CC BY
15
медицинский вестник северного кавказа
2019. Т. 14. № 4
medical news of north caucasus
2019. Vоl. 14. Iss. 4
© Коллектив авторов, 2019
УДК 612.171.7;616-092.6;575.162
DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2019.14143
ISSN - 2073-8137
ПОЛИМОРФНЫЕ ВАРИАНТЫ ГЕНОВ СА(2+)-ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ БЕЛКОВ САРКОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО РЕТИКУЛУМА В ПРОГРЕССИРОВАНИИ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ
Э. Ф. Муслимова, Т. Ю. Реброва, Е. А. Арчаков, Ш. Д. Ахмедов, О. В. Будникова, Р. Е. Баталов, С. А. Афанасьев
Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Научно-исследовательский институт кардиологии, Российская Федерация
POLYMORPHIC VARIANTS OF THE GENES OF CA(2+)-TRANSPORTING PROTEINS OF SARCOPLASMIC RETICULUM IN PROGRESSING OF CHRONIC HEART FAILURE
Muslimova E. F., Rebrova T. Yu., Archakov E. A., Ahmedov Sh. D., Budnikova O. V., Batalov R. E., Afanasiev S. A.
Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences, Cardiology Research Institute, Russian Federation
Цель: изучить ассоциацию полиморфных вариантов rs1860561 гена Са(2+)-АТФазы SERCA2a (ATP2A2) и rs3766871 гена рианодиновых рецепторов (RYR2) с тяжестью течения хронической сердечной недостаточности (ХСН). У 171 больного ишемической болезнью сердца с ХСН с помощью ПЦР в режиме реального времени определены варианты rs1860561 гена ATP2A2 и rs3766871 гена RYR2. Продемонстрировано статистически значимое (p=0,046) снижение фракции выброса левого желудочка (ЛЖ) у носителей аллеля A гена ATP2A2 по сравнению с гомозиготами GG. Таким образом, в выборке пациентов с ХСН ишемического генеза снижение фракции выброса ЛЖ ассоциировано с носительством аллеля A варианта rs1860561 гена ATP2A2, кодирующего Са(2+)-АТФазу SERCA2a, но не с вариантом rs3766871 гена RYR2.
Ключевые слова: сердечная недостаточность, ATP2A2, RYR2, полиморфный вариант
The aim was to study the association of polymorphic variants rs1860561 of Ca(2+)-ATPase SERCA2a (ATP2A2) gene and rs3766871 of ryanodine receptors (RYR2) gene with the severity of chronic heart failure (CHF). Variants of ATP2A2 rs1860561 and RYR2 rs3766871 were determined by real-time PCR in 171 patients with coronary artery disease with CHF. A statistically significant (p=0.046) decrease in the left ventricular (LV) ejection fraction in A allele carriers of ATP2A2 gene was demonstrated in comparison with the GG homozygotes. Thus, in a sample of patients with CHF of ischemic origin, a decrease in the LV ejection fraction was associated with the carriage of allele A of the variant rs1860561 of ATP2A2 gene encoding the Ca(2+)-ATPase SERCA2a, but not with the rs3766871 variant of the RYR2 gene.
Keywords: heart failure, ATP2A2, RYR2, polymorphic variant
Для цитирования: Муслимова Э. Ф., Реброва Т. Ю., Арчаков Е. А., Ахмедов Ш. Д., Будникова О. В., Баталов Р. Е., Афанасьев С. А. ПОЛИМОРФНЫЕ ВАРИАНТЫ ГЕНОВ Са(2+)-ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ БЕЛКОВ САРКОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО РЕТИКУЛУМА В ПРОГРЕССИРОВАНИИ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2019;14(4):577-580. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2019.14143
For citation: Muslimova E. F., Rebrova T. Yu., Archakov E. A., Ahmedov Sh. D., Budnikova O. V., Batalov R. E., Afanasiev S. A. POLYMORPHIC VARIANTS OF THE GENES OF CA(2+)-TRANSPORTING PROTEINS OF SARCOPLASMIC RETICULUM IN PROGRESSING OF CHRONIC HEART FAILURE. Medical News of North Caucasus. 2019;14(4):577-580. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2019.14143 (In Russ.)
