Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 14
1.1. Сердечно-сосудистый континуум. Основные модели развития сердечной недостаточности 14
1.2. Генетика мультифакториальных заболеваний 23
1.3. Генетический полиморфизм генов-кандидатов 31
1.3.1. Полиморфизм гена ангиотензин-превращающего фермента и риск сердечно-сосудистых заболеваний (АСЕ, I/D) 31
1.3.2. Полиморфизм гена рецептора ангиотензина II первого типа и риск сердечно-сосудистых заболеваний (AT2R1,1166А/С) 38
1.3.3. Полиморфизм гена химазы и риск сердечно-сосудистых заболеваний (СМА/В, -190SG/A) 43
1.3.4. Полиморфизм гена эндотелиальной синтазы оксида азота и риск сердечно-сосудистых заболеваний (NOS3, А/В) 45
1.3.5. Полиморфизм гена альдостеронсинтазы и риск сердечно сосудистых заболеваний (CYP11В2, -344T/Q 50
1.3.6. Полиморфизм гена +5665G/T эндотелина 1 и 1035G/T рецептора эндотелина 1 типа А, риск сердечно-сосудистых заболеваний 56
Глава 2. Материалы и методы исследования 63
2.1. Объект исследования. Общая характеристика 63
2.2. Инструментальные методы диагностики 69
2.3. Молекулярно-генетические методы 72
2.3.1. Выделение ДНК из венозной крови человека 72
2.3.2. Полимеразная цепная реакция синтеза ДНК и рестрикционный анализ амплифицированных фрагментов ДНК 73
2.3.3. Методы электрофоретического разделения амплифицированных фрагментов ДНК 75
2.4. Методы статистического анализа результатов исследования 75
Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ 77
3.1. Общая клиническая характеристика больных. Оценка влияния факторов риска на тяжесть течения заболевания 77
3.2. Анализ структурно-геометрических параметров ЛЖ и показателей центральной гемодинамики у пациентов с ХСН. Особенности постинфарктного ремоделирования ЛЖ 88
3.3. Анализ ассоциаций полиморфизма I/D геиаАСЕ с ХСН ишемического генеза 99
3.4. Анализ ассоциаций полиморфизма 1166А/С гена AT2R1 с ХСН ишемического генеза 106
3.5. Анализ ассоциаций полиморфизма -1903G/A гена СМА с ХСН ишемического генеза 113
3.6. Анализ ассоциаций полиморфизма -344Т/С гена CYP11B2 с ХСН ишемического генеза 120
3.7. Анализ ассоциаций полиморфизма VNTR гена NOS3 с ХСН ишемического генеза 126
3.8. Анализ ассоциаций полиморфизма 1035G/A гена EDNRA с ХСН ишемического генеза 131
3.9. Анализ ассоциаций полиморфизма +5665G/T гена EDN1 с ХСН
ишемического генеза 136
3.10. Анализ ассоциаций сочетаний генотипов полиморфизмов генов- кандидатов с хронической сердечной недостаточностью ишемического генеза 143
Заключение 147
Выводы 157
- Сердечно-сосудистый континуум. Основные модели развития сердечной недостаточности
- Генетика мультифакториальных заболеваний
- Полиморфизм гена ангиотензин-превращающего фермента и риск сердечно-сосудистых заболеваний (АСЕ, I/D)
- Полиморфизм гена рецептора ангиотензина II первого типа и риск сердечно-сосудистых заболеваний (AT2R1,1166А/С)
Введение к работе
Болезни системы кровообращения занимают лидирующее положение в структуре заболеваемости и смертности наиболее трудоспособной части населения большинства экономически развитых стран. В 2001 году доля смертей от болезней системы кровообращения составила 55.5% в структуре общей смертности [Оганов Р.Г. и др., 2003]. В частности от ишемической болезни сердца (ИБС), согласно ВОЗ, в России ежегодно умирают около 500 человек из 100 000 населения, что в 2-4 раза превышает аналогичный показатель в индустриально развитых странах [7].
В Республике Башкортостан 25.9% взрослого населения страдают заболеваниями сердечно-сосудистой системы (по данным на январь 2006 года 810681 больных). В основном это пациенты с гипертонической болезнью (38.3%) и ИБС (23.4%), причем 4407 человек из их числа перенесли инфаркт миокарда.
Актуальность проблемы хронической сердечной недостаточности (ХСН) обусловлена рядом важных причин. Увеличение числа пациентов с артериальной гипертензией (АГ) и кардиомиопатией, успехи в лечении ИБС и острого инфаркта миокарда (ОИМ), общее старение населения приводят к резкому росту числа больных с ХСН [13]. Не смотря на очевидные достижения современной кардиологии в области изучения патогенеза, клиники и лечения ХСН, оно остается самым распространенным, тяжелым и прогностически неблагоприятным сердечно-сосудистым заболеванием (ССЗ).
