CC BY
97
ТЕРАПИЯ
Вклад генов-кандидатов липидного обмена и ожирения в развитие ишемической болезни сердца
А.В.Стародубова1, А.А.Голубева2, Г.А.Сильвестрова3, М.В.Зейгарник2, Г.И.Сторожаков1, Б.С.Каганов2,3
1Российский государственный медицинский университет им. Н.И.Пирогова, кафедра госпитальной терапии №2 лечебного факультета, Москва (зав. кафедрой - акад. РАМН, проф. Г.И.Сторожаков);
2Российская медицинская академия последипломного образования, кафедра диетологии, Москва
(зав. кафедрой - чл.-кор. РАМН, проф. Б.С.Каганов);
3НИИ питания РАМН, Москва
(директор - акад. РАМН, проф. В.А.Тутельян)
Сердечно-сосудистые заболевания остаются ведущей причиной смертности и заболеваемости в большинстве стран мира. Ишемическая болезнь сердца является мультфакториальным заболеванием. В статье кратко представлены данные об общем вкладе наследственных факторов, а также о роли генов-кандидатов липидного обмена и ожирения в риске развития ишемической болезни сердца. Достижения современных генетических исследований в области сердечно-сосудистых заболеваний не могут быть в полной мере реализованы без перенесения полученных данных в клиническую практику, это станет возможным при объединении результатов молекулярно-генетических исследований и эпидемиологических подходов.
Ключевые слова: ишемическая болезнь сердца, гены-кандидаты, липиды, ожирение, генетика
The contribution of candidate genes for lipid metabolism and obesity in the development of ischemic heart disease
A.V.Starodubova1, A.A.Golubeva2, G.A.Silvestrova3, M.V.Zeigarnik2, G.I.Storozhakov1, B.S.Kaganov23
1N.I.Pirogov Russian State Medical University, Department of Hospital Therapy №2 of Medical Faculty, Moscow
(Head of the Department - Acad. of RAMS, Prof. G.I.Storozhakov);
2Russian Medical Academy of Postgraduate Education, Department of Nutrition, Moscow
(Head of the Department - Corr. Member of RAMS, Prof. B.S.Kaganov);
3Research Institute of Nutrition of Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
(Director - Acad. of RAMS, Prof. V.A.Tutelyan)
Cardiovascular diseases remain the leading cause for morbidity and mortality in most countries. The article summarizes data on the total contribution of hereditary factors, as well as the role of candidate genes for lipid metabolism and obesity in the risk of an ischemic heart disease. Achievements of modern genetic research in cardiovascular diseases cannot be fully carried out without transferring the data obtained in clinical practice; it will be possible with combining the results of molecular genetic studies and epidemiological approaches.
Key words: ischemic heart disease, candidate gene, lipids, obesity, genetics
В настоящее время сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются одной из актуальных проблем современной медицины. Столь пристальное внимание к данной группе заболеваний вызвано их высокой распространенностью, вероятностью развития осложнений и смертности. Достижения в понимании патофизиологии этих заболеваний
Для корреспонденции:
Стародубова Антонина Владимировна, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры госпитальной терапии №2 лечебного факультета Российского государственного медицинского университета им. Н.И.Пирогова Адрес: 115516, Москва, ул. Бакинская, 26 Телефон: (495) 321-4612 E-mail: lechebnoedelo@yandex.ru
Статья поступила 01.12.2010 г., принята к печати 27.04.2011 г.
обеспечили основу для разработки и внедрения новых методов профилактики и лечения, которые позволяют улучшать прогноз и качество жизни таких пациентов. Однако даже в развитых странах отмечено, что уровень сердечно-сосудистой смертности в последнее время перестал снижаться, а в нашей стране следует говорить о росте сердечнососудистой смертности в последние десятилетия как у мужчин, так и у женщин [1, 2]. Стремительное развитие генетики и публикации последних лет о достижениях в этой области позволяют надеяться, что в скором будущем будут найдены новые средства профилактики и лечения ССЗ [3].
