CC BY
130
РАЗДЕЛ III. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТОНИИ
УДК 616.12-008.331.1-056.7:616.1-02
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОБУСЛОВЛЕННОСТИ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТОНИИ КАК ФАКТОРА РИСКА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Н.В. Орлова, В.Ф. Ситников, И.И. Чукаева, А.В. Прохин,
ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет»
Орлова Наталья Васильевна - e-mail: vrach315@yandex.ru
Артериальная гипертония является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний. Выявление генов, контролирующих патогенез гипертонии, позволит проводить скрининговые программы по выявлению больных с высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний. В исследовании определялось распределение генотипов генов ACE I/D, APOE PI-22M/22Q, APOA-75 G/A, IRS1 Gly972Arg, IL10-627 A/C и TNF-a -308 TNF1/TNF2 у больных ИБС с сопутствующей артериальной гипертонией. В исследование включены 40 больных ишемической болезнью сердца (ИБС) без артериальной гипертонии и 35 пациентов с ИБС на фоне сопутствующей артериальной гипертонии. В результате исследования выявлено, что с артериальной гипертонией у больных ИБС ассоциированы генотип А/А гена АРОА1, генотип D/D гена АСЕ, аллель А гена IL-10. Сопряжение генотипа D/D гена АСЕ и генотипа А/С гена IL-10 является предрасполагающим к наличию артериальной гипертонии и развитию ИБС. Таким образом, взаимосвязь воспаления с факторами риска в этиопатогенезе ССЗ дополнительно подтверждается наличием в генотипическом профиле сопряженности иммунных генов с геном АСЕ.
Ключевые слова: артериальная гипертония, ишемическая болезнь сердца,
гены АРОА1, АРОЕ, АСЕ, IRS1, IL-10 и TNF-a.
Arterial hypertension is a risk factor for cardiovascular disease. Identification of genes that control the pathogenesis of hypertension, would allow to conduct screening programs to identify patients at high risk for cardiovascular disease. The distribution of genotypes of genes ACE I/D, APOE PI-22M/22Q, APOA -75 G/A, IRS1 Gly972Arg, IL10 - 627 A/C and TNF-a -308 TNF1/TNF2 in patients with concomitant arterial hypertension determined in the study. The study included 40 patients with ischemic heart disease (IHD) without arterial hypertension and 35 patients with ischemic heart disease on the background of concomitant arterial hypertension. The study found that hypertension in patients with IHD is associated with genotype A / A gene АРОА1, genotype D/D ACE gene, А allele of the gene IL-10.Conjugation of genotype D/D ACE gene and genotype A/C gene IL-10 is predisposing to the presence of arterial hypertension and the development of IHD. Thus, the correlation of inflammation and risk factors in the etiopathogenesis of cardiovascular disease, further confirmed by the presence in the genotypic profile conjugacy immune genes with the gene for ACE.
Key words: arterial hypertension, ischemic heart disease, genes АРОА1,
АРОЕ, АСЕ, IRS1, IL-10 and TNF-a.
Значение артериальной гипертонии (АГ) как фактора риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) доказано многочисленными исследованиями. АГ повышает риск развития инсульта, ишемической болезни сердца (ИБС), инфаркта миокарда (ИМ), недостаточности кровообращения. Важность АГ как независимого фактора риска ССЗ подчеркивает факт внесения стратификации риска развития ССЗ в формулировку диагноза АГ.
В последнее десятилетие изучение патогенеза ССЗ все активнее стало проводиться на генетическом уровне. В сфере интересов генетической кардиологии в том числе находятся такие тяжелые и распространенные заболевания, как АГ и атеросклероз. ССЗ большинство исследователей относят к мультифакторным заболеваниям или болезням с наследственным предрасположением с многочисленными звеньями патогенеза. При мультифакторных заболеваниях выявляется сложный механизм формирования фенотипа, который сопровождается взаимодействием генетических факторов с факторами внешней среды. Для каждого такого заболевания выделяют группу генов-кандидатов, ответ-
ственных за различные патогенетические аспекты. В настоящее время поиск генетической составляющей мультифакторных заболеваний направлен на выявление полиморфных маркеров в генах-кандидатах, участвующих в патогенезе заболевания, и определение степени их ассоциации с дан- ^ ной патологией. Ассоциацией полиморфного маркера с заболеванием является достоверно различающаяся частота встречаемости определенного аллеля или генотипа этого маркера у больных и у здоровых лиц одной и той же популяции.