С современных клинических позиций ХСН представляет собой заболевание с комплексом характерных симптомов (одышка, утомляемость и снижение физической активности, отеки и др.), которые связаны с неадекватной перфузией органов и тканей в покое или при нагрузке и часто с задержкой жидкости в организме. Первопричиной ХСН является ухудшение способности сердца к наполнению или опорожнению, обусловленное повреждением миокарда, а также
дисбалансом вазоконстрикторных и вазодилатирующих нейрогуморальных систем [29].
По данным Framingham Heart Study распространенность ХСН возрастает с возрастом: если среди мужчин 50-59 лет ХСН встречается у 8 из 1000 лиц (0.8%), то в возрасте 80-89 лет уже у 66 из 1000 (6.6%), то есть возрастает в 8 раз. Среди женщин эти показатели составляют 0.8% и 7.9% соответственно. Распространенность ХСН в европейских странах составляет в среднем от 0.4% до 2%. По данным Российского эпидемиологического исследования Эпоха-ХСН, распространенность ХСН в Европейской части России (в соответствии с критериями соответствующими ХСН I-IV ФК) составляет 123%. Количество пациентов, имеющих очевидную ХСН, составляет 5.5 % [39].
Серьезную социальную проблему представляет лечение пациентов с ХСН, требующее больших экономических затрат. Несмотря на проводимую современную терапию, около одной трети пациентов с ХСН нуждаются в повторной госпитализации уже через три месяца. Прямые затраты на лечение больных с ХСН в США оценивается в 20-40 млрд. долларов в год [13, 22, 30].
По данным международного исследования Euro Heart Service Study, в котором принимала участие и Россия, наиболее частыми причинами развития ХСН являются ИБС (60%), клапанные пороки (14%), дилатационная кардио-миопатия (11%) [6]. Особое положение в общей структуре ИБС занимает ИМ с исходом в кардиосклероз. Состояние левого желудочка (ЛЖ) после ИМ в значительной мере определяет выживаемость пациентов с ИБС. Ишемия миокарда является пусковым механизмом развития ряда изменений сердца, получивших название «сердечно-сосудистый континуум» [7]. Гибель части миокарда после инфаркта, повторяющихся ишемий приводит к комплексу структурных изменений как поврежденных так и не поврежденных участков сердца. Эти изменения в структуре и геометрии полостей сердца именуются ремоделированием миокарда. Ремоделирование миокарда на первых порах носит адаптивный характер,
10 направленный на поддержание насосной функции за счет расширения камер
сердца и гипертрофии миокарда. Прогрессирование этого процесса с течением времени приводит к срыву компенсаторных механизмов, в результате чего ре-моделирование миокарда ЛЖ приобретает дезадаптивный характер. Снижается сократительная функция сердца и развивается ХСН. Дезадаптивный характер ремоделирования миокарда ЛЖ чаще всего связывают с наличием крупноочагового ИМ, сопровождающегося гиперактивацией нейрогуморальных систем [4, 6, 38].
Согласно современной концепции ИБС и ХСН является многофакторным заболеванием и развивается вследствие взаимодействия как генетических факторов, так и факторов внешней среды. Попытки снизить заболеваемость ИБС только за счет коррекции средовых факторов риска не всегда оказываются эффективными, в связи с чем, возрастает актуальность исследований в области генетической предрасположенности к ИБС и ХСН.
Благодаря достижениям молекулярной генетики, стало возможным проводить исследования генетического полиморфизма по ряду конкретных генов, определяющих, в конечном счете, состояние систем, вовлеченных в патогенез того или иного заболевания. Учитывая важную роль нейроэндокринных систем в патогенезе ХСН, актуальным подходом является исследование полиморфизма генов, продукты, экспрессии которых играют ведущую роль в инициации и про-грессировании этого процесса. К генам-кандидатам этого заболевания можно отнести гены аполипопротеинов, компонентов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, цитокиновой сети и некоторые другие.
В молекулярно-генетических исследованиях любого многофакторного признака принципиально важным является учет этнической принадлежности обследованных лиц. Генетическая структура этноса включает сумму частот самых разных генов, а частота того или иного генотипа является результатом отбора
по какому-либо признаку, зависящему от социально-демографических, климатических и прочих факторов [54].
В этнических группах, проживающих на территории Республики Башкортостан, молекулярно-генетические исследования предрасположенности к развитию ХСН ишемической этиологии не проводились. Учитывая роль ХСН в структуре инвалидизации и смертности населения, проведение подобных исследований является актуальным.
Цель работы - изучить особенности ремоделирования миокарда левого желудочка и молекулярно-генетические основы развития ХСН у лиц с постинфарктным кардиосклерозом.
Задачи исследования:
Исследовать состояние внутрисердечной гемодинамики и характер ремоделирования миокарда ЛЖ у пациентов с ХСН ишемической этиологии в зависимости от тяжести течения заболевания.
Оценить влияние артериальной гипертензии на характер ремоделирования миокарда ЛЖ у больных ХСН ишемического генеза.