Наиболее известное и часто встречающееся заболевание сердечно-сосудистой системы - ишемическая болезнь серд-
ца (ИБС). ИБС включает в себя целый ряд клинических диагнозов (стенокардия, инфаркт миокарда и проч.) и связана с атеросклерозом, распространенным дегенеративным заболеванием, при котором липиды и фиброзный матрикс откладываются в артериальной стенке с формированием ате-роматозной бляшки. Разрыв нестабильных бляшек в коронарных артериях приводит к высвобождению тромбогенного содержимого в просвет сосуда, приводя к тромбозу коронарных артерий, окклюзии и последующему инфаркту миокарда, критическому состоянию с высокой смертностью [4]. Несмотря на большое количество известных факторов риска, влияющих на развитие данного заболевания, существуют данные, подтвержденные крупными исследованиями, о наличии генетической предрасположенности к данному заболеванию. По данным Фрамингемского исследования, семейный анамнез ранних ССЗ является сильным фактором риска заболевания коронарных артерий [5]. Результаты исследований близнецов также подтвердили, что как инфаркт миокарда (ИМ), так и сердечно-сосудистая смертность существенно зависят от наследственных факторов, особенно в раннем возрасте. По данным шведского исследования с участием близнецов (Swedish Twin Registry study), если один из близнецов умирает от ССЗ в возрасте до 55 лет, то относительный риск смерти от ССЗ у монозиготных близнецов повышается в 8,1 раза, а у дизиготных близнецов - в 3,8 раза, по сравнению с парами близнецов, у которых не было сердечно-сосудистых смертей в возрасте до 55 лет. Такие же закономерности наблюдались и у женщин, относительный риск смерти у которых от ССЗ был в 15 раз выше среди монозиготных близнецов, а у дизиготных близнецов повышался в 2,6 раза, если одна из близнецов умерла от ССЗ в возрасте до 65 лет [6]. Следует особо подчеркнуть, что другие факторы риска в этом исследовании оказывали слабое влияние на повышение относительного риска ранней смертности от ССЗ. Хотя у большинства пациентов с ранними ССЗ были случаи таких заболеваний в семье, в настоящее время семейный анамнез по ранним ССЗ часто недооценивается и не рассматривается как ключевой фактор для начала профилактических мероприятий. Семейная гиперхолестеринемия и некоторые другие редкие формы ранних ССЗ являются моногенными заболеваниями и передаются в соответствии с менделевскими законами наследования. Однако в большинстве случаев ранних ССЗ тип наследования более сложный. В соответствии с современными представлениями, существует генетическая предрасположенность к ИБС, обусловленная сложным взаимодействием множества генов, а также факторами окружающей среды, образа жизни, случайными факторами. Таким образом, сердечно-сосудистые заболевания, ассоциированные с атеросклерозом - это мультифакториальные заболевания. Точные механизмы этих взаимодействий пока не достаточно хорошо изучены. Видимо поэтому семейный анамнез в настоящее время не включен наряду с другими установленными факторами риска, такими как дислипидемия, АГ и курение, в большинство широко применяемых алгоритмов оценки сердечно-сосудистого риска (SCORE и др., исключение составляет алгоритм PROCAM) [7].
Ожидается, что расшифровка человеческого генома позволит создать современный каталог всех важнейших вари-
антов генетических предрасположенностей к коронарным заболеваниям сердца и ассоциированным атеросклеротиче-ским ССЗ [8]. Для установления генов, регулирующих ли-пидный обмен, ИБС, инфаркт миокарда (ИМ) и другие ССЗ, применяются все современные методы молекулярно-генетических исследований. Уже получены данные для разных популяций с оценкой различных конечных точек. Было установлено, что локусы ответственные за ИМ и/или другие формы ИБС могут находиться на 1-й, 2-й, 3-й, 9-й, 10-й,11-й, 12-й, 13-й, 14-й, 15-й, 16-й, 17-й и X-хромосомах [3, 4, 6, 8, 9, 10]. Однако случаи выделения конкретных аллелей, определяющих предрасположенность к часто встречающимся полигенным заболеваниям, установления их функций и подтверждения полученных данных результатами клинических исследований, единичны. Так на 13-й хромосоме (13q12-13) был идентифицирован «ответственный» ген ALOX5AP, кодирующий белок, активирующий 5-липооксиге-назу. Его полиморфизм ассоциирован с повышением риска как ИМ, так и инсульта. Считается, что его воздействие опосредовано повышением продукции лейкотриенов и воспалением в сосудистой стенке [11]. В ходе полномасштабного геномного поиска, в англоязычной литературе, получившего название исследование «genome-wide association» (GWA), в котором впервые изучалось поражение коронарных артерий, был идентифицирован локус на хромосоме 9-9р21. Локус 9р21 был связан с сердечно-сосудистым риском, независимо от других установленных факторов риска, таких как гиперхолестеринемия, сахарный диабет (СД) или артериальная гипертензия (АГ). Полученные данные в последующем были подтверждены во множестве исследований в разных регионах мира [9]. Этот факт внушает оптимизм, поскольку подчеркивает необходимость в оценке генетического риска и поиска новых, пока неизвестных механизмов развития коронарных заболеваний сердца, которые будут служить новыми мишенями лекарственного воздействия.
Результаты исследований GWA, как и ожидалось, показали, что существует множество генов, предрасполагающих к развитию ССЗ, но вклад каждого из них в повышение относительного риска не превышает 10-15% и встречается только у 10-15% популяции [9]. В связи с этим стала очевидна необходимость работы с очень большими выборками. Поэтому для изучения генетической предрасположенности к ИБС был сформирован консорциум Coronary Artery Disease Genome-wide Replication and Meta-Analysis (CARDIoGRAM), в котором изучаются несколько перспективных генов, выделенных в ходе GWA исследований, их взаимосвязь с ИБС и ее исходами. Исследуемая популяция включает 82 000 человек (22 000 человек - с ИМ или другими проявлениями ИБС, 60 000 человек - группа контроля) [12]. Кроме этого, проводятся и множество других исследований в этом направлении, поэтому ожидается, что для популяции европеоидов уже в ближайшее время будут определены большинство значимых генов, связанных с возникновением ИБС, а количество известных генетических вариантов, ответственных за ИБС, будет огромно [9].
