Из других аспектов фармакогенетических исследований для клинической практики имеют значение выявление гетерозиготного носительства мутантных генов, тестирование индивидуальной чувствительности к лекарствам и ее генетическое маркирование. Разделение тестирования индивидуальной чувствительности к лекарственному препарату и анализа гетерозиготного носительства мутантного гена (определяющего побочные реакции на данный препарат) до некоторой степени условно, так как часто (но не всегда) индикация чувствительности одновременно оказывается и тестом на гетерозиготное носительство. Воспользуемся уже рассмотренными примерами генетической детерминированности атипичных реакций на медикаменты.
Основой для дифференцировки на биохимическом уровне гомозиготного по «нормальному» гену генотипа с гетерозиготным, в котором наряду с нормальным присутствует и мутантный аллель, служит так называемый эффект дозы. Этим термином обозначают следующее. Наличие в геноме двух нормальных аллелей ведет к определенному фенотипически регистрируемому количеству или активности фермента. При гетерозиготном носитель- стве во многих случаях активность фермента оказывается значительно ниже, чем у гомозигот по нормальному аллелю, но много выше активности в организме, гомозиготном по мутантному гену, когда активность или отсутствует, или низкая. Описанный «эффект дозы» характерен для генетических факторов, детерминирующих чувствительность к суксаметонию. Атипичная псевдохолинэстераза выявляется в относительно простом тесте, основанном на подавлении активности этого фермента дибукаином в стандартных условиях (дибукаино- вое число — степень подавления, выраженная в процентах). У людей с нормальной активностью фермента (гомозиготных по доминантному аллелю Е\и дибукаино- вое число равно 80. У лиц, высокочувствительных к сук- саметонию (гомозиготных по мутантному рецессивному аллелю Е\ ), дибукаиновое число равно 20. У гетерозиготных индивидов (генотипы Е\ и Е\ ) активность фермента «промежуточная» — дибукаиновое число равно 60. Гетерозиготы, так же как и гомозиготы по нормальному аллелю, не «склонны» к атипичной реакции на введение суксаметония. Таким образом, тестом с дибукаином мы не только определяем чувствительность организма к суксаметонию, но и выявляем гетерозиготных носителей патологического гена, что важно для профилактики осложнений лекарственной терапии у их потомства.
Активность каталазы у гетерозиготных индивидов аналогично занимает «промежуточное» положение между гомозиготами по нормальному и гомозиготами по атипичному аллелям, определяющим активность фермента. Несколько сложнее тестировать индивидуальную чувствительность и определять гетерозиготное носительство при недостаточности Г-6-ФДГ.
Ген, детерминирующий активность Г-6-ФДГ, сцеплен с полом. Иными словами, мужчин, несущих в своем геноме одну хромосому X, а следовательно, и один ген Г-6-ФДГ, легко разделить (по результатам инкубации крови с ацетилфенилгидразином) на индивидов с нормальной и недостаточной активностью фермента (генотип Gd, или Gd, или Gd- соответственно). Применять к мужчинам понятие гетерозиготного носительства в данном случае бессмысленно. Женщины, в норме обладающие двумя хромосомами X, имеют два гена Г-6-ФДГ. У них, очевидно, возможны 6 генотипов: Gd Gd ; Gd Gd ; Gd- Gd-; G§ Gd*, GjGd-; Gd G^~. Последние три генотипа соответствуют гетерозиготным генотипам. Оказалось, что хотя активность фермента у женщин-ге- терозигот по гену Г-6-ФДГ действительно занимает промежуточное положение по сравнению с таковой у гомозигот, часто не удается (используя простые тесты) достоверно отнести женщину к одной из 6 групп, поскольку большие различия активности фермента у женщин-гетеро- зигот перекрывают аналогичные распределения для двух типов гомозигот [Artur N. et al., 1970]. Надежно выделить группу гетерозиготных женщин позволяют электрофоретические методы.
Для многих дефектов обмена, ведущих к атипичной лекарственной чувствительности, несмотря на возможность индикации самой чувствительности, методов выявления гетерозиготного носительства пока нет. Например, определяя концентрацию изониазида, принятого в дозе 10 мг/кг, через 6 ч после приема можно отличить «быстрых» инактиваторов этого препарата от «медленных». Однако этот тест не помогает (как, впрочем, и никакой другой) отличить гомозиготных «быстрых» инактиваторов от гетерозиготных по гену быстрого ацетилирования изониазида. В таких случаях решающее слово принадлежит генеалогическому обследованию человека с подозрением на гетерозиготное носительство соответствующего гена. К сожалению, такое исследование возможно лишь в ограниченном числе случаев, что требует дальнейшей разработки методов индикации чувствительности генов и генетического маркирования дефектов обмена, ведущих к атипичной лекарственной чувствительности.
