CC BY
53
Е.Н. Березикова, М.Г. Пустоветова, С.Н. Шилов,
А.В. Ефремов, А.Т. Тепляков*, И.Д. Сафронов, Е.Н. Самсонова
Влияние полиморфизма гена каспазы 8 на риск
развития и течение хронической сердечной недостаточности
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, 630091, Новосибирск, Красный проспект, 52
* ФГБУ «НИИ кардиологии» СО РАМН, 634012, Томск, ул. Киевская, 111 А
УДК 616.12-008.46:612.6.05 ВАК 14.01.05
Поступила в редколлегию 23 сентября 2013 г.
© Е.Н. Березикова, М.Г. Пустоветова, С.Н. Шилов, А.В. Ефремов, А.Т. Тепляков, И.Д. Сафронов, Е.Н. Самсонова, 2013
Цель исследования - выявление генетических детерминант повышенного риска развития и тяжести течения хронической сердечной недостаточности (ХСН). Изучены клинико-генетические аспекты влияния полиморфизмов гена каспазы 8 (полиморфные локусы -652(6N)I/D и D302H) на риск развития и тяжесть течения ХСН у больных ишемической болезнью сердца (ИБС). Обследованы 277 человек в возрасте от 45 до 65 лет. Идентификацию генотипов проводили с помощью ПДРФ-анализа ПЦР-продук-тов. В группу контроля вошли 136 человек (средний возраст 53,6±4,8 лет), не имевших, по данным обследования, признаков сердечно-сосудистых нарушений. Носительство аллеля del и генотипа del/del полиморфного локуса -652(6N)I/D гена каспазы 8 ассоциировалось с повышенным риском развития ХСН, тогда как аллель ins и генотип ins/ins проявили себя как протективные факторы. Аллель ins и генотип ins/ins полиморфного локуса -652(6N)I/D гена каспазы 8 ассоциируются с протективными свойствами в отношении характера течения ХСН у больных ИБС, а аллель del и генотип del/del - с прогностическими факторами неблагоприятного течения заболевания. Достоверных различий в распределении частот встречаемости генотипов и аллелей полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 у больных ХСН ишеми-ческого генеза и в группе контроля, а также в зависимости от функционального класса ХСН не выявлено. Определение полиморфизма -652(6N)I/D гена каспазы 8 может быть рекомендовано для раннего прогнозирования риска развития и тяжести течения ХСН.
Ключевые слова: сердечная недостаточность; апоптоз; каспаза 8; генетический полиморфизм.
За исключением редко встречающихся моногенных заболеваний этиология заболеваний сердечно-сосудистой системы чрезвычайно сложна. С эпидемиологической точки зрения этиология заболевания включает комплексное взаимодействие между многочисленными факторами окружающей среды (климатом, диетой, физической активностью, микробиологическими, психологическими и другими факторами) и генетическими факторами [1, 2].
Научную концепцию предупреждения сердечно-сосудистых заболеваний составляет концепция факторов риска, под которыми понимают характеристики, способствующие развитию и прогрессированию заболеваний. К ним относятся такие изменяемые факторы, как повышение уровня артериального давления, глюкозы, изменение показателей липидного спектра крови; кроме того это и образ жизни человека - низкая физическая нагрузка, курение, злоупотребление алкоголем. В то же время такие характеристики, как пол, возраст, наследственность представляют собой неизменя-
емые, немодифицируемые факторы риска и могут использоваться для прогнозирования риска возникновения заболевания.
Постоянное накопление информации о патогенезе заболеваний сердечно-сосудистой системы привело к пониманию того, насколько значительную роль в их развитии играют генетические факторы. Наиболее частые заболевания: атеросклероз, ише-мическая болезнь сердца, артериальная гипертензия (АГ), хроническая сердечная недостаточность - являются мультифакто-риальными. В формирование клинического фенотипа при этих заболеваниях вносят вклад наследственность и среда.
Для каждого заболевания существует большое число генов, различные аллельные формы которых влияют на вероятность развития заболевания, скорость прогрес-сирования и выраженность клинических симптомов. Как правило, генами предрасположенности являются те гены, белковые продукты которых прямо или косвенно вовлечены в патогенез заболевания [3].
