Взаимосвязь полиморфизмов генов семейства глутатион-S-трансфераз с различными заболеваниями (обзор зарубежной литературы)

Введение. Данный литературный обзор посвящён взаимосвязи полиморфизмов генов GSTM1, GSTT1, GSTP1 с различными заболеваниями, описанной в зарубежных источниках литературы.

Материалы и методы. Авторы использовали данные, опубликованные в зарубежной литературе за последние 11 лет. В базе данных Medline был проведён всесторонний поиск подходящих исследований с помощью поисковой системы Pubmed, и в итоге для включения в этот обзор были отобраны 30 исследований.

Результаты. Этот обзор показал, что исследователи во всем мире неоднократно пытались оценить связь между полиморфизмами GST и различными заболеваниями, но в ряде случаев получали противоречивые результаты. В то же время во многих исследованиях была обнаружена ассоциация патологий как с отдельным полиморфизмом генов GST, так и с комбинированными полиморфными вариантами, что свидетельствует о комплексном действии генов антиоксидантной системы.

Несмотря на часто противоречивые данные разных исследователей, не вызывает сомнения, что полиморфизмы GSTM1, GSTT1 и GSTP1 имеют достоверную взаимосвязь со многими нарушениями, в результате снижения эффективности антиоксидантной системы и ее способности к детоксикации ксенобиотиков.

Ограничение исследования. Ограничением данного обзора является отсутствие отечественных источников литературы.

Заключение. Необходимы дальнейшие исследования влияния функциональных полиморфизмов генов семейства для разработки эффективных систем тестирования, профилактики и лечения заболеваний.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этик.

Участие авторов. Все соавторы внесли равнозначный вклад в исследование и подготовку статьи к публикации.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию: 20 января 2023 / Принята в печать: 02 февраля 2023 / Опубликована: 30 апреля 2023 

1. Glazier A.M., Nadeau J.H., Aitman T.J. Finding Genes That Underlie Complex Traits. Science. 2002; 298 (5602): 2345–9. https://doi.org/10.1126/science.1076641

2. Gambano G., Anglani F., D’angelo A. Association studies of genetic polymorphisms and complex disease. The Lancet. 2000; 355(9200): 308–11. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(99)07202-5

3. Kelly F.J. Oxidative stress: its role in air pollution and adverse health effects. Occup Environ Med. 2003; 60(8): 612–6. https://doi/org/10.1136/oem.60.8.612

4. Ray P.D., Huang B.-W., Tsuji Y. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling. Cellular Signalling. 2012; 24(5): 981–90. https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2012.01.008

5. Hayes J.D., Flanagan J.U., Jowsey I.R. Glutathione transferases. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005; 45: 51–88. https://doi/org/10.1146/annurev.pharmtox.45.120403.095857

6. Board P.G., Menon D. Structure, function and disease relevance of Omega-class glutathione transferases. Arch Toxicol. 2016; 90(5): 1049–67. https://doi.org/10.1007/s00204-016-1691-1

7. Jozefczak M., Remans T., Vangronsveld J., Cuypers A. Glutathione Is a Key Player in Metal-Induced Oxidative Stress Defenses. Int J Mol Sci. 2012; 13(3): 3145–75. https://doi.org/10.3390/ijms13033145

8. Wormhoudt L.W., Commandeur J.N.M., Vermeulen N.P.E. Genetic Polymorphisms of Human N -Acetyltransferase, Cytochrome P450, Glutathione-S-Transferase, and Epoxide Hydrolase Enzymes: Relevance to Xenobiotic Metabolism and Toxicity. Crit Rev Toxicol. 1999; 29(1): 59–124. https://doi.org/10.1080/10408449991349186

9. Pemble S., Schroeder K.R., Spencer S.R., Meyer D.J., Hallier E., Bolt H.M., et al. Human glutathione S-transferase theta (GSTT1): cDNA cloning and the characterization of a genetic polymorphism. Biochem J. 1994; 300(1): 271–6. https://doi.org/10.1042/bj3000271

10. Sundberg K. Differences in the catalytic efficiencies of allelic variants of glutathione transferase P1-1 towards carcinogenic diol epoxides of polycyclic aromatic hydrocarbons. Carcinogenesis. 1998; 19(3): 433–6. https://doi.org/10.1093/carcin/19.3.433

