Characteristics of immune and endocrine regulation associated with MTNR1A gene polymorphism (rs34532313) in the child population in the north of Siberia

Introduction: Urban environment in large industrial centers is characterized by an excessive anthropogenic load that, combined with unfavorable climate conditions and distinctions of the geographical position of these territo ries, has negative effects on human health. Materials and methods: We analyzed characteristics of immune and endocrine regulation associated with various polymorphic variants of the gene of synchronization and circadian biorhythms of the melatonin receptor MTNR1A (rs34532313) in children living in an industrial center in the north of Siberia. The gene pool of the examined population is characterized by the predominance of the wild-type C allele (78.6%) and the maximum frequency of the CC genotype (67.7%) of the MTNR1A melatonin receptor gene (rs34532313). Results: We established that carriers of the homozygous TT-genotype of this section of the gene differed in a statistically significant (p<0.05) deficiency of T-helpers (CD3+CD4+), inhibition of IgG production, and activation of apoptosis processes (CD3+CD95+) relative to wild-type homozygotes, all attributed to inhibition of the immunomodulatory effect of melatonin. Carriers of variant homozygous genotypes showed a significantly (p<0.05) increased level of sensitization according to the general IgE criterion relative to heterozygotes and wild-type homozygotes against the background of a statistically significant (p<0.05) excess of the reference level of this indicator for the entire sample. Conclusions: The revealed features of the immune status indicating the inhibition of cell and imbalance of humoral immune response against the general hypersensitivity and elevated cortisol significantly associate with the homozygous variant genotype of the gene locus MTNR1A (rs34532313) and form a complex of specific indicators of immune and endocrine regulation in children living in the north of Eastern Siberia that are associated with stress effects of adverse climatic and geographical factors of the region.

климатогеографические факторы, показатели иммунной регуляции, генетический полиморфизм, ген рецептора мелатонина, кортизол, climatic and geographical factors, indicators of immune regulation, genetic polymorphism, melatonin receptor gene, cortisol

1. Зайцева Н.В., Устинова О.Ю., Аминова А.И. и др. Гигиенические аспекты нарушения здоровья детей при воздействии химических факторов среды обитания / Под ред. Н.В. Зайцевой. Пермь: Книжный формат, 2011. 489 с.

2. Анганова Е.В., Степаненко Л.А., Колбасеева О.В. и др. Окружающая среда и здоровье человека // Сибирский медицинский журнал. 2015. Т. 132, № 1. С. 122-125.

3. Молчанова Е.В. Факторы здоровья населения северных регионов (на примере Республики Карелия)// Народонаселение. 2012. № 3 (57). С. 028-033.

4. Гребенюк Г.Н., Кузнецова В.П. Современная динамика климата и фенологическая изменчивость северных территорий // Фундаментальные исследования. 2012. № 115. С. 1063-1077.

5. Абубакарова О.Ю., Фатеева Н.М. Хронобиологический подход при изучении адаптации организма к условиям Крайнего Севера // Научные труды Х международного конгресса «Здоровье и образование в ХХI веке. Инновационные технологии в биологии и медицине». М.: РУДН, 2009. С. 80-81.

6. Еникиев А.В., Шумилов О.И., Касаткина Е.А. Сезонные изменения функционального состояния организма детей Кольского Заполярья // Экология человека. 2007. № 5. С. 23-28.

7. Долгих О.В., Зайцева Н.В., Лужецкий К.П. и др. Особенности иммунной и генетической дезадаптации у детей в условиях избыточной гаптенной нагрузки // Российский иммунологический журнал. 2014. Т. 8 (17), № 3. С. 299-302.

8. Долгих О.В., Кривцов А.В., Харахорина Р.А. Иммунные и ДНКмаркеры воздействия техногенной нагрузки // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2012. № 4 (41). С. 240-241.

9. Степаненко Л.А., Савченков М.Ф., Ильина С.В. и др. Оценка состояния иммунной системы детского населения как маркера техногенного загрязнения окружающей среды // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95, № 12. С. 1129-1133.

10. Boverhof DR, Ladics G, Luebke B, et al. Approaches and considerations for the assessment of immunotoxicity for environmental chemicals: A workshop summary. Regul Toxicol Pharm. 2014; 68(1):96-107. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.yrtph.2013.11.012

11. Sulkava S, Ollila HM, Alasaari J, et al. Common genetic variation near melatonin receptor 1A gene linked to jobrelated exhaustion in shift workers. Sleep. 2017; 40(1):1537-1542. DOI: https://doi.org/10.1093/sleep/ zsw011

12. Liu J, Clough SJ, Hutchinson AJ, et al. MT1 and MT2 melatonin receptors: a therapeutic perspective. Annu Rev Pharmacol. 2016; 56:361-383. DOI: https://doi. org/10.1146/annurevpharmtox010814124742

13. Dubocovich ML, Markowska M. Functional MT1 and MT2 melatonin receptors in mammals. Endocrine. 2005; 27(2):101-110. DOI: https://doi.org/10.1385/ ENDO:27:2:101

14. Srinivasan V, PandiPerumal SR, Maestroni GJ, et al. Role of melatonin in neurodegenerative diseases. Neurotox Res. 2005; 7(4):293-318. DOI: https://doi. org/10.1007/bf03033887

15. Zamfir Chiru AA, Popescu CR, Gheorghe DC. Melatonin and cancer. J Med Life. 2014; 7(3):373-374.

16. Karbownik M, Lewinski A, Reiter RJ. Anticarcinogenic actions of melatonin which involve antioxidative processes: comparison with other antioxidants. Int J Biochem Cell Biol. 2001, 33(8):735-53. DOI: https://doi.org/10.1016/ s13572725(01)000590

17. Carrillo Vico A, Calvo JR, Abreu P, et al. Evidence of melatonin synthesis by human lymphocytes and its physiological significance: possible role as intracrine, autocrine, and⁄or paracrine substance. FASEB J. 2004; 18(3):537-539.

18. Liu F, Ng TB, Fung MC. Pineal indoles stimulate the gene expression of immunomodulating cytokines. J Neural Transm. 2001; 108(4):397-405. DOI: https:// doi.org/10.1007/s007020170061

19. Carrillo Vico A, GarcíaMauriсo S, Calvo JR, et al. Melatonin counteracts the inhibitory effect of PGE2 on IL2 production in human lymphocytes via its mt1 membrane receptor. FASEB J. 2003; 17(6):755-757. DOI: https://doi.org/10.1096/fj.020501fjeFundamental'nye Issledovaniya. 2012; (115):1063-1077.