CC BY
25
УДК 591.151.3:616.12:616.379-008.6-053.2/.6 Ь«р5://ао1.огд/10.24026/1818-1384.2(62).2018.135451
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ, ВОВЛЕЧЕННЫХ В РЕГУЛЯЦИЮ ЭНДОТЕЛИАЛЬНОГО ГОМЕОСТАЗА, И КАРДИОМЕТАБОЛИЧЕСКИЕ РИСКИ У ПАЦИЕНТОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА
О.Н. Сулаева1, С.В. Гончаров2, А.С. Ларин1
1Украинский научно-практический центр эндокринной хирургии, трансплантации эндокринных органов и тканей МОЗ Украины
2Институт физиологии им. А.А. Богомольца
ВВЕДЕНИЕ
Ожирение и сахарный диабет (СД) 2 типа ассоциированы с глубокими нарушениями метаболизма и развитием кардиоваскулярных осложнений [4]. Одним из патогенетических механизмов кардиометаболических осложнений считается эндотелиальная дисфункция, сопровождающаяся повышением уровня эндотелинов, мишенями которых являются клетки практически всех тканей и органов [1, 6, 8]. Система эндотелина (ЕРЫ) включает три изоформы эндотелина (ЕРЫ1, ЕРЫ2 и ЕРЫ3), представляющие собой 21-аминокислотные пептиды [11]. Эффекты данных молекул на клетки-мишени реализуются через активацию двух видов рецепторов (ЕРША и ЕРШВ), связь которых с лигандом сопровождается активацией нескольких сигнальных путей [8]. ЕРША обладает высокой аффинностью к ЕРЫ1 и ЕРЫ2, но слабо связывается с ЕРЫ3, тогда как ЕРШВ демонстрирует схожую аффинность ко всем лигандам [4]. Активация ЕРША и ЕРШВ опосредует многие важные эффекты эндотелинов, включая вазоконстрикцию, ремоделирование сосудов, прооксидантный и провоспалительный эффекты, пролиферацию и дифференцировку клеток [5]. Кроме того, эндотелины стимулируют секреторную активность клеток фибробластического ряда, повышают продукцию и накопление коллагена, регулируют продукцию адипокинов и липолиз в белых адипоцитах, модулируют чувствительность клеток к инсулину [8]. При этом ЕРША экспрессируются преимущественно
на гладких миоцитах сосудов, и их стимуляция сопровождается выраженной вазоконстрикцией [6, 13]. Не удивительно, что данному типу рецепторов отводится важная роль в патогенезе таких заболеваний и состояний, как артериальная гипертензия, атеросклероз, и постинфарктное ремоделирование миокарда [2, 6, 9]. В отличие от этого, активация ЕРШВ, экспрессируемых преимущественно на клетках сосудистого эндотелия, имеет противоположный эффект [8]. Это связано со стимуляцией эндотелиальной синтазы оксида азота (Ы0Б3) и повышением уровня N0, обеспечивающего поддержание эндотелиального гомеостаза [1]. В литературе приведено немало фактов, демонстрирующих роль дефицита экспрессии Ы0Б3 и эндотелинов в развитии сердечно-сосудистой патологии и сахарного диабета [2, 12]. Однако до сих пор мало данных о роли генетического полиморфизма рецепторов к эндотелину и еЫОБ в развитии кардиоваскулярных осложнений СД 2 типа.
Цель работы - оценить роль полиморфизма генов рецепторов к эндотелину и еЫОБ в развитии кардиоваскулярных осложнений СД 2 типа.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследование выполнено в рамках научно-исследовательской работы Украинского научно-практического центра эндокринной хирургии, трансплантации эндокринных органов и тканей МОЗ Украины «Патогенез молекулярно-генетичних порушень жирового та вуглеводного
Сулаева О.Н., д. мед. н., проф., ведущий научный сотрудник отдела патологии; E-mail: oksana.sulaieva@gmail. com; ORCID: orcid.org/0000-0002-9614-4652. Гончаров С.В., научный сотрудник отдела общей и молекулярной патофизиологии; ORCID: orcid.org/0000-0001-7800-0121. Ларин Александр Сергеевич, д. мед. н., проф., директор УПНЦЭХ,ТЭОиТ МОЗ Украины; 01021 г. Киев, Кловский спуск, 13-А; ORCID: orcid.org/0000-0002-5090-5110.
