Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66697310.31857/S0016675824030089DOPBIBГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКАResearch ArticleStudy of the role of genes involved in the metabolism of histamine in the development of allergic respiratory diseasesИсследование роли генов, участвующих в метаболизме гистамина, в развитии аллергических заболеваний дыхательных путейSavelievaO. N.СавельеваО. Н.
Russian Federation
olyasavelie@yandex.ruKarunasA. S.КарунасА. С.
Russian Federation
carunas@list.ruBiktashevaA. R.БикташеваА. Р.
Russian Federation
olyasavelie@yandex.ruVlasovaA. O.ВласоваА. О.
Russian Federation
olyasavelie@yandex.ruKhidiyatovaI. M.ХидиятоваИ. М.
Russian Federation
olyasavelie@yandex.ruEtkinaE. I.ЭткинаЭ. И.
Russian Federation
olyasavelie@yandex.ruKhusnutdinovaE. K.ХуснутдиноваЭ. К.
Russian Federation
olyasavelie@yandex.ruInstitute of Biochemistry and Genetics – Subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of SciencesИнститут биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наукUfa University of Science and TechnologyУфимский университет науки и технологийSaint-Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университетBashkir State Medical UniversityБашкирский государственный медицинский университет15032024603768426022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/666973

The interaction of genetic, epigenetic and environmental factors underlies the pathogenesis of allergic diseases. Allergic rhinitis and atopic bronchial asthma are closely related and often concurrent respiratory allergic diseases. The chronic recurrent course of these diseases establishes the importance of further and more profound studies of the mechanisms underlying the development of these pathologies. Histamine is one of the most significant inflammatory mediators secreted during allergic reactions. The aim of the research was to study the role of polymorphic variants of AOC1, HRH2, HRH3, ALDH7A1, ADCYAP1, HNMT, PSAP, SCG3, genes involved in the histamine metabolism in the development of different endophenotypes of the allergic airway diseases in individuals living in the Republic of Bashkortostan. DNA samples of 358 individuals with allergic diseases of the respiratory tract of different ethnicity (Russians – 165, Tatars – 143, Bashkirs – 50) and 200 controls with unweighted heredity in allergic diseases (Russians – 75, Tatars – 83, Bashkirs – 42). Genotyping of polymorphic variants was performed by real-time PCR and PCR-RFLP analysis. It was revealed that the rs104979793*CC genotype and the rs104979793*C allele of the AOC1 gene were associated with allergic diseases of the respiratory tract and asthma with concomitant allergic rhinitis in Russians. A significant increase of total IgE level was revealed in Russian patients with allergic diseases of the respiratory tract with the rs1049793*CC genotype of the AOC1 gene compared to carriers of the rs1049793*CG and rs1049793*GG genotypes. The association of the C allele of the rs17525472 polymorphic variant localized near the SCG3 gene with allergic rhinitis in Russians was established. The results revealed that AOC1 and SCG3 genes involved in the metabolism of histamine are related to the development of different endophenotypes of airway diseases in children.

В основе патогенеза аллергических заболеваний (АЗ) находится взаимодействие генетических, эпигенетических и внешнесредовых факторов. Аллергический ринит (АР) и атопическая бронхиальная астма (БА) являются тесно взаимосвязанными и часто сочетающимися друг с другом АЗ дыхательных путей. Хроническое рецидивирующее течение этих заболеваний определяет необходимость дальнейшего и более глубокого исследования механизмов развития данных патологий. Гистамин является важнейшим медиатором воспаления, высвобождаемым при аллергических реакциях. Цель данной работы изучение роли полиморфных вариантов генов AOC1, HRH2, HRH3, ALDH7A1, ADCYAP1, HNMT, PSAP, SCG3, участвующих в метаболизме гистамина, в развитии различных эндофенотипов АЗ дыхательных путей, у индивидов, проживающих в Республике Башкортостан. Материалом для исследования являлись образцы ДНК 358 больных АЗ дыхательных путей различной этнической принадлежности (русские – 165, татары – 143, башкиры – 50) и 200 индивидов контрольной группы с неотягощенной наследственностью в отношении АЗ (русские – 75, татары – 83, башкиры – 42). Генотипирование полиморфных вариантов проведено методом ПЦР в режиме реального времени и ПЦР-ПДРФ-анализа. Обнаружено, что генотип rs1049793*СC и аллель rs1049793*С гена AOC1 ассоциированы с риском развития АЗ дыхательных путей и БА с сопутствующим АР у русских. Выявлен значительно более высокий уровень общего IgE у русских больных АЗ дыхательных путей с генотипом rs1049793*СС гена AOC1 по сравнению с носителями генотипов rs1049793*СG и rs1049793*GG. Установлена ассоциация аллеля rs17525472*С полиморфного варианта, локализованного вблизи гена SCG3, с развитием АР у индивидов русской этнической принадлежности. Результаты исследования свидетельствуют от том, что гены AOC1 и SCG3, участвующие в метаболизме гистамина, вовлечены в развитие различных эндофенотипов АЗ дыхательных путей у детей.