ГЛЖ - гипертрофия левого желудочка ХСН - хроническая сердечная недостаточность
ЛЖ - левый желудочек АТР2А2 - ген, кодирующий Са(2+)-АТФазу SERCA2a
СПР - саркоплазматический ретикулум ЯУЯ2 - ген, кодирующий рианодиновые рецепторы ФК - функциональный класс
оригинальные исследования
Внутренние болезни
oRiGiNAL REsEARcH
Internal diseases
Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) продолжает оставаться одной из ведущих проблем кардиологии из-за широкой распространенности в популяции и значительного снижения качества и продолжительности жизни больных [1]. Всё чаще сердечная недостаточность встречается при сохранении систолической функции миокарда. При этом наиболее частой причиной смерти больных ХСН с сохраненной фракцией выброса левого желудочка (ЛЖ) становится внезапная сердечная смерть [2].
Для ХСН характерно рассогласование процессов электромеханического сопряжения кардиоми-оцитов, обусловленное нарушением функции сар-коплазматического ретикулума (СПР) и внутриклеточного обмена ионов Ca<2+>. Эффективность Ca<2+>-транспортирующей системы СПР напрямую зависит от функционирования Са(2+'-АТФазы SERCA2a, осуществляющей обратный захват ионов из миоплазмы, и рианодиновых рецепторов, освобождающих Са<2+> из СПР [3, 4].
В настоящее время уделяется пристальное внимание генетическим предикторам сердечно-сосудистых заболеваний [5]. Генетические маркеры могут повышать прогностическую способность шкал, предназначенных для прогнозирования риска развития осложнений. Известны полиморфные варианты генов Са(2+'-АТФазы ATP2A2 и рианодиновых рецепторов RYR2. Среди них описаны как ассоциированные с повышенным риском желудочковых аритмий, например вариант rs3766871 гена RYR2, так и являющиеся про-тективными в плане внезапной сердечной смерти -вариант rs1860561 гена ATP2A2 [6, 7]. Структурные особенности Са(2+'-транспортирующих белков и их функционирование, обусловливаемые полиморфной вариацией генов, могут определять риск прогресси-рования ХСН.
Таким образом, представляется важным изучить ассоциацию полиморфных вариантов rs1860561 гена Са<2+>-АТФазы SERCA2a (ATP2A2) и rs3766871 гена рианодиновых рецепторов (RYR2) с тяжестью течения хронической сердечной недостаточности.
Материал и методы. В исследование включен 171 пациент с хронической ишемической болезнью сердца в виде стенокардии напряжения или перенесенного инфаркта миокарда давностью не менее 6 месяцев. Среди них 105 мужчин и 66 женщин, средний возраст в выборке составил 66 (55; 69) лет. В соответствии с классификацией Нью-Йоркской кардиологической ассоциации (NYHA) был определен функциональный класс (ФК) ХСН.
Всем пациентам выполняли эхокардиографию с использованием аппарата Philips HD15 (Нидерланды) из стандартных позиций с оценкой размеров отделов сердца и определением фракции выброса ЛЖ по методу Симпсона, которая рассчитывалась как отношение конечного систолического объема к конечному диастолическому объему и выражалась в процентах [1].
Образцы геномной ДНК были выделены из лейкоцитов периферической крови с помощью набора реагентов «Wizard Genomic DNA Purification Kit» («Promega», USA) по протоколу производителя. Исследованы полиморфные варианты rs1860561 (2741+54G>A) гена ATP2A2, кодирующего Са(2+>-АТФазуSERCA2a, и rs3766871 (5656G>A) гена риано-диновых рецепторов RYR2. Для амплификации ДНК использованы праймеры и сигнальные зонды, содержащие флуоресцентные метки FAM и HEX (ООО
«ТестГен», Россия). Полимеразную цепную реакцию и дальнейший раунд температурного плавления дуплексов проводили на амплификаторе ДТ-96 («ДНК-Технология», Россия).
Распределение частот генотипов проверяли на соответствие равновесию Харди - Вейнберга при помощи критерия х2 Пирсона в онлайн-программе Tests for deviation from Hardy-Weinberg equilibrium and tests for association (Institute of Human Genetics, Germany). Статистическую обработку проводили с помощью пакета программ SpSS (версия 13). Для анализа количественных данных использовали тест Краскела -Уоллиса для трёх независимых групп с поправкой Бонферрони. Результаты представляли в виде медианы и интерквантильного размаха Me (Q1; Q3), где Me - медиана, Q1 и Q3 - 25-й и 75-й перцентили. Для сравнения качественных данных использовали критерий х2 Пирсона или двусторонний точный тест Фишера (при ожидаемых частотах менее 5). Качественные данные представляли как абсолютные и относительные частоты n (%).