При определенном сочетании неблагоприятных аллелей нескольких генов риск развития заболевания увеличивается. Так, патогенетическое сочетание риска дислипидемии и нарушений в системе гемостаза приводит к раннему развитию ИБС и осложнениям данного заболевания. В то же время выявлено, что при мультифакторных заболеваниях дефект одного и того же гена может влиять на развитие различных заболеваний. Так, ген ангиотензинпревращающего фермента (АСЕ) связывают с развитием ИБС, инфарктом миокарда,
АГ, сахарного диабета 2-го типа (СД 2-го типа), ожирением (ОЖ) [1]. В настоящее время обсуждается вопрос о единой
КАРДИОЛОГИЯ
КАРДИОЛОГИЯ
ivk
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
патогенетической концепции этих состояний. Понятие метаболического синдрома во многом увязывает развитие гипертонии, ОЖ и инсулинорезистентности (ИР). Подтверждением общности в патогенетической структуре атеросклероза и факторов риска ССЗ могут служить ассоциированные с ними генетические полиморфизмы [2].
Таким образом, на течение и прогноз ИБС могут влиять многие гены, контролирующие процессы ее патогенеза. Определение этих генов позволит осуществлять генетические скрининговые программы по выявлению больных с высоким риском развития ССЗ, с последующим снижением этого риска путем воздействия на установленные наследуемые дефекты обмена. Помимо профилактических мер, развитие клинической генетики предполагает к 2030 году разработку методов генной терапии сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе гипертонии, на основе геномной информации [3].
Цель исследования: изучить распределение генотипов генов АРОА1, АРОЕ, АСЕ, IL-10 и TNF-a у больных ИБС с сопутствующей АГ.
Материалы и методы
В исследование были включены 75 пациентов с верифицированным диагнозом ИБС, стабильная стенокардия напряжения. Средний возраст больных составил 55,8±5,4 года. Диагноз ИБС устанавливали на основании типичных болевых приступов, анамнеза заболевания, данных электрокардиографии, велоэргометрии, коронарографии. Пациенты были разделены на 2 группы: 1-ю группу составили 40 пациентов ИБС без сопутствующей АГ, 2-ю группу - 35 пациентов с ИБС и сопутствующей АГ. Контрольную группу для расчета отношения шансов составили 40 практически здоровых добровольцев. Контрольная и 2 исследуемые группы были сопоставимы по полу и возрасту.
Генотипирование по генам ACE I/D, APOE PI-22M/22Q, APOA-75 G/A, IL10-627 A/C и TNF-a -308 TNF1/TNF2 проводилось на кафедре общей и клинической генетики МБФ РГМУ. Определение полиморфных фрагментов ДНК исследуемых генов проводили с помощью электрофоретического метода. Выделение ДНК проводили стандартным методом (Sambrook, Fritsch, Maniatis, 1989). ДНК выделяли из лимфоцитов периферической крови пациентов. Измеряли концентрацию ДНК на флуориметре. При проведении полимеразной цепной реакции (ПЦР) были использованы 6 пар синтезированных праймеров (фирма «Синтол»), специфичных для данного ^ полиморфного варианта. Для каждого генетического варианта использовались свои, эмпирически подобранные условия амплификации. Полученные данные обработаны на персональном компьютере на базе Intel Celeron в программной среде Microsoft Excel с использованием встроенного «Пакета анализа», который специально предназначен для решения статистических задач. Сравнение средних показателей производили с помощью стандартных методов вариационной статистики медико-биологического профиля.
Основой статистической обработки в данной работе был Х2-анализ четырехпольных таблиц распределения гено- и гаплотипов в норме и контроле. В качестве порога уровня значимости был выбран стандартный уровень Р=0,05 (5%). Критическим коэффициентом Х2 для данного Р служит значение 3,84. При превышении вычисленным значением критического уровня, гипотеза Н0, предполагающая, что разли-
чия между эмпирическими и ожидаемыми частотами распределения (в данном случае полиморфных аллелей) являются не закономерными, а случайными, отбрасывается, в противном случае, принимается. Для каждого генотипа вычисляли отношение шансов OR, характеризующее риск заболевания, и соответствующий 95% доверительный интервал.
Результаты и их обсуждение
Сердечно-сосудистую патологию относят к генетически обусловленным мультифакторным заболеваниям. Одними из аргументов, указывающих на правильность такого предположения, являются обнаруженные взаимосвязи тех или иных ССЗ с полиморфизмами ряда генов [4, 5].
