Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Введение

На сегодняшний день изучение иммунной системы и генов, участвующих в ее регуляции, а также функций, в которых они участвуют, является одной из актуальных проблем. Система HLA (Human Leukocyte Antigens – человеческие лейкоцитарные антигены) обладает высокой полиморфностью [1–3]. В настоящее время изучение этой системы в профиле различных народов и этнических групп необходимо для разработки HLA-профиля каждой популяции, что обеспечивает понимание регуляции иммунной системы и развитие показателей ее высокой или низкой активности. Сегодня актуально изучение особенностей иммуногенетического профиля, определяемого историческим развитием различных этнических групп и отношениями между популяциями. Знание «нормального» распределения HLA-генов и антигенов в отдельных популяциях важно для выявления связи HLA с заболеваниями, характерными для конкретных регионов, а также для понимания генетических основ патогенеза различных болезней [4, 5]. С другой стороны, данные о фенотипе и генотипе HLA популяции вместе с историческими, лингвистическими и другими исследованиями могут дать интересную информацию для определения происхождения различных этнических групп. Известно, что гены и антигены HLA участвуют в иммунных ответах, обеспечивая не только иммунный гомеостаз организма, но и взаимодействие иммунной системы с другими системами организма – нервной, эндокринной и другими, а также межклеточные взаимодействия во всех физиологических процессах [6, 7]. Изучение генов системы HLA и их аллелей на уровне конкретной популяции позволяет разработать маркеры на уровне HLA для этой популяции и предсказывать вероятность возникновения заболеваний [8, 9]. Исследование генов HLA класса I имеет большое значение при трансплантации органов для решения проблемы гистосовместимости, а эти данные широко применяются в клинической практике. Известно, что население Самаркандской области исторически характеризуется богатым этногенезом. Согласно историческим данным, формирование узбекского народа связано с участием двух крупных расовых элементов кавказского и монголоидного. Поэтому изучение HLA-профиля населения Самаркандской области является актуальной задачей. На сегодняшний день учеными широко применяется интеграционный подход к изучению системы HLA. Для этого создана международная биоинформационная база, в которую исследователи и ученые вносят первичную информацию о HLA-генах и белках [www.https://hla.alleles.org/nomenclature/index.html]. Поэтому изучение генетической структуры и этнических особенностей населения Самаркандской области имеет большое значение не только с исторической, но и с медицинской точки зрения. HLA-DRB1 относится к β-цепям генов HLA класса II. Молекулы II класса являются гетеродимерами, состоящими из α-цепи DRA и β-цепи DRB, обе из которых локализованы в мембране. HLA-DRB играет центральную роль в иммунной системе, представляя пептиды, полученные из клеток [10, 11] . Молекулы II класса экспрессируются в антиген-презентирующих клетках – B-лимфоцитах, дендритных клетках и макрофагах. β-цепь имеет молекулярную массу примерно 26–28 kDa и кодируется 6 экзонами, 1-й экзон кодирует сигнальный пептид, 2-й и 3-й экзоны кодируют два внешних домена, 4-й экзон кодирует трансмембранный домен, 5-й экзон кодирует цитоплазматический хвост [12–14].

Цель исследования – определить частоту встречаемости функциональных аллелей генов HLA-DRB у здорового населения Самаркандской области и оценить их популяционную структуру.

Материал и методы исследования

Молекулярно-генетические исследования проводились на базе отдела молекулярной генетики и цитогенетики Республиканского специализированного научно-практического медицинского центра гематологии Министерства здравоохранения Республики Узбекистан. Для исследования были отобраны образцы венозной крови 67 практических здоровых жителей Самарканда, не страдающих от серьезных хронических заболеваний. Формирование групп для молекулярно-генетических исследований проводилось методом случайного отбора. В качестве контрольной группы для проверки соответствия распределения генотипов равновесию Харди – Вайнберга использовалась вся совокупность обследованных здоровых индивидов (n = 67, n = 30 женщин, n = 37 мужчин) проживающих в Самаркандской области, представляющая однородную по этническому происхождению популяционную выборку. От всех участников было получено информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией. Средний возраст исследованных лиц составил 38,3±2,8 года. Ожидаемые частоты гомо- и гетерозигот рассчитывались на основании наблюдаемых аллельных частот HLA-DRB, что соответствует стандартному подходу в популяционно-генетических исследованиях. Полученные данные не выявили статистически значимых отклонений от равновесия Харди – Вайнберга, что указывает на относительную генетическую стабильность исследуемой популяции.