Таблица 1
Характеристики групп пациентов, включенных в исследование
Характеристики пациентов Основная группа Группа сравнения р
Количество пациентов 120 60
Женщины/мужчины 59/61 (49,2/51,8%) 31/29 (51,7/49,3%) р=0,868
Возраст, лет 57,07±0,56 54,0±1,70 р=0,200
Избыточный вес (количество пациентов с ИМТ 25 и выше) 104 (86,6%) 24 (40%) р<0,0001
Ожирение (количество пациентов с ИМТ 30 и выше) 42 (35%) 6 (10%) р<0,0001
ИМТ 29,84±0,50 24,6±1,18 р<0,0001
Гипертензия 101 (84,2%) 16 (26,7%) р<0,0001
ИБС 73 (60,8%) 8 (13,3%) р<0,0001
Сердечная недостаточность 53 (44,2%) 9 (15,03%) р=0,0006
Атеросклеротическое поражение церебральных артерий 76 (63,3%) 13 (21,7%) р<0,0001
Атеросклеротическое поражение артерий нижних конечностей 64 (53,3%) 1 (1,77%) р=0,0001
Систолическое АД, мм рт. ст. 132,12±3,71 140,9±1,71 р=0,025
Диастолическое АД, мм рт. ст. 78,80±1,64 84,5±0,96 р=0,003
обмшу за цукрового дiабету 2 типу та опти1^зафя цукрознижувально''' терапП» (№ державно!' реестрацП' 011 би003041). Основную группу составили 120 пациентов с СД 2 типа. Группу сравнения составили 60 пациентов аналогичного возраста. Из исследования были исключены пациенты, получающие инсулинотерапию, пациенты в возрасте моложе 35 лет и старше 70 лет, пациенты, страдающие СД 1 типа или злокачественными новообразованиями. При анализе взаимосвязи кардиометаболических рисков с генетическими факторами учитывали следующие клинические параметры: возраст, пол, индекс массы тела (ИМТ), наличие артериальной гипертензии,
диабетической ретинопатии, атеросклеротического поражения сосудов (аорты, церебральных сосудов, сосудов нижних конечностей, коронарных сосудов), значимые изменения геометрии сердца (наличие гипертрофии и/или дилятации камер), диастолическая дисфункция, подтвержденные инструментальными методами, оценивали их взаимосвязь с длительностью заболевания и показателями лабораторных исследований. При анализе лабораторных данных учитывали уровень глюкозы натощак, концентрацию гликозилированного гемоглобина, показатели липидограммы.
Для оценки генетических полиморфизмов
Таблица 2
Влияние различных факторов на развитие атеросклеротического поражения сосудов у пациентов с гипертензией и сахарным диабетом
Показатели OШ (95% ДИ) р
rs5351 1,43 (1,03-2,0) р=0,035
rs1799983 1,19 (0,83-1,69) р=0,328
Пол (мужской) 1,40 (1,00-1,92) р=0,056
Длительность диабета 0,96 (0,94-0,98) р<0,001
Базальный уровень HbA1c 1,88 (1,65-2,16) р<0,001
периферическую кровь собирали в пробирки с EDTA. Экстракцию геномной ДНК проводили с использованием набора «QIAamp DNA Blood Mini Kit» (QIAGEN, США) в соответствии с инструкцией производителя. Генотипирование EDRA, EDRB NOS3 для полиморфных сайтов было выполнено с использованием коммерчески доступных флюорогенных тестов для аллельного дискриминационного анализа (TaqMan) методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени. При анализе полиморфизмов генов, вовлеченных в регуляцию функционального состояния эндотелия и развития эндотелиальной дисфункции, оценивали: частоту генотипов изучаемых видов полиморфизмов отдельных нуклеотидов (SNPs) в основной группе и группе сравнения, частоту аллелей, их ассоциацию с разными вариантами кардиоваскулярных нарушений в обеих группах [7]. В работе проведена оценка генотипов следующих SNPs: NOS3 (rs1799983), EDNRA (rs6842241) и EDNRB (rs5351). Различия между основной группой и группой сравнения анализировали с использованием t-теста и U-теста Манна-Уитни. При анализе возможных ассоциаций между генотипами и кардиоваскулярным рисками использовали х2-тест. Для анализа связи между генотипами и кардиоваскулярным рисками использовали логистическую регрессию [3].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Характеристики пациентов основной группы и группы сравнения представлены в таблице 1. Пациенты обеих групп были сопоставимы
по возрасту и полу. При сравнении групп были выявлены статистически значимые различия показателя ИМТ: среди больных с СД 2 типа встречаемость избыточного веса и ожирения были значительно выше, чем в группе сравнения, что отражает хорошо известный факт об ассоциации между избыточным весом и СД 2 типа. Закономерно, что наличие СД 2 типа было ассоциировано с более высокой частотой артериальной гипертензии, атеросклеротического поражения сосудов разных бассейнов, ИБС и сердечной недостаточности (р <0,001).
