CC BY
44
УДК 575.22: [612.11:616.151.4]-053.7.07 ББК 28.707.3 + 28.704
Тупиневич Г алина Сергеевна
кандидат биологических наук, доцент кафедры нормальной физиологии Башкирского государственного медицинского университета
г.Уфа
Багаутдинова Рамиля Шамиловна
аспирант кафедры морфологии и физиологии человека и животных Башкирского государственного университета
г.Уфа
Шамратова Валентина Гусмановна
доктор биологических наук, профессор кафедры морфологии и физиологии человека и животных Башкирского государственного университета
г. Уфа
Tupinevich Galina Sergeevna
Candidate of Biology,
Assistant Professor Chair of Normal Physiology Bashkir State Medical University Ufa
Bagautdinova Ramilya Shamilovna
Post-graduate Chair of Morphology, Human and Animal Physiology Bashkir State University Ufa
Shamratova Valentina Gusmanovna
Doctor of Biology,
Professor
Chair of Morphology, Human and Animal Physiology Bashkir State University Ufa
Роль наследственного фактора в регуляции реологических свойств
крови
Genetic Factor Role in Blood Flow Property Regulation
Изучены эритроцитарные, плазменные и сосудистые компоненты реологического состояния крови студентов, а также их взаимосвязи у обладателей различных полиморфных вариантов гена ангиотензин-конвертирующего фермента. Показан вклад генотипического фактора в регуляцию реологического поведения крови у лиц молодого возраста.
Corpuscular, plasmatic and vascular ingredients of the students □ blood flow property have been studied; their relationship at persons with different variants of angiotensin converting enzyme has been observed; the genotypic factor input in blood flow property regulation of the young people has been shown.
Ключевые слова: кровь, реологические свойства, адренореактивность эритроцитов, факторный анализ, ангиотензин-конвертирующий фермент.
Key words: blood, flow property, adrenoreactivity of erythrocytes, factor analysis, angiotensin converting enzyme.
Поддержание жидкого состояния циркулирующей крови □ необходимое условие для нормального кровообращения и полноценного обеспечения тканей организма кислородом. Текучесть крови определяется макромолекулярным составом плазмы, состоянием кровотока и характеристиками наиболее многочисленных клеток кровеносного русла эритроцитов: их объемной концентрацией (макрореологическим компонентом), а также способностью к деформации и агрегации (микрореологическими параметрами). Среди плазменных факторов реологии привлекают внимание липопротеиды (ЛП), поскольку от их количества и соотношения зависит как структурная целостность внутренних слоев сосудистой стенки, так и поведение эритроцитов. Согласно литературным данным [1, 4], дополнительная
мембраноподобная поверхность большой площади, создаваемая ЛП, потенциально способна нарушить суспензионную стабильность крови, стимулируя процесс агрегатообразования эритроцитов.
Реологические характеристики крови и их взаимоотношения, безусловно, находятся под контролем генетических факторов. Особый интерес в этой связи представляет изучение генов, кодирующих компоненты ренин-ангиотензиновой системы, ключевая роль в которой принадлежит ангиотензин-конвертирующему ферменту (angiotensin I converting enzyme - АСЕ), который участвует в регуляции сосудистого тонуса, питании клеток сосудов и миокарда, влияет на компоненты системы свертывания крови [5, 6]. Учитывая эти факты, мы провели сравнение реологических показателей крови и параметров гемодинамики, а также их взаимосвязей у обладателей различных полиморфных вариантов гена АСЕ.
Методы исследования. Обследовано 89 студентов обоего пола 18-22летнего возраста, у которых в капиллярной крови определяли параметры эритроцитов с помощью автоматического анализатора Beckman Culter (США). Об агрегационной активности эритроцитов судили по уровню их
адренореактивности (АРЭ) □ изменениям скорости оседания эритроцитов (СОЭ), инициированным внесением в пробы венозной крови адреналина в
5 13
концентрациях от 10- до10- г/мл [2]. По направленности отклонений СОЭ от исходного уровня выделяли 3 типа АРЭ: ареактивный; с антиагрегационным и агрегационным эффектом. Средние значения АРЭ рассчитывали по величинам отклонений СОЭ при внесении в пробу крови каждой из доз адреналина, с учетом знака (при возрастании знак СЩ снижении «+»).