При расшифровке генома человека были выявлены многочисленные полиморфные варианты ДНК. SNP - Single Nucleotide Polymorphisms - однонуклеотидные полиморфизмы, широко распространенные в популяции позиции в ге-
номной ДНК, для которых в некоторых популяциях имеют различные нуклеотидные варианты (аллели). Они отличаются от редких вариантов (мутаций) тем, что даже наименее распространенный аллель встречается с частотой 1% и более [13, 14]. На сегодняшний день в геноме человека обнаружено около 5 млн SNP. Однонуклеотидные полиморфизмы могут находиться в любых участках внутри, вблизи или вне генов, изменять регуляторные участки генов, быть сцепленными с другими функционально значимыми полиморфизмами, приводить или не приводить к изменению последовательности аминокислот, определять количество соответствующего белка, повышать предрасположенность к определенным состояниям и заболеваниям, или никак себя не проявлять. Для определения молекулярно-генетических факторов, которые в свою очередь будут определять вклад в то или иное мультифакториальное заболевание, анализируют SNP, расположенные внутри или вблизи генов, вносящих наибольший вклад в патогенез заболевания. Самым доступным и распространенным методом по обнаружению информативных полиморфных локусов является анализ ассоциаций полиморфизма генов-кандидатов с различными дискретными и количественными признаками (наличием заболевания, конечных точек, клиническими, лабораторными данными, результатами инструментального обследования и др.). Поиск полиморфных маркеров генов-кандидатов, их использование в изучении генетической предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям основаны на знании молекулярных механизмов патогенеза этих заболеваний и предположении, что полиморфизм данного гена может повлиять на уровень метаболических процессов в организме [13, 14].
К настоящему времени идентифицировано около 250 генов-кандидатов сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), которые могут вносить вклад в развитие ИБС. Это - гены аполипопротеинов, ферментов и рецепторов липидного обмена, синтаз окиси азота, белков сосудистой стенки, факторов пролиферации клеток, компонентов системы свертывания крови, белков ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, ферментов антиоксидантной защиты и др. [13]. Известно, что повышение уровня атеро-генных липопротеинов является одним из главных факторов риска развития ИБС. В связи с этим, активно изучаются гены-кандидаты, принимающие непосредственное участие в развитии нарушений липидного обмена.
Установлено множество генов-кандидатов липидного обмена: ген эндотелиальной липазы (LIPG), ген скавенджер рецептора класса В 1-го типа (SCARB1), ген ангиопоэтинпо-добного белка 3-го типа (ANGPTL3), ген белка предшественника сортилина (SORTI), ген липопротеиновой липазы (LPL), ген аполипопротеина Е (ApoE), ген триббл-подобного протеина (TRIB1), ген рецептора, активируемого пролифе-раторами пероксисом альфа (PPARA); кластеры генов ApoAI/CIII/AIV и ApoAS5 и др [15]. Кроме того работы по полномасштабному геномному поиску позволили выделить еще около 100 геномных локусов, ассоциированных с характеристиками липидов плазмы, две трети из которых не связывались ранее с метаболизмом липопротеинов [16]. Но не для всех из генов-кандидатов и локусов по данным крупномасштабных исследований или мета-анализов была под-
тверждена связь с поражением коронарных артерий и возникновением сердечно-сосудистых событий (табл. 1). Рассмотрим взаимосвязь некоторых из генов-кандидатов липидного обмена с риском развития ИБС.
Большое количество исследований посвящено изучению гена аполипопротеина Е (АроЕ). Аполипопротеин Е опосредует взаимодействие апо-Е-содержащих липопротеинов с рецептором липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и с хиломикроновым остатком рецептора ЛПНП, поэтому он играет важную роль в метаболизме нескольких подклассов липопротеинов и холестерина, обеспечивая его транспорт к пролиферирующим и восстанавливающимся клеткам, изменяет лимфоцитарный ответ и пролиферацию гладкомы-шечных клеток. Нокаут гена АроЕ у мышей приводит к выраженной гиперлипидемии и тяжелому атеросклерозу. Аполипопротеин Е - белок массой 34 кДа, состоящий из 299 аминокислотных остатков, циркулирующий в плазме как элемент хиломикронов, остатков хиломикронов, липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) и промежуточной плотности (ЛППП), и как компонент небольшого подкласса липопротеинов высокой плотности (ЛПВП1). Расположенный на хромосоме 19 ген АроЕ является частью генного кластера, включающего гены Аро-CI и Аро-CII. Генный локус АроЕ имеет множество аллелей, обеспечивающих генетический полиморфизм данного белка. Три главных формы аполипопротеина Е (аполипопротеины Е2, Е3 и Е4) представляют собой продукты трех аллелей (е2, еЗ, е4). Существует три гомозиготных (Е2/2, ЕЗ/З, Е4/4) и гетерозиготных (ЕЗ/2, Е4/2, Е4/3) фенотипа. Приблизительно 60% людей гомозиготны по АроЕЗ. Изоформы аполипопротеина Е различаются как по активности связывания с рецепторами, так и по активности связывания с липидами: аполипопротеины ЕЗ и АЕ4, имеют одинаковую способность к взаимодействию с рецепторами ЛПНП, а связывание аполипотротеина Е2 с рецепторами ЛПНП нарушено, что при определенных условиях связано с развитием гиперлипопротеинемии III типа, которая
Таблица 1. Полиморфизмы генов, для которых в результате полномасштабного геномного поиска было установлено наличие ассоциации с поражением коронарных артерий, инфарктом миокарда, нарушениями липидного обмена или ожирением
Заболевание/ Локализация Близко Полиморфизм
признак расположенные гены
КЗС* 6q25.1 MTHFD1L rs6922269-A
КЗС 10 rs501120-T
КЗС 9p21.3 CDKN2A, rs1333049-C
CDKN2B
ИМ** 9p21.3 CDKN2A, rs10757278-G
CDKN2B
ИМТ*** 16q12.2 FTO' rs9939609-A
СД**** 2-го типа
ИМТ 18q21.32 MC4R rs17782313-C
ЛПНП 1p13.3 CELSR2, rs599839-G
ИМ PSRCIf
ЛПВП 1q42.13 GALNT2 rs4846914-G
ЛПНП 19p13.11 CILP2, PBX4 rs16996148-G
ЛПНП 1p13.3 CELSR2, rs646776-C
PSRC1,SORTI
ЛПВП 12q24.11 MVK, MMAB rs2338104-G
ЛПНП 6p21.32 B3GALT4 rs2254287-G
ЛПНП 19p13.11 NCAN, CILP2 rs16996148-G
'КЗС - заболевание коронарных артерий; **ИМ - инфаркт миокарда; "'ИМТ - индекс масс тела; ""СД - сахарный диабет.