11. Hu X., Xia H., Srivastava S.K., Herzog C., Awasthi Y.C., Ji X., et al. Activity of four allelic forms of glutathione s-transferase hGSTP1-1 for diol epoxides of polycyclic aromatic hydrocarbons. Biochem Biophys Res Commun. 1997 238 (2): 397–402. https://doi.org/10.1006/bbrc.1997.7311

12. Lefer D.J., Granger D.N. Oxidative stress and cardiac disease. Am J Med. 2000; 109 (4): 315–23. https://doi.org/10.1016/S0002-9343(00)00467-8

13. Kelly F.J., Fussell J.C. Role of oxidative stress in cardiovascular disease outcomes following exposure to ambient air pollution. Free Radic Biol Med. 2017; 110: 345–67. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.06.019

14. Pourkeramati A., Zare Mehrjardi E., Dehghan Tezerjani M., Seifati S.M. Association of GSTP1, GSTT1 and GSTM1 gene variants with coronary artery disease in iranian population: a case–control study. Int J Gen Med. 2020; 13: 249–59. https://doi.org/10.2147/IJGM.S252552

15. Bhatti J.S., Vijayvergiya R., Singh B., Bhatti G.K. Genetic susceptibility of glutathione S-transferase genes (GSTM1/T1 and P1) to coronary artery disease in Asian Indians. Ann Hum Genet. 2018; 82(6): 448–56. https://doi.org/10.1111/ahg.12274

16. Suvakov S., Jerotic D., Damjanovic T., Milic N., Pekmezovic T., Djukic T., et al. Markers of oxidative stress and endothelial dysfunction predict haemodialysis patients survival. Am J Nephrol. 2019; 50(2): 115–25. https://doi.org/10.1159/000501300

17. Su H., Cao Y., Li J., Zhu Y., Ma X. GST null polymorphisms may affect the risk of coronary artery disease: evidence from a meta-analysis. Thromb J. 2020; 18(1): 20. https://doi.org/10.1186/s12959-020-00234-x

18. Mendonca E., Salazar Alcala E., Fernandez-Mestre M. Role of genes GSTM1, GSTT1, and MnSOD in the development of late-onset Alzheimer disease and their relationship with APOE*4. Neurología. 2016; 31(8): 535–42. https://doi.org/10.1016/j.nrl.2014.10.012

19. Flatow J., Buckley P., Miller B.J. Meta-analysis of oxidative stress in schizophrenia. Biol Psychiatry. 2013; 74(6): 400–9. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2013.03.018

20. Kim S., Kang S., Chung J-H., Park H., Cho K., Park M-S. Genetic polymorphisms of glutathione-related enzymes (GSTM1, GSTT1, and GSTP1) and schizophrenia risk: a meta-analysis. Int J Mol Sci. 2015; 16(8): 19602–11. https://doi/org/10.3390/ijms160819602

21. Wadhwa R., Gupta R., Maurya P.K. Oxidative stress and accelerated aging in neurodegenerative and neuropsychiatric disorder. Curr Pharm Des. 2019; 24(40): 4711–25. https://doi.org/10.2174/1381612825666190115121018

22. Pinheiro D.S., Santos S.R., de Brito R.B., Cruz Ah Da S., Ghedini P.C., Reis A.A.S. GSTM1/GSTT1 double-null genotype increases risk of treatment-resistant schizophrenia: A genetic association study in Brazilian patients. PLOS ONE. 2017; 12(8): e0183812. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183812

23. Yan C., Duan L., Fu C., Tian C., Zhang B., Shao X., et al. Association Between Glutathione S-Transferase (GST) Polymorphisms and Schizophrenia in a Chinese Han Population. Neuropsychiatr Dis Treat. 2020; 16: 479–87. https://doi.org/10.2147/NDT.S235043

24. Klusek J., Błońska-Sikora E., Witczak B., Orlewska K., Klusek J., Głuszek S., et al. Glutathione S-transferases gene polymorphism influence on the age of diabetes type 2 onset. BMJ Open Diabetes Res Care. 2020; 8(2): e001773. https://doi.org/10.1136/bmjdrc-2020-001773

25. Banerjee M., Vats P., Kushwah A., Srivastava N. Interaction of antioxidant gene variants and susceptibility to type 2 diabetes mellitus. Br J Biomed Sci. 2019; 76(4): 166–71. https://doi.org/10.1080/09674845.2019.1595869

26. Barseem N., Elsamalehy M. Gene Polymorphisms of glutathione s-transferase t1/m1 in egyptian children and adolescents with type 1 diabetes mellitus. J Clin Res Pediatr Endocrinol. 2017; 9(2): 138–43. https://doi.org/10.4274/jcrpe.3690