Охарактеризовать в этнически однородных группах больных ХСН ишемической этиологии и группах сравнения (русские и татары) распределения частот генотипов и аллелей по полиморфизмам следующих генов:
ангиотензин-превращающего фермента (АСЕ, I/D);
рецептора ангиотензина II первого типа (AT2R1, 1166А/С);
химазы (СМА, -1903G/A);
альдостеронсинтазы (CYP11B2, -344Т/С);
эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3, VNTR);
эндотелина 1 (EDN1, 5665G/T)
ЕТд-рецептора эндотелина 1 (EDNRA, 1035G/T).
4. Провести анализ ассоциаций полиморфизмов перечисленных генов с ХСН
ишемической этиологии в сочетании с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний.
Провести анализ ассоциаций полиморфизмов перечисленных генов с ХСН ишемической этиологии с учетом тяжести течения заболевания.
Провести анализ ассоциаций полиморфизмов перечисленных генов с показателями постинфарктного ремоделирования миокарда ЛЖ у больных ХСН.
Научная новизна исследования.
Впервые в этнически однородных группах (у русских и татар республики Башкортостан) исследованы молекулярно-генетические основы предрасположенности к развитию ХСН ишемической этиологии по 7 полиморфизмам генов-кандидатов сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Установлено, что с риском развития ХСН у этнических русских ассоциированы полиморфизмы -1903G/A гена СМА, -344Т/С гена CYP11B2, у этнических татар -1903G/A гена СМА, -344Т/С гена CYP11B2 и 5665G/T'гена EDN1. Обнаружено, что полиморфизм генов АСЕ, AT2R1, NOS3 и EDNRA в сочетании с факторами риска ССЗ (возраст, ожирение, гиперхолестеринемия и отягощенность семейного анамнеза по ИБС) предрасполагают к развитию ХСН ишемической этиологии. Выявлена ассоциация полиморфизмов генов АСЕ, AT2R1, СМА, EDN1 с ХСН III-IV ФК. Показано, что с постинфарктным ремоделированием миокарда ЛЖ ассоциированы аллельные варианты генов АСЕ, СМА, CYP11B2, EDN1.
Практическая значимость работы.
Выявление особенностей ремоделирования миокарда ЛЖ с оценкой размеров и объемов, фракции выброса и индекса массы миокарда способствует адекватной оценке функционального состояния миокарда при установле-
13 ний тяжести течения и исхода заболевания у больных ХСН ишемического генеза.
Обоснована целесообразность проведения медико-генетического консультирования населения с использованием в качестве прогностических тестов риска развития ХСН ишемического генеза у здоровых лиц полиморфных маркеров генов СМА, CYP11B2, EDN1, АСЕ, AT2RI, NOS3, EDNRA. Определение генетического статуса больных постинфарктным кардиосклерозом позволяет прогнозировать риск развития ХСН III-IV ФК, особенности ремоде-лирования миокарда ЛЖ.
Положения, выносимые на защиту
Особенности ремоделирования миокарда ЛЖ ассоциированы с тяжестью течения ХСН ишемического генеза. Артериальная гипертензия у больных с ХСН ишемической этиологии определяет характер постинфарктного ремоделирования миокарда ЛЖ.
Полиморфизмы -1903G/A гена СМА и -344Т/С гена CYP11B2 ассоциированы с ХСН ишемической этиологии и у этнических татар и у этнических русских. У татар с ХСН ишемической этиологии ассоциирован полиморфизм 5665G/T гена EDNL
Ассоциации аллельных вариантов генов АСЕ, AT2R1, NOS3, и EDNRA с ХСН ишемической этиологии наблюдаются в связи с факторами риска ССЗ (возрастом, ожирением, гиперхолестеринемией, отягощенным семейным анамнезом по ИБС).
Полиморфизмы генов АСЕ, AT2R1, СМА и EDN1 ассоциированы с ХСН III-IV ФК.
Полиморфизм генов АСЕ, СМА, CYP, EDN1 ассоциированы с изменениями структурно-геометрических параметров и показателей, характеризующих постинфарктное ремоделирование миокарда ЛЖ.
Сердечно-сосудистый континуум. Основные модели развития сердечной недостаточности
В развитии учения о патогенезе сердечной недостаточности (СН) условно выделяют несколько периодов. До 50- годов XX века понимание механизмов развития СН мало, чем отличалось оттого, что было предложено в конце XIX века. Артериальная гипертензия и клапанные пороки рассматривались как общие причины развития СН. Как было предположено еще Osier, ответственным механизмом было "истощение" перегруженного желудочка вследствие гемодинамической перегрузки. Основная цель лечения в те годы заключалась в уменьшении симптомов и накопления натрия и воды. Терапия была одинакова для всех пациентов - строгий постельный режим, диета с ограничением натрия и воды и назначение дигиталиса в дозах близких токсическим. В качестве мочегонного использовалась органическая ртуть [58, 59]. В табл. 1 представлены основные модели патогенеза СН ведущих кардиологов XX века.