Выбранные для анализа потенциальных механизмов, предрасполагающих к развитию кардиоваскулярных осложнений у пациентов с СД 2 типа, варианты полиморфизмов были напрямую связаны с регуляцией эндотелиального гомеостаза. Одним из наиболее показательных биомаркеров последнего считается N053 -фермент, обеспечивающий продукцию оксида азота (N0). N0 реализует не только эндотелий зависимую вазодилятацию, но также цитопротекцию и антиагрегантный эффект, предотвращая тромбообразование и атеросклеротическое поражение сосудистой стенки [5]. Среди различных вариантов полиморфизмов гена N053, одним из наиболее клинически значимых и хорошо изученных является гб1799983, также известный как 6!и298АБр, Е298Э, или 6894Т [1]. Этот вариант полиморфизма гена N053, по данным литературы, ассоциирован с риском развития гипертензии и других вариантов кардиоваскулярной патологии [4, 10]. Анализ гб1799983 среди пациентов, вовлеченных в данное
исследование, показал отсутствие ассоциации полиморфизма гб1799983 с развитием СД 2 типа. При анализе роли полиморфизма гена эндотелиальной синтазы оксида азота в развитии кардиоваскулярных осложнений среди пациентов с диабетом мы также не выявили статистически значимой ассоциации между разными генотипами гб1799983 и наличием разных вариантов кардиоваскулярных нарушений. Однако в общей выборке обследованных пациентов обеих групп была верифицирована ассоциация между наличием Т аллеля Ы0Б3 6!и298АБр БЫР и развитием гипертензии (р=0,028).
Анализ полиморфизма гб5351 гена ЕЭЫРВ, кодирующего тип В рецепторов к эндотелину, показал, что еэырв-гб5351 БЫР не был взаимосвязан с риском развития СД 2 типа, равно как и с развитием артериальной гипертензии и сердечной недостаточности. Однако при этом выявлена связь полиморфизма гб5351 с атеросклеротическим поражением коронарных сосудов (ИБС) (р=0,0092) и церебральных артерий (р=0,01) в общей выборке пациентов. Выявленные факты перекликаются с данными литературы о взаимосвязи ЕЭЫРВ-гб5351 БЫР с ожирением и атеросклерозом, хотя в пределах выборки данного исследования мы не обнаружили статистически значимой ассоциации полиморфизма гена ЕЭЫРВ с наличием избыточного веса/ожирения и показателями липидограммы.
Анализ роли полиморфизма гена ЕЭЫРА неожиданно выявил наличие взаимосвязи гб6842241 с развитием СД 2 типа (р=0,0278). Если в группе сравнения частота генотипов СС и АС была практически эквивалентной (55 и 45% соответственно), то среди пациентов с СД выявлено альтернативное распределение частоты генотипов (х2=9,732; р=0,008): наиболее распространенным был вариант СС (72,5%), доля гетерозигот АС составила 21,7%, в то же время у части пациентов был выявлен гомозиготный вариант минорного аллеля (5,8%). Выявленный факт может свидетельствовать о роли полиморфизма гена ЕЭЫРА в развитии СД 2 типа. Однако в рамках данной работы мы не выявили взаимосвязи между еэыра-гб6842241 БЫР и наличием гипертензии и атеросклеротического поражения сосудов, хотя при этом была зарегистрирована статистически значимая ассоциация данного БЫР с риском развития диабетической ретинопатии (р=0,02).
В заключительной части работы был проведен
комплексный анализ взаимосвязи SNPs NOS3-rs1799983, EDNRA-rs6842241, EDNRB-rs5351, анамнестических и лабораторных данных пациентов, страдающих СД 2 типа, с сочетанным вариантом поражения сердечно-сосудистой системы (наличием атеросклеротического поражения сосудов на фоне гипертензии), подтвержденным инструментально. Результаты анализа не выявили роли полиморфизма NOS3-rs1799983, однако подтвердили роль EDNRB-rs5351 SNP в развитии сочетанного поражения сердечнососудистой системы у пациентов с СД 2 типа (отношение шансов [ОШ] 1,43; 95% доверительный интервал [ДИ] от 1,03 до 2,0; р=0,035). Важно отметить, что развитие кардиоваскулярных осложнений у пациентов с СД 2 типа в большей мере зависело от таких показателей как длительность СД (ОШ 0,96; 95% ДИ 0,94-0,98; р <0,001) и базальный уровень гликозилированного гемоглобина (ОШ 1,88; 95% ДИ 1,65-2,16; р <0,001) (табл. 2), отражающий по сути степень декомпенсации СД 2 типа.