Учитывая мультифакторность ССЗ, из достаточно большого перечня генов, по которым в настоящее время имеются сведения об ассоциации их с данной патологией, нами были выбраны 6 генов - АРОА1, АРОЕ, ACE, IL-10 и TNF-a. Каждый из представленных генов этиологически взаимосвязан с различными этапами патогенеза развития сердечно-сосудистых заболеваний. Исходя из того, что одним из факторов риска развития ИБС являются нарушения липидного обмена, нами были включены в исследование гены АРОА1 и АРОЕ. По литературным данным имелось достаточно много сведений об исследованиях развития ССЗ, связанных с геном АРОА1, хотя они имели неоднозначные результаты [6]. Генетическая обусловленность течения и прогноза ССЗ в зависимости от полиморфизма генов аполипопротеинов изучена в меньшей степени. Отмечается связь полиморфизмов APOA, APOC3, APOA4 с частотой развития инфарктов миокарда [7] и ассоциации вариабельности генов AРOE, AРOAI, AРOCIII, AРOB, липопротеинлипазы (LPL) и LIPC с течением ИБС [8].
При изучении полиморфизма гена АРОА1 нами были получены следующие данные: во всех клинических группах сохранялась высокая ассоциация с генотипом А/А гена АРОА1. В группах больных ИБС с сопутствующей артериальной гипертонией показатели отношения шансов для генотипа А/А были достоверно более высокими в сравнении с группой больных ИБС без сопутствующей артериальной гипертонии (таблица).
ТАБЛИЦА.
Распределение генотипов генов АРОА1, АРОЕ, АСЕ, И-10 и ТЫЕ-а в клинических группах больных ИБС (ОЯ(ДИ)_________________________
OR в группах больных ген генотип OR (ДИ)
ИБС без АГ ИБС с АГ
АРОА1 G/A 1,11+0,45 (0,46;2,67) 1,06+0,46 (0,43;2,62)
G/G 0,39+0,5 (0,15;1,04) 0,34+0,53 (0,12;0,95)
A/A 4,11+0,7* (1,04;16,3) 4,93+0,71*(1,23;19,74)
АРОЕ M/M 0,65+0,47 (0,26;1,62) 0,62+0,48 (0,24;1,6)
M/Q 1,36+0,45 (0,56;3,29) 1,42+0,47 (0,57;3,54)
Q/Q 1,18+0,57 (0,38;3,63) 1,18+0,59 (0,37;3,77)
АСЕ I/I 0,14+0,81 (0,03;0,68) 0,16+0,81 (0,03;0,78)
I/D 0,8+0,48 (0,31;2,03) 0,85+0,49 (0,32;2,23)
D/D 3,1+0,47* (1,24;7,71) 2,82+0,48* (1,1;7,21)
IL-10 A/C 3,1+0,46 (1,24;7,71) 2,82+0,48 (1,1;7,21)
A/A 2,25+0,66 (0,62;8,18) 2,25+0,68 (0,59;8,46)
C/C 0,16+0,54* (0,05;0,46) 0,2+0,55* (0,06;0,55)
TNF-a TNF1/TNF1 0,6+0,51 (0,22;1,63) 0,52+0,54 (0,18;1,49)
TNF1/TNF2 1,0+0,45 (0,41;2,43) 1,25+0,47 (0,49;3,17)
TNF2/TNF2 4,75+0,83*(1,04;23,99) 3,93+0,85* (1,04;20,92)
Примечание: * - р<0,05.
Полученные данные согласовываются с данными других авторов, выявивших кроме ассоциации генов APOA1, APOC3, APOA4 и APOA5 с гиперлипидемией также их связь с развитием метаболического синдрома [9].
Предыдущими исследователями определялась связь полиморфизма гена АРОЕ с уровнями артериальной гипертонии, однако такая взаимосвязь была получена только в азиатской популяции (Китай, Япония). При анализе полиморфизма гена АРОЕ нами не было выявлено достоверных отличий уровней шансов генотипов двух клинических групп.