В настоящее время рассматриваются шесть наиболее изученных механизмов развития СН.
1. Наследственно детерминированные мутации белков саркомера, некоторые из которых описаны при наследственных кардиомиопатиях [58, 170]. Мутации, нейрогу моральные нарушения и гемо динамическая перегрузка ответственны за изменения экспрессии генов кодирующих белки саркомера и транспорт кальция в кардиомиоцит (рис. 1). Это ведет к нарушениям сократимости и дилатации миокарда, увеличению миокардиального стресса и потребности миокарда в кислороде [58]. 2. Следующий механизм заключается в перегрузке кардиомиоцита кальцием вследствие уменьшения активности или экспрессии ретикулярной АТФ-азы (SERCA-2a) и нарушения транспорта ионов Na и Са через плазма-лемму кардиомиоцита (рис. 2) [58, 109, 227]. Это приводит к повышению концентрации кальция, что приводит к нарушению сократимости миокарда и затем к систолической или диастолической дисфункции [58].
3. Гибель кардиомиоцита является важным механизмом развития СН. Выделяют две основные причины гибели клетки - апоптоз и некроз. Апоптоз может быть индуцирован как нейрогуморальной и цитокиновой активностью, так и гемодинамической перегрузкой, а также ишемией и возрастными изменениями миокарда [58, 218]. В отличие от апоптоза, который обычно встречается локально, ограниченными участками по всему миокарду желудочков, ишемический некроз ограничен зоной рубцовой ткани [58].
I Сократимость может быть вызвана мутациями генов, кодирующих белки цитоскелета [57, 58]. Данные нарушения изменяют кардиальную цитоархитектонику и служат причиной нарушения систолической функции и приводят к ремоделирова нию миокарда [58, 112].
5. Пятый механизм - общий компонент для многих форм СН -увеличение экспрессии матричных металлопротеиназ, стимулирующих продукцию белков, вызывающих внутритканевой фиброз. Обширный фиброз приводит к нарушению сократимости и в частности к диастолической дисфункции [58, 270]. 6. Шестой механизм вызван дисбалансом между «спросом и предложением» энергетических ресурсов миокарда. В процессе изучения механизмов, ответственных за контрактильную дисфункцию, в конце 60х годов было выявлено снижение отношения креатинин фосфат и аденозин трифос-фат {СгР/АТР) в гипертрофированных, и в большей степени, в дилатирован-ных желудочках [58, 206]. Уменьшение запасов энергии является ключевым механизмом ответственным за СН у пациентов с острым ишемическим синдромом. У больных с тяжелой артериальной гипертензией и аортальным стенозом наиболее выражено снижение запасов энергии в субэндокарде левого желудочка. У пациентов с митральной регургитацией отношение СгР/АТР снижается по мере увеличения конечного систолического размера [76]. Для пациентов с дилатационной кардиомиопатией многофакторный анализ показал, что отношение CrP/A ТР лучший предиктор выживаемости, чем фракция выброса [181].
Таким образом, выявление факторов риска развития СН, современное понимание ее патогенеза и механизмов развития, прогресс в методах диагностики сердечной деятельности привели к созданию теории сердечнососудистого континуума (рис. 5) или непрерывного развития сердечнососудистых заболеваний - от факторов риска до гибели пациента [4, 6].
Суть теории заключатся в том, что факторы риска, такие как АГ, сахарный диабет (СД), дислипидемия, через развитие гипертрофии и дисфункции ЛЖ, либо через развитие атеросклероза, ИБС и острого инфаркта миокарда (ОИМ) приводят к гибели и гибернации кардиомиоцитов, активации тканевых и циркулирующих нейрогормонов. И в результате к ремоделированию и развитию ХСН. ХСН, в свою очередь, приводит к гемодинамической, либо через жизненно опасные тахи - брадиаритмии, смерти. Особенность континуума заключается в том, что на определенном этапе прогрессирование ХСН происходит по общим закономерностям, практически не зависящим от этиологического фактора [4, б, 22, 31].
Генетика мультифакториальных заболеваний
В развитии учения о патогенезе сердечной недостаточности (СН) условно выделяют несколько периодов. До 50- годов XX века понимание механизмов развития СН мало, чем отличалось оттого, что было предложено в конце XIX века. Артериальная гипертензия и клапанные пороки рассматривались как общие причины развития СН. Как было предположено еще Osier, ответственным механизмом было "истощение" перегруженного желудочка вследствие гемодинамической перегрузки. Основная цель лечения в те годы заключалась в уменьшении симптомов и накопления натрия и воды. Терапия была одинакова для всех пациентов - строгий постельный режим, диета с ограничением натрия и воды и назначение дигиталиса в дозах близких токсическим. В качестве мочегонного использовалась органическая ртуть [58, 59]. В табл. 1 представлены основные модели патогенеза СН ведущих кардиологов XX века.
В настоящее время рассматриваются шесть наиболее изученных механизмов развития СН.