27. Szabo C.E., Ilieș R.F., Aioanei C.S., Catana A., Creț V., Șerban R.S., et al. The role of adiponectin, TNF-α and glutathione in the pathogenesis and evolution of type 1 diabetes. Diabetes Metab Syndr Obes Targets Ther. 2019; 12: 2303–8. https://doi.org/10.2147/DMSO.S220133

28. Gong M., Dong W., Shi Z., Xu Y., Ni W., An R. Genetic polymorphisms of GSTM1, GSTT1, and GSTP1 with prostate cancer risk: a meta-analysis of 57 studies. PLoS ONE. 2012; 7(11): e50587. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050587

29. Reszka E., Wasowicz W., Gromadzinska J. Genetic polymorphism of xenobiotic metabolising enzymes, diet and cancer susceptibility. The British Journal of Nutrition. 2006; 96(4): 609–19.

30. Ritambhara, Tiwari S., Vijayraghavalu S., Kumar M. Genetic Polymorphisms of Xenobiotic Metabolizing Genes (GSTM1, GSTT1, GSTP1), Gene-Gene Interaction with Association to Lung Cancer Risk in North India; A Case Control Study. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 2019; 20(9): 2707–14. https://doi.org/10.31557/APJCP.2019.20.9.2707

31. Liu T., Liu W.Z., Sun Y., Bi X.H., Zhou H.F. An updated meta-analysis of the relationship between glutathione-S-transferase T1 null/presence gene polymorphism and the risk of lung cancer. J Can Res Ther. 2020; 16(4): 718-25.

32. Zhao Y., Wang B., Hu K., Wang J., Lu S., Zhang Y., Lu W., Zhao E., Yuan L. Glutathione S-transferase θ1 polymorphism contributes to lung cancer susceptibility: a meta-analysis of 26 case-control studies. Oncol Lett. 2015; 9: 1947–53.

33. Gao Y., Gao F., Hu T.T., Li G., Sui Y.X. Combined effects of glutathione S-transferase M1 and T1 polymorphisms on risk of lung cancer: evidence from a meta-analysis. Oncotarget. 2017; 8(17): 28135–43.

34. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., Laversanne M., Soerjomataram I., Jemal A., et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021; 0: 1–41.

35. Li S., Xue F., Zheng Y., Yang P., Lin S., Deng Y., et al. GSTM1 and GSTT1 null genotype increase the risk of hepatocellular carcinoma: evidence based on 46 studies. Cancer Cell Int. 2019; 19: 76.

36. Li Y., Cai Y., Chen H., Mao L. Clinical significance and association of GSTP1 hypermethylation with hepatocellular carcinoma: a meta-analysis. J Cancer Res Ther. 2018; 14: S486–9.

37. Hecht F., Pessoa C.F., Gentile L.B., Rosenthal D., Carvalho D.P., Fortunato R.S. The role of oxidative stress on breast cancer development and therapy. Tumor Biol. 2016; 37(4): 4281–91.

38. Miao L.F., Ye X.H., He X.F. Individual and combined effects of GSTM1, GSTT1, and GSTP1 polymorphisms on breast cancer risk: a meta-analysis and re-analysis of systematic meta-analyses. PLoS One. 2020; 15(3): e0216147.

39. Song Z., Shao C., Feng C., Lu Y., Gao Y., Dong C. Association of glutathione S-transferase T1, M1, and P1 polymorphisms in the breast cancer risk: a meta-analysis. Ther Clin Risk Manag. 2016; 12: 763–9.

40. Kimi L., Ghatak S., Yadav R.P., Chhuani L., Lallawmzuali D., Pautu J.L., et al. Relevance of GSTM1, GSTT1 and GSTP1 gene polymorphism to breast cancer susceptibility in mizoram population, Northeast India. Biochemical Genetics. 2016; 54(1): 41–9. https://doi.org/10.1007/s10528-015-9698-5

41. Baltruskeviciene E., Kazbariene B., Aleknavicius E., Krikstaponiene A., Suziedelis K., et al. Changes of reduced glutathione and glutathione S-transferase levels in colorectal cancer patients undergoing treatment. Ann Oncol. 2017; 28(3): 97.

42. Song L., Yang C., He X.-F. Individual and combined effects of GSTM1 and GSTT1 polymorphisms on colorectal cancer risk: an updated meta-analysis. Bioscience Reports. 2020; 40(8): BSR20201927. https://doi.org/10.1042/BSR20201927