Molecular-genetic bases of development of acute pancreatitis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Acute pancreatitis is included into the three most common diseases of organs of the abdominal cavity following acute appendicitis and cholecystitis, with the middle share in this group of 10-16%. As before, acute pancreatitis is characterized by high morbidity and mortality. Many researchers confirm growth of severe forms of the disease with destructive changes in the pancreas.

Aim. A review of literature sources devoted to study of etiology, pathogenesis, classification, diagnosis and molecular-genetic bases of acute pancreatitis. Factors that play a role in development of the disease (episodes of infringement of the diet, cholelithiasis, vascular diseases, abuse of alcohol) are elucidated. Mechanisms of development of acute pancreatitis depending on the etiology, are described in detail, modern classification of acute pancreatitis is given. The main methods of diagnosis of the disease including both laboratory and instrumental ones, are described. Data of the methods of determination of severity of patients’ state based on evaluation of all the most important physiological systems, are presented. In terms of modern understanding of mechanisms of development of acute pancreatitis, the results of investigation of the probability for genetic predisposition to the studied disease are given that opens the ways for optimization of therapy and diagnosis. The results of both individual and large-scale genetic studies of acute pancreatitis are described. Research works with isolation of certain candidate genes whose protein products participate in the pathogenesis of acute pancreatitis, are presented.

Conclusion. A complex approach to diagnosis of acute pancreatitis with identification of different mutations in the studied genes, and also determination of the influence of epigenetic phenomena in the individuals of risk groups will permit to improve the results of the prophylactic, diagnostic and therapeutic activity in acute pancreatitis.

About the authors

Alfiya K. Imaeva

Bashkir State Medical University

Author for correspondence.
Email: Alfia.imaeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3421-0212
SPIN-code: 5205-2002
ResearcherId: AAM-7925-2020

MD, PhD, Associate Professor of the Department of Pathological Anatomy

Russian Federation, 450008, Bashkortostan Republic, Ufa, Lenina street, 3

Alfiya K. Nurgaleeva

Bashkir State University

Email: AlfiyaKh83@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6077-9237
SPIN-code: 9658-8010
ResearcherId: Q-3045-2017

PhD in Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Genetics
and Fundamental Medicine

Russian Federation, 450076, Bashkortostan Republic, Ufa, Zaki Validi str., 32

Lilia F. Gallyamova

Bashkir State University

Email: Liliyagallyamova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2018-2767
SPIN-code: 1930-1871
ResearcherId: U-1276-2019

Laboratory Assistant of the Molecular Medicine Center

Russian Federation, 450076, Bashkotrostan Respublic, Ufa, Zaki Validi str., 32

Tagir I. Mustafin

Bashkir State Medical University

Email: Mustafinti@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2854-0792
SPIN-code: 7152-4131

MD, PhD, Professor, Head of the Department of Pathological Anatomy

Russian Federation, 450008, Bashkortostan Republic, Ufa, Lenina street, 3

Leisen S. Safinova

Bashkir State Medical University

Email: safinovaLSh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3388-5987
SPIN-code: 7450-0066

MD, PhD, Associate Professor of the Department of Pathological Anatomy

Russian Federation, 450008, Bashkortostan Republic, Ufa, Lenina street, 3

Elza K. Khusnutdinovna

Bashkir State University; Institute of Biochemistry and Genetics of Ufa Federal Scientific Centre of RAS

Email: elzakh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2987-3334
SPIN-code: 7408-9797
ResearcherId: A-4810-2013