histaminegenepolymorphic variantallergic rhinitisbronchial asthmaгистамингенполиморфный варианталлергический ринитбронхиальная астмаПравительство РФGovernment of the Russian Federation122041400169-2Минобрнауки РФMinistry of Education and Science of the Russian Federation075-15-2021-595Рузикулов А. Клинико-аллергологические особенности и распространение аллергического ринита и бронхиальной астмы // Евраз. журн. медицинских и естественных наук. 2022. Т. 2. № 11. С. 87–96.Gautam Y., Johansson E., Mersha T.B. Multi-omics profiling approach to asthma: An evolving paradigm // J. Pers. Med. 2022. V. 12(1). P. 66. https://doi.org/10.3390/jpm12010066Zhang Y., Huang Y., Chen W. et al. Identification of key genes in allergic rhinitis by bioinformatics analysis // J. Intern. Med. Resh. 2021. V. 49(7). P. 1–14. https://doi.org/10.1177/03000605211029521Астафьева Н.Г., Баранов А.А., Вишнева Е.А. и др. Аллергический ринит // Клинические рекомендации. 2020. Т. 28. № 4. С. 246–256. https://doi.org/10.17116/rosrino202028041246Choi B.Y., Han M., Kwak J. W., Kim T.H. Genetics and epigenetics in allergic rhinitis // Genes. 2021. V. 12. https://doi.org/10.3390/genes12122004Bousquet J., Anto J. M., Bachert C. et al. Allergic rhinitis // Nat. Rev. 2020. V. 6 (95). P. 1–17. https://doi.org/10.1038/s41572-020-00227-0Thangam E.B., Jemima E.A., Singh H. et al. The role of histamine and histamine receptors in mast cell-mediated allergy and inflammation: The hunt for new therapeutic targets // Front. Immunol. 2018. V. 9. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01873Anvari S., Vyhlidal C. A., Dai H. et al. Genetic variation along the histamine pathway in children with allergic versus nonallergic asthma // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2015. V. 53(6). P. 802–809. https://doi.org/10.1165/rcmb.2014-0493OCMeza-Velázquez R., López-Márquez F., Espinosa-Padilla S. et al. Association between two polymorphisms of histamine-metabolising enzymes and the severity of allergic rhinitis in a group of Mexican children // Allergol. Immunopathol. (Madr.). 2016. V. 44(5). P. 433–438. https://doi.org/10.1016/j.aller.2016.01.002Кучер А.Н., Черевко Н.А. Гены гистаминового метаболического пути и многофакторные заболевания человека // Генетика. 2018. Т. 54. № 1. С. 15–32. https://doi.org/10.7868/S0016675818010083.Савельева О.Н., Карунас А.С., Федорова Ю.Ю. и др. Анализ ассоциаций полиморфных вариантов генов гистаминовых рецепторов (HRH1, HRH2, HRH3, HRH4) с развитием бронхиальной астмы у детей // Пульмонология. 2021. № 31(6). С. 729–738. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2021-31-6-729-738Савельева О.Н., Карунас А.С., Федорова Ю.Ю. и др. Анализ ассоциаций полиморфных вариантов генов ALDH7A1, AOC1, PSAP, ADCYAP1, участвующих в метаболизме гистамина, с развитием бронхиальной астмы у индивидов из Республики Башкортостан // Якутский мед. жур. 2023. №1 (81). С. 10–13. https://doi.org/10.25789/YMJ.2023.81.02Савельева О.Н., Карунас А.С., Федорова Ю.Ю. и др. Анализ ассоциаций полиморфных вариантов генов аминоксидазы 1 AOC1 и гистамин-N-метилтрансферазы HNMT с развитием бронхиальной астмы у детей // Якутский мед. жур. 2020. №4 (72). С. 20–23. https://doi.org/10.25789/YMJ.2020.72.05García-Martín E., García-Menaya J., Sánchez B. et al. Polymorphisms of histamine-metabolizing enzymes and clinical manifestations of asthma and allergic rhinitis // Clin. Exp. Allergy. 2007. V. 37(8). P. 1175–1182. https://doi.org/10.1111/j.1365-2222.2007.02769.xRefaat M.M., Abdel-Rehim A.S., Elmahdi A.R. et al. Diamine oxidase enzyme: A novel biomarker in respiratory allergy // International Forum of Allergy & Rhinology. 2019. V. 9 (12). https://doi.org/10.1002/alr.22426Mayo-Yáñez M., Díaz-Díaz A., Vázquez-Barro J.C. et al. Relationship between allergic rhinitis and diamine oxidase activity: A preliminary report // Allergol. Select. 2021. V.5. P. 187–194. https://doi.org/10.5414/ALS400537Chiba Y., Ueda C., Kohno N. et al. Attenuation of relaxing response induced by pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide in bronchial smooth muscle of experimental asthma // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2020. V. 319(5). P. L786–L793. https://doi.org/10.1152/ajplung.00315.2020Mihalj H., Butković J., Tokić S. et al. Expression of oxidative stress and inflammation-related genes in nasal mucosa and nasal polyps from patients with chronic rhinosinusitis. Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23(10). P. 5521. https://doi.org/10.3390/ijms23105521Fernández-Novoa L., Corzo L., Seoane S. & Cacabelos R.A. Genomic approach to histamine function // J. Genomic Med. Pharmacogenomics. 2017. V. 1(2). P. 233–241.Szczepankiewicz A., Breborowicz A., Sobkowiak P., Popiel А. Polymorphisms of two histamine-metabolizing enzymes genes and childhood allergic asthma: a case control study // Clin. Mol. Allergy. 2010. V. 8. https://doi.org/10.1186/1476-7961-8-14Li X., Howard T.D., Zheng S.L. et al. Genome-wide association study of asthma identifies RAD50-IL13 and HLA-DR/DQ regions // J. Allergy Clin. Immunol. 2010. V. 125(2). P. 328–335. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.11.018