Исследование выполнено в 2019–2020 гг. методом сплошной выборки. В основную группу вошли 105 мужчин (52,2%), проходящих стационарное лечение в инфекционном отделении военного госпиталя с ветряной оспой. Контрольная группа представлена 96 здоровыми военнослужащими по призыву (47,8%). Группы исследуемых сопоставимы по возрасту: для контроля возраст составлял 20,0 [ 20,0–20,5] года, в основной группе – 20,0 [ 19,9–20,2] года (U = 4546,5, p = 0,22).

Все мужчины прошли обследование (общеклиническое и молекулярно-генетическое). Для коррекции результатов исследования учитывались демографические и этнические критерии, а также наличие верифицированного диагноза «Ветряная оспа».

Критерии включения в исследование: молодые мужчины; уроженцы Забайкальского края; проходящие службу по призыву по месту рождения; европеоидная раса; возраст от 19 до 24 лет; добровольное участие в исследовании с оформлением письменного согласия. Критерии исключения из исследования: появление острых заболеваний и обострение хронической патологии; отказ от участия в научном исследовании.

Исследовательская работа выполнена в соответствии с приказом МЗ РФ от 01.04.2016 г. № 200н «Об утверждении правил надлежащей клинической практики», Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации: «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека в качестве субъекта, в том числе исследований биологических материалов» в ее пересмотренном варианте 2013 г., стандартами CONSORT и GCP. До включения в работу всех участников научного исследования ознакомили с целями, основными положениями научной значимости проекта, после чего они письменно оформили свое согласие. Протокол исследования утвержден, исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России (протокол заседания № 92 от 29.10.2018 г.). Лабораторные исследования выполнены на базе Научно-исследовательского института молекулярной медицины ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России (директор института – профессор, д.м.н. Ю.А. Витковский).

Объект исследования – цельная кровь и ее сыворотка/плазма. Взятие биологического материала пациентам производилось в период разгара ветряной оспы в первые сутки госпитализации; натощак или не ранее чем через 3 часа после приема пищи из локтевой вены одноразовой иглой в пробирки с К3-ЭДТА. Определение полиморфизма генов осуществлялось методом полимеразной цепной реакции с использованием стандартных наборов НПФ «Литех» (Москва) (амплификатор «ДТ-96», ЗАО «НПФ ДНК-Технология», Москва). Геномная ДНК выделялась из лейкоцитов цельной крови с помощью реагента «ДНК-экспресс». Далее проводилась реакция амплификации с окрашенным 1% раствором бромистого этидия 2% агароном геле в проходящем ультрафиолетовом свете (HCR-Ehf) либо в режиме реального времени по кривым плавления (PCR-Rt) (амплификаторы Maxygene, Германия; «ДТ-96», Россия) на геномной ДНК лейкоцитов периферической крови, выделенной с помощью набора реагентов «ДНК-экспресс кровь» (ООО НПФ «Литех»). Использовались комплекты реагентов и отдельные SNP-наборы (ООО НПФ «Литех», Москва; ЗАО «НПФ ДНК-Технология», Москва). Детекцию продукта проводили в 3% агарозном геле. Полученные результаты оценивали согласно инструкции производителя.

Статистическую обработку результатов исследования осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS Statistics Version 25.0 (International Business Machines Corporation, license No. Z125-3301-14, США). Номинальные данные описывались с указанием абсолютных значений и процентных долей. Для проведения сравнительной оценки номинальных данных использовался критерий χ2 Пирсона, который позволяет оценить значимость различий между фактическим количеством исходов или качественных характеристик выборки, попадающих в каждую исследуемую группу, и теоретическим количеством, которое можно ожидать в изучаемых группах при справедливости нулевой гипотезы [6]. Для определения силы связи между фактором риска и исходом использовался критерий V Крамера. Учитывая проспективный анализ результативных (наличие или отсутствие ветряной оспы) и факторных признаков (полиморфизм генов), оценка значимости различий показателей проводилась за счет определения относительного риска. Статистическая значимость относительного риска (p) оценивалась исходя из значений 95% доверительного интервала (95% ДИ). Для оценки вероятности развития ветряной оспы использовали метод бинарной логистической регрессии [7]. Диагностическую ценность разработанной модели определяли путем построения ROC-кривой с последующим определением площади под ней [8].

Произведен анализ некоторых полиморфизмов в исследуемой и группе контроля. При проведении анализа выявлены особенности (табл. 1).

Для полноты представления о роли полиморфизмов изучаемых генов в развитии ветряной оспы у молодых мужчин произведен анализ силы связи между фактором риска и исходом. Полученные данные наглядно свидетельствуют о существенной значимости IL-10(1082A), IL-10(819T) и TLR9(2848G) в развитии ветряной оспы при контакте с возбудителем (рис. 1).

Наиболее значимыми полиморфизмами в заболевании ветряной оспой у взрослых при контакте с возбудителем также являются IL-10(G1082А), TLR9(A2848G), IL-10(C819T). Указанные полиморфизмы соответствующих генов значимо увеличивают вероятность развития ветряной оспы при контакте с возбудителем (табл. 2).

Для построения модели прогнозирования заболевания ветряной оспы у взрослых при контакте с инфицированными использовали метод бинарной логистической регрессии.

