Введение к работе
Актуальность исследования. К концу ХХ-го века наметилась тенденция к увеличению доли людей пожилого и старческого возраста среди населения экономически развитых и развивающихся стран. По прогнозам ООН, к 2025 году число людей старше 60 лет достигнет 1,2 млрд. человек (15% всего населения планеты), при этом ожидается увеличение численности людей в возрасте старше 80 лет. Доля людей старшего поколения (пожилого и старческого возраста) в структуре населения России составляет более 20% (в 36 регионах достигла 27%), и, как ожидается, к 2015 году каждый третий из пожилых людей будет относиться к возрастной группе 75 лет и старше (Скулачев В.П., 2001; Сафарова Г.Л., 2004). Процесс демографического старения необратим, носит глобальный характер и в первой половине XXI века его темпы увеличатся.
Всемирная ассамблея ООН в 2002 году приняла программу по исследованию старения в XXI веке. Медико-биологические исследования с участием пожилых, старых людей и долгожителей признаны необходимыми для выявления факторов, маркеров риска и подходов к адекватной терапии возраст-ассоциированных заболеваний, разработки стратегии увеличения продолжительности жизни и улучшения ее качества в пожилом и старческом возрасте, поиска предикторов потенциального возраста дожития, а также для развития фундаментальных представлений о самом феномене старения.
В настоящее время одной из актуальных задач является исследование особенностей развития окислительного стресса в крови, структурно-функционального состояния мембран эритроцитов в старших возрастных группах населения. С нарушениями липидного гомеостаза сопряжены атерогенез и высокий риск развития сердечно–сосудистых и нейродегенеративных заболеваний. По мере увеличения возраста риск развития этих заболеваний нарастает. Пожилой возраст в целом характеризуется полиморбидностью. Наиболее серьезными проблемами этой возрастной группы являются артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца (ИБС), болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона.
Результаты целого ряда исследований свидетельствуют в пользу того, что в наследственную предрасположенность к развитию дислипидемий, заболеваний сердечно–сосудистой и нервной систем вносит вклад полиморфизм генов, кодирующих белки, участвующие в метаболизме липидов (Barter P., 2004; Bamba V., 2007). Однако подавляющее большинство таких работ было проведено на лицах зрелого возраста и лишь немногие – в старших возрастных группах, в том числе, у стариков и долгожителей (Louhija J. et al., 1994; Cui Y. et al., 2001; Anderson R.M. et al, 2003). Возрастные ассоциации аллельных вариантов генов–кандидатов ИБС, старения и “заболеваний старшего возраста” практически не исследованы, а сведения о полиморфизме этих генов в популяциях разных народов мира ограничены. Вместе с тем, современный подход к проблеме управления здоровьем и долголетием в профилактике заболеваний в пожилом и старческом возрасте предполагает обязательный учет особенностей конкретных популяций (климато-географические особенности региона проживания, этнические, культурные и популяционно-генетические характеристики населения). Вместе с тем, комплексные исследования, посвященные изучению изменения системы свободного радикального окисления (СРО) крови и полиморфизма генов–кандидатов ишемической болезни сердца в пожилом и старческом возрасте у населения Ростовской области, до сих пор не проводились, что и определило цель настоящей работы.
Цель работы. Исследование интенсивности системы свободно-радикального окисления крови, показателей структурно-функционального состояния мембран эритроцитов и распределения частот генотипов и аллелей полиморфных локусов генов-кандидатов у больных ишемической болезнью сердца в группах лиц пожилого и старческого возраста, проживающих в Ростовской области.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать интенсивность свободнорадикальных процессов по параметрам хемилюминесценции и содержанию метаболитов NO (NOHb, RNOX, RSNO и NOТир.) в плазме крови больных ИБС различных возрастных групп.
2. Определить интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) по содержанию молекулярных продуктов – диеновых конъюгатов (ДК), малонового диальдегита (МДА) и шиффовых оснований (ШО) в плазме крови и эритроцитах больных ИБС различных возрастных групп.