ВЫВОДЫ
Анализ роли полиморфизмов генов, вовлеченных в регуляцию эндотелиального гомеостаза, не выявил ассоциации между NOS3-rs1799983 и EDNRB-rs5351 SNPs и развитием СД, хотя при этом была зарегистрирована связь между АА генотипом полиморфного сайта rs6842241 с развитием СД 2 типа. Развитие кардиоваскулярных осложнений на фоне гипертензии у пациентов с СД 2 типа было ассоциировано с полиморфизмом EDNRB-rs5351 (р=0,035), но в большей степени зависело от длительности диабета иуровнягликозилированного гемоглобина.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. BrownleeM. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature. 2001; 414:813820.
2. Dedoussis GVZ, Kaliora AC. Genes, Diet and Type 2 Diabetes Mellitus: A Review. Rev Diabet Stud. 2007; 4(1):13-24.
3. Diez DM, Barr CD, Cetinskaya-Rundel M. Openlntro Statistics (3d edition) [Internet]. 2015. Available from: https://www.openintro.org/stat/textbook. php?stat_book=os
4. Garme Y, Saravani R, Galavi HR. Association of nitric oxide synthase 3 gene polymorphism with the risk
of type 2 diabetes. Biomedical Reports. 2017; 7:8589.
5. Guzik TJ, Cosentino F. Epigenetics and Immunometabolism in Diabetes and Aging. Antioxid Redox Signal. 2017 Oct 16. doi: 10.1089/ ars.2017.7299. [Epub ahead of print].
6. Li J, Wei J, Xu P, et al. Impact of diabetes-related gene polymorphisms on the clinical characteristics of type 2 diabetes Chinese Han population. Oncotarget. 2016; 7(51):85464-85471.
7. ManeaSA, RobciucA, Guja C, Heltianu C. Identification of gene variants in NOS3, ET-1 and RAS that confer risk and protection against microangiopathy in type 2 diabetic obese subjects. Biochem Biophys Res Commun. 2011; 407(3):486-490.
8. Meigs JB, Hu FB, Rifai N, Manson JE. Biomarkers of endothelial dysfunction and risk of type 2 diabetes mellitus. JAMA. 2004 Apr 28; 291(16):1978-86.
9. Sansbury BE, Hill BG. Regulation of obesity and insulin resistance by nitric oxide. Free Radic Biol Med. 2014; 1:383-399.
10.Schneider JG, Tilly N, Hierl T, Sommer U, Hamann A, Dugi K, et al. Elevated plasma endothelin-1 levels in diabetes mellitus. Am J Hypertens. 2002; 15:967972.
11.Sing CF, Stengard JH, Kardia SL. Genes, environment, and cardiovascular disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2003; 23:1190-1196.
12.Yasuda H, Kamide K, Takiuchi S, et al. Association of single nucleotide polymorphisms in endothelin family genes with the progression of atherosclerosis in patients with essential hypertension. J Human Hypertens. 2007; 21:883-892.
13.Zanatta CM, Crispim D, Sortica DA. Endothelin-1 gene polymorphisms and diabetic kidney disease in patients with type 2 diabetes mellitus. Diabetol Metab Syndr. 2015; 7:103.