В исследованиях последних лет указаны инструментально-морфологические параллели, позволяющие говорить о ремоделировании сердца как о едином клинико-морфологическом синдроме, имеющем важное значение для прогноза у больных с ишемичес-кой болезнью сердца [4]. Один из существенных звеньев развития ремоделирования сердца - апоптоз мышечных и немышечных клеток миокарда. Установлена достоверная зависимость основных гемодинами-ческих показателей, характеризующих систолическую и диастолическую функцию сердца, от числа карди-омиоцитов, подвергшихся апоптозу [5]. Уровень апоп-тоза во многом определяет вариант ремоделирования миокарда и в итоге темп прогрессирования ХСН [6].
Апоптоз - очень сложный, энергетически зависимый процесс разрушения клетки, ассоциируемый с повышенной экспрессией специфических рецепторов Fas/ APO-1, высвобождением митохондриальных белков и активацией белка p53 [7-10]. Вне зависимости от инициального механизма активации (рецепторный, мито-хондриальный, р53-зависимый) «суицидальной» программы клеточной смерти происходит фрагментация ДНК, и клетка делится на маленькие апоптотичес-кие тельца - фрагменты клетки, окруженные мембраной и способные к жизнедеятельности, - с последующим фагоцитозом этих тел макрофагами [7, 10, 11].
В настоящее время интенсивно исследуются процессы апоптоза в патогенезе дилатационной и ишемической кар-диомиопатий, аритмогенной дисплазии правого желудочка, отторжения трансплантата при аортокоронарном шунтировании. Наиболее изучены апоптотические процессы при формировании коронарного атеросклероза [9].
Нарушение баланса регуляторных белков и активация эффекторных апоптотических механизмов в миокарде пациентов с различными заболеваниями сердечно-сосудистой системы приводят к утрате сократительных (рабочих) кардиомиоцитов, их дислокации и «соскальзыванию» относительно друг друга, что сопряжено либо с непосредственным формированием прогностически неблагоприятной эксцентрической гипертрофии миокарда, либо с переходом от адаптивного концентрического типа ремоделирования к дизадаптивному [12, 13].
Апоптоз клеток зависит от функции многих молекул, включающих каспазу 8. В результате активации каспаз происходит расщепление клеточных субстратов, что приводит к серьезным структурным изменениям клеток в процессе их запрограммированной гибели [14].
Цель исследования - выявление генетических детерминант повышенного риска развития и тяжести течения ХСН. Проведено одноцентровое, обсервационное, одномоментное, рандомизированное клиническое исследование влияния полиморфизмов гена кас-пазы 8 (полиморфные локусы -652(6N)I/D и D302H) на риск развития и тяжесть течения ХСН у больных ИБС.
Материал и методы
В исследование включены пациенты с ИБС, осложненной ХСН II-IV функциональных классов (ФК) по NYHA. Группу больных составили 277 человек (182 мужчины и 95 женщин) в возрасте от 45 до 65 лет (средний возраст 59,2±7,7 года). Все пациенты, включенные в исследование ХСН, разделены на три группы по функциональному классу. Разделение пациентов проводилось по классификации Нью-Йоркской ассоциации кардиологов (NYHA) с использованием теста с 6-минутной ходьбой. В 1-ю группу вошли 112 пациентов со II ФК, во 2-ю группу - 101 пациент с III ФК, в 3-ю - 64 пациента с IV ФК. Больные ХСН получали базисную терапию. Группу контроля составили 136 человек (средний возраст 53,6±4,8 года) без сердечно-сосудистой патологии и тяжелых хронических заболеваний.
Основая причина развития ХСН во всех группах - ИБС в сочетании с АГ. По наличию таких факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, как пол, средний возраст, избыточная масса тела, наследственная отя-гощенность по сердечно-сосудистым заболеваниям, курение, исследуемые группы были сопоставимы.
У всех пациентов забирался генетический материал (буккальный эпителий) с последующим типирова-нием аллелей гена каспазы 8 - полиморфные маркеры -652(6N)I/D и D302H. Для выделения ДНК использовали метод фенол-хлороформной экстракции.