ДНК выделялась из крови с помощью колоночного метода QIAamp DNA Blood Mini Kit. Концентрация ДНК определялась флуориметрическим методом на приборе Qubit® 3.0. Генотипирование HLA-DRB проводилось методом ПЦР-SSP с использованием тест-систем, HLA-DRB1 и его аллелей HLA-DRB3 (Item number VHPS-4160), HLA-DRB4 (Item number VHPS-4161), HLA-DRB5 (Item number VHPS-4162), Biomol (Германия), ПЦР-условия: 10 мкл реакции, включающей 1 мкл ДНК, dNTP 0,2 мМ, Tris-HCl 67 мМ (pH 8,8), MgCl₂ 2,5 мМ, NaCl 50 мМ, 2-меркаптоэтанол 1 мМ, 1 ед. термостабильной ДНК-полимеразы.

Для анализа экспериментальных данных и проведения статистических расчетов в ходе исследования использовались специальные биостатистические модули программного комплекса Arlequin 3.5.2. Анализ проводился в соответствии со стандартами медицинской и генетической статистики, при этом применялись основные статистические показатели. В частности, в исследуемой группе определялись частоты аллелей, характерные для HLA-локусов.

Результаты исследования и их обсуждение

Частоты распространения аллелей HLA-DRB1 в узбекской популяции различаются среди этнических групп и популяций. Распределение аллелей DRB1 и его паралогов DRB3/4/5 и данные о частоте встречаемости полиморфизмов HLA-DRB в узбекской популяции Самарканда представлены в табл. 1.

В табл. 1 представлено популяционное распределение аллелей генов HLA-DRB, включающее количество выявленных аллелей, частоту их встречаемости (%) и аллельную (генную) частоту (X). Как видно из табл. 1, наибольшую распространенность имеют аллели DRB1*01:01, DRB1*03:01 и DRB1*04:01, частота встречаемости которых составляет соответственно 11,19; 10,45 и 9,70 %, что отражается и в высоких значениях аллельной частоты (0,112; 0,104; 0,097). Это указывает на их доминирующее положение в исследуемой популяции.

Таблица 1

Популяционное распределение аллелей генов HLA-DRB

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таблица 2

Ожидаемые гомо- и гетерозиготы аллелей HLA-DRB по закону Харди – Вайнберга

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Аллели с умеренной частотой представлены вариантами DRB1*01:02, DRB3*01:01, DRB4*01:01 и DRB5*01, частота встречаемости которых колеблется от 5,97 до 8,21 %. Их вклад в генофонд популяции также является значимым, что подтверждается значениями генной частоты в пределах 0,060–0,082. Наименьшую распространенность, согласно табл. 1, демонстрируют аллели DRB1*08:01, DRB1*11:01, DRB1*15:01 и DRB3*01:02, частота встречаемости которых не превышает 3 %. Эти аллели относятся к редким вариантам в данной выборке.

В целом данные табл. 1 свидетельствуют о выраженной гетерогенности аллелей HLA-DRB и неравномерном распределении их частот в популяции, что может иметь значение для иммуногенетических и клинико-популяционных исследований.

Как показано в табл. 2, для аллелей генов HLA-DRB были рассчитаны ожидаемые значения гомо- и гетерозиготности в соответствии с законом Харди – Вайнберга на основе их аллельных частот (p). Полученные данные позволяют оценить степень генетического разнообразия и популяционную устойчивость исследуемой выборки. Для всех проанализированных аллелей характерны низкие ожидаемые значения гомозиготности (p²), что обусловлено умеренными и низкими аллельными частотами большинства вариантов. Наибольшие значения ожидаемой гомозиготности отмечены для наиболее распространенных аллелей локуса DRB1-DRB1*01:01 (1,25 %), DRB1*03:01 (1,08 %) и DRB1*04:01 (0,94 %), что согласуется с их доминирующим положением в популяции (табл. 2).