В результате получено уравнение вида:

К = 1/(1 + e3,5 – 3,4×IL10(G1082A) – 1,6×IL10(C819T) – 2,0×TLR9(2848G)),

где 3,5 – константа (регрессионный коэффициент b0); 3,4, 1,6 и 2,0 – нестандартизованные коэффициенты b; e – основание натурального логарифма (e ≈ 2,72); IL-10(G1082A) – полиморфный вариант интерлейкина 10, принимающий значение 0 при генотипе GG, 1 – при GA, 2 – при AA; IL-10(C819T) – полиморфный вариант интерлейкина 10, принимающий значение 0 при генотипе TT, 1 – при генотипе TG, 2 – при генотипе GG; TLR9(2848G) – полиморфный вариант Toll-подобного рецептор TLR9, принимающий значение 0 при генотипе AA, 1 – при генотипе AG, 2 – при генотипе GG. При значении К ≥ 0,5 имеется высокая вероятность заболевания ветряной оспой при контакте с вирусом Varicella zoster, при К < 0,5 – низкая.

Оценка информативности разработанной модели определена путем ROC-анализа (рис. 2).

Площадь под ROC-кривой составляет 0,91 (95% ДИ 0,87–0,95), p < 0,001; стандартная ошибка – 0,21; чувствительность – 0,89; специфичность – 0,79.

С учетом сложности необходимых расчетов для упрощения использования предлагаемой технологии в повседневной клинической практике создано приложение для Android в среде разработки Delphi (Delphi 10.3.3 Rio, Embarcadero, США), которое позволяет осуществлять раннюю диагностику и прогнозирование заболевания ветряной оспой у взрослых при контакте с возбудителем. В программе в режиме работы пользовательского окна вводят все необходимые для расчета данные: генотипы полиморфизма IL-10(G1082A) – GG, GA, AA; генотипы полиморфизма IL-10(C819T) – TT, TG, GG; генотипы полиморфизма TLR9(2848G) – AA, AG, GG. Результат расчета – определение риска заболевания ветряной оспой при контакте с Varicella zoster virus [9]. На примере пациента из исследуемой группы показана возможность реализации программы в клинической практике в виде калькулятора расчета рисков (рис. 3).

Полногеномные исследования позволяют определить генетические варианты, способствующие развитию заболевания [10][11]. В настоящее время активно развиваются генетические исследования в направлении прогнозирования соматических и инфекционных заболеваний, а также влияния на макроорганизм генетически модифицированной терапии [12][13]. Анализ ассоциаций полиморфизмов отдельных генов с развитием мультифакториальных заболеваний не всегда дает полное представление о механизмах формирования наследственной предрасположенности, так как в основе заболеваний лежат сложные молекулярные взаимодействия, которые необходимо учитывать при прогнозировании риска развития патологического состояния для лечения и разработки мероприятий по профилактике [14][15][16]. Уровень экспрессии рецепторов в определенной степени зависит от аллельных вариантов полиморфных локусов, частота встречаемости которых может иметь значительные различия при патологических процессах [17].

При изучении вопроса влияния полиморфизма генов на заболевание ветряной оспой у взрослых посредством анализа современных баз данных установлено наличие единичных исследований в данном направлении. Так, исследователем Н.В. Онищенко и соавт. в 2018 году установлено, что генотип ТТ IL-10(rs 1800872) ассоциируется с образованием у больных ветряной оспой осложнений неврологического (χ2 = 4,75, р = 0,03) и офтальмологического (χ2 = 14,75, р = 0,0001) характера. Генотип TG гена IL-10(rs 1800872) ассоциируется с развитием осложнений за счет присоединения вторичной бактериальной микрофлоры (χ2 = 4,5, р = 0,03) [18]. В 2020 году исследователь и соавт. продолжили исследование и установили, что генотип TT гена IL-10(rs 1800872) ассоциируется с тяжелым течением ветряной оспы у взрослых (р = 0,04) и развитием гепатита (χ2 = 6,17, р = 0,01) [19]. Научных работ по прогнозированию заболевания ветряной оспой при контакте с возбудителем посредством полиморфизмов промоторов интерлейкинов и толл-подобных рецепторов ранее не проводилось. Современными исследователями также не разрабатывались программы ЭВМ для прогнозирования этого инфекционного заболевания у взрослых.

В ходе исследования проанализированы статистические показатели полиморфизмов интерлейкинов и толл-подобных рецепторов, а также некоторых генотипов. Выявлено, что для улучшения реализации закономерностей инфекционного процесса необходима совокупность конкретных генов полиморфизмов промоторов IL-10(C819T), IL-10(G1082A) и TLR9(2848G), которые увеличивают вероятность заболевания ветряной оспой. Полученные результаты чувствительности и специфичности позволяют утверждать, что нами разработаны в достаточной степени адекватные нейросетевые модели для прогнозирования заболевания ветряной оспой у взрослых. Это позволяет предложить использовать данный метод в качестве альтернативы обязательной и вакцинации по эпидемиологическим показателям, что, в свою очередь, важно для организованных коллективов. Такая модификация противоэпидемических и профилактических мероприятий позволит оптимизировать процесс и сделать его направленным, а значит и максимально эффективным. Преимущества использованного метода построения прогностических моделей с помощью искусственных нейронных сетей перед классическими методами позволяют решать обозначенные задачи [20].

Конфликт интересов: авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования: авторы заявляют о финансировании проведенного исследования из собственных средств в рамках утвержденного плана научно-исследовательской работы ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава РФ.