Генотипирование проводили методом ПЦР; использовали праймеры, синтезированные в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием статистических программ Statistica. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05 (р - достигнутый уровень значимости). Оценку значимости межгрупповых различий и соответствие частот встречаемости генотипов в наблюдаемой выборке закону Харди - Вайнберга проводили при помощи критерия %2. Силу ассоциаций генотипических характеристик изученных генов с риском развития неблагоприятного исхода оценивали по значениям показателя отношения шансов (ОШ) -odds ratio (OR) и его 95% доверительного интервала (95% ДИ) - C.I. Величина OR = 1 указывала на отсутствие ассоциаций, при OR>1 имела место положительная ассоциация аллеля или генотипа с заболеванием (фактор риска), при OR<1 - отрицательная ассоциация аллеля или генотипа с заболеванием (протективный фактор).
Результаты
Распределение частот встречаемости генотипов полиморфных локусов -652(6N)I/D и D302H гена каспазы 8 в группе больных и в контрольной группе соответствовало ожидаемому при равновесии закона Харди - Вайн-берга. На основании анализа распределения частот встречае-
Таблица 1 Аллель, п (%) Генотип, п (%)
Частота встречаемо- группа...............................""""
сти аллелей и генотипов Больные (п = 277) 255 (46,0*) 299 (54,0*) 58 (20,9*) 139 (50,2) 80 (28,9*)
полиморфного локуса контроль (п = 136) 154 (56,6) 118 (43,4) 44 (32,4) 66 (48,5) 26 (19,1)
-652(6ШЮ гена .............................................................................................................................................................................................
каспазы 8, *р<0,05
Таблица 2 Аллель, п (%) Генотип, п (%)
Частота встречаемо- Группа .............................с.............................¿/¿".........................в/С..........................С/С.........
сти аллелей и генотипов Болные (п = 277) 472 (85,2) 82 (14,8) 199 (71,8) 74 (26,7) 4 (1,4)
полиморфного локуса Контроль (п = 136) 226 (83,1) 46 (16,9) 93 (68,4) 40 (29,4) 3 (2,2)
D302H гена каспазы 8 в ................................................................................................................................................................................................
группе больныхХСН и в
группе контроля
Рис. 1.
Встречаемость генотипов и аллелей полиморфного локуса -652(6N) I/D гена каспазы 8 в зависимости от ФК ХСН, достоверность различий по сравнению с: *p<0,05, **p<0,01 II ФК; #p<0,01 III ФК.
60 -50 40 -30 -20 -10 -
Генотип ins/ins
Генотип Генотип ins/del del/del
Аллель Аллель ins del
II ФК
III ФК
IV ФК
Рис. 2.
Встречаемость генотипов и аллелей полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 в зависимости от ФК ХСН.
& 50
Генотип Генотип Генотип Аллель Аллель G/G G/C C/C G C
II ФК
III ФК
IV ФК
#
мости генотипов гена каспазы 8 (-652(6N)I/D) у больных ХСН установлены достоверные (р<0,05) различия по сравнению с группой здоровых. Действительно, аллель del (54,0 против 43,4%; р<0,05) и генотип del/del (28,9 против 19,1%; р<0,05) преобладали у пациентов с ХСН по сравнению с группой контроля (табл. 1). Таким образом, вариабельность аллеля del (ОШ = 1,53; 95% ДИ = 1,142-2,050; p = 0,004) и генотипа del/del (ОШ = 2,33; 95% ДИ = 1,2934,215; p = 0,005) ассоциировалась с повышенным риском развития ХСН, а частота вариабельности аллеля ins
(ОШ = 0,65; 95% ДИ = 0,488-0,875; p = 0,004) и генотипа ins/ ins (ОШ = 0,43; 95% ДИ = 0,237-0,774; p = 0,005) проявили себя как протективные факторы. Проведенный анализ не выявил достоверных различий в распределении частоты встречаемости генотипов и аллелей полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 у больных ХСН ишемического генеза и в группе контроля (табл. 2). На рис. 1 и 2 представлены результаты исследования взаимосвязи полиморфизмов гена каспазы 8 с тяжестью функционального класса хронической сердечной недостаточности (по NYHA).