PhD in Biological Sciences, Professor, AM of REA

Russian Federation, 450054, Ufa, Prospect Oktyabrya str., 71; Ufa

References

  1. Skutova VA, Danilov AI, Feoktistova ZhA. Acute pancreatitis: current problems in the diagnosis and complex treatment. Vestnik of the Smolensk State Medical Academy. 2016;15(2):78-84. (In Russ).
  2. Rakhimov RR. Complex approach to diagnostics and management of infected pancreatonecrosis. Permskiy Meditsinskiy Zhurnal. 2016;33(6):36-41. (In Russ).
  3. Rosendahl J, Kirsten H, Hegyi E, et al. Genome-wide association study identifies inversion in the CTRB1-CTRB2 locus to modify risk for alcoholic and non-alcoholic chronic pancreatitis. Gut. 2018; 67(10):1855-63. doi: 10.1136/gutjnl-2017-314454
  4. Baymuradov ShE. Infected pancreonecrosis as an issue of modern pancreatology. Vestnik Ekstrennoy Meditsiny. 2016;9(1):102-6. (In Russ).
  5. Feng YC, Wang M, Zhu F, et al. Study on acute recent stage pancreatitis. World Journal of Gastroenterology. 2014;20(43):16138-45. doi: 10.3748/wjg.v20.i43.16138
  6. Vinnik YuS, Pervova OV, Cherdancev DV, et al. Influence of the genetic factors on the risk of the disease and characteristics of the course of the acute alcohol pancreatitis. Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2010;3(4):317-22. (In Russ).
  7. Vlasov AP, Trofimov VA, Al-Kubaisi Sh-AS, et al. Risk factors of progression of acute pancreatitis Modern Problems of Science and Education. 2018; (5). Available at: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=28045. Accessed: 2020 February 29. (In Russ).
  8. Yadav D, Hawes RH, Brand RE, et al. Alcohol consumption, cigarette smoking, and the risk of
  9. recurrent acute and chronic pancreatitis. Archives
  10. of Internal Medicine. 2009;169(11):1035-45. doi: 10.1001/archinternmed.2009.125
  11. Nazarov VE, Spirin AN. Individualized antisecretory and polyenzyme therapy of mild acute pancreatitis. Consillum Medicum. 2017;19(8.1: Gastroenterology):28-34. (In Russ).
  12. Timerbulatov MV, Senderovich EI, Rakhimov RR, et al. Comprehensive approach to the treatment of acute pancreatitis. Meditsinskiy Vestnik Bashkortostana. 2013;8(6):100-2. (In Russ).
  13. Aranovich D, Zilbermints V, Goldberg N, et al. Detection of Common Bile Duct Stones in Mild Acute Biliary Pancreatitis Using Magnetic Resonance Cholangiopancreatography. Surgery Research and Practice. 2018;2018:5216089. Available at: https://www.hindawi.com/journals/srp/2018/5216089. Accessed: 2020 July 7. doi: 10.1155/2018/5216089
  14. Aksoy F, Demiral G, Ekinci Ö. Can the timing of laparoscopic cholecystectomy after biliary pancreatitis change the conversion rate to open surgery? Asian Journal of Surgery. 2017;41(4):307-12. doi: 10.1016/j.asjsur.2017.02.001
  15. Lee SL, Kim HK, Choi HH, et al. Diagnostic value of magnetic resonance cholangiopancreatography to detect bile duct stones in acute biliary pancreatitis. Pancreatology. 2018;18(1):22-8. doi: 10.1016/j.pan.2017.12.004
  16. Nieratschker V, Batra A, Fallgatter A. Genetics and epigenetics of alcohol dependence. Journal of Molecular Psychiatry. 2013;(1):11. doi: 10.1186/2049-9256-1-11
  17. Banks PA, Bollen TL, Dervenis C, et al. Classification of acute pancreatitis - 2012: revision of the Atlanta classification and definitions by international consensus. Gut. 2013;62(1):102-11. doi: 10.1136/gutjnl-2012-302779