1. Наследственно детерминированные мутации белков саркомера, некоторые из которых описаны при наследственных кардиомиопатиях [58, 170]. Мутации, нейрогу моральные нарушения и гемо динамическая перегрузка ответственны за изменения экспрессии генов кодирующих белки саркомера и транспорт кальция в кардиомиоцит (рис. 1). Это ведет к нарушениям сократимости и дилатации миокарда, увеличению миокардиального стресса и потребности миокарда в кислороде [58]. 2. Следующий механизм заключается в перегрузке кардиомиоцита кальцием вследствие уменьшения активности или экспрессии ретикулярной АТФ-азы (SERCA-2a) и нарушения транспорта ионов Na и Са через плазма-лемму кардиомиоцита (рис. 2) [58, 109, 227]. Это приводит к повышению концентрации кальция, что приводит к нарушению сократимости миокарда и затем к систолической или диастолической дисфункции [58].
3. Гибель кардиомиоцита является важным механизмом развития СН. Выделяют две основные причины гибели клетки - апоптоз и некроз. Апоптоз может быть индуцирован как нейрогуморальной и цитокиновой активностью, так и гемодинамической перегрузкой, а также ишемией и возрастными изменениями миокарда [58, 218]. В отличие от апоптоза, который обычно встречается локально, ограниченными участками по всему миокарду желудочков, ишемический некроз ограничен зоной рубцовой ткани [58].
I Сократимость может быть вызвана мутациями генов, кодирующих белки цитоскелета [57, 58]. Данные нарушения изменяют кардиальную цитоархитектонику и служат причиной нарушения систолической функции и приводят к ремоделирова нию миокарда [58, 112].
5. Пятый механ Многофакторными заболеваниями (МФЗ) называются заболевания, в этиологии и патогенезе которых играют роль как генетические, так и средо-вые факторы.
Идентификация генов, аллельные варианты которых оказывают влияние на риск развития болезни, имеет большое прогностическое значение. С их помощью можно будет устанавливать генетические профили больных и проводить специфическое лечение, компенсируя функцию, затронутую генетическим дефектом. Используя знания о взаимодействии аллельных вариантов со средовыми факторами можно разрабатывать индивидуальные рекомендации по изменению образа жизни, которые позволят минимизировать риск заболевания [2].
В числе основных проблем, с которыми можно встреться в процессе изучения генетики МФЗ, можно выделить следующие [12].
Клинический фенотип является результатом воздействия многих генетических локусов. МФЗ - полигенные заболевания и вклад каждого индивидуального гена в общую картину формирования признака может быть небольшим.
МФЗ являются генетически гетерогенными. В основе клинических проявлений может лежать полиморфизм различных генетических систем. Гетерогенность затрудняет картирование независимо от того, каким методом оно осуществляется и требует для анализа выборки значительного размера. Чтобы решить эту проблему, необходимо снизить генетическую гетерогенность в анализируемой выборке. Сделать это можно различными способами. Первый из них заключается в анализе отдельных форм болезни. Для многих болезней с поздним периодом манифестации клинических проявлений известны случаи, когда у отдельных пациентов или в отдельных семьях болезнь проявляется относительно рано. Это свидетельствует о вкладе генетических факторов в ранее проявление заболевания и позволяет предположить, что в их детерминации участвует небольшое число генов. Второй способ снижения генетической гетерогенности заключается в изучении изолированных популяций человека. В таких популяциях велик эффект основателя, в результате чего генетическая полиморфность понижена. Как правило, такие популяции зачастую проживают компактно, что снижает вариабельность внешних факторов: климата, питания, социального статуса [2].
МФЗ характеризуется неполной пенетратностью. У носителей аллеля "риска" клинический фенотип может наблюдаться с определенной степенью вероятности, что зависит от ген-генных взаимодействий и вариабельности средовых факторов.
Клинические проявления МФЗ могут развиться у носителей "нормального" аллеля (эффект фенокопии).
В развитии МФЗ могут иметь значения особенности митохондриально-го генома, экспансия тринуклеотидных повторов, геномный импринтинг.
Аллели риска МФЗ могут иметь широкое распространение, что описывается моделью "распространенная болезнь - распространенный генетический вариант" (Common Disease - Common Variant hypothesis) [151, 211]. Примером такой модели является участие аллеля Е4 гена АРОЕ в контроле болезни Альцгеймера. Частота этого аллеля в европейских популяциях составляет от 5 до 20%. Риск заболевания для его носителей повышается приблизительно в три раза по сравнению со средне-популяционным. Для гомозигот по аллелю є4 риск повышается в пятнадцать раз. Аллель Б4 объясняет значительную долю случаев болезни Альцгеймера (около 20%). В структуре МФЗ встречается другая модель- "распространенная болезнь - множественные редкие генетические варианты" (Common Disease - Multiple Rare Variants) [274, 276]. В частности, рак молочной железы ассоциирован с полиморфизмом гена BRCA1, ответственного за репарацию ДНК. Наличие му 25 тантного аллеля в генотипе повышает риск рака груди до 80%, что примерно
в 10 раз выше средне-популяционного риска. Известно несколько сотен му-тантных вариантов гена BRCA1. Однако суммарная частота этих аллелей мала и в Европе только около 3% заболеваний раком груди может быть объяснено мутациями этого гена [2].
