Study of the association of distribution pattern of genotypes of C/A polymorphism of COL1A1_1 collagen gene (RS1107946) with indicators of external breathing in children with bronchial asthma

Abstract

Purpose. The study of the distribution patterns of allelic genes and genotypes of the C/A polymorphism of the collagen CO-L1A1_1 gene (rs1107946) in children with bronchial asthma, taking into account the indicators of external respiration function. Materials and methods. Molecular-genetic study to determine the C/A polymorphism of the collagen COL1A1_1 gene (rs1107946) was conducted in 125 children from 6 to 18 years, 100 of them with bronchial asthma who were hospitalized in the Allergic Department of the Municipal Non-Profit Enterprise “City Children Hospital No 5 of Zaporizhzhia City Council” and 25 healthy children (control group). There were no differences in age and sex in the comparison groups (P > 0.05).Genotype determination was performed by polymerase chain reaction method according to the instruction (Applied Biosystems, USA) using the samples of total DNA received from whole venous blood using SNP-Screen reagents (manufactured by “Syntol”) on amplifier CFX96TM Real-Time PCR Detection Systems (“Bio-Rad laboratories, Inc.”, USA). The ventilation function of the lungs was studied by conducting a spirometric study on a computer spirograph “PULMOREM” TU U 33.1-02066769- 005-2002 (Kharkiv, Ukraine). To compare the frequencies of alleles and genotypes in different groups, the non-parametric statistical method “2 × 2 Table”, the Chi-square (df = 1) was used. Medians and interquartile intervals were also calculated, the two independent groups were compared by the Mann-Whitney criterion, the χ2 criterion. Non-parametric statistics meth¬ods for the licensed software package Statistica for Windows 6.1.RU, serial number АХХR712D833214SAN5, were used to process the obtained study data. Results. Molecular-genetic study of distribution patterns of allelic genes of the C/A polymorphism of the COL1A1_1 collagen gene (rs1107946) in patients with bronchial asthma and in practically healthy children, showed that the allele C was registered with a frequency of 69.5 % and 84.0 %, allele A – 30.5 % and 16.0 %; dominant genotype C/C – 58 % and 76 %; heterozygous genotype C/A – 23 % and 16 %; homozygous genotype A/A – 19 % and 8 %, respectively. Children with bronchial asthma with genotype A/A had significantly lower FVC values up to 2.32 (1.55; 3.29), VCmax up to 1.69 (1.40; 2.98), FEV1 up to 1.82 (1.43; 2.98), with genotype C/C – MEF75 up to 2.34 (1.87; 3.14) when compared with patients with heterozygous genotype A/C, and very low rates of FVC were recorded in 68.75 % of children with bronchial asthma with the A/A genotype against 30.77 % of patients with the A/C genotype and 36.17 % with the C/C genotype (P < 0.05). Conclusion. Homozygous genotype A/A of C/A polymorphism of the COL1A1_1 collagen gene (rs1107946), was associated with more pronounced disorders of ventilatory function of lungs with obstructive breathing type due to impaired collagen formation in the bronchi, which may have prognostic significance both for early diagnosis and prediction of clinical course severity of this disease as well as for prevention and treatment of bronchial obstruction in patients. Мета роботи – дослідження закономірності розподілу алельних генів і генотипів поліморфізму С/А гена колагену COL1A1_1 (rs1107946) у дітей із бронхіальною астмою, враховуючи показники функції зовнішнього дихання. Матеріали та методи. Молекулярно-генетичне дослідження для визначення поліморфізму С/А гена колагену COL1A1_1 (rs1107946) здійснили у 125 дітей віком від 6 до 18 років, із них 100 – дітей із бронхіальною астмою, які перебували на стаціонарному лікуванні в алергологічному відділенні КНП «Міська дитяча лікарня № 5» ЗМР, і 25 здорових дітей (контрольна група). Відмінностей за віком та статтю у групах порівняння не було (р > 0,05). Генотип визначали методом полімеразної ланцюгової реакції згідно з інструкцією (Applied Biosystems, USA), використовуючи зразки тотальної ДНК, що отримана з цільної венозної крові з застосуванням реагентів «SNP-Скрин» (виробник «Syntol») на ампліфікаторі CFX96TM Real-Time PCR Detection Systems («Bio-Rad laboratories, Inc.», USA). Вентиляційну функцію легень вивчали шляхом спірометричного дослідження на комп’ютерному спірографі «PULMOREM» ТУ У 33.1-02066769-005-2002 (м. Харків, Україна). Використовували