Введение к работе
Актуальность проблемы
Гипертоническая болезнь (ГБ) в настоящее время признана пандемией, определяющей большую часть заболеваемости в большинстве стран мира [Гогин Е. Е., 2003]. По данным обследования, проведенного в рамках целевой Федеральной программы «Профилактика и лечение АГ в Российской Федерации», распространённость АГ среди населения нашей страны составляет 39,5%. По данным обследования репрезентативной выборки, стандартизированной по возрасту, распространённость АГ в России составляет среди мужчин 37,2%, а среди женщин – 40,4% [Шальнова С.А. и др., 2006]. Общеизвестно, что артериальная гипертензия (АГ) является важнейшим фактором риска распространенных сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) – острого инфаркта миокарда (ОИМ) и мозгового инсульта (МИ) [Гринштейн А. В., 2002], которые определяют высокую смертность населения во всем мире. Существует прямая связь между уровнем артериального давления (АД) и риском развития инсульта [В.И.Скворцова, 2006]. Кроме того, ГБ способствует развитию атеросклероза и ишемической болезни сердца (ИБС), лежит в основе развития хронической сердечной недостаточности [Ланг Г.Ф., 1950; Мясников А. Л., 1965; Чазов Е. И., 1997]. У больных ГБ часто прослеживается отягощенный семейный анамнез по ССЗ, в том числе и АГ, тем самым, демонстрируя важную роль наследственных факторов в её развитии [Гинтер Е.К., 2003]. Значительную роль генетических факторов в развитии ГБ продемонстрирован и близнецовыми исследованиями [Шарандак А.П. и др., 2002].
Согласно современным представлениям, ГБ имеет многофакторную или мультифакториальную природу и относится к полигенным заболеваниям. К настоящему времени установлены уже сотни генов-кандидатов предрасположенности к ГБ, установлены многочисленные средовые факторы риска заболевания и описаны ранее неизвестные стороны его патогенеза [Бойцов, С. А. и др., 2003; Гуревич, М. А., 2009; Денисова Т.П., 2005; Елисеев А.О., 1987; Казеннов, А.М., 1990; Логинов В.А., 1990; Casari G. et al., 1995; Chowdhary S. et al., 2001; Corvol P., 2001; Siffert W. et al., 1998]. Однако, несмотря на прогресс молекулярной генетики, по-прежнему, в мировом научно-медицинском сообществе отсутствует единое мнение о ведущих патогенетических механизмах, лежащих в основе стойкого хронического повышения уровня артериального давления.
Одной из подробно изученных и обоснованных является “мембранная концепция” этиопатогенеза ГБ, в основе которого лежат структурно-функциональные изменения плазматических мембран клеток, приводящие к нарушению трансмембранного транспорта катионов, контролирующих сосудистый тонус. “Мембранная концепция” этиопатогенеза ГБ, основные положения которой были исследованы учеными Ю.В. Постновым и С.Н. Орловым и обобщены в известной монографии [Постнов Ю.В.; Орлов С.Н., 1987], оказалась способной объяснить многие противоречия различных точек зрения на молекулярные механизмы развития заболевания. За период с середины 70-х годов прошлого века до конца первого десятилетия 21 века проведено значительное количество исследований по изучению природы ионтранспортных нарушений при ГБ. В частности, была установлена взаимосвязь количественного содержания белков мембран эритроцитов с подверженностью гипертонической болезни [Емельянова О.Г., 1999]. Кроме того, был установлен значительный вклад генетических факторов в вариабельность белков клеточных мембран эритроцитов при ГБ [Емельянова О.Г., 1999; Ivanov V.P. et al., 2004]. Однако геномный источник “мембранных нарушений”, по-прежнему, не установлен. Считается маловероятным, что при ГБ нарушения в геноме относятся к участкам, кодирующим структуру таких различных белковых молекул, как Na+/Na+- и Na+/K+-переносчики, переносчики Са2+-АТФаза, а также мембранных белков, вовлеченных в регуляцию катион-транспортных процессов через плазматические мембраны [Котелевцев Ю.В., Постнов Ю.В., 1986].