3. Исследовать активность антиоксидантных ферментов – супероксидисмутазы (СОД), каталазы и церулоплазмина в плазме крови и эритроцитах больных ИБС различных возрастных групп.
4. Определить стабильность (по содержанию внеэритроцитаного гемоглобина (ВЭГ) и суммарной пероксидазной активности (СПА) и структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов с использованием флуоресцентного зонда пирена (по параметрам микровязкости и текучести) больных ИБС различных возрастных групп.
5. Определить частоты аллелей и генотипов по полиморфным маркерам ряда генов: L28P - гена аполипопротеина Е (АРОЕ); Q192R - гена параоксоназы 1 (PON1); T174M и M235T - генов ангиотензиногена (AGT); L33P - гена интегрина -3 (ITGB3); С807Т - гена интегрина -2 (ITGA2); C786T - гена эндотелиальной NO - синтазы (eNOS); С3238G - гена аполипопротеина С-3 (APOC3) у лиц пожилого и старческого возраста больных ИБС.
6. Провести сочетанный анализ носительства аллельных вариантов генов АРОЕ, PON1, AGT, APOC3, ITGB3, ITGA2, eNOS у больных ИБС пожилого и старческого возраста.
Научная новизна. Впервые установлены закономерности изменения процессов СРО и их регуляции в плазме крови и эритроцитах, а также показателей стабильности и структурно-функционального состояния мембран у больных ишемической болезнью сердца Ростовской области в зависимости от возраста. Впервые изучены особенности развития окислительного стресса в крови больных ИБС Ростовской области в возрастном аспекте и выявлено влияние развития свободнорадикального окисления на структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов. Впервые выявлены влияния процесса старения на состояние процессов СРО и структурного гомеостаза в крови здоровых людей, проживающих в Ростовской области. Показано, что с увеличением возраста (от зрелого до старческого) скорость продукции активных форм кислорода (АФК) в плазме возрастает как в контрольных группах, так и в группах больных ИБС. С увеличением возраста наблюдается увеличение уровня метаболитов NO в плазме крови больных ИБС относительно зрелой возрастной группы больных ИБС, а в контрольных группах отмечены незначительные колебания уровня метаболитов NO. Впервые у здоровых и больных ИБС Ростовской области пожилого и старческого возраста изучены и проанализированы данные о частотах аллелей и распределении генотипов PON1 (Q192R), APOE (L28P), APOC3 (C3238G), ITGB3 (L33P), ITGA2 (C807T), еNOS (С786Т), AGT (T174M и M235T), выявлена ассоциация полиморфных маркеров ряда генов AGT (T174M), ITGB3 (L33P), APOE (L28P), APOC3 (C3238G), eNOS (С786Т) по мере развития ишемической болезни сердца. Впервые изучены сочетания полиморфных аллелей ряда генов PON1 (Q192R), APOE (L28P), APOC3 (C3238G), ITGB3 (L33P), ITGA2 (C807T), еNOS3 (С786Т), AGT (T174M и M235T) у больных ИБС Ростовской области разного возраста, а также связь между окислительным стрессом и полиморфизмом этих генов.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Развитие ишемической болезни сердца у лиц различных возрастных групп сопровождается повышением скорости продукции АФК, уровня метаболитов оксида азота, интенсивности процессов ПОЛ в плазме крови и эритроцитах.
2. У лиц различных возрастных групп развитие ИБС сопровождается уменьшением активности ферментов первичного звена антиоксидантной защиты – СОД и каталазы в эритроцитах и увеличением оксидазной активности в плазме крови цирулоплазмина.
3. У больных ИБС с увеличением возраста наблюдается дестабилизация и изменение параметров, отражающих нарушение структурной организации эритроцитарных мембран.
