Структурно-функциональная организация наследственной компоненты подверженности гипертрофии миокарда у человека

Макеева, Оксана Алексеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурно-функциональная организация наследственной компоненты подверженности гипертрофии миокарда у человека
ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональная организация наследственной компоненты подверженности гипертрофии миокарда у человека"

На правах рукописи

МАКЕЕВА Оксана Алексеевна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ НАСЛЕДСТВЕННОЙ КОМПОНЕНТЫ ПОДВЕРЖЕННОСТИ К ГИПЕРТРОФИИ МИОКАРДА У ЧЕЛОВЕКА

03.00.15 - генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск - 2004

Работа выполнена в ГУ НИИ медицинской генетики Томского научного центра СО РАМН и ГУ НИИ кардиологии Томского научного центра СО РАМН

Научный руководитель: академик РАМН,

доктор медицинских наук, профессор Пузырев Валерий Павлович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Кондратьева Елена Ивановна

кандидат медицинских наук Масленников Аркадий Борисович

Ведущая организация: Институт цитологии и генетики СО РАМН,

г. Новосибирск

Защита состоится « _ _ » октября 2004 г. ~ " а заседании

ас.

диссертационного совета К001.045.01. при ГУ НИИ медицинской генетики Томского научного центра СО РАМН по адресу: 634050, г. Томск, Набережная р. Ушайки, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ медицинской генетики ТЩ СО РАМН.

Автореферат разослан » С-^МТи^р^л. 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

фг-

А.Н. Кучер

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) находятся в фокусе внимания ученых многих специальностей, что обусловлено их высокой распространенностью. Сердечная недостаточность, являющаяся общим финалом развития всех ССЗ, остается ведущей причиной смертности в большинстве стран мира [Огонов Р.Г., 1994]. Представление о развитии сердечно-сосудистых заболеваний как о едином континууме с необходимой стадией в цепи событий - ремоделированием сердца -обусловило нарастающий интерес к этому феномену [Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю., 2002]. Знание генетики ремоделирования сердца может иметь важные последствия для понимания патогенеза, выбора специфической терапии и профилактики большинства ССЗ. Значительные успехи достигнуты в изучении генетических причин и механизмов развития моногенных форм сердечно-сосудистой патологии, таких как гипертрофическая, дилатационная и желудочковая аритмо-генная кардиомиопатии. Осуществление проекта «Геном человека» и формирование концепции вариабельности генома создали мощный потенциал для дальнейшего развития генетики мультифакториальных заболеваний (МФЗ) [Lander ES. et al, 2001; Venter J.C. et al, 2001]. Достигнутый в последнее время уровень знаний в области молекулярной генетики ССЗ позволяет очертить круг генов, участвующих в инициации и регуляции гипертрофии миокарда. Генно-инженерные технологии, опыты in vitro с направленным изменением экспрессии позволили определить функции многих генов и эффекты мутаций в них. Перечень этих генов достаточно широк, поскольку он включает гены множественных гипертрофических стимулов, внутриклеточных передатчиков сигналов, специфических для сердца факторов транскрипции и генов-эффекторов, экспрессия которых репрограмми-руется в ответ на действие гипертрофических сигналов. В настоящее время имеются многочисленные данные об ассоциации отдельных функциональных вариантов генов-кандидатов с сердечно-сосудистыми эндофенотипами, однако мета-анализ исследований последних лет показывает их противоречивость и требует дальнейшего накопления данных.

Существует множество причин, вызывающих ремоделирование сердца (перегрузка давлением и объемом, эндокринные нарушения при сахарном диабете, гибель части функционирующего миокарда в результате острого инфаркта, мутации в генах сократительных белков и т.д.). Несмотря на все это разнообразие, могут существовать общие генетические механизмы и гены предрасположенности (синтропные гены) для разных по этиологии форм гипертрофии сердца.

К настоящему моменту клинические последствия ремоделирования сердца скрупулезно описаны, прояснение же молекулярно-генетических механизмов, лежащих в основе этого феномена, является центральной проблемой биологии сердечно-сосудистых заболеваний и в значительной степени определяет разработку новых стратегий профилактики и лечения сердечно-сосудистой недостаточности.

