CC BY
32
№ 3 - 2016 г. 14.00.00 медицинские науки (14.03.00 Медико-биологические науки)
УДК 616.12-008.331.1:[575.174.015.3+577.21
ВОВЛЕЧЕННОСТЬ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ МАТРИКСНЫХ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ В ФОРМИРОВАНИЕ ЭССЕНЦИАЛЬНОЙ
ГИПЕРТЕНЗИИ
М. И. Москаленко
ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский
университет» (г. Белгород)
Эссенциальная гипертензия и ее осложнения являются глобальной проблемой здравоохранения. Общая распространенность эссенциальной гипертензии у населения старше 25-ти лет на сегодняшний день превышает 40 %. Исследование посвящено новым данным о вовлеченности полиморфизмов -1673 1G/2G MMP-1 (ге1799750) и -153 С/Т MMP-7 (ге11568818) генов матриксных металлопротеиназ в формирование эссенциальной гипертензии. Показано, что генотип -153 ТТ ММР-7 (ге11568818) ассоциирован с более высокими уровнями артериального давления у пациентов с эссенциальной гипертензией.
Ключевые слова: эссенциальная гипертензия, 5ОТ-полиморфизм, матриксные металлопротеиназы, мультифакториальные заболевания.
Москаленко Мария Ивановна — аспирант 3-го года обучения ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», рабочий телефон: 8 (4722) 30-13-83, e-mail: [email protected]
Введение. Сердечно-сосудистые заболевания, в том числе эссенциальная гипертензия (ЭГ), являются ведущей причиной смертности и инвалидизации в России и в мире. ЭГ считается независимым предрасполагающим фактором таких осложнений, как ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, инсульт [1, 2]. В патогенез ЭГ вовлечены как экологические, так и генетические факторы, которые согласно эпидемиологическим исследованиям обуславливают более 30 % изменений артериального давления (АД) в различных популяциях [3, 4]. Исследования последних лет, проведенные отечественными и зарубежными учеными, показывают, что в этиопатогенез ЭГ вовлечены гены матриксных металлопротеиназ (ММП) [5-7]. ММП относятся к группе цинк-зависимых эндопептидаз и отвечают за гидролиз всех компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ) [8]. Установлено, что у носителей аллеля
1G по локусу -1607 1G/2G ММР-1 (rs1799750) наблюдается снижение транскрипционной активности гена, низкий уровень ММП-1 в плазме крови и избыточное накопление компонентов ВКМ [9]. Данный полиморфизм вовлечен в формирование сердечной недостаточности, атеросклероза сосудов, аневризмы и стеноза сонной артерии [10, 11]. Носительство мутантного аллеля Т по локусу -153 С/Т MMP-7 (rs11568818) связано с более высокой транскрипционной активностью гена, повышением уровня ММП-7 в сыворотке крови и избыточной деградацией ВКМ [12]. SNP-полиморфизм rs11568818, согласно литературным данным, связан с развитием гипертонической болезни, атеросклеротического поражения сосудов, аневризмой аорты [13, 14]. Результаты изучения вовлеченности генов ММП в формирование ЭГ неоднозначны и отличаются в разных популяциях, а в России подобные исследования немногочисленны.
Целью настоящей работы является исследование связи генетических полиморфизмов -1673 1G/2G MMP-1 (rs1799750) и -153 C/TMMP-7 (rs11568818) с формированием ЭГ.
Материалы и методы. Объем выборки больных ЭГ составил 649 человек, в контрольную группу были включены индивидуумы с нормотонией (571 человек). В выборку включались лица русской национальности, являющиеся уроженцами Центрального Черноземья России и не состоящие в родстве между собой. Сформированные группы контроля и больных ЭГ сопоставимы по полу, возрастным характеристикам, месту рождения и национальности. Клинико-лабораторное обследование больных проводилось на базе неврологического отделения Белгородской областной клинической больницы Святителя Иоасафа. Все пациенты подписали информированное согласие о включении в исследование и использовании полученных данных.
Материалом для исследования послужили образцы ДНК, выделенные методом фенольно-хлороформной экстракции из цельной крови, взятой из локтевой вены пробанда. Выделенную ДНК использовали для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) синтеза ДНК с использованием стандартных олигонуклеотидных праймеров. Последующий анализ полиморфизмов проводился методом детекции Taq-Man зондов с помощью real-time ПЦР. Расчет фенотипических и генных частот проводили стандартными методами. Для сравнения частот аллелей и генотипов между различными группами использовали критерий х2 с поправкой Йетса на непрерывность. Вычисления производили в таблицах сопряженности 2x2, статистические расчеты осуществлялись с использованием программы «STATISTICA 8.0». Сравнение исследуемых групп по показателям АД проводили с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни, для описания использовали медиану (Me) и интерквартильный размах (Q25—Q75).