Полиморфизм генов, вовлеченных в регуляцию эндотелиального гомеостаза, и кардиометаболические риски у пациентов с сахарным диабетом 2 типа О.Н. Сулаева, С.В. Гончаров, А.С. Ларин
Ожирение и сахарный диабет (СД) 2 типа ассоциированы с глубокими нарушениями метаболизма и развитием кардиоваскулярных осложнений. Однако до сих пор мало данных о роли генетического полиморфизма рецепторов к эндотелину и эндотелиальной синтазы оксида азота
(NOS3) в развитии кардиоваскулярных осложнений СД 2 типа. Цель работы- оценить роль полиморфизма генов рецепторов к эндотелину и NOS3 в развитии кардиоваскулярных осложнений СД 2 типа. В работе проведена оценка генотипов пациентов с СД 2 типа и здоровых лиц группы сравнения по следующим однонуклеотидным полиморфизмам (SNPs): NOS3 (rs1799983), EDNRA (rs6842241) и EDNRB (rs5351), а также анализ их взаимосвязи с развитием СД 2 типа и кардиоваскулярных осложнений. Анализ роли полиморфизмов генов, вовлеченных в регуляцию эндотелиального гомеостаза, не выявил ассоциации между NOS3-rs 1799983 и EDNRB-rs5351 SNPs и развитием СД, хотя при этом была зарегистрирована связь между АА генотипом полиморфного сайта rs6842241 и развитием СД 2 типа. Развитие кардиоваскулярных осложнений на фоне гипертензии у пациентов с СД 2 типа было ассоциировано с полиморфизмом EDNRB-rs5351 (р=0,035), но в большей степени зависело от длительности СД и уровня гликозилированного гемоглобина.
Ключевые слова: сахарный диабет, полиморфизм генов, оксид азота, эндотелины, рецепторы эндотелинов.
Полiморфiзм гешв, залучених у регулящю ендотелiального гомеостазу, i кардiометаболiчнi ризики у хворих на цукровий дiабет 2 типу
О.М. Сулаева, С.В. Гончаров, О.С. Ларiн
Ожиршня та цукровий дiабет (ЦД) 2 типу асоцшоваы з глибокими порушеннями метаболiзму та розвитком кардюваскулярних ускладнень. Однак на сьогодн у лiтературi недостатньо даних щодо ролi генетичного полiморфiзму рецепторiв до ендотелшу та ендотелiальноï синтази оксиду азоту (NOS3) у розвитку кардiометаболiчних ускладнень ЦД 2 типу. Мета роботи - оцшити роль полiморфiзму геыв рецепторiв до ендотелшу та NOS3 у розвитку кардюваскулярних ускладнень ЦД 2 типу. В робот проведено оцшку генотитв пащентв iз ЦД 2 типу та здорових оаб групи порiвняння за наступними однонуклеотидними полiморфiзмами (SNPs): NOS3 (rs1799983), EDNRA (rs6842241) i EDNRB (rs5351), а також аналiз Ух взаемозв'язку з розвитком ЦД 2 типу i кардюваскулярних ускладнень. Аналiз ролi полiморфiзмiв геыв, залучених у регуля^ю ендотелiального гомеостазу, не виявив асофацп мiж
NOS3-rs1799983 i EDNRB-rs5351 SNPs та розвитком ЦД 2 типу, хоча при цьому було зареестровано зв'язок мiж АА генотипом полiморфного сайту rs6842241 та розвитком ЦД 2 типу. Розвиток кардюваскулярних ускладнень на ™i ппертензп у пащенпв з ЦД 2 типу був асоцiйований з полiморфiзмом EDNRB-rs5351 (р=0,035), проте бтьшою мiрою залежав вiд тривалосп ЦД та рiвня глiкозильованого гемоглобшу.
Ключовi слова: цукровий дiабет, полiморфiзм генiв, оксид азоту, ендотелiни, рецептори ендотел^в.
Endothelial homeostasis associated genes polymorphism and cardiometabolic risks in patients with type 2 diabetes mellitus Sulayeva ON, Goncharov SV, Larin AS.
Obesity and type 2 diabetes mellitus (T2D) are associated with alterations of metabolism and cardiometabolic risks. However, by now the role of endothelial homeostasis associated genes
polymorphism is not clear. In this study we assessed the role of gene polymorphisms of endothelin receptors type A and B, as well as NOS3 in development of cardiometabolic complications of T2D. We performed the assessment of genotypes for the following polymorphisms: NOS3 (rs1799983), EDNRA (rs6842241) and EDNRB (rs5351) in diabetic patients and healthy volunteers. In addition, we evaluated their association with T2D and cardiometabolic risks. We did not find association between NOS3-rs1799983 and EDNRB-rs5351 SNPs with T2D development, however the relationship between AA genotype of rs6842241 and T2D was found. Atherosclerotic lesion of blood vessels in combination with hypertension in patients with T2D was associated with EDNRB-rs5351 polymorphism (p=0,035), however this combine cardiovascular complication was more associated with T2D duration and HbA1c concentration (p <0,001).
Key words: diabetes mellitus, gene polymorphism, nitric oxide, endothelin, endothelin receptors.
Дата надходження до редакц'И26.05.2018р.