  18. Chernov VN, Belik BM, Alibekov AZ. Choice of tactics of treatment of patients with destructive forms of acute pancreatitis with the use of procalcitonin test. Kuban Scientific Medical Bulletin. 2014;(1):176-8. (In Russ).
  19. Parfenov IP, Belousov VA, Yarosh AL, et al. The contemporary view on cytokines role in the pathogenesis of acute pancreatitis. Belgorod State University Scientific Bulletin. Medicine. Pharmacy. 2011;(16):40-4. (In Russ).
  20. Dianliang Z, Jieshou L, Zhiwei J, et al. Association of plasma levels of tumor necrosis factor (TNF)-α and its soluble receptors, two polymorphisms of the TNF gene, with acute severe pancreatitis and early septic shock due to it. Pancreas. 2003;26(4):339-43. doi: 10.1097/00006676-200305000-00005
  21. Powell JJ, Fearon KC, Siriwardena AK, et al. Evidence against a role for polymorphisms at tumor necrosis factor, interleukin-1 and interleukin-1 receptor antagonist gene loci in the regulation of disease severity in acute pancreatitis. Surgery. 2001;129 (5):633-40. doi: 10.1067/msy.2001.113375
  22. Kavutharapu S, Nagalla B, Abbagani V, et al. Role of Proteases and Antiprotease in the Etiology of Chronic Pancreatitis. Saudi Journal of Gastroenterology. 2012;18(6):364-8. doi: 10.4103/1319-3767.103427
  23. Aleksandrovich YuS, Gordeyev VI. Otsenochnyye i prognosticheskiye shkaly v meditsine kriticheskikh sostoyaniy. Saint-Petersburg: LLC «Medkniga «ELBI»; 2007. (In Russ).
  24. Baranov VS. Gene polymorphism, ecogenetic diseases and predictive personalized medicine. Ecological Genetics. 2011;9(3):3-14. (In Russ).
  25. Korniyenko EA, Yagupova AA. Modern views on etiology of chronic pancreatitis and correction of functional insufficiency of the pancreas. Current Pediatrics. 2012;11(4):134-8.(In Russ).
  26. Raphael KL, Willingham FF. Hereditary pancreatitis: current perspectives. Clinical and Experimental Gastroenterology. 2016;(9):197-207. doi: 10.2147/CEG.S84358
  27. Whitcomb DC. Framework for interpretation of genetic variations in pancreatitis patients. Frontiers in Physiology. 2012;(3):440. doi: 10.3389/fphys.2012.00440
  28. Xiao Y, Yuan W, Yu B, et al. Targeted Gene Next-Generation Sequencing in Chinese Children with Chronic Pancreatitis and Acute Recurrent Pancreatitis. The Journal of Pediatrics. 2017;191:158-63. doi: 10.1016/j.jpeds.2017.08.063
  29. Aulchenko YuS, Axenovich TI. Methodological approaches and strategies for mapping genes controlling complex human traits. The Herald of Vavilov Society of Geneticists and Breeding Scientists. 2006;10(1):189-202. (In Russ).
  30. Markova EV Zotova NV, Titova NM, et al. Znacheniye polimorfizma genov PRSS1, GSTM1 i GSTT1 pri ostrom pankreatite. Meditsinskaya Genetika. 2004;(8):388-91. (In Russ).
  31. Bemardino ALF, Guarita DR, Carlos BM, et al. CFTR, PRSS1 and SPINK1 Mutations in the Development of Pancreatitis in Brazilian Patients. JOP: Journal of the Pancreas. 2003;4(5):169-77.
  32. Gasiorowska A, Talar-Wojnarowska R, Czupryniak L, et al. The Prevalence of Cationic Trypsinogen (PRSS1) and Serine Protease Inhibitor Kazal Type 1 (SPINK1) Gene Mutations in Polish Patients with Alcoholic and Idiopathic Chronic Pancreatitis. Digestive Diseases and Sciences. 2011;56(3):894-901. doi: 10.1007/s10620-010-1349-4