Результаты и их обсуждение. Изучаемый полиморфизм гена ММР-1 локализован на длинном плече 11-й хромосомы и представляет собой вставку дополнительного гуанина в позиции -1673 [15]. SNP-полиморфизм гена ММП-7 имеет цитогенетические координаты 11q22.2, и характеризуется заменой цитозина на тимин в положении -153 [16].
Анализ полученных данных показывает, что для изученных локусов у больных с ЭГ и у лиц с нормотонией эмпирическое распределение частот генотипов соответствует теоретически ожидаемому при равновесии Харди-Вайнберга (p > 0,05). При анализе распределения частот аллелей и генотипов полиморфного маркера -1673 1G/2G MMP-1 среди больных ЭГ выявлено преобладание аллеля -1673 1G (52,85 %), в группе контроля также доминирует аллель -1673 1G (52,10 %). Анализ распределения генетических частот по локусу -153 C/TMMP-7 выявил преобладание в группе больных с ЭГ аллеля -153Т (59,27 %), в контрольной группе также доминирует аллель -153Т (56,51 %).
В результате изучения вовлеченности генетических полиморфизмов исследуемых генов-кандидатов в формирование предрасположенности к развитию ЭГ не выявлено достоверных различий между больными ЭГ и контрольной группой по локусам -1673 MMP-1 (^1799750) и -153 С/ТMMP-7 (^11568818) (табл. 1).
Таблица 1
Распределение генотипов, наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности, индекса фиксации генов-кандидатов среди больных с ЭГ и у индивидуумов с нормотонией
Локусы Генетические варианты Больные с ЭГ (N = 649) Контрольная группа ^ = 571) Х2(Р) OR (95% С1)
п % п %
-1673 MMP-1 -1673 Ш 686 52,85 595 52,10 0,11 (0,74) 1,03 (0,88-1,21)
-1673 2G 612 47,15 547 47,90
-1673 Ш/Ш 184 28,35 157 27,30 0,04 (0,84) 0,97 (0,75-1,25)
-1673 ШДО 318 48,99 281 48,87 0,01 (0,99) 0,99 (0,79-1,25)
-1673 2G/2G 147 22,66 133 23,13 0,04 (0,84) 0,96 (0,73-1,27)
Х2(НШЕ) (р) 0,18 (> 0,05) 0,11 (> 0,05) — —
Но (Не) 0,49 (0,50) 0,49 (0,50) — —
D -0,02 -0,01 — —
^ 0,43 0,33 — —
-153 С/Т MMP-7 -153 С 523 40,73 494 43,49 1,77 (0,18) 0,89 (0,75-1,05)
-153 Т 761 59,27 642 56,51
-153 СС 102 15,89 106 18,66 1,442 (0,23) 0,82 (0,60-1,12)
-153 СТ 319 49,69 282 49,65 0,01 (1,00) 1,00 (0,79-1,26)
-153 ТТ 221 34,42 180 31,69 0,89 (0,34) 1,13 (0,88-1,45)
Х2(НШЕ) (р) 0,54 (> 0,05) 0,06 (> 0,05) — —
Но (Не) 0,47 (0,48) 0,50 (0,49) — —
D +0,03 +0,01 — —
0,69 0,23 — —
Примечание: N — объем выборки; х2(НШЕ) — показатель соответствия наблюдаемого распределения ожидаемому, исходя из равновесия Харди-Вайнберга; р — достигнутый уровень значимости для х2(НШЕ); Н0 — наблюдаемая гетерозиготность; Не — ожидаемая гетерозиготность; D — индекс фиксации Райта; ^ — критерий Стьюдента, характеризующий индекс фиксации, ОЯ — отношение шансов
Анализ связи генетического полиморфизма -153С/ТMMP-7 (ге11568818) с показателями АД у пациентов с ЭГ показал, что у больных с генотипом -153ТТ уровень максимального систолического АД (САД) (Ме = 180 мм рт. ст.) достоверно превышает
аналогичный показатель пациентов с генотипом -153СС (Ме = 175 мм рт. ст. р = 0,015), а уровень максимального диастолического АД (ДАД) достоверно выше у носителей генотипа -153ТТ (Ме = 105 мм рт. ст.) по сравнению с носителями генотипа -153СС (Ме = 100 мм рт. ст., р = 0,005). Показатели минимального САД также достоверно выше у носителей генотипа -153ТТ (Ме = 115 мм рт. ст.) по сравнению с носителями генотипа -153СС (Ме = 110 мм рт. ст., р = 0,004), а значения минимального ДАД достоверно выше у носителей генотипа -153ТТ (Ме = 75 мм рт. ст.) по сравнению с носителями генотипа -153СС (Ме = 70 мм рт. ст., р = 0,02). Установлено, что у носителей генотипа -153СТ по локусу -153С/ТMMP-7 (ге11568818) наблюдаются достоверно более высокие уровни минимального САД (р = 0,04) и ДАД (р = 0,02) по сравнению с носителями генотипа -153СС. Анализ связи полиморфизма -1673 1G/2G MMP-1 (ге1799750) с показателями АД не выявил достоверных различий (табл. 2).
