rfhealthЗдравоохранение Российской ФедерацииHealth care of the Russian Federation0044-197X2412-0723Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0044-197X-2024-68-4-302-307yrxtmorfhealth-1633Research ArticleЗДОРОВЬЕ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВCHILDREN AND ADOLESCENTS’ HEALTHРоль полиморфизма гена TLR4 rs1927911 и экспрессии толл-подобного рецептора в формировании аллергии и её особенностей у детей в условиях дестабилизации среды обитанияThe role of TLR4 rs1927911 gene polymorphism and toll-like receptor expression in the formation of allergy and its features in children under conditions of destabilization of the environmenthttps://orcid.org/0000-0003-2356-1145ЗайцеваНина ВладимировнаZaitsevaNina V.

Доктор мед. наук, профессор, академик РАН, науч. руководитель ФГБУ ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

e-mail: znv@fcrisk.ru

MD, PhD, DSci., Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, Scientific Supervisor of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: znv@fcrisk.ru

znv@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7166-2448ШиринкинаАлиса СергеевнаShirinkinaAlisa S.

Мл. науч. сотр. отдела иммунобиологических методов диагностики ФГБУ ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

e-mail: shirinkina.ali@yandex.ru

junior researcher of the Department of immunobiological diagnostic methods of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: shirinkina.ali@yandex.ru

shirinkina.ali@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4860-3145ДолгихОлег ВладимировичDolgikhOleg V.

Доктор мед. наук, проф., зав. кафедрой иммунобиологических методов диагностики ФГБУ ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

e-mail: oleg@fcrisk.ru

MD, PhD, DSci., Professor, Head of the Department of immunobiological diagnostic methods of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: oleg@fcrisk.ru

oleg@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2057-9828АликинаИнга НиколаевнаAlikinaInga N.

Мл. науч. сотр. отдела иммунобиологических методов диагностики ФБУН ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

e-mail: alikina.in@mail.ru

Junior researcher of the Department of immunobiological diagnostic methods of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: alikina.in@mail.ru

alikina.in@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0114-3930КазаковаОльга АлексеевнаKazakovaOlga A.

Ст. науч. сотр., зав. лаб. иммуногенетики ФГБУ ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

Senior researcher, Head of the Laboratory of immunogenetics of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management TechnologiesRussian Federation202430082024684302307Copyright © Зайцева Н.В., Ширинкина А.С., Долгих О.В., Аликина И.Н., Казакова О.А., 20242024Зайцева Н.В., Ширинкина А.С., Долгих О.В., Аликина И.Н., Казакова О.А.Zaitseva N.V., Shirinkina A.S., Dolgikh O.V., Alikina I.N., Kazakova O.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rfhealth.ru/jour/article/view/1633Введение

Введение. Антропогенные химические факторы среды обитания модифицируют иммунный ответ, участвуют в формировании иммунодефицита у детей, способствуют возникновению патологических состояний, ассоциированных с аллергией и аутоиммунитетом.

Цель исследования

Цель исследования: проанализировать изменения в иммунологическом и генетическом профиле детского населения, проживающего в промышленном районе Пермского края и имеющего в анамнезе аллергические заболевания.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнено иммунологическое и генетическое обследование детей (n = 146; 66 девочек, 80 мальчиков) в возрасте 7–9 лет, постоянно проживающих в зоне влияния выбросов крупного предприятия цветной металлургии Пермского региона. Группу наблюдения составили 98 детей (43 девочки, 55 мальчиков), страдающих аллергопатологией. Группу сравнения составили 48 детей (23 девочки, 25 мальчика), не имеющих в анамнезе аллергии. Количество субпопуляций и популяций лимфоцитов (CD25, CD284) определяли цитофлюорометрическим методом. Содержание IgE, специфического к никелю, формальдегиду, исследовали с помощью аллергосорбентного метода. Полиморфизм гена TLR4 rs1927911 и GSTP1 rs1695 определяли методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени.