Существует два основных подхода к картированию генов МФЗ: изучение генов-кандидатов и позиционное клонирование (сканированием генома). Эти подходы принципиально отличаются между собой по способу идентификации гена, потенциально вовлеченного в контроль признака. Однако после идентификации гена оба подхода используют одинаковый инструментарий для выявления аллельных вариаций и доказательства вовлеченности гена в контроль признака [2].
Полиморфизм гена ангиотензин-превращающего фермента и риск сердечно-сосудистых заболеваний (АСЕ, I/D)
Ангиотензин-превращающий фермент (АСЕ, ЕС 3.4.15.1.) является гликопротеидом с высоким содержанием углеводов и представляет собой цинк-зависимую металлопептидазу, которая функционирует как дипепти-дилкарбоксипептидаза. Фермент катализирует гидролитическое отщепление дипептидов с карбоксильного конца олигопептидов. В результате удаления С-концевого дипептида возможны разные варианты изменения свойств олигопептидов (активация, инактивация, трансформация), что приводит, в конечном счете, к изменению физиологических функций на уровне организма [14].
АСЕ, отщепляющая от С-концевого участка молекулы ангиотензина I две аминокислоты, превращает его в активный октапептид ангиотензин II, основной эффекторный пептид РААС. Также АСЕ катализирует расщепление брадикинина, инактивируя его (рис. 8). Брадикинин, являясь активным вазодилататором, также стимулирует синтез таких медиаторов как оксид азота (N0), простациклин (PG ) и тканевой активатор плазминогена (t-PA). АСЕ гидролизует и такие регуляторные пептиды, как нейротензин, мет-энкефалин, бета-эндорфин, вещество Р, бомбезин, (З-цепь инсулина. Таким образом, АСЕ помимо регуляции сосудистого гомеостаза, участвует в обмене нейропептидов, в разворачивании защитных, иммунных, репродуктивных реакций организма.
В организме АСЕ находится главным образом в мембранно-связанном состоянии и является интегральным белком плазматических мембран разных клеток. Помимо мембранно-связанной формы, в организме синтезируется и растворимая форма фермента, которая может также образовываться в результате отщепления от мембранно-связанной формы гидрофобного участка с помощью фермента секретазы, расположенной на поверхности клеточных мембран [8, 11].
АСЕ обладает разными функциями в зависимости от места локализации в организме. Фермент синтезируется в мононуклеарных клетках, Т-лимфоцитах и фибробластах. Он обнаружен в эндотелии кровеносных сосудов сердца, легких, мозга, почек и других органов. Экспрессия гена А СЕ максимальна в эндотелии мелких артерий и артериол, минимальна в клетках эндотелия вен большого диаметра.
У человека можно отметить две изоформы фермента - соматическую и растворимую. Первая - расположена на мембранах:
- клеток эндотелия кровеносных сосудов, где локальный метаболизм пептидов (ангиотензина I и брадикинина) способствует подержанию тонуса сосудов;
- кардиомиоцитов, где АСЕ оказывает влияние на сократительную функцию миокарда, рост клеток и развитие гипертрофии миокарда;
- эпителии реснитчатой каймы почек, плаценты, кишечника и др., вовлеченных в адсорбционные и транспортные процессы;
- тел и аксонов нервных клеток.
Вторая изоформа АСЕ определяется в плазме крови, где ее активность относительно невелика, поддерживается выделением из тканей (в первую очередь из легких) и способствует генерализованному образованию ангиотензина П. Активность фермента обнаруживается в мононуклеарных клетках, Т-лимфоцитах и фибробластах. Более высокая активность АСЕ обнаружена в семенной жидкости и репродуктивных органах.
Уровень АСЕ плазмы крови значительно варьирует между отдельными индивидуумами, но остается относительно постоянной в течение длительного периода жизни у каждого человека. Популяционное исследование уровня АСЕ плазмы в семьях также выявили относительно небольшую вариабельность этого признака у близких родственников [64]. Данное наблюдение показывает значимость генетического компонента в детерминации уровня АСЕ плазмы [215]. В опытах на трансгенных животных обнаружена прямая зависимость уровня АСЕ в крови от количества копий гена АСЕ. Выявлено, что увеличение количества копий гена не сопровождается увеличением показателей АД [144].