фенотипически проявляются у 1% гомозигот Е2/Е2. Изоформы аполипопротина Е также по-разному взаимодействуют с липидами и липопротеинами. Так аполипопротеин Е4 связывается предпочтительно с большими богатыми три-глицеридами липопротеинов, например, ЛПОНП, тогда как аполипопротеины Е2 и Е3 - предпочтительно с ЛПВП, имеющими меньший размер и обогащенными фосфолипида-ми [17]. Таким образом, выведение ремнантных частиц, содержащих аполипопротеин Е2, происходит очень медленно из-за неэффективного его связывания с соответствующими рецепторами и нарушения превращения ЛППП в ЛПНП. Вследствие этого снижение доставки холестерина в печень приводит к увеличению синтеза рецепторов ЛПНП и, соответственно, к уменьшению концентрации ЛПНП в плазме. Клиренс частиц, несущих аполипопротеин Е4, напротив, идет быстрее, чем нормальных частиц, что замедляет синтез рецепторов ЛПНП и в последующем увеличивает холестерин ЛПНП плазмы. Показано, что наличие аллеля АpоEe4 сопряжено с повышенным риском ИБС по сравнению с гомозиготами по АpоEe3. В то же время лица с АpоEe2 имеют минимальный риск, если у них не развивается гиперлипо-протеинемия III типа. Также есть данные, что аллель АpоEe4 ассоциирован с тяжелым V типом гиперлипопротеинемии и развитием болезни Альцгеймера. В некоторых исследованиях было показано, что носительство аллеля АpоEe4 и курение ассоциировано с повышенным риском развития ИБС, в особенности по сравнению с носительством аллеля АpоEe3/e3 и отсутствием курения [18]. А в исследовании Whitehall-II, в котором доля курильщиков была мала (<15%), аллель АpоEe4 не был связан с высоким риском ИБС. Эти данные позволили предположить, что носительство аллеля АpоEe4 существенно повышает риск ИБС, главным образом, у курящих людей. Необходимо отметить, что знание геноти-пических характеристик пациента позволяет не только оценить риск развития жизнеугрожающих состояний, но и правильно определить тактику их профилактики. В первую очередь оптимизация должна затронуть использование липидоснижающей терапии (диета, прием статинов) как обязательного компонента терапии атеросклеротических изменений, лежащих в основе сердечно-сосудистых заболеваний. Исследования показали, что пациенты с аллелем АpоEe2 плохо реагируют на диетотерапию и использование в этом случае лекарственных препаратов, снижающих уровень липидов и липопротеинов, является наиболее эффективным решением. Наоборот, при наличии аллеля АpоEe4 эффективность диетотерапии максимальна. Кроме того показано, что при наличии аллеля АpоEe2 у женщин (особенно в менопаузе) требуется коррекция уровней эстрогенов и гормонов щитовидной железы, низкие значения которых усиливают атерогенный эффект липопротеинов очень низкой плотности [17-22].
Известно, что липопротеиновая липаза (ЛПЛ, LPL) является одним из ключевых ферментом метаболизма липи-дов. Она синтезируется адипоцитами, миоцитами в скелетных и в сердечной мышцах, макрофагами. После секреции ЛПЛ транспортируется на поверхность эндотелиальных клеток капилляров, прикрепляется к гепарин-сульфат протео-гликанам, взаимодействует с хиломикронами и ЛПОНП в кровотоке, опосредуя гидролиз их триглицеридов с образо-
ванием свободных жирных кислот для использования тканями. Жирные кислоты сохраняются в виде триглицеридов в адипоцитах и используются в качестве источника энергии в мышцах и для синтеза триглицеридов при образовании печеночных ЛПОНП [17]. Снижение активности ЛПЛ сопровождается повышением уровня триглицеридов и снижением уровня холестерина ЛПВП, оба этих состояния являются факторами риска ССЗ. Кроме того, активность ЛПЛ связана с регуляцией энергетического баланса, массы тела и действия инсулина. Таким образом, генетические изменения, снижающие активность ЛПЛ, могут повышать предрасположенность к атеросклерозу и ССЗ, влиять на предрасположенность к сахарному диабету (СД) 2-го типа, артериальной гипертензии и ожирению [23]. Было показано, что вариант N291S гена LPL (генотип S+) характеризуется повышенным уровнем триглицеридов и пониженным уровнем ЛПВП, что и обуславливает повышенный риск развития ИБС и инсультов [18]. Причем риск развития инфаркта миокарда почти в 3 раза превышает аналогичные показатели для носителей не мутантных A/A или гетерозиготных A/G генотипов полиморфных вариантов N291S гена LPL. Гетерозиготный вариант A/G N291S проявляет выраженные защитные свойства, уменьшая вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, данный генотип определяется у 70% долгожителей (старше 90 лет), что свидетельствует о его позитивном вкладе в прогноз жизни человека.