Результаты

Результаты. Получены данные, свидетельствующие о дисбалансе кластеров клеточной дифференцировки CD284, IgE общего в 1,8 раза и специфического к табаку более чем в 2 раза, а также IgE, специфического к никелю и формальдегиду, в 1,7 и 1,8 раза соответственно. Установлено, что у детей с аллергопатологией достоверно повышена частотность A аллеля гена TLR4 rs1927911, сопряжённая с риском формирования аллергии.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Детское население, проживающее вблизи крупных источников промышленного предприятия не менее 3 лет.

Заключение

Заключение. У детей с аллергией, проживающих в зоне влияния выбросов предприятия цветной металлургии, формируются особенности иммунного статуса, характеризующиеся повышением экспрессии клеточных кластеров (толл-подобного рецептора CD284), избыточной сенсибилизации к гаптенам (никель, формальдегид). Аллергические проявления ассоциированы с полиморфизмом гена детоксикации GSTP1, гена врождённой атопии TLR4.

Соблюдение этических стандартов. Исследование было одобрено этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (протокол № 2 от 17.07.2023). Все пациенты были проинформированы о цели проведения исследования, было получено добровольное информированное согласие.

Участие авторов

Участие авторов:Зайцева Н.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;Ширинкина А.С. — сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;Долгих О.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;Аликина И.Н. — сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;Казакова О.А. — сбор и обработка материала, написание текста, редактирование.Все авторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

 Поступила 03

 Поступила 03.04.2024 / Принята к печати 30.05.2024 / Опубликована 29.08.2024

 

 

Introduction

Introduction. Anthropogenic chemical environmental factors modify the immune response, participate in the formation of immunodeficiency in children, and contribute to the occurrence of pathological conditions associated with allergies and autoimmunity.

Purpose of the study

Purpose of the study. To analyze changes in the immunological and genetic profile in the children population living in an industrial area and suffering from allergic diseases.

Materials and methods

Materials and methods. An immunological and genetic examination was carried out on one hundred forty six 7–9 years children, permanently residing in the zone affected by emissions of a large non-ferrous metallurgy enterprise. The number of subpopulations and populations of lymphocytes (CD25, CD284) was determined by the cytofluorometric method. The content of IgE specific to nickel and formaldehyde was studied using the allergosorbent method. TLR4 rs1927911 and GSTP1 rs1695 gene polymorphisms were determined by real-time PCR.

Results

Results. There was obtained data indicating an imbalance of CD284 cell differentiation clusters, general IgE by 1.8 times and tobacco-specific by more than 2 times, as well as IgE specific to nickel and formaldehyde by 1.7 and 1.8 times, respectively. In children with allergy pathology the frequency of the A allele of the TLR4 rs1927911 gene has been established to be significantly increased.

Research limitations

Research limitations. Children living near large industrial sources for at least three years.

Conclusion

Conclusion. Children with allergies living in the zone influenced by emissions from non-ferrous metallurgy enterprises have an increased expression of cell clusters and excessive sensitization to haptens. Allergic manifestations are associated with polymorphism of the detoxification gene GSTP1 and the congenital atopy gene TLR4.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the ethics committee of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Technologies for Managing Public Health Risks (protocol No. 2 of July 17, 2023). All patients were informed about the purpose of the study, and voluntary informed consent was obtained.

Contribution of the authors:Zaitseva N.V. — the concept and design of the study, writing a text, editing;Shirinkina A.S. — the collection and processing of the material, writing a text, editing;Dolgikh O.V. — the concept and design of the study, writing a text, editing;Alikina I.N. — collection and processing of the material, writing a text, editing;Kazakova O.A. — collection and processing of the material, writing a text, editing.All authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interests.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study was not sponsored.