Результаты и обсуждение. В исследуемой выборке больных ХСН фракция выброса ЛЖ составила 64 % (59; 68), что соответствует ХСН с сохраненной фракцией выброса [1]. У 26,9 % пациентов диагностирована ХСН ФК I, фракция выброса ЛЖ составила 67 % (61; 69). ХСН ФК II имели 49,7 % пациентов, фракция выброса ЛЖ при этом была 64 % (60; 68). ХСН ФК III при фракции выброса ЛЖ 57 % (50; 65) определена у 23,4 % пациентов.
Частоты генотипов GG, GA, AA гена ATP2A2 составили 109 (63,7 %), 56 (32,7 %) и 6 (3,6 %) соответственно. Распространенность аллеля A составила 20 %. Генотип 5656GG гена RYR2 выявлен у 164 (97,6 %) больных и только в 4 (2,4 %) случаях обнаружено носительство генотипа 5656GA. В выборке отсутствовали пациенты с гомозиготным генотипом 5656AA. Частота аллеля 5656A составила 1 %. Распределение полиморфных вариантов гена ATP2A2 и гена RYR2 соответствовало равновесию Харди - Вайнберга (p=0,715 и p=0,876 соответственно). Частоты аллелей находились в диапазоне значений, представленных в «1000 Genomes Project Phase 3 allele frequencies» для европейских популяций. Отсутствовала гендерная специфичность в распределении вариантов rs1860561 и rs3766871. Группы носителей разных генотипов - как гена ATP2A2, так и гена RYR2 были сопоставимы по возрасту и частоте перенесенных случаев инфаркта миокарда.
Проведен анализ ассоциации исследуемых полиморфных вариантов гена ATP2A2 и гена RYR2 с тяжестью ФК ХСН, фракцией выброса ЛЖ и частотой гипертрофии Лж. Обнаружено отсутствие различий между группами изучаемых генотипов по тяжести ФК ХСН и гипертрофии ЛЖ. В то же время выявлена ассоциация полиморфизма rs1860561 гена ATP2A2 - с фракцией выброса ЛЖ (табл. 1). У носителей минорного аллеля по сравнению с гомозиготами GG отмечено снижение сократительной способности миокарда. Известно, что при уменьшении содержания и/или активности Са(2+'-АТФазы SERCA2a нарушается обратный захват ионов Са<2+' при расслаблении кардиомиоцитов, что может быть одним из механизмов формирования сократительной дисфункции [8].
Хорошо известно, что каждый сократительный цикл сердца требует выброса Ca<2+> из СПР через рецепторы RYR2. Нарушение функционирования рецепторов RYR2 является фактором риска ХСН и ги-
медицинский вестник северного кавказа
2019. Т. 14. № 4
medícal news of north caucasus
2019. Vоl. 14. Iss. 4
пертрофии [9]. В свою очередь, работа рианодино-вых рецепторов может зависеть и от полиморфных вариантов соответствующего гена RYR2. В нашем исследовании для рассматриваемой выборки больных ИБС не удалось установить наличие ассоциации генотипов 565600 и 56560А варианта ^3766871 гена RYR2 с прогрессированием сократительной дисфункции миокарда (табл. 2). Однако было обнаружено, что среди больных ИБС частота аллеля 5656А составила только 1 %. Такой результат дает основание предполагать, что носители этого аллеля могут элиминироваться из выборки больных ИБС в более раннем возрасте.
Таблица 1
Тяжесть сердечной недостаточности у носителей разных генотипов ^1860561 гена ATP2A2
Примечание: р - уровень значимости различий между группами разных генотипов: тест Краскела - Уоллиса при сравнении фракции выброса ЛЖ, точный тест Фишера при сравнении частот ХСН и ГЛЖ.
Таблица 2
Тяжесть сердечной недостаточности у носителей разных генотипов ^3766871 гена RYR2
Параметр Генотипы rs3766871reHa RYR2 Р
5656GG 5656GA
ХСН, ФК I / II / III, n (%) 45 (27,4) / 81 (49,4) / 38 (23,2) 1 (25,0) / 2 (50,0) / 1 (25,0) 1,0
Фракция выброса ЛЖ, Me(Q1; Q3) % 64 (59; 68) 63 (61; 67) 0,963
ГЛЖ, есть / нет, n (%) 30 (20,1) / 119 (79,9) 0 / 3 (100) 1,0
Примечание: см. табл. 1.
Правомерность такого предположения представляется вполне обоснованной и согласуется с результатами исследования Y. Ran с соавт., в котором была показана ассоциация носительства аллеля 5656A варианта rs3766871 не только с желудочковыми аритмиями, но и с высоким риском внезапной сердечной смерти [10].