Учитывая вышеизложенное, наиболее целесообразной является интегрированная оценка молекулярно-генетических и биохимических исследований, направленных на поиск и установление взаимосвязей между ДНК-полиморфизмом конкретных генов предрасположенности к ГБ и изменчивостью содержания белков мембран эритроцитов. Однако до настоящего времени исследований, направленных на оценку вклада известных генов-кандидатов ССЗ в вариабельность количественного содержания основных белков мембран эритроцитов, не проводилось.
Цель исследования
Изучение вклада полиморфных вариантов генов-кандидатов сердечно-сосудистых заболеваний AGT, AGTR1, ACE, MLR, NOS3, GNB3, ADD1 и TGFB1 в фенотипическую изменчивость количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов при гипертонической болезни.
Задачи исследования
1) Исследовать количественное содержание и характер взаимного варьирования основных мембранных белков эритроцитов в норме и при гипертонической болезни и установить факторы, определяющие совместное варьирование данного комплекса количественных признаков.
2) Проанализировать особенности количественного содержания белков мембран эритроцитов в зависимости от пола и наличия наследственной отягощенности по ГБ.
3) Изучить популяционные частоты полиморфизмов T174M и M235T гена AGT, 1166A/C гена AGTR1, I/D гена ACE, A4582C гена MLR, E298D и -786T/C гена NOS3, G272S и C825T гена GNB3, G460W гена ADD1 и R25P гена TGFB1 и исследовать их ассоциации с гипертонической болезнью.
4) Провести анализ взаимосвязи полиморфных вариантов генов AGT, AGTR1, ACE, MLR, NOS3, GNB3, ADD1 и TGFB1 и их парных сочетаний с количественным содержанием мембранных белков эритроцитов при гипертонической болезни.
5) Оценить влияние полиморфных вариантов генов AGT, AGTR1, ACE, MLR, NOS3, GNB3, ADD1 и TGFB1 на вариабельность содержания основных мембранных белков эритроцитов и установить вклад исследуемых полиморфных генов в общую фенотипическую и полигенно обусловленную дисперсию количественных показателей.
6) Оценить совместное влияние основных мембранных белков эритроцитов и ДНК-полиморфизмов на риск возникновения ГБ и исследовать предиктивный потенциал исследуемых биохимических и молекулярно-генетических маркеров в отношении прогнозирования риска развития болезни.
Научная новизна исследования
В рамках исследования впервые проведен комплексный анализ влияния полиморфизма генов-кандидатов сердечно-сосудистых заболеваний AGT, AGTR1, ACE, MLR, NOS3, GNB3, ADD1 и TGFB1 на фенотипическую вариабельность количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов при гипертонической болезни. Оценена степень вклада аллелей генов-кандидатов ССЗ в фенотипическую и полигенно обусловленную дисперсию мембранных белков эритроцитов при ГБ. Установлено, что исследованные гены объясняют значительную часть фенотипической изменчивости мембранных белков эритроцитов при гипертонической болезни. Впервые показано, что существенная доля вариабельности мембранных белков эритроцитов у больных ГБ обусловлена взаимодействием относительно небольшого числа факторов их совместной изменчивости, отражающих фенотипическую реализацию кодирующих их полигенных комплексов. Впервые выявлен половой диморфизм, проявляющийся не только в особенностях количественного содержания мембранных белков у мужчин и женщин, страдающих ГБ, но и значительные различия в характере генетической детерминации фенотипической изменчивости исследуемых показателей у представителей разного пола. Полученные в ходе настоящей работы результаты позволили глубже взглянуть на молекулярно-генетические механизмы, лежащие в основе мембранных нарушений при ГБ, и расширяют возможности доклинической оценки риска развития заболевания.