Генетическое «анатомирование» этиологически разных кардиомиопатии имеет еще одно важное следствие, связанное с подходами к классификации фенотипа на молекулярном уровне. Решение вопроса о том, сможет ли этиологическая (генетическая) классификация д о п "'flfflfflTfi р т с я

проблемой будущего.

библиотека

I С.П1

I 03

'iXM

Цель исследования: Изучить структурно-функциональную.организацию генетической компоненты ремоделирования сердца при разных патологических состояниях (эссенциальной гипертонии; артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа, наследственной гипертрофической кардиомиопа-тии)

Задачи исследования:

1. Изучить популяционную изменчивость полиморфизма девяти генов-кандидатов, влияющих на структуру и функцию сердца (ангиотензин I-

1 превращающего фермента (АСЕ): А-240Т, A2350G; рецептора к ангиотензину II 1-го типа (AGTR1): А1166С; эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3): С774Т, G894T, VNTR4a/b; фактора некроза опухолей альфа (TNF): G-308A; рЗ-субъединицы G-белка (GNB3): С825Т; тяжелой цепи ß миозина (MYH7): Т15753С; миозинсвязывающего белка С (MYBPC3): A5190G, G7360A, G20353A; GATA-связывающего белка 4 (GATA4): A-131/4inG, T-128/in4C; кальцинурина А альфа (РРРЗСА): -83rpt).

2. Оценить взаимосвязь полиморфизма данных генов с гипертрофией левого желудочка при эссенциальной гипертонии, а также артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа.

3. Изучить влияние аллельных вариантов данной группы генов на степень выраженности гипертрофии у больных с наследственной гипертрофической кар-диомиопатией.

4. Провести анализ ассоциаций полиморфных вариантов данных генов с эхокар-диографическими характеристиками и оценить их вклад в общую фенотипиче-скую изменчивость параметров миокарда левого желудочка.

5. Оценить общность и специфику структуры генетической компоненты подверженности к разным по этиологии формам гипертрофии миокарда.

Научная новизна исследования: Впервые получены характеристики полиморфизма генов АСЕ (А-240Т, A2350G), GATA4, РРРЗСА, MYH7, MYBPC3 в российских популяциях. Проведено исследование структуры генетической компоненты разных по этиологии форм ремоделирования сердца. Впервые изучено влияние полиморфных вариантов генов сократительных белков (MYH7 и MYBPC3) на ЭхоКГ параметры у больных с ГКМП, эссенциальной гипертонией и артериальной гипертонией, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа. Показан вклад полиморфизма генов MYH7 и MYBPC3 в варьирование ЭхоКГ параметров при ГКМП, гипертрофии миокарда левого желудочка вследствие эссенциаль-ной гипертонии и артериальной гипертонии, сочетающейся с СД2. Впервые изучена роль полиморфных вариантов генов сигнального пути кальцинеурина (GATA4 и РРРЗСА) в формировании предрасположенности к гипертрофии миокарда. Установлено, что имеются общие генетические варианты, определяющие наследственную подверженность к ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, с одной стороны, и артериальной гипертонии, сочетающейся с СД2, - с другой.

Научно-практическая значимость исследования Установлена значимость ряда молекулярно-генетических маркеров как факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Полиморфизмы генов, для которых показан вклад в определение вариабельности параметров миокарда, могут быть положены в основу панели генетических маркеров для изучения молекулярно-

биологической основы и диагностики наследственной предрасположенности к развитию гипертрофии миокарда. Полученные новые данные, которые развивают концепцию синтропных болезней, углубляя ее в генетических аспектах. Выявленные особенности в структуре генетической компоненты подверженности к ГЛЖ при разных патологических условиях (эссенциальной гипертонии и сочетании гипертонии и СД2) могут стать ориентирами в индивидуализированной лекарственной терапии и профилактических мероприятиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Большинство из изученных генов, влияющих на эхокардиографические параметры миокарда, являются общими для этиологически разных форм ремодели-рования - эссенциальной гипертонии; синтропии - артериальной гипертонии и сахарном диабете 2-го типа; наследственной гипертрофической кардиомиопа-тии.