Содержание липидов (общего холестерина □ ОХ, триглицеридов -ГГ) и липопротеидов (ЛП очень низкой плотности □ ЛПОНП; ЛП низкой плотности □ ЛПНП; ЛП высокой плотности □ ЛПВП) анализировали с помощью стандартных наборов на полуавтоматическом анализаторе Rayto, рассчитывали индекс атерогенности (ИА). Определяли гемодинамические показатели: частоту сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД), рассчитывали ударный и минутный объем крови (УОК, МОК), коэффициенты выносливости (КВ) и вегетативный индекс Кердо (ВИК). Для генетического анализа использовали ДНК, выделенную из лимфоцитов крови методом фенольнохлороформной экстракции. Анализ полиморфного локуса ACE проводили методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК на амплификаторе СГерцикП с использованием ДНК-полимеразы Thermus aquaticus производства фирмы ССилексП Разделение фрагментов ДНК проводили при помощи электрофореза в полиакриламидном не денатурирующем геле. 6
Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программного обеспечения «Statistica 5.5 for Windows □ Достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента. Для выявления взаимосвязей между учтенными показателями использовали метод факторного анализа.
Результаты и их обсуждение. В соответствии с выявленными у обследуемых студентов вариантами генотипа АСЕ было составлено 3 группы, представленных носителями генотипов АСЕ *I/*I; АСЕ *I/*D; АСЕ *D/*D.
6 Генотипирование по полиморфным ДНК-локусам проводили на кафедре генетики БГПУ им.Акмуллы под руководством профессора В.Ю.Г орбуновой.
Г енотип АСЕ *1/*1
Г енотип АСЕ *!/*Б
38%
,31%
19%
31%
71%
Г енотип АСЕ *!/*Б
27%
55%
18%
Рис.1. Частота встречаемости типов АРЭ у лиц с разными вариантами гена АСЕ Обозначения:0 -агрегационный, а -антиагрегационный, а -ареактивный типы
Анализ АРЭ показал, что у обладателей аллеля I (АСЕ*1/*1) все три типа АРЭ встречаются примерно с одинаковой частотой. У гетерозигот в основном обнаруживается ареактивный тип, многократно превышая встречаемость двух других типов. При генотипе АСЕ*Б/*Б половина лиц имеет ареактивный тип, а студентов с агрегационной реакцией эритроцитов достоверно больше, чем с антиагрегационной направленностью (рис.1). При сравнении частоты встречаемости разных типов АРЭ выяснилось, что антиагрегационное поведение АРЭ распространено у лиц с генотипом АСЕ *1/*1 существенно чаще (в 2-3 раза), чем у представителей с аллелью Б. Что касается агрегационного типа, то здесь изменения не столь выражены. Анализируя частоту встречаемости разных типов АРЭ, можно констатировать, что особенности генотипа влияют на реологическое поведение эритроцитов: в ряду
АСЕ*1/*1^АСЕ*1/*Б^АСЕ*Б/*Б имеет место усиление агрегационных свойств эритроцитов. При этом пол обследуемых не играет существенной роли.
Изучение других эритроцитарных реологических детерминант у лиц с полиморфными вариантами гена АСЕ выявило наличие достоверных различий только у девушек, причем у гетерозигот оказался выше средний объем эритроцитов, гематокрит и средняя концентрация гемоглобина в эритроците (р<0,05), свидетельствуя о более высокой вязкости и цельной крови, и
внутриклеточного содержимого. Показатели гемодинамики, напротив, более отчетливо различаются у юношей. Так, у обладателей аллеля D (ACE*I/*D, ACE*D/*D) выше, чем при его отсутствии, 4CC. Кроме того, при генотипе ACE*D/*D повышено по сравнению с уровнем у лиц с ACE*I/*I диастолическое АД (ДАД). УОК при генотипе ACE*I/*I превышает уровень показателя у юношей с гетерозиготой, а показатель КВ у них достоверно ниже, чем у носителей аллеля D, указывая на менее выраженное развитие утомления аппарата кровообращения. Таким образом, у юношей с генотипом ACE*I/*I гемодинамические параметры демонстрируют более высокие резервы сердечно-сосудистой системы по сравнению с лицами, обладающими аллелем D. Значимых отличий показателей липидного спектра плазмы крови у лиц обоего пола с полиморфными вариантами гена ACE не выявлено.
Взаимоотношения эритроцитарных и гемодинамических параметров реологии крови с показателями липидного профиля у лиц с различными вариантами генотипа ACE изучены методом факторного анализа. В матрицу данных были внесены также возрастные группы (1 П17-18 лет; 2 [19-20 лет, 3 □ 21-22 года) и пол (в цифровом выражении: юношиП1; девушкиЙ).