Таблица 2
Ассоциации генетических полиморфизмов -1673 1G/2G ММР-1 (^1799750) и локусу -153С/ТММР-7 (ге11568818) с уровнем АД у больных с ЭГ (Ме, Q25-Q75)
Показатели Генотипы больных с ЭГ локус -1673 1С/2С ММР-1 Р
Ш1С (п = 184) 1 1в/2С (п = 318) 2 2в/2С (п = 147) 3 1-2 1-3 2-3
САДшах, мм рт. ст. 179 (165,0-200,0) 178,0 (160,0-200,0) 178,0 (160,0-200,0) 0,47 0,92 0,58
ДАДшах, мм рт. ст. 110,0 (100,0-110,0) 110,0 (100,0-110,0) 110,0 (100,0-110,0) 0,69 0,99 0,67
САДшш, мм рт. ст. 115,0 (110,0-130,0) 110,0 (110,0-120,0) 110,0 (110,0-130,0) 0,34 0,47 0,99
ДАДшш, мм рт. ст. 75,0 (70,0-80,0) 70,0 (70,0-80,0) 75,0 (70,0-80,0) 0,21 0,16 0,63
Показатели Генотипы больных с ЭГ локус -153 С/ТММР-7 Р
СС (п = 102) 1 СТ (п = 319) 2 ТТ (п = 221) 3 1-2 1-3 2-3
САДшах, мм рт. ст. 175,0 (160,0-195,0) 178,0 (160,0-200,0) 180,0 (165,0-200,0) 0,13 0,015 0,17
ДАДшах, мм рт. ст. 100,0 (95,0-110,0) 100,0 (100,0-110,0) 105,0 (100,0-110,0) 0,08 0,005 0,09
САДшш, мм рт. ст. 110,0 (100,0-120,0) 110,0 (110,0-130,0) 115,0 (110,0-130,0) 0,04 0,004 0,19
ДАДшШ, мм рт. ст. 70,0 (65,0-80,0) 75,0 (70,0-80,0) 75,0 (70,0-80,0) 0,02 0,02 0,97
Заключение. Таким образом, в результате проведенного исследования установлена вовлеченность SNP-полиморфизмов генов ММП в формирование предрасположенности к ЭГ. Установлено, что молекулярно-генетический маркер -153ТТ MMP-7 ассоциирован с повышенными значениями максимального и минимального ДАД и САД у индивидуумов с ЭГ. Наблюдаемые высокие значения АД у носителей мутантного аллеля -153Т по локусу ге11568818 объясняются изменением уровня экспрессии изучаемого гена и нарушением деградации ВКМ, что ведет к развитию ригидности сосудистой стенки и фиксации АД на высоком уровне.
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-34-00114/16 «Исследование вовлеченности генетических полиморфизмов генов матриксных металлопротеиназ в формирование инсульта на фоне гипертонической болезни у населения Центрального Черноземья России».
Список литературы
1. Гогин Е. Е. Артериальная гипертензия и гипертоническая болезнь / Е. Е. Гогин // Терапевт. арх. - 2010. - № 82 (4). - С. 5-10.
2. Чазова И. Е. Рекомендации по ведению больных с метаболическим синдромом : клинич. рекомендации : разработаны по поручению Минздрава России, утверждены Рос. мед. о-вом по артериальной гипертонии и профильной комиссией
по кардиологии / И. Е. Чазова, С. В. Недогода, Ю. В. Жернакова. — М., 2013. — 43 с.