непараметричний статистичний метод «2 × 2 Table», the Chi-square (df = 1), вираховували медіани та інтерквартильні інтервали, дві незалежні групи порівнювали за критерієм Манна–Уiтні, критерієм χ2. Опрацювали дані за допомогою ліцензійного пакета програм Statistica for Windows 6.1.RU, серійний номер АХХR712D833214SAN5. Результати. Молекулярно-генетичне дослідження закономірностей розподілу алельних генів поліморфізму С/А гена колагену COL1A1_1 (rs1107946) у дітей із бронхіальною астмою та у практично здорових показало, що алель С реєстрували з частотою 69,5 % та 84,0 %, алель А – 30,5 % та 16,0 %; домінуючий генотип С/С – 58 % та 76 %; гетерозиготний генотип С/А – 23 % та 16 %; гомозиготний генотип А/А – 19 % та 8 % відповідно. У дітей із бронхіальною астмою з генотипом А/А були вірогідно нижчими показники ФЖЄЛ до 2,32 (1,55; 3,29), ЖЄЛ до 1,69 (1,40; 2,98), ОФВ1 до 1,82 (1,43; 2,98), із генотипом С/С – MOC75 до 2,34 (1,87; 3,14) порівняно з пацієнтами з гетерозиготним генотипом А/С, а дуже низькі показники ФЖЄЛ зареєстрували у 68,75 % дітей із бронхіальною астмою з генотипом А/А проти 30,77 % пацієнтів із генотипом А/С і 36,17 % з генотипом С/С (р < 0,05). Висновки. Гомозиготний генотип А/А поліморфізму С/А гена колагену COL1A1_1 (rs1107946) асоціювався з вираженішими порушеннями вентиляційної функції легень за обструктивним типом дихання внаслідок порушення колагеноутворення у бронхах, що може мати прогностичне значення для ранньої діагностики та прогнозування тяжкості клінічного перебігу цього захворювання та профілактики й лікування бронхіальної обструкції в пацієнтів. Цель работы – исследование закономерности и распределения аллельных генов и генотипов полиморфизма С/А гена коллагена COL1A1_1 (rs1107946) у детей с бронхиальной астмой, учитывая показатели функции внешнего дыхания. Материалы и методы. Молекулярно-генетическое исследование для определения полиморфизма С/А гена коллагена COL1A1_1 (rs1107946) проведено у 125 детей в возрасте от 6 до 18 лет, из них 100 детей с бронхиальной астмой, которые находились на стационарном лечении в аллергологическом отделении КНП «Городская детская больница № 5» ЗГС и 25 здоровых детей (контрольная группа). Дети по возрасту и полу в группах наблюдения не отличались (р > 0,05). Определение генотипа проводили методом полимеразной цепной реакции согласно инструкции (Applied Biosystems, USA) с использованием образцов тотальной ДНК, полученной с цельной венозной крови с использованием реагентов «SNP-Скрин» (производитель «Syntol») на амплификаторе CFX96TM Real-Time PCR Detection Systems («Bio-Rad laboratories, Inc.», USA). Вентиляционную функцию легких изучали путем проведения спирометрического исследования на компьютерном спирографе «PULMOREM» ТУ У 33.1-02066769-005-2002 (г. Харьков, Украина). Использовали непараметрический статистический метод «2 × 2 Table», the Chi-square (df = 1), высчитывали медианы и интерквартильные интервалы, две независимые группы сравнивали с использованием критерия Манна-Уитни, критерия χ2. Обработку полученных данных проводили при помощи лицензионного пакета программ Statistica for Windows 6.1.RU, серийный номер АХХR712D833214SAN5. Результаты. Молекулярно-генетическое исследование закономерностей распределения аллельных генов полиморфизма С/А гена коллагена COL1A1_1 (rs1107946) у детей с бронхиальной астмой и у практически здоровых показало, что аллель С регистрировали с частотой 69,5 % и 84,0 %, аллель А – 30,5 % и 16,0 %; доминирующий генотип С/С – 58 % та 76 %; гетерозиготный генотип С/А – 23 % и 16 %; гомозиготный генотип А/А – 19 % и 8 % соответственно. У детей с бронхиальной астмой с генотипом А/А отмечены достоверно сниженные показатели ФЖЕЛ до 2,32 (1,55; 3,29), ЖЕЛ до 1,69 (1,40; 2,98), ОФВ1 до 1,82 (1,43; 2,98), с генотипом С/С – MOC75 до 2,34 (1,87; 3,14) при сравнении с пациентами с гетерозиготным генотипом А/С, а очень низкие показатели ФЖЕЛ зарегистрированы у 68,75 % детей с бронхиальной астмой с генотипом А/А против 30,77 % пациентов с генотипом А/С и 36,17 % с генотипом С/С (р < 0,05). Выводы. Гомозиготный генотип А/А полиморфизма С/А гена коллагена COL1A1_1 (rs1107946) ассоциировался с более выраженными нарушениями вентиляционной функции легких по обструктивному типу дыхания вследствие нарушения коллагенообразования в бронхах, что может иметь прогностическое значение для ранней диагностики и прогнозирования тяжести клинического течения этого заболевания, профилактики и лечения бронхиальной обструкции у пациентов.