемый параметр путем оценки дисперсий выборок, что дает возможность оценить достоверность между различными наборами данных, связанных с воздействием одного фактора.

Вариабельность параметров чувствительности к ФТК представлена в таблице 3.

Таблица 3.

Вариабельность параметров чувствительности к ФТК

Группы	Показатель ФТК
Арабы	5,13 ± 0,46
Индусы	2,83 ± 0,33
Негроиды	5,89 ± 0,47
Дагестан	6,8 ± 0,83
Контроль	5,69 ± 0,41

Проведенный анализ выявил, что показатель сенситивности к фенилтиокарбамиду достоверно отличается между контрольной группой и индусами, между арабами и индусами, а также между индусами и негроидами (p < 0,05).

Обсуждение результатов.

Используемая концентрация раствора ФТК, от 0,08 мг/л и до 2,6 г/л позволяет выявить индивидуальные особенности вкусовой чувствительности человека. Отнесение индивидуума к тому или иному фенотипу чувствительности ФТК возможно за счет изучения распределения порогов чувствительности в данной популяции. Типы распределения чувствительности к ФТК в исследуемых популяциях очень изменчивы. Возможным объяснением этому может служить влияние факторов генотипической и внешней среды на проявления генотипа локуса, отвечающего за сенситивность к ФТК. Особый интерес представляет распределение в популяции индусов, которое от всех прочих отличается с одной стороны низким порогом чувствительности, а с другой стороны большим количеством неощущающих вкуса лиц.

Анализ сенситивности к ФТК в представленных популяциях выявил так называемое бимодальное распределение, в котором один пик характеризует ощущающих, а другой – не ощущающих вкус. Эти данные согласуются с литературными источниками (Harrison G. A., 1961). Бимодальное распределение касается способ­ности ощущать вкус не только фенилтиокарбамида, но и многих других, родственных соединений. Однако наиболее четкое разделение двух фенотипов характерно именно для ФТК.

Литературные данные, объясняющие механизмы восприятия сенситивности ФТК неоднозначны. D. McBurney (1978) высказал предположение о существовании по крайней мере 3 классов рецепторов для восприятия горечи. По данным E. Adler и др. (2000) это количество достигает 60. G. Olson и соавторы (1989) считают, что ощущение вкуса горечи лучше всего соответствует двулокусной модели, где один локус отвечает за сенситивность к ФТК, а другой контролирует более широкий спектр горечей. и (1969, 1973) была выдвинута и подтверждена на семейных и популяционных материалах гипотеза множественных аллелей в наследовании чувствительности к ФТК. В результате долговременных повторных наблюдений за порогами чувствительности гиперсенситивных лиц, а также накопления посемейных данных с последующим проведением генетического анализа было доказано, что гиперсенситивность человека к ФТК является исключительно стабильным индивидуальным физиологическим признаком, а также выявлено схема трехаллельного аутосомного контроля чувствительности к ФТК. Показано, что гиперсенситивность определяется наличием особого аллеля Т2, доминантного по отношению к аллелю t и кодоминантного к ранее известному аллелю Т, который предложено обозначать Т1.

Индивидуальный порог чувствительности к ФТК - устойчивое свойство организма, что не характерно для других сенсорных систем организма. Согласно данным (1973), колебания чувствительности к ФТК у человека составляют в среднем 0,076 единицы порога с крайне малой вероятностью отклонения ± 1 – 2 единицы порога.

При обсуждении биологической изменчи­вости человека необходимо учитывать, что люди отличаются друг от друга по многочисленным биохимическим и физиологическим признакам. Биохимические реакции, лежащие в основе различных уровней чувствительности человека пока не установлены. Возможно, это связано с особенностями метаболизма, например, с активностью ферментов, регулирующих уровень и скорость деструкции антитиреоидных соединений в организме. Это могут быть и генетически детерминированные особенности реакций организма на природные и техногенные факторы, например, соли тяжелых металлов, действие которых реализуется с различной эффективностью в женском и мужском организме [S. C. Werner, 1978].

Таким образом, в процессе эволюции человека происходит формирование наиболее оптимального в определенных климатогеографических условиях для организма генетически обусловленного порога вкусовой чувствительности к фенилтиокарбамиду, который на протяжении всего периода индивидуального развития остается постоянным.

Выводы

1.  Пики порогов чувствительности и пороговые величины ощущения ФТК в обследуемых популяциях отличаются.