Кроме этого исследовались и другие полиморфизмы гена LPL (T-93G (rs1800590), D9N (rs1801177), G188E, N291S (rs268), PvuII (rs285), HindIII (rs320), S447X (rs328) и другие). Так, например, в исследовании REGRESS было показано, что у носителей D9N (Аsр9^Аsn) в семейном анамнезе чаще встречались сердечно-сосудистые заболевания, высокий уровень триглицеридов и сниженный уровень холестерина ЛПВП. В другом исследовании у мужчин до 50 лет носи-тельство D9N было тесно связано с ранними сердечнососудистыми событиями, включая инфаркт миокарда. А по результатам исследования GOLD, в котором участвовали пациенты с СД 2-го типа, генотип DN гена LPL и аллель N значительно чаще встречались у пациентов перенесших ИМ, чем у пациентов без ИМ. На основании этого был сделан вывод о том, что полиморфизм D9N гена LPL может служить маркером повышенного риска инфаркта миокарда [23-25].
Белок-переносчик эстерифицированного холестерина (СЕТР) является специфическим белком, который переносит липиды плазмы и катализирует реакцию обмена эфи-ров холестерина и триглицеридов между липопротеинами. Основной функцией CETP является перенос эфиров холестерина из ЛПВП в липопротеины, обогащенные триглице-ридами, такие как ЛПНП. При этом триглицериды переходят на частицы ЛПВП и делают их субстратом для печеночной липазы. Генетически обусловленное снижение уровня этого белка сопровождается увеличением уровня холестерина ЛПВП, аполипопротеина А-I и соотношения ЛПВП2/ЛПВП3. Описаны следующие полиморфные маркеры гена СЕТР: Taq1B, C-629A, I405V. Наличие полиморфизма Taq1B гена СЕТР ассоциируется с уровнем липопротеинов, в частности с концентрацией ЛПВП. Люди с аллелем В1 имеют большую концентрацию белка-переносчика эстерифициро-ванного холестерина и сниженную концентрацию ЛПВП.
Наблюдалась ассоциация полиморфизма Тад1Б гена СЕТР с прогрессированием коронарного атеросклероза. Носители генотипа В1В1 имели более высокие концентрации СЕТР, низкие концентрации ЛПВП и у них отмечалось раннее развитие коронарного атеросклероза. Было показано, что у мужчин и у женщин, имеющих аллель В2, активность СЕТР снижена [26-30]. В исследовании WOSCOPS также была найдена ассоциация между генотипом В2В2 и сердечнососудистыми эпизодами. У гомозигот с аллелем В2В2 были отмечены повышение уровня холестерина ЛПВП и снижение сердечно-сосудистых случаев на 30% по сравнению с гомозиготами В1В1 [28].
Ожирение в настоящее время предлагается рассматривать как еще один из факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, кроме того оно тесно связано с нарушениями липидного обмена. Его распространенность неуклонно растет в большинстве стран мира, что в свою очередь приводит к росту сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности [31]. Хотя формирование ожирения связано с воздействием большого числа факторов окружающей среды и образа жизни, но в то же время считается, что существует и генетическая предрасположенность. По данным семейных и близнецовых исследований вклад наследственных факторов составляет от 40 до 70%. В ряде исследований было показано, что 60-70% вариаций, ассоциированных с ожирением фенотипа, наследуются [32]. Уже известны редкие моногенные формы ожирения (при синдроме Прадера-Вилли, мутации генов лептина, рецептора лептина, конвертазы-1 прогормо-на, рецептора 4И-меланокортина и проопиомеланокортина и др.), для которых генетические дефекты служат исходной причиной ожирения [33]. Но пока еще рано говорить о понимании генетических основ часто встречающегося распространенного экзогенно-конституционального ожирения, которое также считают мультифакториальным заболеванием. За последние 15 лет в исследованиях генов-кандидатов и полного геномного поиска сцепления было выделено множество генетических локусов, ответственных за конституциональные признаки ожирения. Но лишь для небольшого числа генетических локусов и генов эта информация подтвердилась в последующих исследованиях. Сейчас исследования генов-кандидатов стали более плодотворны. С помощью крупномасштабных исследований и мета-анализа были найдены, по меньшей мере, пять вариантов в 4 генах-кандидатах: ген рецепторов к меланокортину 4 (М04Я), ген прогормональной конвертазы 1/3 (Р0БК1), ген мозгового нейротрофического фактора (БОМР), ген бета-3 адрено-рецептора (АйЯБЭ), которые тесно ассоциированы с признаками, характеризующими ожирение. Полный геномный поиск сцепления пока не позволил определить точное местоположение генетических локусов первичного ожирения. Существует предположение, что локусы, связанные с ожирением, могут находиться на 2-й, 5-й, 10-й, 11-й и 20-й хромосомах [33]. Исследования полномасштабного геномного поиска (GWA) последних лет кардинально изменили темпы открытия генов наиболее распространенных заболеваний, включая ожирение. Были найдены, по меньшей мере, 15 ранее неизвестных неожиданных локусов генов, связанных с индексом массы тела (ИМТ) и риском тяжелого ожирения. Комбинация установленных локусов позволяет объяс-
нить менее 2% вариаций ИМТ у людей. Хотя общий вклад этих локусов в изменение риска ожирения на популяцион-ном уровне невелик, а предсказательная ценность, как правило, низка, их открытие может фундаментально изменить современные представления о патогенезе ожирения.