4. С развитием ишемической болезнью сердца у лиц пожилого и старческого возраста появляется ассоциация полиморфизма генов AGT (T174M), ITGB3 (L33P), APOE (L28P), АPOC3 (C3238G) и eNOS (C786T).
5. В развитие ишемической болезни сердца у больных разного возраста Ростовской области вносит вклад сочетание полиморфных аллельных вариантов генов AGТ (Т174М), ITGB3 (L33P) и eNOS (C786T), находящихся в патологическом гомозиготном состоянии.
Научно-теоретическое и практическое значение результатов исследования. Научно–теоретическое значение работы обусловлено гериатрическими аспектами исследования факторов риска ИБС. Полученные данные могут быть использованы как исходные для формирования региональных референтных показателей структурного и функционального состояния мембран эритроцитов у больных ИБС пожилого и старческого возраста. Возможно использование полученных результатов для прогнозирования течения и исхода ряда заболеваний, в частности, сердечнососудистых заболеваний (ССЗ), в старших возрастных группах, планирования и организации адекватных лечебных и профилактических мероприятий и поддержания успешного долголетия.
Полученные результаты характеризуются своей практической направленностью для биохимии, генетики, медицины, биологии развития и являются полезными для выявления окислительного повреждения белков в мембранах, которое, как правило, сопровождается необратимыми поражениями мембраны эритроцитов при ряде заболеваний, в том числе и ИБС. Использование биохимических и молекулярно-генетических методов для оценки состояния прооксидантной и антиоксидантной систем у больных с ИБС в практическом здравоохранении позволит оптимизировать патогенетическую терапию с целью предотвращения развития инфаркта миокарда у пациентов пожилого и старческого возраста, а своевременное выявление низкой антиоксидантной активности крови у лиц, имеющих предрасположенность к развитию сердечнососудистых заболеваний, позволит оптимизировать лечение и проводить первичную профилактику ИБС.
Показано, что исследованные полиморфные маркеры генов AGT (T174M и M235T), ITGB3 (L33P), ITGA2 (C807T), APOE (L28P), eNOS (C786T), APOC3 (C3238G) и PON1 (Q192R) могут использоваться для оценки риска развития ИБС с учетом возраста пациентов. Выявление ассоциации полиморфных маркеров генов с развитием ИБС в зависимости от возраста манифестации заболевания открывает новые перспективы в выделении групп пациентов с высоким риском развития патологии в пожилом и старческом возрасте.
Апробация работы. Материалы, использованные в диссертационной работе, представлялись на V Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико–химических методов для изучения окружающей среды (Ростов-на-Дону, 2009), III Международной конференции "Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины" (Ростов-на-Дону, 2009), V Международной конференции по биотехнологии и медицине (г. Азов, 2009), VI съезде Российского общества медицинских генетиков (Ростов-на-Дону, 2010), всероссийской студенческой конференции «Молодежь XXI века - будущее Российской науки 2010», XL VIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2011), VII Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Aktualne problem nowoczesnych nauk» (Przemyls, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 публикаций, в том числе 6 в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Личный вклад автора в опубликованном материале – 85,42%.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 188 машинописных страницах и состоит из введения, обзора литературы, методики, результаты собственных исследований, их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы, включающие 345 источников, в том числе 93 работы отечественных и 242 - иностранных авторов. Работа иллюстрирована 20 рисунками, 30 таблицами и 2 приложениями.
Связь темы с основным планом научной работы учреждения. Диссертационная работа выполнена в рамках грантов Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2012» № 02.740.11.5015; и № 14.740.11.0006.
Реализация результатов работы. Результаты данной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедр биохимии и микробиологии, генетики факультета биологических наук ЮФУ при чтении лекций по спецкурсам «Основы мембранологии», «Свободные радикалы в живых системах», «Биохимия», «Биология старения», «Медицинская генетика», «Биофизика» и в деятельности клинико-диагностической лаборатории ЗАО «Наука».