 Received

 Received: April 3, 2024 / Accepted: May 30, 2024 / Published: August 29, 2024

аллергопатологиякластеры клеточной дифференцировкиGSTP1 rs1695TLR4 rs1927911IgEспецифический к никелюIgEспецифический к формальдегидуallergopathologyclusters of cell differentiationTLR4 rs1927911IgE specific to nickelIgE specific to formaldehydeReferencesПолунина Н.В., Пивоваров Ю.П., Милушкина О.Ю. Профилактическая медицина — основа сохранения здоровья. Вестник Российского государственного медицинского университета. 2018; (5): 5–13. https://doi.org/10.24075/vrgmu.2018.058 https://elibrary.ru/vrcfbtPolunina N.V., Pivovarov Yu.P., Milushkina O.Yu. Preventive medicine is a cornerstone of health promotion. Vestnik Rossiyskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2018; (5): 5–11. https://doi.org/10.24075/brsmu.2018.058 https://elibrary.ru/yxnlqlХудайкулова Н.И. Химические и физические факторы и их влияние на иммунную систему организма. Scientific Progress. 2022; 3(1): 891–5.Khudaikulova N.I. Important directions for studying the influence of chemical and physical factors on the body’s immune system. Scientific Progress. 2022; 3(1): 891–5. (in Russian)Ланин Д.В., Зайцева Н.В., Долгих О.В. Нейроэндокринные механизмы регуляции функций иммунной системы. Успехи современной биологии. 2011; 131(2): 122–34. https://elibrary.ru/ntrvivLanin D.V., Zaitseva N.V., Dolgikh O.V. Neuroendocrine mechanisms for regulation of immune system. Uspekhi sovremennoi biologii. 2011; 131(2): 122–34. https://elibrary.ru/ntrviv (in Russian)Mazunina A.A., Dolgikh O.V., Luzhetsky K.P. Genes polymorphism in children with diseases of the nervous system living in the conditions of the far North of Russia. Adv. Health Sci. Res. 2022; 42: 148–52. https://doi.org/10.2991/ahsr.k.220103.030Mazunina A.A., Dolgikh O.V., Luzhetsky K.P. Genes polymorphism in children with diseases of the nervous system living in the conditions of the far North of Russia. Adv. Health Sci. Res. 2022; 42: 148–52. https://doi.org/10.2991/ahsr.k.220103.030Мельникова К.С., Кувшинова Е.Д., Ревякина В.А. Аллергические заболевания в раннем возрасте. Consilium Medicum. Педиатрия. 2021; (2): 141–5. https://doi.org/10.26442/26586630.2021.2.200813Melnikova K.S., Kuvshinova E.D., Revyakina V.A. Allergic diseases at an early age. Pediatrics. Consilium Medicum. 2021; (2): 141–5. https://doi.org/10.26442/26586630.2021.2.200813 https://elibrary.ru/wjgnqn (in Russian)Eguiluz-Gracia I., Mathioudakis A.G., Bartel S., Vijverberg S.J.H., Fuertes E., Comberiati P., et al. The need for clean air: The way air pollution and climate change affect allergic rhinitis and asthma. Allergy. 2020; 75(9): 2170–184. https://doi.org/10.1111/all.14177Eguiluz-Gracia I., Mathioudakis A.G., Bartel S., Vijverberg S.J.H., Fuertes E., Comberiati P., et al. The need for clean air: The way air pollution and climate change affect allergic rhinitis and asthma. Allergy. 2020; 75(9): 2170–184. https://doi.org/10.1111/all.14177Ray C., Ming X. Climate Change and Human Health: A Review of Allergies, Autoimmunity and the Microbiome. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(13): 4814. https://doi.org/10.3390/ijerph17134814Ray C., Ming X. Climate Change and Human Health: A Review of Allergies, Autoimmunity and the Microbiome. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(13): 4814. https://doi.org/10.3390/ijerph17134814Маснавиева Л.Б., Ефимова Н.В., Кудаева И.В., Журба О.М. Гендерные различия сенсибилизации к формальдегиду у городских подростков с наследственным химическим воздействием. Экология человека. 2023; 30(4): 275–85. https://doi.org/10.17816/humeco133608 https://elibrary.ru/kmestkMasnavieva L.B., Efimova N.V., Kudaeva I.V., Zhurba O.M. Gender differences in sensitization to formaldehyde among urban adolescents in relation to parental chemical exposure. Ekologiya cheloveka. 