Заключение. В выборке больных ИБС, имеющих хроническую сердечную недостаточность ише-мического генеза, снижение фракции выброса ЛЖ ассоциировано с носительством аллеля A варианта rs1860561 гена ATP2A2, кодирующего Са(2+)-АТФазу SERCA2a, но не с вариантом rs3766871 гена RYR2.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Работа поддержана грантом РФФИ № 17-0401450
Параметр Генотипы rs1860561 гена ATP2A2 Р
GG GA AA
ХСН, ФК I / II / III, n (%) 26 (23,9) / 56 (51,4) / 27 (24,7) 18 (32,1) / 27 (48,2) / 11 (19,7) 2 (33,3) / 2 (33,3) / 2 (33,3) 0,677
Фракция выброса ЛЖ, Me % (Q1; Q3) 64 (60; 69) 62 (50; 67) 62 (50; 65) 0,046
ГЛЖ, есть / нет, n (%) 18 (18,0) / 82 (82,0) 12 (24,5) / 37 (75,5) 1 (20,0) / 4 (80,0) 0,592
Литература/References
1. Ponikowski P., Voors A. A., Anker S. D., Bueno H., Cle-land J. G. F. [et al.]. ESC Scientific Document. 2016 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC) Developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur. Heart. J. 2016;37(27):2129-2200. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehw128
2. Душина А. Г., Либис Р. А. Поздние потенциалы желудочков у пациентов с хронической сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса. Альманах клинической медицины. 2017;45(3):247-253. [Dushina A. G., Libis R. A. Late ventricular potentials in chronic heart failure patients with preserved ejection fraction. Almanakh klinicheskoy meditsiny. - Almanac of Clinical Medicine. 2017;45(3):247-253. (In Russ.)]. https://doi.org/10.18786/2072-0505-2017-45-3-247-253
3. Afanasiev S. A., Kondratieva D. S., Kanev A. F., Koz-lov B. N., Popov S. V. Differences in the force-interval relationship of isolated human myocardium with chronic coronary artery disease with and without type 2 diabetes mellitus and the role of sarcoplasmic reticulum Ca2+-AT-Pase. Human Physiology. 2017;43(1):54-60. https://doi.org/10.1134/S0362119716060025
4. Dulhunty A. F., Beard N. A., Hanna A. D. Regulation and dysregulation of cardiac ryanodine receptor (RyR2) open probability during diastole in health and disease. J. Gen. Physiol. 2012;140(2):87-92. https://doi.org/10.1085/jgp.201210862
5. Макеева О. А., Зыков М. В., Голубенко М. В., Каш-талап В. В., Кулиш Е. В. [и др.]. Роль генетических факторов в прогнозировании осложнений на протяжении года после инфаркта миокарда. Кардиология. 2013;53(10):16-23. Режим доступа: https://elibrary.ru/ item.asp?id=20862065. Ссылка активна на 10.10.2018. [Makeeva О. А., Zykov M. V., Golubenko M. V., Kashtalap
V. V., Kulish E. V. [et al.]. The role of genetic factors in the prediction of myocardial infarction complications within one year follow up. Kardiologiia. - Kardiology. 2013;53(10):16-23. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=20862065. Accessed October 10, 2018 (In Russ.)].
6. Francia P., Adduci C., Ricotta A., Stanzione R., Sensini I. [et al.]. Common genetic variants in selected Ca2+ signaling genes and the risk of appropriate ICD interventions in patients with heart failure. J. Interv. Card. Electrophy-siol. 2013;38(3):169-177. https://doi.org/10.1007/s10840-013-9827-1
7. Galati F., Galati A., Massari S. RyR2 QQ2958 genotype and risk of malignant ventricular arrhythmias. Cardiology Research and Practice. 2016;ID2868604. https://doi.org/10.1155/2016/2868604
8. Кондратьева Д. С., Афанасьев С. А., Канев А. Ф., Козлов Б. Н. Сохранение содержания Са2+-АТФ-азы сар-коплазматического ретикулума кардиомиоцитов в ишемизированном миокарде при небольшом сроке заболевания сахарным диабетом. Российский кардиологиче-скийжурнал. 2014;116(12):59-63. [Kondratyeva D. S., Afansy-ev S. A., Kanev A. F., Kozlov B. N. Maintenance of Са2+-ATP-ase amount in sarcoplasmatic reticulum cardiomyocytes in ischemic myocardium during short duration of diabetes mellitus course. Rossysky kardiologichesky zhurnal. - Russian Journal of Cardiology. 2014;116(12):59-63. (In Russ.)]. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2014-12-59-63
9. Bround M. J., Wambolt R., Luciani D. S., Kulpa J. E., Rodrigues B. [et al.]. Cardiomyocyte ATP production, metabolic flexibility, and survival require calcium flux through cardiac ryanodine receptors in vivo. J. Biol. Chem. 2013;288(26):18975-18986. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.427062