Ген АСЕ локализован на хромосоме 17q23, содержит 26 экзонов и 25 интронов [123, 162]. Для данного гена известны не менее 12 полиморфизмов, три из которых находятся в кодирующей последовательности [75, 262]. Наиболее изучен полиморфизм типа инсерция/делеция (insertion/deletion, I/D), который расположен в интроне 16 гена АСЕ. Вставка размером 287 п.н. состоит из Л/г/-повтора [213]. Хотя данный полиморфизм и не является структурным, как оказалось он ассоциирован с уровнем фермента в крови, лимфе и тканях, в том числе и в сердечной мышце. Согласно данным литературы, активность АСЕ сравнительно выше у лиц, гомозиготных по делеционному ал-n&aoACE D [129, 251, 275].
Аллель АСЕ 1 связан с повышенной выносливостью при физических нагрузках у спортсменов [144]. Отмечено значительное повышение активности АСЕ в тканях отделов мозга, вовлеченных в развитие когнитивных процессов [139]. Выявлено повышение частоты аллеля Л СЕ /среди пациентов с болезнью Альцгеймера [155, 180].
Значимость полиморфизма гена АСЕ в развитии осложнений при сахарном диабете (СД) типа II изучалась в работе [198], где показано, что ran 35 лотипическая группа A.T.D. (сочетание аллелей АСЕ 5466А, АСЕ 3892Т и ACE D) ассоциирована с развитием диабетической нефропатии.
Анализ ассоциаций полиморфизма I/D гена АСЕ с АГ показал, что существует связь аллеля ACE D с заболеванием в ряде популяций мира. Так, например, при обследовании достаточно большой популяции (3145 человек) в рамках Framingham Heart Study было выявлено, что наличие аллеля ACE D гена АСЕ ассоциируется с более высоким уровнем АД у мужчин, особенно выражена связь аллеля ACE D с уровнем диастолического давления. Для женщин таких закономерностей не обнаружено [185]. Имеются данные о том, что у гипертоников с ал л ел ем ACE D и без других факторов риска ИБС наблюдается более высокий уровень АД по данным мониторирования АД и большее пульсовое давление, чем у пациентов с аллелем АСЕ 1. Однако у больных, имеющих и другие факторы риска ССЗ, такой закономерности не прослеживалось [32, 71]. Есть данные об ассоциации полиморфизма I/D гена АСЕ с гипертонией в популяции афро-американцев [90]. В индийской популяции установлена связь с ранней манифестацией эссенциальной гипертензи-ей и семейным анамнезом заболевания [50]. В исследовании, проведенном в Испании, показано, что у лиц, больных эссенциальной гипертензией, с генотипом ACE D/ D, по сравнению с больными, в генотипе которых есть аллель АСЕ 1, более выражен подъем АД в ответ на увеличение потребления поваренной соли [105]. В выборке из жителей Италии аллель ACE D ассоциирован с нефроангиосклерозом у пациентов с артериальной гипертензией [159]. Однако в ряде других работ не подтверждется предположение о возможной связи полиморфизма I/D гена АСЕ с гипертензией [108, 133, 158, 186, 223].
Полиморфизм гена рецептора ангиотензина II первого типа и риск сердечно-сосудистых заболеваний (AT2R1,1166А/С)
Ангиотензин II главный эффекторный пептид РААС, образуется в результате каскада ферментативных реакций (рис. 9). Ренин — аспаргиловая протеаза, которая отсекает 10 аминокислот от молекулы ангиотензиногена и образует физиологически неактивный декапетид — ангиотензин І. В результате действия АСЕ, который отщепляет от ангиотензина I две аминокислоты, образуется октапептид - ангиотензин И. Почти все известные эффекты активации РААС в крови, органах и тканях запускаются при взаимодействии этого октапептида со специфическими рецепторами. Дальнейший метаболизм ангиотензина II обусловлен действием аминопептидаз, которые отщепляют одну аминокислоту с N-конца ангиотензина П. В результате образуется ангиотензин III, который, в свою очередь, превращается в ангиотензин IV. Кроме того, под действием карбоксипептидазы Р как из ангиотензина II, так и из ангиотензина I возможно образование другого физиологически активного пептида - ангиотензина (1-7) [166].
Действие всех четырех эффекторных пептидов РААС опосредуется специфическими AT - рецепторами, расположенными на мембранах клеток различных органов и тканей. В настоящее время идентифицировано четыре различных типа AT - рецепторов — АТЬ АТ2, АТ3, АТ4 [81, 107]. К эффектам, которые опосредуются через ATi-рецепторы относятся:
- вазоконстрикция,
- пролиферация гладкомышечных клеток сосудистой стенки,
- гипертрофия кардиомиоцитов,
- снижение почечного кровотока,
- торможение секреции ренина,
- стимуляция синтеза и секреции альдостерона, - реабсорбция натрия в почечных канальцах,
- стимуляция высвобождения вазопрессина,
- усиление периферической норадреналинергической активности,
- усиление активности центрального звена симпатической нервной системы [140,249]. К эффектам ангиотензина II, опосредуемым АТг-рецепторами, относятся вазодилатация и торможение пролиферации клеток, в том числе кардио-миоцитов, фибробластов и гладкомышечных клеток сосудистой стенки. Таким образом, при стимуляции АТг-рецепторов ангиотензин II частично ослабляет свои собственные эффекты, связанные со стимуляцией АТГ рецепторов [140].