Выбор гена АСЕ в нашем исследовании был обусловлен данными об его ассоциации с артериальной гипертонией [10]. Данный полиморфный ген является главной детерминантой серологической активности АСЕ как фермента. Имеются единичные сведения по его прогностическому значению при ИБС. В то же время выявлялась связь делецион-ной аллели АСЕ с увеличением уровня АСЕ в ткани сердечной мышцы. Ряд авторов склонны считать, что полиморфизм D/D гена АСЕ значительно преобладает в группе пациентов с развившимся ИМ. Другими авторами не найдены подтверждения данной ассоциации с ИМ и полученные изменения расценены как незначительные, по сравнению с носителями полиморфизма I/D. Ряд исследователей рассматривает наличие генотипа D/D в сравнении с I/D как прогностически неблагоприятный фактор по развитию осложнений ИМ и неблагоприятному течению ИБС. Таким образом, сведения по гену АСЕ являлись крайне не однозначными и, на наш взгляд, требовали дальнейшего изучения.
При анализе полиморфизма гена АСЕ у больных ИБС нами была выявлена ассоциация генотипа D/D с сопутствующей артериальной гипертонией, в то время как носительство аллеля I указывало на его протективный эффект. Связь данного гена с АГ логична, т. к. ангиотензин 1 превращающий фермент задействован в механизмах регуляции артериального давления. АСЕ является ключевым ферментом системы ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. В исследованиях также выявлена связь генотипа I/D непосредственно с активностью данного фермента.
На примере многих заболеваний выявлено, что воспалительный процесс у больных генетически детерминирован. В настоящее время появился ряд работ, изучающих роль воспалительных генов в предрасположенности к сердечнососудистым заболеваниям. Японские ученые выявили, что у пациентов с полиморфизмом гена IL-1 резко возрастает риск ускоренного развития атеросклеротического процесса и острого инфаркта миокарда [11]. В ряде исследований полиморфизм гена IL-6 одновременно был связан с циркулирующими уровнями С-реактивного белка (СРБ), атеросклерозом коронарных артерий и окклюзивными заболеваниями периферических артерий. Исследователями обсуждается значение полиморфизмов воспалительных генов в патогенезе АГ. С артериальной гипертонией выявляется ассоциация генов, ответственных за воспалительные реакции: TGF-р1, INF-7, IL-1p, TNF-a, при этом ген TNF-a выраженно ассоциирован с метаболическим синдромом [12].
В опытах на мышах по изучению полиморфизмов генов IL-10, IL-12 и INF-7 выявлено, что изменение гена IL-10 наиболее значительно влияет на уровни липидов и холестерина. Исходя из этих данных, исследователи предположили, что IL-10 может быть использован в лечении атеросклероза [13].
У больных ИБС полиморфизм гена IL-10 ассоциирован с уровнями IL-10, СРБ и эндотелиальной дисфункцией. Полиморфизм IL-10 влияет на адгезию ICAM-1-молекулы и таким образом может влиять на воспаление и высокий риск развития атеросклероза. Повышение молекул адгезии и преобладание атеросклероза наблюдалось у пациентов с генотипом 1082/AA, а при генотипе 1082/GG выявлялся низкий уровень СРБ и снижение адгезии. Проведя анализ имеющихся на настоящий момент сведений, можно говорить о неоднозначных результатах, связанных с поиском ассоциации полиморфизмов воспалительных генов с риском развития ССЗ.
При оценке полиморфизмов гена IL-10 нами были получены следующие данные. У больных ИБС с сопутствующей АГ в
анамнезе отмечались более высокие показатели отношения шансов для генотипов А/C и A/A гена IL-10 и наоборот OR генотипа С/С составил менее 1, что говорит о протективном эффекте данного генотипа.
В настоящее время наиболее изученным геном гуморального иммунитета у больных ССЗ является ген TNF-a. Связи полиморфизма гена TNF-a и ИМ изучались в Северной Ирландии и во Франции [14]. Аллель TNF-2a был связан с наличием в анамнезе у родителей ИМ. Отношение шансов для развития ИМ у молодых пациентов в присутствии TNF-a/308А составило 1,76 (1,14-2,70). Недавно была обнаружена сильная связь между полиморфизмом гена TNF-a -308 и ИБС, главным образом у женщин с СД 2-го типа. У данных больных так же наблюдались увеличение сопутствующего веса, инсулинорезистентность, гипертензия и дисли-пидемия [15]. В ходе нашего исследования генотипов гена TNF-a были получены следующие результаты. В группе больных с АГ определялся достоверно более высокий показатель OR для генотипа TNF2/TNF2 гена TNF-a. Таким образом, среди генов, ассоциированных с ИБС, наряду с генами, ответственными за липидный обмен и формирование АГ, выявлена взаимосвязь с воспалительными генами.