По данным последней опубликованной Карты генов ожирения человека (Human Obesity Gene Map) открыто 127 предполагаемых генов-кандидатов, определяющих развитие фенотипа ожирения: ген рецептора к лептину, гены, кодирующие образование бетаЗ- и бета2-адренорецепторов, ген ли-попротеинлипазы и множество других [32, 33]. Последующие исследования этих генов в большинстве случаев давали противоречивые результаты. Лишь в небольшом числе случаев предположение о связи этих генов с ожирением были подтверждены в крупномасштабных исследованиях или при проведении мета-анализа (табл. 2). Тесная взаимосвязь с конституциональными признаками, как уже говорилось, была установлена для вариантов генов MC4R, PCSK1, BDNF, ADRB [32]. Но наиболее убедительные данные о наличии ассоциации между геном-кандидатом ожирения и ишемической болезнью сердца относятся к гену, ассоциированному с жировой массой и ожирением (FTO).
Три независимых группы исследователей, проводящих исследования полномасштабного геномного поиска, установили наличие тесной взаимосвязи между геном FTO и различными маркерами ожирения. Например, была найдена ассоциация SNP гена FTO rs9930506 с ИМТ (p = 8,6 х 10-7), окружностью талии (p = 3,4 х 10-8), массой тела (p = 9,1 х 10-7) [3]. В соответствии с данными последних исследований, ген FTO регулирует ожирение, влияя на пищевые предпочтения при выборе пищи. Так дети, носители специфического варианта гена FTO в возрасте от 7 до 9 лет, употребляют 100 дополнительных килокалорий за один прием пищи. Эти дополнительные калории поступают за счет предпочтительного потребления пищевых продуктов с высокой энергетической плотностью, что может быть опосредовано различиями в регуляции экспрессии гипоталами-ческих генов белком, кодируемым геном FTO. Пациенты с сахарным диабетом 2 типа, носители такого же варианта гена FTO, ассоциированного с перееданием, страдают
Таблица 2. Гены-кандидаты ожирения, для которых было установлено наличие ассоциаций с конституциональными признаками или наличием морбидного ожирения в результате крупномасштабных исследований или мета-анализа данных
Ген Вариант
ADRB2 Glu27Gln
ADRB3 Arg64Trp
BDNF Val66Met
CNR1 26 SNPs
ENPP1 Lys121Gln + гаплотип (3маркера)
FTO Несколько SNP около MC4R и др.
KLF7 4 различных SNP
LTA Thr60Asn
MC4R Val103Ile
Ile251Leu
NPY2R 3 различных SNP
PCSK1 N221D
Q665E-S690T
PPARGC1B Ala203Pro
PPARg Pro12Ala
PYY Arg72Thr
от более выраженного ожирения и имеют более неблагоприятный метаболический фенотип, чем пациенты с сахарным диабетом без этого варианта гена. В дальнейшем это приводит к более высокому риску ИМ и смерти. Было проведено проспективное исследование Go-DARTS (Genetics of Diabetes Audit and Research Study in Tayside Scotland) с участием 4,897 пациентов, страдающих сахарным диабетом 2 типа. За 3,6 года наблюдения произошло 324 сердечно-сосудистых события. В исследовании было установлено, что у носителей аллеля А маркера rs9939609 гена FTO увеличение жировой массы было связано не только с повышением риска сахарного диабета 2 типа, но и с более атерогенным липидным профилем (снижением уровня холестерина ЛПВП, повышением уровня триглицеридов и индекса атерогенности плазмы). У носителей этого аллеля отмечалось повышение риска фатального и не фатального ИМ в 2,36 раза (с учетом возраста, пола, ИМ в анамнезе, курения, приема статинов и инсулина). И даже при включении в модель ИМТ гликозили-рованного гемоглобина и липидных параметров можно было говорить о достоверном повышении риска фатального и не фатального ИМ в 2,01 раза. Интересно, что у пациентов, принимавших липид-снижающие препараты (статины), такие ассоциации не прослеживались. Прием статинов оказывал существенное влияние на взаимосвязь между генотипом FTO и сердечно-сосудистыми исходами. Сердечнососудистая заболеваемость и смертность значительно снижались у пациентов, которым были выписаны статины. Таким образом, этот ген оказывает влияние на людей, начиная с раннего детского возраста и до старости, повышая риск возникновения проблем со здоровьем, вызванных главным образом нарушением питания [34].
Несмотря на несомненный прогресс в поиске и идентификации генов предрасположенности к ИБС, имеется и негативный опыт. Наиболее ярким примером такого опыта стали результаты большого репликационного исследования, в которое были включены 19 исследований «случай-контроль», по изучению взаимосвязи между полиморфизмом Trp719Arg в кинезиноподобном протеине 6 (KIF6) и наличием клинически манифестирующей коронарной болезни сердца. Ранее докладывались данные о наличии такой взаимосвязи. Кроме того, данные ретроспективного анализа ряда испытаний статинов были интерпретированы как свидетельства большей эффективности этих средств у носителей Trp719Arg, что явилось основанием для создания фармакогеномного теста на наличие варианта KIF6 Trp719Arg. Однако результаты последнего очень крупного исследования и полномасштабного геномного поиска не подтвердили этих данных. В результате было сделано заключение, что предыдущее предположение о наличии ассоциации между вариациями в KIF6 и коронарной болезнью сердца в первичных сообщениях было ошибочным, а история KIF6 должна служить важным напоминанием о потенциальных ловушках, заключенных в преждевременном принятии геномного теста без достаточных доказательств [35, 36].