2023; 30(4): 275–85. https://doi.org/10.17816/humeco133608 https://elibrary.ru/kmestk (in Russian)Зайцева Н.В., Долгих О.В., Костарев В.Г., Ширинкина А.С. Геномные и постгеномные технологии ранней диагностики нарушений здоровья работников, связанных с вредными условиями труда. Пермь; 2022. https://elibrary.ru/bkqnzzZaitseva N.V., Dolgikh O.V., Kostarev V.G., Shirinkina A.S. Genomic and Postgenomic Technologies for Early Diagnosis of Health Disorders of Workers Associated with Harmful Working Conditions [Genomnye i postgenomnye tekhnologii rannei diagnostiki narushenii zdorov’ya rabotnikov, svyazannykh s vrednymi usloviyami truda]. Perm’; 2022. https://elibrary.ru/bkqnzz (in Russian)Тамразова О.Б., Селезнев C.П. Аллергический контактный дерматит на никель. Медицинский совет. 2022; 16(3): 121–9. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2022-16-3-121-129 https://elibrary.ru/qdjvrfTamrazova O.B., Seleznev C.P. Nickel allergic contact dermatitis. Meditsinskiy sovet. 2022; 16(3): 121–9. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2022-16-3-121-129 https://elibrary.ru/qdjvrf (in Russian)Zheng Q., Xu J., Lin Z., Lu Y., Xin X., Li X., et al. Inflammatory factor receptor Toll-like receptor 4 controls telomeres through heterochromatin protein 1 isoforms in liver cancer stem cell. J. Cell. Mol. Med. 2018; 22(6): 3246–58. https://doi.org/10.1111/jcmm.13606Zheng Q., Xu J., Lin Z., Lu Y., Xin X., Li X., et al. Inflammatory factor receptor Toll-like receptor 4 controls telomeres through heterochromatin protein 1 isoforms in liver cancer stem cell. J. Cell. Mol. Med. 2018; 22(6): 3246–58. https://doi.org/10.1111/jcmm.13606Wenger M., Grosse-Kathoefer S., Kraiem A., Pelamatti E., Nunes N., Pointner L., et al. When the allergy alarm bells toll: The role of Toll-like receptors in allergic diseases and treatment. Front. Mol. Biosci. 2023; 10: 1204025. https://doi.org/10.3389/fmolb.2023.1204025Wenger M., Grosse-Kathoefer S., Kraiem A., Pelamatti E., Nunes N., Pointner L., et al. When the allergy alarm bells toll: The role of Toll-like receptors in allergic diseases and treatment. Front. Mol. Biosci. 2023; 10: 1204025. https://doi.org/10.3389/fmolb.2023.1204025Michels K.R., Lukacs N.W., Fonseca W. TLR activation and allergic disease: early life microbiome and treatment. Curr. Allergy Asthma Rep. 2018; 18(11): 61. https://doi.org/10.1007/s11882-018-0815-5Michels K.R., Lukacs N.W., Fonseca W. TLR activation and allergic disease: early life microbiome and treatment. Curr. Allergy Asthma Rep. 2018; 18(11): 61. https://doi.org/10.1007/s11882-018-0815-5Sicherer S.H., Sampson H.A. Food allergy: A review and update on epidemiology, pathogenesis, diagnosis, prevention, and management. J. Allergy Clin. Immunol. 2018; 141(1): 41–58. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2017.11.003Sicherer S.H., Sampson H.A. Food allergy: A review and update on epidemiology, pathogenesis, diagnosis, prevention, and management. J. Allergy Clin. Immunol. 2018; 141(1): 41–58. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2017.11.003Савченко О.В. Влияние загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами на здоровье детей дошкольного возраста. Экология человека. 2018; (3): 16–20. https://doi.org/0.33396/1728-0869-2018-3-16-20 https://elibrary.ru/yrflucSavchenko O.V. Environmental heavy metals pollution effect on preschool children’s health. Ekologiya cheloveka. 2018; (3): 16–20. https://doi.org/0.33396/1728-0869-2018-3-16-20 (in Russian)Тренева М.С., Пампура А.Н. Первичная профилактика атопического дерматита у детей: состояние проблемы и перспективы выхода из кризиса. Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 2015; 94(4): 8–13. https://elibrary.ru/ukkcdtTreneva M.S., Pampura A.N. Primary prevention of atopic dermatitis in children: current state of problematics and prospects for overcoming the crisis. Pediatriya. Zhurnal im. G.N. Speranskogo. 