Частота генотипа del/del полиморфного локуса -652(6N) I/D гена каспазы 8 в 3-й группе достоверно преобладала над показателями во 2-й и 1-й группах (42,2 против 23,8% и 25,9%; p<0,01). В то же время генотип ins/ins в 3-й группе (10,9%) встречался реже, чем во 2-й и 1-й группах (26,7 и 21,4%; р<0,01). Различия по частоте аллеля del (II ФК - 52,2%, III ФК - 48,5% и IV ФК - 65,6%) и аллеля ins (II ФК - 47,8%, III ФК - 51,5% и IV ФК - 34,4%) также оказались существенными (р<0,01). Следовательно, аллель ins и генотип ins/ins полиморфного локуса -652(6N)I/D гена каспазы 8 ассоциируются с протективными свойствами тяжести течения ХСН у больных ИБС, а аллель del и генотип del/del - с прогностическими факторами неблагоприятного течения заболевания. Анализ распределения частоты встречаемости генотипов и аллелей гена D302H гена каспазы 8 в зависимости от ФК ХСН (NYHA) не выявил каких-либо закономерностей в генезе ХСН у больных ИБС.
Обсуждение
В процессе расшифровки генома человека исследователи обнаружели многочисленные полиморфные варианты ДНК. В отличие от мутаций, приводящих к изменению генотипа и часто к патологическим изменениям, снижающим жизнеспособность, генетические полиморфизмы в фенотипе менее выражены [3]. Вместе с тем генетические полиморфизмы могут либо не влиять на фенотипические проявления, либо проявляться экспрессией белковых продуктов с модифицированными физико-химическими характеристиками и, соответственно, с параметрами функциональной активности [3, 4].
Однонуклеотидные замены в смысловых участках гена в значительном числе случаев влияют на экспрессию, изменяют такие характеристики белка, как третичная структура, термостабильность, прочность связывания с субстратом [1, 2]. При этом функциональный спектр активности таких протеинов варьирует от практически нейтрального эффекта генетического полиморфизма до частичного изменения или полного нарушения функции соответствующего белка, что может привести к развитию патологических изменений [6]. Вероятно, у носителей генотипа del/del полиморфного локуса -652(6N)I/D гена каспазы 8 повышена активность апоптоза, играющего важную роль в развитии и прогрессировании ХСН [7, 10, 11]. Полученные результаты открывают новые перспективы для понимания генетических механизмов развития и прогрессирования сердечно-сосудистых заболеваний.
В настоящее время молекулярно-генетические методы прогнозирования развития заболеваний все шире внедряются в клиническую практику. Проводятся масштабные многоцентровые исследования, направленные на создание регистров больных с генетической предрасположенностью к сердечно-сосудистой патологии, содержащие результаты генетических и клинических исследований и оценку эффективности и безопасности лекарственной терапии с учетом фармакогенетических
подходов [9]. Системный подход к сопоставлению генетических и клинических данных дает основание полагать, что существует прямая взаимосвязь между генетическими особенностями человека, клинической картиной и прогнозом сердечно-сосудистых заболеваний [15].
В связи со значительной распространенностью и прогрессирующим увеличением количества больных ХСН актуально определение предикторов тяжелого течения заболевания и выявление больных высокого риска для более активного терапевтического воздействия. Понимание механизмов прогрессирования сердечной недостаточности у конкретного пациента дает возможность назначения персонифицированной терапии хронической сердечной недостаточности [9, 14].
Персонифицированные подходы к первичной и вторичной профилактике с учетом генетического полиморфизма особенно важны и эффективны для предупреждения болезней с наследственной предрасположенностью, к которым относится коронарная и сердечная недостаточность. Исключение модифицируемых факторов, способствующих развитию патологического процесса, -прямой путь к профилактике таких болезней [13].
Выраженные различия в частоте встречаемости разработанных нами комбинированных генетических признаков предрасположенности к развитию хронической сердечной недостаточности ишемического генеза позволяют рекомендовать более широкое использование в кардиологической практике разработанных критериев ранней диагностики - генетических маркеров предрасположенности пациента к развитию коронарной и сердечной недостаточности.
