Mannose-binding lectin deficiency in respiratory diseases

Polymorphism of the mannose-binding lectin gene in the Arctic indigenous populations of the Russian Federation

Маннозосвязывающий лектин (mannose-binding lectin, MBL) – паттерн-распознающий острофазовый белок, относящийся к системе врожденного иммунитета и активно участвующий в элиминации широкого круга патогенных микроорганизмов посредством активации лектинового пути системы комплемента. Значительная часть человеческой популяции имеет врожденно низкий уровень продукции и/или низкую функциональную активность MBL вследствие носительства различных вариантов гена MBL2, что может модифицировать течение самых разнообразных инфекционных заболеваний. Частота генотипов и гаплотипов полиморфизмов в гене MBL2 имеет значительные популяционные различия. К настоящему времени данные относительно распределения генотипов гена MBL2 в коренных популяциях территорий Арктической зоны Российской Федерации отсутствуют. Цель исследования – изучение частоты и этнической специфики распределения аллельных вариантов полиморфизмов гена MBL2 rs11003125, rs7096206, rs7095891, rs5030737, rs1800450 и rs1800451 и их гаплотипов в популяциях Таймырского Долгано-Ненецкого района Красноярского края (ненцы, долганы-нганасаны, русские). В настоящем исследовании нами впервые получены данные о частотах генотипов и гаплотипов гена MBL2 у коренных народностей, проживающих на территориях Арктической зоны Российской Федерации. Частота встречаемости гаплотипа HYPA, ассоциированного с высокой концентрацией MBL, составила 35.4 % для русских новорожденных Восточной Сибири, что соответствует частотам европейских популяций (27–33 %). У новорожденных арктических популяций частота гаплотипа HYPA была статистически значимо выше, чем у русских, и составила 64 % для ненцев и 56 % для долган-нганасан, что приближается к значениям частот, выявленных для эскимосов и североамериканских индейцев (64–81 %). Популяции ненцев и долган-нганасан демонстрируют существенно более низкие частоты MBL-дефицитных гаплотипов в сравнении с европеоидами Восточной Сибири (3.9, 6.4 и 21.3 % соответственно). Мы предполагаем, что изолированные арктические популяции исторически позже столкнулись с некоторыми внутриклеточными инфекциями (туберкулезом, лепрой) и, в отличие от европеоидных популяций, сохранили сформированную на ранних этапах эволюции человека высокую активность лектинового пути активации комплемента.

Mannose-binding lectin gene polymorphisms in the East Siberia and Russian Arctic populations

Mannose-binding lectin (MBL) encoded by MBL2 gene is a protein with the ability to form carbohydrate complexes with microbial wall promoting their subsequent elimination. Genetically determined levels of MBL can modify the risk and clinical characteristics of many infectious diseases. The frequency of MBL2 genotypes exhibits significant population differences. The data on the distribution of MBL2 genotypes among the aborigines of the Russian Arctic territories have not yet been published. A total of 880 specimens of dried blood spots of the newborns were genotyped. The newborns represented four populations: Nenets, Dolgan-Nganasans, Mixed aboriginal population, and Russians (Caucasians, Krasnoyarsk). Six polymorphisms of the MBL2 gene were studied: rs11003125, rs7096206, rs7095891, rs5030737, rs1800450, and rs1800451. The frequency of the combined rare O allele (composed of the coding region variants rs5030737, rs1800450, and rs1800451) in the homozygous state was significantly higher in Russians: 10% vs 2% in Nenets and 1% in Dolgan-Nganosans (p < 0.001 for Russians vs other populations). The frequency of the high-producing haplotype (HYPA) was 35.4% in the Russian newborns, in keeping with European populations (27-33%); 64% for Nenets and 56% for Dolgan-Nganasans, similar to the estimates obtained for Eskimos and North Amerinds (64-81%). Our study results are in line with the hypothesis that human evolution has been moving in the direction of accumulation of the genotypes associated with low activity of the lectin complement activation pathway because of the prevalence of some intracellular infections such as tuberculosis, whereby low MBL activity may have a protective effect.

Congenitally impaired pattern-recognition receptors in pathogenesis of pediatric invasive and recurrent pneumococcal infection

Here we review currently available data showing that innate immune signs predisposing to recurrent and invasive pneumococcal infections were identified in children. Streptococcus pneumoniae (pneumococcus) belongs to Grampositive bacteria being the major cause of morbidity and mortality in infants, especially in developing countries and in communities with low socioeconomic status. Due to the lack of anti-pneumococcal vaccination, the significant proportion of pneumococcus carriers develop non-invasive (pneumonia, otitis media, sinusitis) and severe invasive (bacteremia/septicemia, meningitis) pneumococcal infection. A great deal of diverse factors related to pneumococcus biological features (virulence factors) as well individualized host-specific immunity are implicated in efficient bacterial penetration across the mucous membranes. The TLR signaling system plays a crucial role in the human nonspecific defense upon the first encounter with the pathogen. Various TLRs comprise the first pattern recognition receptor fami ly ever described which sense ligands derived from the outer bacterial wall. The complement system is the ancient innate immunity component mainly involved in intravascular elimination of bacterial agents. In addition, the complement proteins serve as a bridge between innate and adaptive immunity, ensuring optimal conditions for B- and T-cell maturation and differentiation. Because pneumococcus secretes the IgA protease, a local protective effects related to IgA antibodies might not be so prominent. Therefore, B-cell immunodeficiency and impaired complement system hold a lead place among congenital causes resulting in severe and recurrent pneumococcal infections in children. Thus, based on available data, we concluded that impaired B-cell function, the complement components deficiency as well as receptor-recognition receptors (TLR-2, -9, -4, MYD88 adapter protein, TLR cascade enzymes: IRAK4, NEMO, NOD-like receptors: NOD2, NLRP3; C-type lectins: MBL, Dextin-2, and, possibly, ficoline) play the most important role among congenital immunodeficiencies predisposing to invasive and recurrent pneumococcal infections play the most important role among congenital immunodeficiencies predisposing to invasive and recurrent pneumococcal infections, and should be used as a rationale for immunological surveillance and organizing immunogenetics screening in these patients.