Заключение
Изучение полиморфных вариантов генов-кандидатов мультифакториальных заболеваний в настоящее время
остается одним из перспективных подходов к изучению механизмов развития этих заболеваний, которое помогает выявлять генетические маркеры таких заболеваний, как ише-мическая болезнь сердца. В связи с невозможностью одновременно анализировать все гены-кандидаты выделяют группы генов с наибольшим вкладом в данное заболевание. В нашем обзоре мы рассмотрели лишь несколько генов-кандидатов факторов риска - нарушений липидного обмена и ожирения, участвующих в развитии ишемической болезни сердца. По мере дальнейшего изучения этой проблемы ожидается, что будут получены новые данные о различных генах-кандидатах, участвующих в развитии ишемической болезни сердца в разных популяциях; станет возможным создание особого «генетического паспорта» с индивидуальной оценкой развития ишемической болезни сердца у конкретного человека. Создание персонализированной медицины позволит предсказывать заболевание человека заранее, эффективно предупредить развитие этого заболевания на ранних сроках, найти индивидуальные подходы к лечению, а понимание основ патогенеза - определить новые цели терапевтических вмешательств.
Достижения современных генетических исследований в области сердечно-сосудистых заболеваний не могут быть в полной мере реализованы без перенесения полученных данных в клиническую практику, разработки новых методов профилактики и лечения. Это, по-видимому, возможно только при объединении результатов молекулярно-генетических исследований, фундаментальных работ по изучению патогенеза заболеваний, новых технологий скрининга и эпидемиологических подходов.
Работа выполняется при содействии Совета по грантам Президента Российской Федерации МК-6368.2008.7.
Исследование выполнено в рамках перспективного направления развития «Персонализированная медицина» Национального исследовательского университета - РГМУ им. Н.И.Пирогова.
Литература
1. Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я., Шальнова С.А., Деев А.Д. Значение сердечно-сосудистых и других неинфекционных заболеваний для здоровья населения России // Профилактика заболеваний и укрепление здоровья. - 2002. - №2 - С.3 - 7.
2. Hardoon S.L., Whincup P.H., Lennon L.T. et al. How much of the recent decline in the incidence of myocardial infarction in British men can be explained by changes in cardiovascular risk factors? Evidence from a prospective population-based study // Circulation. - 2008. - V.117. - P.598-604.
3. Strait J., Uda M., Lakatta E. et al. Utilizing New Tools to Define the Genetic Underpinnings of Risky Traits Associated with Coronary Artery Disease: The SardiNIA Study// Trends Cardiovasc. Med. - 2009. - V.19(3). - P.69-75.
4. Watkins H., Farrall M. Genetic susceptibility to coronary artery disease: from promise to progress // Nat. Rev. Genet. - 2006. - V.7(3). - P.163-173.
5. Myers R.H., Kiely D., Cupples L.et al. Parenatal history // Am. Heart J. - 1990. -V.120. - P.963-969.
6. Zdvarovkovic S., Wienke A., Pedersen N. et al. Genetic susceptebility of MI // Twin Res. Hum. Gen. - 2007. - V.10. - P.848- 852.
7. Yamada Y., Ichihara S., Nishida T. Molecular genetics of myocardial infarction // Genomic Med. - 2008. - V.2. - P.7-22.
8. loannidis J. Prediction of Cardiovascular Disease Outcomes and Established Cardiovascular Risk Factors by Genome-Wide Association Markers // Circ. Cardiovasc.Genet. - 2009.-V.2. - P.7-15.
9. Roberts R. The genetic landscape from single gene to polygenic disorders // Curr. Opinion in Cardiology. - 2010 - V.25. - P.179-181.
10. Seedorf U., Schulte H., Assmann G. Genes, diet and public health // Genes. Nutr. -2007. - V.2. - P.75-80.
11. Helgadottir A., Manolescu A., Thorleifsson G. et al. The gene encoding 5-lipoxygenase activating protein confers risk of myocardial infarction and stroke // Nat. Genet. - 2004. - V.36(3). - P.233-239.
12. Preuss M., König I.R., Thompson J.R. et al. Design of the Coronary ARtery Disease Genome-Wide Replication And Meta-Analysis (CARDIoGRAM) Study: A Genome-wide association meta-analysis // Circ. Cardiovasc. Genet. - 2010. - V.1. -№3(5).-P.475 - 483.
13. Геномика - медицине. Научное издание / Под ред.Иванова В.И., Киселева Л.Л. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 392с.
14. Пимроуз С., Тваймен Р. Геномика. Роль в медицине. - М.:БИН0М,2008. - 277с.
15. Daniels T., Killinger K., Michal J. et al. Lipoproteins, cholesterol homeostasis and cardiac health // Int. J. Biol. Sci. - 2009. - V.5(5). - P.474-488.
16. Bauer R.C., Stylianou I.M., Rader D.J. Functional validation of new pathways in lipoprotein metabolism identified by human genetics // Curr. Opin. Lipidol .2011. - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21311327.
17. Кроненберг Г., Мелмед Ш., Полонски К. и др. Ожирение и нарушения липид-ного обмена. - М.: ООО «Рид Элсивер», 2010. - 264с.
18. Болезни сердца и сосудов. Руководство Европейского общества кардиологов / Под ред. Кэмма А. - М.:ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 1480 с.
19. Hubacek A., Pitha J., V.V. Adamkovac V.V. et al. Apolipoprotein E and apolipoprotein CI polymorphismsin the Czech population: almost complete linkage disequilibrium of the less frequent alleles of both polymorphisms // Physiol. Res. - 2003. - V.52 (2). - P.195-200.