2.  Выявлен статистически достоверный низкий порог чувствительности к ФТК у индусов по сравнению с другими исследуемыми.

Литература.

1.  , , Анализ Взаимосвязи генетических макеров с железодефицитной анемией (менделеевские моногенные маркеры и полигенные признаки) Российский медицинский журнал №3 2000. – С. 22-24.

2.  , Ю. м. Захаров, . Клинико-морфологические различия гастродуоденальной патологии у детей с разной вкусовой чувствительностью к фенилтиокарбамиду // Известия Челябинского научного центра, специальный выпуск (25), 2004.

3.  Карпенко и удельный вес острых и хронических вирусных гепатитов у лиц чувствительных и нечувствительных к фенилтиомочевине / , // Актуальные проблемы медицины: сб. науч. Тр. Гомель.2002. Вып. 3. С. 77 – 80.

4.  Козорез особенности ВИЧ – инфекции у больных чувствительных и нечувствительных к фенилтиомочевине / , // Достижения фундаментальной клинической медицины и фармации. Витебск: ВГМУ, 2005. С. 145 – 148.

5.  Маленченко к фенилтиокарбамиду при тиреоидной патологии / , , // Вестник национальной академии наук Беларуси. 2007. №2. С. 8 – 12.

6.  , , и др. Исследование вкусовой чувствительности к фенилтиокарбамиду при заболеваниях щитовидной железы //Проблемы эндокринологии, 2009, Т.55, №2. С.45 – 48.

7.  Рычков к фенилтиокарбамиду в одном из изолятов Сибири //Генетика, 1969. Т.5, №3. С. 116 – 122.

8.  Рычков исследования по генетике гиперсенситивности к фенилтиокарбамиду у человека (экспериментальные, популяционные и семейные данные) //Генетика, 1973. Т.9, №7. С. 139 – 152.

9.  , Переверзева обонятельной и вкусовой чувствительности у детей Бурятской АССР //Вопросы антропологии, выпуск 72, 1983. – Изд. Московского университета.

10. Ягур маркер «сенситивность к фенилтиокарбамиду» и клинический полиморфизм ревматоидного артрита // БГМУ – Информация – МЖ 2(24), 2008.

11. Харрисон Дж, Уайнер Дж., Биология человека. – М:Мир, 1979.

12. Adler E. A novel family of mammalian taste receptors / E. Adler, M. A. Hoon, K. L. Mueller //Cell. – 2000. – Vol. 100. – P. 693 – 702.

13. Allison A. C., Nevanlinna H. R. Taste deficiency in Lappish and Finnish populations. Ann. Eugenics, 17, 113, 1952.

14. Allison A. C., Blumberg B. S. //Hum. Biol. – 1959. – Vol. 31. – P. 352 – 359.

15. Bartoshuk L. M., Duffy V. B., Miller J. G. // Physiol. Behav. – 1994. – Vol. 56. – P. 1165 – 1171.

16. Drayna D. Genetic analysis of a complex trait in the Utah Genetic Reference Project: a major locus for PTC taste ability on chromosome 7q and a secondary locus on chromosome 16p / D. Drayna et al. // Hum. Genet., 2003. Vol. 112. P. 567 – 572.

17. Fox A. L. //Science. – 1931. – Vol. 73. – P. 14– 15.

18. Harris H., Kalmus H. //Ann. Eugen. (Camb.). – 1949. – Vol. 14. – P. 24– 31.

19. Harris H. (1969). Human biochemical genetics. Cambridge University Press.

20. Harrison G. A. (ed.) (1961). Genetical variation in human populations.

Pergamon, Oxford.

21. Harrison G. A. , Peel J. (1969). Biosocial aspects of race. Blackwells, Oxford.

22. Kaplan A. R., Fisher R., Glanville E. et al. Differentiai taste sensitivities in duodenal and gastric ulcer patients. Gastroenterology, 47, 604, 1964.

23. McBurney D. H. //Handbook of Perception: Testing and Smalling /Eds E. C. Carterette, M. P. Friedman. – New York, 1979. – Vol. 6.

24. Olson G. M. Boehnke M. Nieswanager K. et al. //Genet Epidemiol. – 1989. – Vol. 6. – P. 423– 434.

25. The Thyroid: A Fundamental and Clinical Test / Eds S. C. Werner S. H., Ingbar. –

4 – th Ed. – New York, 1978.