Сущность генетического маркирования состоит в следующем. Если ген, определяющий тот или иной признак, выявляемый на биохимическом уровне, тесно сцеплен (т. е. находится в той же хромосоме и достаточно близко) с другим геном (маркером), формирующим внешний (легко выявляемый) морфофизиологический признак, то достаточно выявить второй (что несравненно проще, экономичнее и быстрее), чтобы судить о наличии или отсутствии первого. Кроме легкой выявляемости, генетические маркеры должны отвечать еще ряду не менее существенных требований. Генетические маркеры должны полностью проявляться независимо от среды, не изменяться в течение жизни человека, их собственная генетика должна быть известна. К числу широко используемых генетических маркеров относятся группы крови (эритроцитарные изоантигены), некоторые белки плазмы крови (гаптоглобины и др.), моногенно наследуемые морфологические признаки — способность ощущать горький вкус фенилтиокарбамида (ФТК) и запах синильной кислоты. По способности ощущать горький вкус ФТК популяции делятся на две группы — на лиц, обладающих аутосомным геном ощущения горечи ФТК в гомо- или гетерозиготном состоянии, и лиц, гомозиготных по рецессивному гену отсутствия ощущения горечи ФТК. Около 60 % европейцев способны чувствовать горький вкус ФТК. Аналогичным образом популяции подразделяются на две группы по ощущению специфического «миндального» запаха синильной кислоты. Отсутствие способности ощущать этот запах также передается по рецессивному типу и встречается среди женщин с частотой 1:20, среди мужчин — 1:5.
Пока лишь отдельные исследователи пытались обнаружить сцепление между фармакологическими признаками и генетическими маркерами. Первым этапом при изучении этого вопроса служит выявление корреляции между фармакологическим признаком и предполагаемым маркером. Отметим работу A. Mourant и соавт. (1971), установивших корреляцию между группой крови А (И) системы АВО и развитием тромбозов у женщин после применения оральных контрацептивов. Упомянем также попытку оценить корреляцию между типом кинетики сульфаниламидного препарата сульфалена и некоторыми морфологическими признаками [Лильин Е. Т. и др., 1979]. Получены достоверные корреляции между типом метаболизма сульфалена в организме человека («быстрый» и «медленный» типы) и антропоскопическими характеристиками — цветом глаз, волос. Выявлена тенденция к повышению частоты «быстрого» фенотипа у светлоглазых и светловолосых людей. Не позволяя пока говорить о достоверном маркировании типа метаболизма этими «цветовыми» характеристиками, это дает возможность предположить взаимосвязи на биохимическом уровне между системами пигментации глаз и волос и биотрансформацией сульфалена.
Установленный феномен хорошо согласуется с описанным в литературе градиентом частоты «медленных» ацетиляторов с севера на юг, обнаруженным при изучении биотрансформации изониазида в европейских популяциях [Гринберг К. Н., 1970]. Вместе с тем полученный результат противоречит высокой частоте «быстрых» ацетиляторов (до 95%) среди монголоидов. Однако детальный анализ показал, что это противоречие кажущееся: среди монголоидов частота «быстрого» фенотипа также заметно уменьшается в направлении с севера на юг [Sunachara S. et al., 1961].
Таковы неполные сведения о распространенности некоторых клинически важных фармакогенетических признаков. Они значительно менее обширны, чем хотелось бы. Наряду с объективными трудностями (отсутствие методов, пригодных для массового обследования населения на соответствующие дефекты) выявлению таких признаков мешает и недостаток соответствующих знаний у клиницистов. Однако эти исследования позволяют по-новому взглянуть на проблему биологического на
следственного (в частности фармакогенетического) полиморфизма человеческих популяций. Несомненно, образование полиморфизма по наследственным признакам было приспособительным и создавалось в процессе естественного отбора. Селективные преимущества носителей тех или иных вариантов ферментов или ферментных систем во многом остаются tabula rasa современной генетики. По сути дела в настоящее время известно лишь, что фактором естественного отбора, вызвавшим и закрепившим полиморфизм по недостаточности Г-6-ФДГ, был малярийный плазмодий. Лица с дефектом Г-6-ФДГ устойчивы к малярии, что и объясняет большой удельный вес таких индивидов в популяции соответствующих местностей. О причинах полиморфизма человека по другим фармакогенетическим признакам достоверных сведений нет. Предполагают, что среди главных причин этого полиморфизма находятся заболеваемость и питание.