Через рецептор ангиотензина II типа 1 (AT2R1) осуществляются основные наиболее значимые для патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний эффекты РААС. Экспрессия гена AT2RJ обнаружена в различных типах клеток, включая клетки гладкомышечной ткани сосудов, кардиомиоциты, мезан-гиальные клетки и эпителиальные клетки проксимальных канальцев почек, клети мозгового вещества надпочечников, клетки центральной нервной системы [140].
Ангиотензин II участвует в регуляции уровня экспрессии гена AT2R1. Например, показано, что ангиотензин II снижает экспрессию гена AT2R1 в гладкомышечных клетках сосудов и мезангиальных клетках. В то же время, введение ангиотензина II повышает уровень экспрессии гена. AT2R1 в надпочечниках [75]. Известно, что в сравнении с диким типом крыс у трансгенных крыс с добавленной копией гена REN мыши возможность стимуляции экспрессии гена AT2R1 ангиотензинном II значительно снижена [183]. Данное явление вероятно обусловлено повышенным уровнем ангиотензина II и является компенсаторным механизмом в ответ на повышение активности РААС.
YenAT2Rl человека расположен на длинном плече хромосомы 3 (3q21-q25) и содержит пять экзонов и четыре интрона. Участок, который непосредственно определяет последовательность аминокислот рецептора, расположен в пятом экзоне, когда как, первые четыре экзона содержат 5 нетранслируе-мые последовательности [89]. К настоящему времени известно более 15 полиморфных ДНК-локусов гена AT2R1. Из них в качестве полиморфного маркера ССЗ в подавляющем большинстве работ изучен полиморфизм, обуслов 41 ленный заменой аденина на цитозин в 1166-м положении нуклеотидной последовательности (И 66А/С).
Одно из первых исследований посвященных анализу ассоциаций поли морфизма 1166А/С гена AT2R1 с эссенциальной гипертензией было проведе но Bonnardeaux A. et al. [55]. В результате установлено увеличение частоты аллеля AT2R1 C у больных АГ, причем наиболее значимо эта связь была по казана у больных с ранним началом заболевания. Ассоциация аллеля AT2R1 C с риском развития АГ была подтверждена в другом исследовании, проведенном среди жителей Англии, где была показана связь полиморфизма 1166А/С гена AT2R1 с систолическим и диастолическим давлением. Возраст, полиморфизм 1166А/С гена AT2R1 и полиморфизм I/D гена АСЕ в изученной популяции на 30% обуславливают систолическое и на 20% диастолическое давление [116]. В финской популяции при исследовании близнецов показана связь полиморфизма 1166А/С гена AT2R1 с риском развития эссенциальной гипертензии после 60 лет [138]. В работе Siani A. et al. обнаружен риск разви тия эссенциальной гипертензии при сочетании генотипов AGT M/ M+CYP C/ C+ACE D/D(ACE 1/ D)+AT1R A/ A [231]. Наличие ас социаций полиморфизма 1166А/С гена AT2R1 с эссенциальной гипертензией обнаружена и в других работах [40, 52]. В исследовании [136], также прове денном в Великобритании установлено, что генотип AT2R1 C/ C ассоцииро ван с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, не зависимо от цифр АД. В ряде исследований выявлена ассоциация полиморфизма 1166А/С гена AT2R1 с гипертрофией левого желудочка [40, 190, 242], нефропатией и ретинопатией при сахарном диабете [41], с атеросклерозом [177, 212, 241, 264].
В работах некоторых авторов установлено, что сочетание генотипов ACE D/ D+AT2R1 C/ C повышает риск развития ИБС и ИМ [91, 252, 260]. Генотип AT2R1 С/ С ассоциирован с риском развития ИМ у лиц в возрасте старше 55 лет (OR=6.66, CI0R 2.02-21.9) [92]. Исследования, посвященные изучению связи полиморфизма 1166А/С гена AT2R1 с сердечной недостаточностью немногочисленны. В работе Cameron V.A. et al. выявлено, что генотип AT2R1 C/ C ассоциирован с увеличением активности маркеров оксидативного стресса у пациентов с сердечной недостаточностью [67]. Установлено, что для пациентов с идиопатиче-ской застойной сердечной недостаточностью при сочетании ACE D/ D+ AT2R1 C характерно более низкая фракция выброса и большая масса миокарда ЛЖ [46].
![Эндотелиальная дисфункция и эндотелин в патогенезе и лечении хронической сердечной недостаточности различной этиологии при циррозе печени и хронической обструктивной болезни легких [Электронный ресурс]](/i/i/4716/175318.png "Эндотелиальная дисфункция и эндотелин в патогенезе и лечении хронической сердечной недостаточности различной этиологии при циррозе печени и хронической обструктивной болезни легких [Электронный ресурс] Сироткин Сергей Александрович")