20. Wu J.H., Lo S.K., Wen M.S., Kao J.T. Characterization of apolipoprotein E genetic variationsin Taiwanese: association with coronary heart diseaseand plasma lipid levels // Hum. Biol. - 2002. - V.74 (1). - P.25-31.
21. Beekman M., Heijmans B.T., Martinet N.G. et al. Heritabilities of apolipoprotein and lipid levels in three countries // Twin. Res. - 2002. - V.5(2). - P.87-97.
22. Wilson P.W.F., Schaefer E.J., Larson M.G., Ordovas J.M. Apolipoprotein E а^^ and Risk of Coronary Disease: A Meta-analysis // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. - 1996. - V.16 (10). - P.1250-1255.
23. Glisic S., Arrigo P., Alavantic D. Lipoprotein lipase: A bioinformatics criterion for assessment of mutations as a risk factor for cardiovascular disease // Proteins. -2008 - 15. - V.70(3). - P.855-862.
24. Shimo-Nakanishi Y., Urabe T., Hattori N. et al. Polymorphism of the lipoprotein lipase gene // Stroke. - 2001 - V.32(7). - P.1481-1486.
25. Baum L., Wiebusch H., Pang C.P. Roles for lipoprotein lipase in Alzheimer's disease: an association study // Microsc. Res. Tech. - 2000. - V.50(4). - P.291-297.
26. Kuivenchoven J.A., Jukema J.W., Zwinderman A.H. et al. The role of a common variant of the cholesteryl ester transfer protein gene in the progression of coronary atherosclerosis // N. Engl. J. Med. - 1998. - V.338. - P.86-93.
27. Thompson A., Di Angelantonio E., Sarwar N. Association of cholesteryl ester transfer protein genotypes with CETP mass and activity, lipid levels, and coronary risk // JAMA. - 18. - V.299(23). - P.2777-2788.
28. Ordovas J.M., Cuppels L.A., Corella D. et al. Association of cholesteryl ester transfer protein-Taq 1-polymorphism with variations in lipoprotein subclasses and coronary heart disease risk: Framingham study // Atheroscler. Thromb. Vasc. Biol. - 2000. - V.20. - P.1323-1329.
29. Freeman D.G., Wilson V., McMahon A.D. et al. Polymorphism of the CETP gene predicts cardiovascular events in the West of Scotlands Coronary Prevention Study (WOSCOPS) // Atherosclerosis .- 2000. - V.15. - P.91.
30. Vasan R.S., Pencina M.J., Robins S.J. et al. Association of circulating cholesteryl ester transfer protein activity with incidence of cardiovascular disease in the community // Circulation. - 2009. - V.120(24). - P.2414-2420.
31. Rosamond W., Flegal K., Furie K. et al. Heart disease and stroke statistics -2008 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommitte // Circulation. - 2008. -P.117(4). - P.25-146.
32. Loos R. Recent progress in the genetics of common obesity // J. Clin. Pharmacol. - 2009. - V.68(6) - P.811-829.
33. Дедов И.И., Петеркова В.А. Руководство по детской эндокринологии. - М.: Универсум Паблишинг, 2006 .- С.448-475.
34. Doney A.S., Dannfald J., Kimber C.H. et al.The FTO gene is associated with an atherogenic lipid profile and myocardial infarction in patients with type 2 diabetes: a Genetics of Diabetes Audit and Research Study in Tayside Scotland (Go-DARTS) study // Circ. Cardiovasc. Genet. - 2009. - V.2. -P.255-259.
35. Assimes T.L., Holm H., Kathiresan S. et al. Lack of Association Between the Trp719Arg Polymorphism in Kinesin-Like Protein-6 and Coronary Artery Disease in 19 Case-Control Studies // J. Am. Coll. Cardiol. - 2010. - 56 - P.1552-1563. -http://athero.ru.
36. Topol E.J., Damani S.B. The KIF6 Collapse // J. Am. Coll. Cardiol. - 2010. - V.56. -P.1564-1566.
Информация об авторах:
Голубева Александра Андреевна, кандидат медицинских наук,
ассистент кафедры диетологии Российской медицинской академии
последипломного образования
Адрес: 123995, Москва, ул. Баррикадная, 2/1
Телефон: (499) 794-0863
E-mail: zaikinaalex@mail.ru
Сильвестрова Галина Александровна, кандидат медицинских наук,
врач-кардиолог отделения профилактической и реабилитационной
диетологии клиники НИИ питания РАМН
Адрес: 115446, Москва, Каширское шоссе, 21
Телефон: (499) 613-0863
E-mail: lechebnoedelo@yandex.ru
Зейгарник Михаил Владимирович, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры диетологии Российской медицинской академии последипломного образования Адрес: 115446, Москва, Каширское шоссе, 21 Телефон: (499) 613-1714
Сторожаков Геннадий Иванович, доктор медицинских наук, профессор,
академик РАМН, заведуюший кафедрой госпитальной терапии №2
лечебного факультета Российского государственного медицинского
университета им. Н.И.Пирогова
Адрес: 115516, Москва, ул. Бакинская, 26
Телефон: (495) 321-4612
Каганов Борис Самуилович, член-корреспондент РАМН, профессор, заместитель директора НИИ питания РАМН по научной и лечебной работе НИИ питания РАМН, заведующий кафедрой диетологии Российской медицинской академии последипломного образования Адрес: 115446, Москва, Каширское шоссе, 21 Телефон: (499) 613-9257