  33. Sargen K, Demaine AG, Kingsnorth AN. Cytokine Gene Polymorphisms in Acute Pancreatitis. JOP: Journal of the Pancreas. 2000;1(2):24-35. doi: 10.6092/1590-8577/423
  34. Simon P, Weiss FU, Sahin-Tóth M, et al. Hereditary pancreatitis caused by a novel PRSS1 mutation (Arg-122->Cys) that alters autoactivation and autodegradation of cationic trypsinogen. The Journal of Biological Chemistry. 2002;277(7):5404-10. doi: 10.1074/jbc.M108073200
  35. Zou W-B, Tang X-Y, Zhou D-Z, et al. SPINK1, PRSS1, CTRC, and CFTR Genotypes Influence Disease Onset and Clinical Outcomes in Chronic Pancreatitis. Clinical and Translational Gastroenterology. 2018;9(11):204. doi: 10.1038/s41424-018-0069-5
  36. Chang Y-T, Chang M-C, Su T-C, et al. Association of Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) mutation/variant/haplotype and Tumor Necrosis Factor (TNF) Promoter Poly-Morphism in Hyperlipidemic Pancreatitis. Clinical Chemistry. 2008;54(1):131-8. doi: 10.1373/clinchem.2007.093492
  37. Gubergrits NB, Kishenia MS, Golubova OA. Polymorphism of ethanol metabolism genes in alcoholic chronic pancreatitis. Terapevticheskii Arkhiv. 2014; (2):49-55. (In Russ).
  38. Averbuch LD, Mavilia MG. SPINK-1 Polymorphism as a Pancreatitis Risk Factor. Cureus. 2019; 11(1):e3852. doi: 10.7759/cureus.3852
  39. Vayserman A, Rzheshevskiy A. Epigenetika: mutatsii bez izmeneniya DNK. Populyarnaya Mekhanika. 2015;(148):30-4. (In Russ).
  40. Vanyushin BF. Epigenetics today and tomorrow. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2013;17(4-2):805-32. (In Russ).
  41. Gorbunova VN. Genetics and epigenetics of syntropic diseases. Ecological Genetics. 2010;7(4): 39-43. (In Russ).
  42. Sandoval J, Pereda J, Pérez S, et al. Epigenetic Regulation of Early- and Late-Response Genes in Acute Pancreatitis. Journal of Immunology. 2016; 197(10):4137-50. doi: 10.4049/jimmunol.1502378
  43. Mehmood R, Varga G, Mohanty SQ, et al. Epigenetic reprogramming in Mist1(-/-) mice predicts the molecular response to cerulein-induced pancreatitis. PLoS One. 2014;9(1):e84182. doi: 10.1371/journal.pone.0084182
  44. Negoi I, Beuran M, Hostiuc S, et al. Glycosylation alterations in acute pancreatitis and pancreatic cancer: CA19-9 expression is involved in pathogenesis and maybe targeted by therapy. Annals of Translational Medicine. 2019;7(8):S306. doi: 10.21037/atm.2019.10.72
  45. Natale F, Vivo M, Falco G, et al. Deciphering DNA methylation signatures of pancreatic cancer and pancreatitis. Clinical Epigenetics. 2019;11(1): 132. doi: 10.1186/s13148-019-0728-8
  46. Bloomston M, Frankel WL, Petrocca F, et al. MicroRNA Expression Patterns to Differentiate Pancreatic Adenocarcinoma From Normal Pancreas and Chronic Pancreatitis. JAMA. 2007. 297(17): 1901-8. doi:10.1001 /jama.297.17.1901
  47. Shakhtarin VV. Rezul’taty issledovaniya genomnykh assotsiatsiy (Genome Wide Association Studies) – v endokrinologicheskuyu praktiku. Russian Medical Journal. 2012;(3):133. (In Russ).
  48. Giri AK, Midha S, Banerjee P, et al. Common Variants in CLDN2 and MORC4 Genes Confer Disease Susceptibility in Patients with Chronic Pancreatitis. PLoS ONE. 2016;11(1):e0147345. doi:10.1371/ journal.pone.0147345

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Eco-Vector


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».