Носители генотипа del/del полиморфного локуса -652(6N) I/D гена каспазы 8 представляют особую популяцию высокого риска развития хронической сердечной недостаточности, поэтому именно эти пациенты с ИБС составляют, прежде всего, приоритетную группу диспансерного наблюдения с организацией эффективных целевых профилактических мероприятий, направленных на улучшение качества жизни пациентов и предотвращение у них исключительно высокой преждевременной смертности.
Подходы к профилактике развития сердечно-сосудистых заболеваний, в основе которых лежит концепция факторов риска, должны быть направлены на выявление людей с генетической предрасположенностью к развитию патологии для последующего снижения риска ее развития. Это снижение достижимо с помощью профилактических мероприятий, направленных на изменение влияния модифицируемых факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Таким образом, проведенное нами исследование полиморфизмов гена каспазы 8, играющей важную роль в патогенезе ишемического ремоделирования левого желудочка, в развитии постинфарктной дисфункции сердца и хронической сердечной недостаточности, открывает
новые перспективы для понимания не известных ранее молекулярно-генетических механизмов инициации, становления и прогрессирования коронарной и сердечной недостаточности, а также для ранней диагностики развития и течения патологии с целью осуществления своевременных профилактических мероприятий.
Носительство аллеля del и генотипа del/del полиморфного локуса -652(6N)I/D гена каспазы 8 ассоциируется с повышенным риском развития хронической сердечной недостаточности и является прогностическим фактором неблагоприятного течения заболевания.
При оценке наследственной предрасположенности к развитию хронической сердечной недостаточности в популяции Западной Сибири целесообразно внедрение метода генетического тестирования в клиническую практику обследования пациентов с целью формирования групп повышенного риска заболевания и раннего прогнозирования тяжести течения хронической сердечной недостаточности для осуществления эффективных профилактических мероприятий. Типи-рование полиморфного локуса -652(6N)I/D гена каспазы 8 позволяет выявить лиц с предрасположенностью к развитию и неблагоприятному течению хронической сердечной недостаточности ишемического генеза.
Список литературы
1. Торшин И.Ю., Громова О.А. // Трудный пациент. 2008. № 2-3. С. 15-18.
2. Nabel E. // N. Engl. J. Med. 2003. V. 349 (1). Р. 60-72.
3. Le Convoisier P., Park H.Y., Carlson K.M. et al. // Arch. Mal. Coeur Vaiss. 2003. V. 96 (3). Р. 197-206.
4. Pangonyte D. et al. // Medicina. 2008. V. 44. Р. 848-854.
5. Хлапов А.П., Вечерский Ю.Ю., Рязанцева Н.В. и др. // Бюл. сибирской медицины. 2008. № 3. С. 33-37.
6. Калюжин В.В., Тепляков А.Т., Вечерский Ю.Ю. и др. // Бюл. сибирской медицины. 2007. № 4. С. 71-79.
7. Макарков А.И., Салмаси Ж.М., Санина Н.П. // Журнал Сердечная недостаточность. 2003. № 6. С. 312-314.
8. Непомнящих Л.М. // Бюл. эксперимен. биологии и медицины. 2001. № 1. С. 11-21.
9. Каменская О.В., Булатецкая Л.М., Клинкова А.С. и др. // Патология кровообращения и кардиохирургия. 2012. № 1. С. 33-39.
10. Терещенко С.Н., Бармотин Г.В., Соколовская А.А. и др. // Успехи клинической иммунологии и аллергологии. 2000. № 1.
С. 179-190.
11. Барышников А.Ю., Шишкин Ю.В. // Российский онкологический журнал. 1996. № 1. С. 58-61.
12. Fortuno M.A., Gonzalez A., Ravassa S. et al. // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2003. V. 284. Р. H1495-H1506.
13. Fortuno M.A. et al. // Hypertension. 2001. V. 38. Р. 1406-1412.
14. Фильченков А.А. // Биохимия. 2003. № 68. С. 453-466.
15. Priory S. // Circulation research. 2004. V. 94 (2). Р. 140-145.