У студентов с полиморфным вариантом ACE*I/*I выделено 4 фактора (F), охватывающие в сумме 72% дисперсии (таблица 1). Два из них (F1 и F2) характеризуют особенности гемодинамики. В наиболее емкий F1 (33% дисперсии) □ фактор резервов CCC □ с положительными знаками вошли показатели ВИК, УОК, МОК, HA, с отрицательными знаками □ ДAД и систолическое ДД (CAД). ^гласно факторной структуре, снижение
артериального давления и увеличение сердечного выброса осуществляется на фоне усиления симпатических влияний и повышения индекса атерогенности. Причем с возрастом данная тенденция усиливается. F2 (23% дисперсии) описывает отрицательные связи с фактором показателей 4CC, МОК, ВИК и КВ: при ваготонии функциональные резервы кровообращения снижаются, но работа CCC осуществляется в более экономном режиме. Обратная ситуация наблюдается в случае преобладания симпатических влияний. В факторе F3 (18% дисперсии) показатель реологии представлен AP3 совместно с КВ и
половой принадлежностью. Девушкам с аллелем *1/*1 гена АСЕ в большей степени, чем юношам, свойственны агрегационная неустойчивость эритроцитов и развитие утомления сердечной мышцы. Фактор Б4 охватывает независимое варьирование ЛПВП. В группе обследованных студентов с генотипом АСЕ*1/*Б Б1 (30% дисперсии) —I фактор гемодинамики —I вкл^очает с высоким отрицательным весом (более 0,9) УОК, МОК, ВИК и положительным □ ДАД. Ваготония сопровождается снижением мощности миокарда, экономизацией его деятельности и ростом артериального давления. При увеличении тонуса симпатического отдела ВНС отмечаются противоположные явления.
Таблица 1
Факторная структура показателей липидного спектра, гемодинамики и АРЭ у лиц с различными полиморфными вариантами гена АСЕ
вариант АСЕ*!/*! вариант АСЕ*!/*Б вариант АСЕ*Б/*Б
Показатели И Б 2 Б 3 Б 4 Б1 Б 2 Б3 Б4 Б 1 Б2 Б3 Б4
АРЭ - - -0,62 - - - -0,58 - -0,80 - - -
ДАД -0,66 - - - 0,91 - - - 0,72 0,70 - -
САД -0,81 - - - - - - - 0,68
ЧСС - -0,85 - - - - - - - 0,70 - -
УОК 0,70 - - - -0,93 - - - - 0,93 - -
МОК - -0,76 - - -0,98 - - - - 0,94 - -
КВ - -0,71 0,77 - - - - - - - 0,62 -
ВИК 0,73 -0,60 - - -0,91 - - - - 0,88 - -
ОХ - - - - - - - - - - - 0,64
ЛПВП - - - -0,67 - -0,71 - 0,65 - - - -
ТГ - - - - - - 0,60 - 0,84 - - -
ЛПОНП - - - - - - 0,62 - 0,83 - - -
ЛПНП - - - - - 0,90 - - 0,90 - - -
ИА 0,72 - - - - 0,86 - - 0,94 - - -
Возраст - - - - 0,62 - - - - -0,81 -
Пол - 0,84 - - - - - - - - -0,85
Дисперсия, % 33 23 18 8 30 21 14 13 36 30 14 13
Примечание: отмечены только достоверные корреляции показателей с фактором
Факторы Б2, Б3 и Б4 (21%, 14% и 13% дисперсии) □ факторы липидного спектра. Б2 описывает противоположно направленные влияния на ИА содержания в плазме крови атерогенной и антиатерогенной фракций, а также возраст студентов; Б3 □ слабо связанные с фактором величины ТГ и ЛПОНП и АРЭ; Б4П ЛПВП. Как вытекает из анализа факторных структур, в отличие от
лиц с генотипом ACE*I/I*, в этой группе не выявляются связи ИА с гемодинамическими параметрами, не сказывается на характере связей и половая специфика. У обладателей генотипа ACE*D/*D по матрице данных выделено 4 фактора. Фактор F1 отражает взаимоотношения сосудистого и внутрисосудистого компонентов реологии крови с атерогенностью плазмы. В отличие от аналогичного фактора у лиц с генотипом ACE*I/*I здесь сосудистый компонент гемодинамики связан не только с ИА, но и ТГ, ЛПОНП и ЛПНП, а также АРЭ. Возрастание ИА, доли фракции ЛПНП, ЛПОНП и ТГ сочетается, в противоположность F1 у лиц с генотипом ACE*I/*I, с увеличением АД. У студентов, носителей генотипа ACE*D/*D, как и у гетерозигот с аллелью ACE*I/*D, повышение вязкостных свойств плазмы за счет ТГ, ЛПОНП и ЛПНП сочетается с усилением агрегационных способностей эритроцитов. F2 □ фактор вегетативной регуляции сердечной деятельности, включает 4CC, ДАД, УОК, МОК и ВИК. F3 показывает влияние возраста студентов на КВ, а F4 □ пола на содержание общего холестерина.