Пищевые вещества в сочетании с определенными лекарственными препаратами могут вызвать в организме человека биохимические катастрофы, копирующие таковые при наследственных дефектах обмена. Так, в 60-е годы в психиатрическую и неврологическую практику вошли ингибиторы моноаминоксидазы (МАО) — ипра- зид, ниаламид и др. Вскоре выяснилось, что у многих больных при лечении ингибиторами МАО возникают тяжелые побочные явления по типу гипертонического криза (резкое повышение артериального давления, головная боль, сердцебиение и т. д.). Причиной подобных явлений считали некие генетически обусловленные факторы. Однако оказалось, что дело совсем в ином. Основная функция МАО различных типов в организме заключается в окислении и тем самым инактивировании большой группы биогенных аминов, поступающих, в частности, с пищей, — тирамина, серотонина, норадреналина. Их содержание в пище может быть очень большим (например, в сыре, маринованной сельди концентрация тирамина достигает 200—300 мг на 100 г). Подавление ингибиторами активности МАО ведет к тому, что обычная реакция инактивации биогенных аминов значительно затормаживается. В связи с этим сыр, рыба или другие продукты вызывают отравление, последствия которого описаны выше. Следовательно, «многочисленные осложнения, которые были отмечены при клиническом применении ингибиторов МАО, могли быть связаны не только с неполным учетом метаболизма этих соединений в организме, но и с неточностями в назначении диетических режимов» [Покровский А. А., 1979].
Безуспешность лечения недостаточности витамина Bi у таиландцев, живущих на побережье океана и потребляющих много сырой рыбы, объясняли генетическими нарушениями. Как и в предыдущем примере, оказалось, что заболевание связано с ферментом тиаминазой, содержащимся в большом количестве в сырой рыбе. Основная функция этого фермента — превращение тиамина в его неактивные аналоги. Достаточно было посоветовать больным есть не сырую рыбу, а жареную, чтобы все указанные явления исчезли. Это еще раз свидетельствует о том, что необходимо четко различать наследственную патологию обмена веществ и фенотипическую вариабельность метаболизма фармакологических агентов, ведущих к лекарственным идиосинкразиям, от приобретенных (в результате мощного средового воздействия) нарушений обмена, хотя их клинические проявления могут быть весьма схожими.
В заключение остановимся еще на одном вопросе, к сожалению, до настоящего времени не нашедшем достаточного освещения в фармакогенетических работах.
Обратимся к выполненным в последние годы близнецовым исследованиям онтогенетического становления метаболических процессов, вернее, своеобразной динамики соотносительной роли наследственности и среды в вариабельности активности ферментов в различных возрастных группах. К- Gottlieb и R. Manchester (1986) изучили активность арилгидрокарбон-гидроксилазы и глутатионтрансферазы в плацентарных тканях и в крови новорожденных близнецов. Оказалось, что монозиготные близнецы были не более сходны по активности этих ферментов, чем партнеры дизиготных близнецовых пар. Авторы делают осторожный вывод о том, что у новорожденных индивидуальная изменчивость активности ферментных систем обусловлена скорее внешнесредовыми, чем генетическими факторами. С этими результатами перекликаются весьма интересные данные обширного и многолетнего исследования S. Kalousdian и соавт. (1987), изучивших биохимические (как и другие) показатели более чем у 300 пар близнецов. Для некоторых ферментов выраженной наследственной компоненты их активности обнаружено не было, для других оценки наследуемости с возрастом близнецов значительно снизились. Таким образом, можно сделать общий вывод, что в процессе онтогенеза для некоторых биохимических характеристик биологическое старение (связанное с длительными паратипическими воздействиями) может изменять относительный вклад наследственности в их общую фенотипическую изменчивость.
Сказанное свидетельствует о том, что результаты фармакогенетических исследований должны рассматриваться для данной популяции, в данных условиях внешней среды и в данной возрастной группе. Это в свою очередь делает крайне необходимым фармакогенетиче- ское изучение эффективности лекарственной терапии в гериатрии и педиатрии, а также в экстремальных условиях внешней среды. Таким образом, фармакогенетиче- ские исследования призваны сыграть важную роль в решении многих проблем клиники, фармакологии и генетики. Их результаты помогут уберечься как врачам, так и их пациентам от многих неприятностей, связанных с лекарственной терапией.