В то же время для редких аллелей, таких как DRB108:01, DRB111:01 и DRB1*15:01, ожидаемая гомозиготность минимальна и не превышает 0,05 %, что отражает их ограниченное распространение в исследуемой группе (табл. 2). Ожидаемая гетерозиготность (2p(1–p)) для всех аллелей значительно превышает показатели гомозиготности, что указывает на высокий уровень аллельного разнообразия. Наиболее высокие значения ожидаемой гетерозиготности характерны для аллелей DRB1*01:01 (19,84 %), DRB1*03:01 (18,64 %) и DRB1*04:01 (17,55 %), что подчеркивает их вклад в формирование гетерогенной иммуногенетической структуры популяции (табл. 2). Среди паралогичных генов DRB3, DRB4 и DRB5 также отмечается преобладание гетерозиготных состояний. Так, для аллелей DRB3*01:01, DRB4*01:01 и DRB5*01 значения ожидаемой гетерозиготности составляют 15,08; 12,46 и 11,28 % соответственно, что свидетельствует о сохранении функционального разнообразия комплекса HLA класса II (табл. 2).

Таблица 3

Общие популяционные показатели по локусу HLA-DRB

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таблица 4

Сравнительное описание серологических и молекулярно-генетических исследований HLA-DR у населения Самарканда

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

В целом данные, представленные в табл. 4, указывают на низкий уровень ожидаемой гомозиготности и высокий уровень гетерозиготности для всех исследованных аллелей HLA-DRB. Это отражает выраженный полиморфизм локуса, соответствует равновесию Харди – Вайнберга и свидетельствует о генетической стабильности и высокой адаптивной способности популяции Самаркандской области.

Как представлено в табл. 3, локус HLA-DRB в популяции Самаркандской области характеризуется выраженным аллельным разнообразием и высоким уровнем генетической вариабельности. В исследуемой выборке идентифицировано 17 функциональных аллелей, что указывает на значительную полиморфность данного локуса (табл. 3).

Средняя частота аллелей составила 5,71 %, при медианном значении 4,47 %, что свидетельствует о преобладании в популяции средне- и низкочастотных вариантов. Минимальная частота аллеля достигала 1,49 %, тогда как максимальное значение составило 22,30 %, отражая выраженную неоднородность распределения аллелей в исследуемой группе (табл. 5). Уровень стандартного отклонения (SD = 2,96 %) и высокий коэффициент вариации (CV = 51,8 %) подтверждают значительную изменчивость аллельных частот и указывают на сложную структуру генофонда локуса HLA-DRB (табл. 3). Суммарная ожидаемая гомозиготность (∑p²) составила 6,77 %, тогда как ожидаемая гетерозиготность (H) достигла 93,2 %, что является характерным признаком высокополиморфных иммуногенетических локусов. Данные показатели свидетельствуют о преобладании гетерозиготных генотипов и высоком уровне генетического разнообразия, обеспечивающего адаптивную устойчивость популяции (табл. 3). Представленные в табл. 5 демонстрируют, что локус HLA-DRB в популяции Самаркандской области отличается генетической стабильностью, высокой гетерозиготностью и значительным адаптивным потенциалом, что важно для популяционных, иммуногенетических и клинических исследований.

Как показано в табл. 4, сравнение классических серологических исследований HLA-DR (1990-е гг.) [15] с современными молекулярно-генетическими данными HLA-DRB позволяет выявить соответствие и уточнить аллельное распределение в популяции. В целом молекулярный анализ подтвердил большинство ранее выявленных серологических антигенов и одновременно выявил дополнительное аллельное разнообразие, недоступное для серологического типирования (табл. 4). Для серологической группы DR1 частота антигена составляла 28,1 %, что соответствует аллелям DRB10101 (22,3 %) и DRB101:02 (8,95 %). Основной аллель DRB10101 определяет серологический тип DR1, тогда как DRB101:02 выступает как дополнительный вариант, ранее не различавшийся серологически (табл. 4). Антиген DR7 (37,8 %) на молекулярном уровне сопоставляется с аллелем DRB1*07:01 (7,46 %), что подтверждает точность серологического определения при ограниченной возможности различения редких аллелей. Аналогично серологический DR9 (23,2 %) соответствует молекулярному DRB109:01 (4,47 %), DR2/DR15- DRB1*15:01 (4,47 %) и DR3- DRB1*03:01 (5,97 %) (табл. 4).