2015; 94(4): 8–13. https://elibrary.ru/ukkcdt (in Russian)Nanda A., Shahzad S.M., Castillo M., Bernstein J.A. Air pollution effects in allergies and asthma. Immunol. Allergy Clin. North Am. 2022; 42(4): 801–15. https://doi.org/10.1016/j.iac.2022.06.004Nanda A., Shahzad S.M., Castillo M., Bernstein J.A. Air pollution effects in allergies and asthma. Immunol. Allergy Clin. North Am. 2022; 42(4): 801–15. https://doi.org/10.1016/j.iac.2022.06.004Попович Ю.Г. Иммунный статус детей с повышенным уровнем сенсибилизации к металлам-аллергенам. Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2014; 14(12): 117–21. https://elibrary.ru/tkomtfPopovich Yu.G. Immune status of children with increased levels of sensitization to metal allergens. Vestnik Kyrgyzsko-Rossiiskogo slavyanskogo universiteta. 2014; 14(12): 117–21. https://elibrary.ru/tkomtf (in Russian)Мальцев С.В., Сизякина Л.П., Лебеденко А.А. Особенности функционирования врожденного иммунитета у детей с хронической крапивницей. Бюллетень сибирской медицины. 2022; 21(3): 67–72. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2022-3-67-72 https://elibrary.ru/eatcmsMaltsev S.V., Sizyakina L.P., Lebedenko A.A. Features of the functioning of innate immunity in children with chronic idiopathic urticaria. Byulleten’ sibirskoi meditsiny. 2022; 21(3): 67–72. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2022-3-67-72 https://elibrary.ru/eatcms (in Russian)Ширинкина А.С., Долгих О.В. Особенности иммунологических индикаторных показателей у детей с аллергией, модифицированной контаминацией биосред никелем и полиморфизмом гена детоксикации CPOX rs1131857. Здравоохранение Российской Федерации. 2023; 67(6): 519–25. https://doi.org/10.47470/0044-197X-2023-67-6-519-525 https://elibrary.ru/zonxxjShirinkina A.S., Dolgikh O.V. Features of immunological indicators in children with allergy modified by nickel contamination of biomedia and polymorphism of CPOX rs1131857 detoxification gene. Zdravookhranenie Rossiiskoi Federatsii. 2023; 67(6): 519–25. https://doi.org/10.47470/0044-197X-2023-67-6-519-525 https://elibrary.ru/zonxxj (in Russian)Zahedi A., Hassanvand M.S., Jaafarzadeh N., Ghadiri A., Shamsipour M., Dehcheshmeh M.G. Increased allergic and asthmatic risks in children residing in industrial areas by surveying the pre-inflammatory (IgE, IL-4 and IL-13) biomarkers. Environ. Health Sci. Eng. 2022; 20(2): 609–15. https://doi.org/10.1007/s40201-021-00646-5Zahedi A., Hassanvand M.S., Jaafarzadeh N., Ghadiri A., Shamsipour M., Dehcheshmeh M.G. Increased allergic and asthmatic risks in children residing in industrial areas by surveying the pre-inflammatory (IgE, IL-4 and IL-13) biomarkers. Environ. Health Sci. Eng. 2022; 20(2): 609–15. https://doi.org/10.1007/s40201-021-00646-5Seo J.H., Kim H.Y., Jung Y.H., Lee E., Yang S.I., Yu H.S., et al. Interactions between innate immunity genes and early-life risk factors in allergic rhinitis. Allergy Asthma Immunol. Res. 2015; 7(3): 241–8. https://doi.org/10.4168/aair.2015.7.3.241Seo J.H., Kim H.Y., Jung Y.H., Lee E., Yang S.I., Yu H.S., et al. Interactions between innate immunity genes and early-life risk factors in allergic rhinitis. Allergy Asthma Immunol. Res. 2015; 7(3): 241–8. https://doi.org/10.4168/aair.2015.7.3.241Маклакова О.А., Устинова О.Ю., Аминова А.И., Лужецкий К.П. Клинико-лабораторные особенности заболеваний органов дыхания у детей в условиях воздействия фенола и формальдегида. Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2012; (2): 79–83. https://elibrary.ru/nonoroMaklakova O.A., Ustinova O.Yu., Aminova A.I., Luzhetskii K.P. Clinical and laboratory features of respiratory diseases in children exposed to phenol and formaldehyde. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya. 2012; (2): 79–83. https://elibrary.ru/nonoro (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.