Научно-практическая значимость исследования
В связи с тем, что исследованные белки мембран эритроцитов и полиморфные гены оказались ценными предикторами при расчете индивидуального риска возникновения ГБ у мужчин и женщин, их совместная оценка с помощью разработанных статистических моделей может использоваться для прогнозирования вероятности развития болезни, как во врачебной, так и в эпидемиологической практике при формировании среди населения групп повышенного риска возникновения ГБ. В этой связи результаты исследования могут быть востребованы при организации мероприятий по раннему выявлению и профилактике гипертонической болезни в популяции. Практическое использование статистических моделей дает возможность врачам-генетикам, терапевтам и кардиологам формировать группу повышенного риска ГБ, оптимизировать и индивидуализировать мероприятия по превентивной коррекции нарушений регуляции АД, что может способствовать снижению риска формирования ГБ в популяции. Результаты, полученные в ходе исследования, не только формируют представления о роли полиморфизма генов ССЗ в детерминации изменений количественного содержания белков мембран эритроцитов при ГБ, но и создают теоретическую основу для их внедрения в образовательный процесс. В частности, результаты исследования могут быть использованы при чтении специальных курсов по медицинской и клинической генетике, биохимии, патофизиологии, терапии, кардиологии в вузах медицинского профиля и на курсах повышения квалификации медицинских работников.
Положения, выносимые на защиту
1. Значительная доля вариабельности мембранных белков эритроцитов у больных ГБ обусловлена взаимодействием относительно небольшого числа факторов их совместной изменчивости, которые могут отражать фенотипическую реализацию кодирующих их полигенных комплексов, один из которых определяет почти 20% основного вектора количественных изменений белков эритроцитарных мембран при заболевании – снижение уровня a и спектринов и повышение содержания глюкозного транспортера.
2. Фенотипические эффекты аллелей исследованных полиморфизмов генов-кандидатов ССЗ в отношении изменчивости уровня основных мембранных белков эритроцитов модифицируются вследствие возможных аддитивных и эпистатических взаимодействий между исследованными локусами, а также различий в величинах их пенетрантности, и характеризуются неодинаковыми проявлениями у представителей разного пола.
3. Исследованные полиморфные варианты генов в совокупности вносили существенный вклад в фенотипическую изменчивость количественного содержания белков мембран эритроцитов при ГБ: величина вклада вариации по исследованным локусам в полигенно обусловленную дисперсию признаков достигала 64% (для глюкозного транспортера) у мужчин и 50% (для a-спектрина) у женщин, свидетельствуя о значимой роли известных кандидатных генов ССЗ в детерминации количественного дисбаланса мембранных белков эритроцитов, обнаруженных при заболевании.
4. Исследованные полиморфные гены и белки мембран эритроцитов являются ценными предикторами при расчете индивидуального риска возникновения ГБ у мужчин и женщин и могут использоваться в качестве генетических и биохимических маркеров прогнозирования вероятности развития болезни при формировании среди населения групп повышенного риска возникновения ГБ.
Апробация работы и публикации
Материалы диссертационного исследования доложены на итоговых научных сессиях КГМУ и Центрально-Черноземного научного центра РАМН (2006, 2007, 2011), Российском национальном конгрессе кардиологов (2008), 2-ом съезде кардиологов Сибирского федерального округа (Томск, 2007), международной (российско-японо-американской) научно-практической конференции «Современные технологии и общая концепция профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний» (Хабаровск, 2007), 1-й и 2-й Российской научно-практической конференции с международным участием ”Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии” (Курск, 2006, 2011), VI съезде "Российского общества медицинских генетиков" (Ростов, 2010) и ежегодной научной конференции Европейского общества генетики человека (Амстердам, 2011).
По материалы диссертации опубликовано 11 печатных работ, в т. ч. 5 - в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикаций результатов диссертационных исследований по медицинским наукам.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, собственных результатов, обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, иллюстрирована 21 таблицей, 6 рисунками, содержит 9 приложений. Список литературы включает 253 источников: 88 отечественных и 165 зарубежных.
![Аллельные варианты генов-кандидатов подверженности туберкулезу у русского населения Западной Сибири [Электронный ресурс]](/i/i/4282/196247.png "Аллельные варианты генов-кандидатов подверженности туберкулезу у русского населения Западной Сибири [Электронный ресурс] Колоколова Ольга Валентиновна")