3. Вегк B. С. ЕСМ rеmоdеling in hyреrtеnsivе hеаrt disеаsе / B. С. Вегк, K. Fujiwаrа, S. J. Lеhоuх // din. In^st. — 2011. — Vol. 117 (3). — Р. 568-575.
4. Hejduk P. Association between ins4436A in 11|3-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 gene and essential hypertension in Polish population / P. Hejduk, A. Sakowicz, T. Pietrucha // Postepy Hig. Med. Dosw. — 2015. — Vol. 69. — Р. 1245-1250.
5. Genetic polymorphism of matrix metalloproteinase-1 and coronary artery disease susceptibility : a case-control study in a Han Chinese population / C. Qintao [et al.] // Genet. Test. Mol. Biomarkers — 2014. — Vol. 18 (12). — Р. 826-831.
6. Association between matrix metalloproteinase gene polymorphisms and development of ischemic stroke / Y. Hao [et al.] // Int. J. Clin. Exp. Pathol. — 2015. — Vol. 8 (9). — Р. 1647-1652.
7. Вовлеченность генов-кандидатов в развитие гипертонической болезни у населения Центрального Черноземья России / М. И. Москаленко [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Медицина. Фармация. — 2015.
— Вып. 29, № 4 (201). — С. 96-99.
8. Candelario-Jalil E. Diverse roles of matrix metalloproteinases and tissue inhibitors
of metalloproteinases in neuroinflammation and cerebral ischemia / E. Candelario-Jalil, Y. Yang, G. A. Rosenberg // Neuroscience. — 2012. — Vol. 158 (3). — Р. 983-994.
9. Functional polymorphisms in matrix metalloproteinases-1, -3, -9 are associated with arteriovenous fistula patency in hemodialysis patients / C. C. Lin [et al.] // Clin. J. Am. Soc. Nephrol. — 2010. — Vol. 5 (10). — Р. 1805-14.
10. Polymorphisms of matrix metalloproteinases in systolic heart failure: role on disease susceptibility, phenotypic characteristics and prognosis / F. M. Velho [et al.] // J. Card. Fail.
— 2011. — Vol. 17 (2). — Р. 115-121.
11. MMP-1 and -3 haplotype is associated with congenital anomalies of the kidney and urinary tract / T. Djuric [et al.] // Pediatr. Nephrol. — 2014. — Vol. 29 (5). — Р. 879-884.
12. Allele-specific regulation of matrix metalloproteinase-7 promoter activity is associated with coronary artery luminal dimensions among hypercholesterolemic patients arteriosclerosis / S. Jormsjo [et al.] // Thrombosis and Vascular Biology. — 2011. — Vol. 21. — Р. 1834-1839.
13. Polymorphisms of matrix metalloproteinases in myocardial infarction : a meta-analysis / J. Wang [et al.] // Heart. — 2011. — Vol. 97 (19). — Р. 1542-1546.
14. Li Y. Y. Interplay of matrix metalloproteinases, tissue inhibitors of metalloproteinases and their regulators in cardiac matrix remodeling / Y. Y. Li, C. F. McTiernan, A. M. Feldman // Cardiovasc Res. — 2016. — Vol. 46. — Р. 214-224.
15. Association between matrix metalloproteinase family gene polymorphisms and ischemic stroke : a meta-analysis / D. Wen [et al.] // Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. — 2014. — Vol. 28. — Р. 1834-1839.
16. Malik M. A. Role of the metalloproteinase-7 (181A>G) polymorphism in gastric cancer susceptibility : a case control study in Kashmir valley / M. A. Malik, S. A. Zargar, B. Mittal // Asian Pac. J. Cancer Pre. - 2011. - Vol. 12 (1). - P. 73-76.
INVOLVEMENT OF GENETIC POLYMORPHISMS OF MATRIX METALLOPROTEINASES IN FORMATION OF ESSENTIAL HYPERTENSIA
M. I. Moskalenko
FSAEI HE «Belgorod State National Research University» (Belgorod)
The essential hypertensia and its complications are a global problem of health care. The general prevalence of essential hypertensia at the 25 years-older population today exceeds 40 %. Research is devoted to new data on involvement of genetic polymorphisms of -1673 1G/2G MMP-1 (rs1799750) and -153 C/T MMP-7 (rs11568818) of matrix metalloproteinases in formation of essential hypertensia. It is shown that the of -153 TTMMP-7 (rs11568818) genotype is associated with higher levels of arterial pressure at patients with essential hypertensia.