Изучение сочетаний полиморфных вариантов генов с факторами риска ССЗ выявило сопряжение генотипа D/D гена АСЕ и генотипа А/С гена IL 10 при АГ. Значения отношения шансов при сопряженности данных генотипов составили 10,39±0,69*(2,69; 40,12).
Выводы
С артериальной гипертонией у больных ИБС ассоциированы генотип А/А гена АРОА1, генотип D/D гена АСЕ, аллель А гена IL-10. Сопряжение генотипа D/D гена АСЕ и генотипа ^ А/С гена IL-10 является предрасполагающим к наличию АГ и развитию ИБС. Таким образом, взаимосвязь воспаления с факторами риска в этиопатогенезе ССЗ дополнительно подтверждается наличием в генотипическом профиле сопряженности иммунных генов с геном АСЕ.
ЛИТЕРАТУРА ^
1. Higashimori K., Zhao Y., Higaki J. et al. Association analysis of a polymorphism of the angiotensin converting enzyme gene with essential hypertension in the Japanese population. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1993. V. 191. P. 399-404.
2.Namiki M., Kawashima S., Yamashita T. Intramuscular gene transfer of interleukin-10 cDNA reduces atherosclerosis in apolipoprotein E-knockout mice. Atherosclerosis. 2004. V. 172. P. 21-29.
3.Collins F.S., Partinos A. New Goals for the U.S. Human Genome Project: 1998-
2003. Scince. 1998. V. 282. P. 682-689.
4. Frossard P.M., Gupta A., Pravica V. et al. A study of five human cytokine genes
КАРДИОЛОГИЯ
КАРДИОЛОГИЯ
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
in human essential hypertension. Mol. Immunol. 2002. Vol. 38. P. 969-976.
5. MacRay L., Atkinson J., Fazio S. Prevention of atherosclerosis in apolipoprotein E-deficent mice by bone marrow transplantation. Sciense. 1995. Vol. 267. № 5200. P. 1034-1037.
6. Garastol S., Rosel G., Derangol F. et al. The Study of APOA1, APOC3 and APOA4 Variability in Healthy Ageing People Reveals Another Paradox in the Oldest Old Subjects. Annals of Human Genetics. 2003. Vol. 67. 54 p.
7. Liu S., Song Y., Hu F.B. A prospective study of the APOA1 XmnI and APOC3 SstI polymorphisms in the APOA1/C3/A4 gene cluster and risk of incident myocardial infarction in men. Atherosclerosis. 2004. V. 177 (1). P. 119-126.
8. Baroni M. G., Berni A., Romeo S. et al. Genetic study of common variants at the Apo E, Apo AI, Apo CIII, Apo B, lipoprotein lipase (LPL) and hepatic lipase (LIPC) genes and coronary artery disease (CAD): variation in LIPC gene associates with clinical outcomes in patients with established CAD. BMC Medical Genetics. 2003. Vol. 4. P. 8.
9. Shoulders C.C., Jones E.L., Naoumova R.P. Genetics of familial combined hyperlipidemia and risk of coronary heart disease. Human. Molecular. Genetics.
2004. Vol. 13. P. 149-160.
10. Nyui N., Tamura K., Yamaguchi S. et al. Tissue angiotensinogen gene
expression induced by lipopolysaccharide in hypertensive rats. Hypertension. 1997. Vol. 30. P. 859-867.
11. Patten M., Hartogensis W., Long C.S. Interleukin-1 beta is a negative transcription regulator of alpha1-adrenergic induced gene expression in cultured cardiac myocytes . J. Biol. Chem. 1996. Vol. 271. P. 21134-21241.
12. Lee S.C., Thomas G.N., Lee Z.S. et al. Tumor necrosis factor-a gene G-308A polymorphism in the metabolic syndrome. Metabolism. 2000. Vol. 49. P. 10211024.
13. Namiki M., Kawashima S., Yamashita T. Intramuscular gene transfer of interleukin-10 cDNA reduces atherosclerosis in apolipoprotein E-knockout mice. Atherosclerosis. 2004. Vol. 172. P. 21-29.
14. Herrmann S.M., Ricard S., Nicaud V. Polymorphisms of the tumor necrosis factor-a gene, coronary heart disease and obesity. Eur. J. Clin. Invest. 1998. Vol. 28. P. 59-66.
15. Higashimori K., Zhao Y., Higaki J. et al. Association analysis of a polymorphism of the angiotensin converting enzyme gene with essential hypertension in the Japanese population. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1993. Vol. 191. P. 399-404.