Таким образом, проведенное исследование показало, что генотипические особенности затрагивают главным образом реологические свойства крови, а реально регистрируемые величины показателей липопротеидного спектра у лиц с различными вариантами гена ACE фактически не различаются. Вклад генотипического фактора у лиц молодого возраста отчетливо проявляется при анализе структуры взаимосвязей показателей липидного профиля, гемодинамики и эритроцитарных параметров. Наиболее существенным, с нашей точки зрения, является характер связи ИА с сосудистым компонентом реологии. У обладателей генотипа ACE*I/*I рост атерогенности плазмы происходит на фоне уменьшения периферического сопротивления и увеличения функциональных резервов миокарда. Напротив, у лиц с генотипом ACE*D/*D увеличение атерогенности плазмы коррелирует с ускорением агрегируемости эритроцитов и возрастанием сопротивления кровотоку. Можно допустить, что возрастанию в присутствии адреналина склонности эритроцитов к агрегации потенциально способствует повышение в плазме крови доли крупных липопротеидных мицелл. У молодых здоровых людей фенотипически
эти нарушения не проявляются. В то же время известно, что у взрослых людей нарастание активности ренина при гипертонической болезни сопровождается гиперлипидемией, нарушением деформируемости эритроцитов, их агрегацией и повышением вязкости крови [3].
Библиографический список
1. Гущин, А.Г., Муравьев, А.В., Шаечкина, И.К. Оценка комплекса гемореологических параметров при эритроцитозе [Текст] /А.Г.Гущин с соавт.,// Физиология человека. □2000. □ Т.26. - №2. □ С.111-114.
2. Колобова, Е.В., Дворянский, С.А., Циркин, В.И. Оценка Р-адренореактивности эритроцитов у рожающих женщин [Текст] /Е.В.Колобова с соавт., //Физиология человека. □ 1998. □ Т. 24. - № 3. □ С.134-142.
3. Козинец, Г.И. Исследование системы крови в клинической практике [Текст] /Г.И. Козинец, В.И. Макарова. □ М.: Триада □ X, 1997. - 480 с.
4. Люсов, В. А., Дудаев, В. А., Аль-Мубарак Реологические свойства крови у больных гипертонической болезнью [Текст] /В.А.Люсов с соавт., //Каодиология. - 1986. - Т.26. - №8. -С.70-73.
5. Mattei, M.G., Hubert, C., Alhenc-Gelas, F. Angiotensin converting enzyme gene is on chromosome 17 //Cytogenet. Cell. Genet. П1989. □ V.51. □ P.1041.
6. Nazarov, I.B., Woods, D.R., Montgomery, H.E., Shneirder, O.V., Kazakov, V.I., Tomilin,N.V. and Rogozkin, V.A. The angiotensin converting enzyme I/D polymorphism in Russian athletes // Eur. J. Hum. Genet. □2001. □ V. 9. □ P. 797-801.
Bibliography
1.Gushchin, A.G., Muravyev, A.V., Shaechkina, I. K. Evaluation of Hemorheological Characteristics Complex at Erytrocytosis/ A.G. Gushchin, et.al. // Human Physiology. □ 2000. □ V.26. - № 2. □ P.111-114.
2.Kolobova, E.V., Dvoryansky, S.A., Tsirkin, V.I. Parturient WomenS Erythrocytes Р-Adrenoceptivity Evaluation / E.V. Kolobova, et. al // Human Physiology. □ 1998. □ V.24. - № 3. □ P.134-142.
3. Kozinets, G.I. Blood System Investigation in Clinical Practice / G.I. Kozinets, V.I. Makarova. □ M.: Triada □ X, 1997. □ 480 p.
4.Lyusov, V.A., Dudaev, V.A., Al-Mubarak. Blood Flow Property at Patients Hypertensive Disease / V.A. Lyusov, et. Al. // Cardiology. П1986.П V.26.- № 8. □ P. 73.
5.Mattei, M.G., Hubert, C., Alhenc-Gelas, F. Angiotensin Converting Enzyme Gene Is On Chromosome 17 / M.G. Mattei, et. Al // Cytogenet. Cell. Genet. □ 1989. □ V.51. □ P.1041.
6.Nazarov, I.B., Woods, D.R., Montgomery, H.E., Shneirder, O.V., Kazakov, V.I., Tomilin, N.V., Rogozkin, V.A. The Angiotensin Converting Enzyme I/D Polymorphism in Russian Athletes // Eur. J. Hum. Genet. □2001. □ V.9. □ P.797-801.