Keywords: essential hypertensia, SNP polymorphism, matrix metalloproteinases, multifactorial diseases.
About authors:
Moskalenko Maria Ivanovna — 3rd-year post-graduate student at FSAEI HPE «Belgorod State National Research University», office phone: 8 (4722) 30-13-83, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Gogin E. E. Arterial hypertension and idiopathic hypertensia / E. E. Gogin // Therapeutic archive. — 2010. — N 82 (4). — P. 5-10.
2. Chazova I. E. References on maintaining patients with metabolic syndrome: Clinical references developed at the request of the Russian Ministry of Health, approved
by Russian medical society on arterial hypertonia and the profile commission on cardiology(cardiologies) / E. Chazova, S. V. Nedogoda, Ju. V. Zhernakova. — M., 2013. — 43 p.
3. Berk B. C. ECM remodeling in hypertensive heart disease / B. C. Berk, K. Fujiwara, S. J. Lehoux // Clin. Invest. — 2011. — Vol. 117 (3). — P. 568-575.
4. Hejduk P. Association between ins4436A in 11|-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 gene and essential hypertension in Polish population / P. Hejduk, A. Sakowicz, T. Pietrucha // Postepy Hig. Med. Dosw. — 2015. — Vol. 69. — P. 1245-1250.
5. Genetic polymorphism of matrix metalloproteinase-1 and coronary artery disease susceptibility : a case-control study in a Han Chinese population / C. Qintao [et al.] // Genet. Test. Mol. Biomarkers — 2014. — Vol. 18 (12). — P. 826-831.
6. Association between matrix metalloproteinase gene polymorphisms and development
of ischemic stroke / Y. Hao [et al.] // Int. J. Clin. Exp. Pathol. - 2015. - Vol. 8 (9). - P. 1647-1652.
7. Involvement of candidate genes into development of an idiopathic hypertensia in the population of the Central Chernozem region of Russia / M. I. Moskalenko [et al.] // Scientific sheets of the Belgorod state university. It is gray. Medicine. Pharmaceutics.
- 2015. - Issue 29, N 4 (201). - P. 96-99.
8. Candelario-Jalil E. Diverse roles of matrix metalloproteinases and tissue inhibitors
of metalloproteinases in neuroinflammation and cerebral ischemia / E. Candelario-Jalil, Y. Yang, G. A. Rosenberg // Neuroscience. - 2012. - Vol. 158 (3). - P. 983-994.
9. Functional polymorphisms in matrix metalloproteinases-1, -3, -9 are associated with arteriovenous fistula patency in hemodialysis patients / C. C. Lin [et al.] // Clin. J. Am. Soc. Nephrol. - 2010. - Vol. 5 (10). - P. 1805-14.
10. Polymorphisms of matrix metalloproteinases in systolic heart failure: role on disease susceptibility, phenotypic characteristics and prognosis / F. M. Velho [et al.] // J. Card. Fail.
- 2011. - Vol. 17 (2). - P. 115-121.
11. MMP-1 and -3 haplotype is associated with congenital anomalies of the kidney and urinary tract / T. Djuric [et al.] // Pediatr. Nephrol. - 2014. - Vol. 29 (5). - P. 879-884.
12. Allele-specific regulation of matrix metalloproteinase-7 promoter activity is associated with coronary artery luminal dimensions among hypercholesterolemic patients arteriosclerosis / S. Jormsjo [et al.] // Thrombosis and Vascular Biology. - 2011. - Vol. 21. - P. 1834-1839.
13. Polymorphisms of matrix metalloproteinases in myocardial infarction : a meta-analysis / J. Wang [et al.] // Heart. - 2011. - Vol. 97 (19). - P. 1542-1546.
14. Li Y. Y. Interplay of matrix metalloproteinases, tissue inhibitors of metalloproteinases and their regulators in cardiac matrix remodeling / Y. Y. Li, C. F. McTiernan, A. M. Feldman // Cardiovasc Res. - 2016. - Vol. 46. - P. 214-224.
15. Association between matrix metalloproteinase family gene polymorphisms and ischemic stroke : a meta-analysis / D. Wen [et al.] // Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. - 2014. - Vol. 28. - P. 1834-1839.
16. Malik M. A. Role of the metalloproteinase-7 (181A>G) polymorphism in gastric cancer susceptibility : a case control study in Kashmir valley / M. A. Malik, S. A. Zargar, B. Mittal // Asian Pac. J. Cancer Pre. - 2011. - Vol. 12 (1). - P. 73-76.