Серологические группы DR4 и DR11 совпадают с молекулярными аллелями DRB104:01 (8,95 %) и DRB111:01 (4,47 %) соответственно, что подтверждает устойчивое соответствие классических антигенов и аллелей при современных методах типирования. Однако молекулярный подход выявил также ряд аллелей, которые ранее не обнаруживались серологически: DRB108:01, DRB114:01, DRB301:01, DRB301:02, DRB302:02, DRB401:01, DRB401:03 и DRB501, с частотой от 1,49 до 4,47 % (табл. 4). Это подчеркивает преимущество молекулярного типирования в выявлении редких и паралогичных аллелей, расширяющих понимание гаплотипического и аллельного разнообразия комплекса HLA класса II. Таким образом, табл. 4 демонстрирует, что молекулярно-генетические методы позволяют не только подтвердить результаты серологии, но и выявить дополнительное аллельное разнообразие, включая паралогичные гены DRB3, DRB4 и DRB5, что существенно повышает точность HLA-типирования и понимание иммуногенетической структуры популяции Самарканда.

На рисунке представлен анализ частот встречаемости основных аллелей HLA-DRB в исследуемой популяции, с разделением по полу. Каждый столбец отражает суммарное количество выявленных аллелей среди мужчин и женщин для соответствующего варианта гена. Анализ позволил определить распределение аллелей как среди мужской, так и среди женской части популяции, что является важным для оценки генетического разнообразия и выявления возможных половых различий в экспрессии иммуногенных локусов. На рисунке видно, что аллель DRB1*01:01 имеет наивысшую встречаемость в популяции, что соответствует его высокой частоте в общей выборке (табл. 1).

Распределение аллелей HLA-DRB по полу: черные столбцы – мужчины; белые столбцы – женщины Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Таблица 5

Сравнительный анализ частот HLA-DRB1 с базой данных IMGT-HLA

Примечание: составлена авторами по источнику: URL: http://www.allelefrequencies.net (дата обращения: 01.02.2026)

Аллели DRB103:01 и DRB104:01 также демонстрируют высокую представленность, тогда как аллели DRB108:01, DRB111:01 и DRB4*01:01 встречаются реже. Паралогичные гены DRB301:01, DRB301:02 и DRB5*02 показывают умеренные значения, подтверждая их меньшую экспрессию по сравнению с DRB1. Разделение по полу позволило выявить, что распределение аллелей не демонстрирует выраженной гендерной предрасположенности, так как суммарные частоты между мужчинами и женщинами примерно равны для большинства аллелей. Это указывает на отсутствие полового диморфизма в распределении HLA-DRB в исследуемой популяции и подтверждает, что выявленные полиморфные аллели равномерно передаются и экспрессируются среди обоих полов.

Таблица 5 демонстрирует частоты аллелей HLA-DRB1 в популяции Самарканда с их сравнением с данными из других регионов мира, включая Европу, Центральную и Восточную Азию, а также Африку и Латинскую Америку. Анализ позволяет оценить этногенетические компоненты и уникальные особенности распределения аллелей в регионе. Аллель DRB1*01:01 встречается с частотой 11,2 % (f = 0,112), что сопоставимо с европейскими и центральноазиатскими популяциями [16, 17], однако значительно выше, чем у восточноазиатских и африканских групп. Это указывает на смешанное этногенетическое происхождение населения Самарканда и выраженный европеоидный компонент. Аллель DRB1*03:01 (10,4 %; f = 0,104) также демонстрирует сходство с европейскими и центральноазиатскими частотами и низкую встречаемость у восточноазиатских популяций, что подтверждает влияние европейского и центральноазиатского гаплотипического наследования.

Аллель DRB1*04:01 (9,7 %; f = 0,097) показывает умеренную частоту, что указывает на присутствие европейского компонента, однако его выраженность ниже, чем у DRB101:01 и DRB103:01. Аллель DRB1*07:01 характеризуется крайне низкой частотой (7,46 %; f = 0,00449) по сравнению с европейскими, африканскими и американскими популяциями, что может быть связано с исторической изоляцией, миграцией и локальной демографической историей Самарканда. Средне- и низкочастотные аллели, такие как DRB108:01 и DRB109:01, отражают смешанное влияние европейских, центральноазиатских и восточноазиатских компонентов. DRB108:01 присутствует на уровне европейских частот, тогда как DRB109:01, характерная для Восточной Азии и Латинской Америки, встречается в Самарканде на значительно более низком уровне, подчеркивая уникальность региональной популяции.

Заключение

В целом генетический профиль HLA-DRB1 населения Самарканда характеризуется высокой полиморфностью и смешанным этногенетическим происхождением, с доминированием европейских и центральноазиатских аллелей и наличием уникальных локальных вариаций, что имеет важное значение для популяционного анализа, иммуногенетических исследований и планирования донорских программ.