10. Ran Y., Chen J., Li N., Zhang W., Feng L. [et al.]. Common RyR2 variants associate with ventricular arrhythmias and sudden cardiac death in chronic heart failure. Clinical Science. 2010;119:215-223. https://doi.org/10.1042/CS20090656
оригинальные исследования
Инфекционные болезни
oRiGiNAL REsEARcH
infectious diseases
Сведения об авторах:
Муслимова Эльвира Фаритовна, кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики; тел.: 89609717067; e-mail: muslimovef@yandex.ru
Реброва Татьяна Юрьевна, кандидат медицинских наук, научный сотрудник; тел.: 89039542031; е-mail: rebrova@cardio-tomsk.ru Арчаков Евгений Александрович, аспирант отделения хирургического лечения сложных нарушений ритма сердца и электрокардиостимуляции; е-mail: aea_cardio@mail.ru
Ахмедов Шамиль Джаманович, доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора; ведущий научный сотрудник отделения сердечно-сосудистой хирургии; тел.: (3822)558142; е-mail: shamil@cardio-tomsk.ru Будникова Олеся Викторовна, аспирант; е-mail: budnikovaolesya@mail.ru
Баталов Роман Ефимович, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отделения хирургического лечения сложных нарушений ритма сердца и электрокардиостимуляции; е-mail: romancer@cardio.tsu.ru Афанасьев Сергей Александрович, доктор медицинских наук, профессор, руководитель лаборатории молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики; е-mail: tursky@cardio-tomsk.ru
© Коллектив авторов, 2019
УДК 575.22:616.98:579.852.11(470.6)
DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2019.14144
ISSN - 2073-8137
СПЕКТР canSNP-ГЕНОТИПОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ВНУТРИВИДОВОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО И ФЕНОТИПИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ШТАММОВ BACILLUS ANTHRACIS, ВЫДЕЛЕННЫХ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
Е. А. Котенева, О. И. Цыганкова, А. В. Калинин, А. В. Абрамович
Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт, Российская Федерация
THE SPECTRUM OF canSNP-GENOTYPES AS AN INDICATION OF INTRASPECIFIC GENETIC AND PHENOTYPIC VARIETY OF BACILLUS ANTHRACIS STRAINS ISOLATED IN NORTH CAUCASUS AND IN ITS ADJACENT TERRITORIES
Koteneva E. A., Tsygankova O. I., Kalinin A. V., Abramovich A. V. Stavropol Plague Control Research Institute, Russian Federation
Для оценки генетического разнообразия проведен ретроспективный анализ канонических SNP 52 штаммов возбудителя сибирской язвы, выделенных на Северном Кавказе и сопредельных с ним территориях на протяжении 68 лет из различного материала во время вспышек сибирской язвы. Выявлена значительная вариабельность SNP-локусов. Показаны наиболее распространенные и редко встречающиеся SNP-генотипы, их количественное и временное распространение в республиках Северного Кавказа и на сопредельных территориях. Рассматривается связь принадлежности штаммов к редкому SNP-генотипу B.Br001/002 с особенностями фенотипических свойств этих культур, а также роль смешанных по фено- и генотипу популяций штаммов Bacillus anthracis в сохранении потенциала патогенности в различных условиях и достоверности их генетического маркирования при эпидемиологическом расследовании вспышек сибирской язвы.
Ключевые слова: штаммы B. anthracis, SNP-генотип, фенотипические свойства, гетерогенность популяции штаммов, эпидемиологическое расследование
For the purpose of estimation of the genetic variety, a retrospective analysis of canSNP of 52 anthrax strains, isolated in the North Caucasus and in its adjacent territories over a period of 68 years from various materials during anthrax outbreaks is carried out. A considerable variability of SNP-loci has been shown. The most widespread and scarce SNP-genotypes and their quantitative and temporal distribution in the republics of the North Caucasus and in its adjacent territories have been revealed. A relation between the belonging of strains to the rare SNP-genotype B.Br001/002 which shows peculiarities in phenotypic properties of these cultures, and the role of populations of Bacillus anthracis strains of mixed pheno- and genotypes in the maintenance of pathogenicity potential under various conditions and in the reliability of their genetic marking during epidemiological investigation of anthrax outbreaks are being considered.
Keywords: B. anthracis strains, SNP-genotype, phenotypic properties, heterogeneityofstrain population, epidemiological investigation