2. Вклад изученных аллельных вариантов генов-кандидатов (АСЕ, AGTR1, GNB3, TNF, N0S3, MYBPC3, MYH7, GATA4, РРРЗСА) в варьирование степени выраженности гипертрофии миокарда левого желудочка (величину индекса массы миокарда левого желудочка) меняется в широких пределах и объясняет до 14% межиндивидуальной изменчивости.

3. Существуют различия в структуре наследственной компоненты подверженности к формированию гипертрофии миокарда при разных пусковых механизмах. Обнаружены аллельные варианты генов, влияющие на параметры миокарда, специфичные отдельно для каждой исследованной патологической группы. Кроме того, одни и те же аллельные варианты отдельных генов разнонаправ-лено влияют на фенотип.

Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы доложены на VI научной конференции "Генетика человека и патология" (Томск, 2002); Российском национальном конгрессе кардиологов (Санкт-Петербург, 2002); Российском национальном конгрессе кардиологов (Москва, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения клинической генетики» (Москва, 2003); научно-практическом семинаре «Геномная медицина: тестирование геномной предрасположенности к широко распространенным заболеваниям человека» (Томск, 2003); Европейских конгрессах по генетике человека (Страсбург, 2002; Бирмингем, 2003; Мюнхен, 2004); межрегиональной научно-практической конференции «Молекулярная генетика семейной гиперхолестери-немии и предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям» (Новосибирск, 2004); межлабораторном семинаре ГУ НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН (2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ (3 статьи в рецензируемых журналах, 6 статей в сборниках, 3 тезисов в материалах отечественных конференций и 5 в зарубежных).

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 178 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, глав «Материал и методы исследования», «Результаты и обсуждение», заключения, выводов и списка литературы. Работа проиллюстрирована 36 таблицами и 22 рисунками. Список литературы включает 312 источников, из них 417 - работы отечественных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проведено на четырех разных выборках: 1) больные с наследственной формой гипертрофии миокарда - гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП), n=32; 2) больные с эссенциальной гипертонией (ЭГ), n=136; 3) больные с артериальной гипертонией в сочетании с сахарным диабетом 2-го типа (АГ+СД2), n=95; 4) контрольная выборка г. Томска, n=128.

Группы пациентов с ЭГ, ГКМП и АГ в сочетании с СД2 были обследованы на базе ГУ НИИ кардиологии ТНЦ СО РАМН (д.м.н. Павлюкова Е.Н., к.м.н. Пу-зырев К.В., к.м.н. Кошельская О.А.). У всех больных проведено эхокардиографи-ческое исследование (ЭхоКГ) с определением конечного диастолического размера ЛЖ (КДР), толщины межжелудочковой перегородки (МЖП) и задней стенки левого желудочка (ЗСЛЖ). Массу миокарда левого желудочка (ММЛЖ) определяли по критериям PENN И формуле Devereux с соавт. [Devereux R.B., Richec К, 1977]. Индекс ММЛЖ рассчитывали как отношение ММЛЖ к площади тела, индекс ре-моделирования (ИР) - как отношение суммы толщины ЗСЛЖ и МЖП к КДР. У больных с ЭГ и АГ, сочетающейся с СД2, проведено суточное мониторирование артериального давления (СМАД) с определением среднего и максимального систолического и диастолического АД за периоды «день», «ночь» и «сутки».

В контрольную группу вошли неродственные индивиды (преимущественно мужчины), отобранные из 10% поквартирной выборки Ленинского района г. Томска на основании диагноза «здоров», поставленного по результатам электрокардиографии (к.м.н. Цимбалюк И.В., кафедра факультетской терапии СибГМУ).

Изучено 15 полиморфных локусов 9 генов-кандидатов, влияющих на структуру и функцию сердца. Перечень маркеров и методы детекции приведены в табл. 1. Для проведения полимеразной цепной реакции использовали праймеры, описанные в литературе: [Keavney В. et al, 1998; ZhuX. et al, 2001; Takemoto Y. et al, 1998; Novoradovsky A. et al, 1999; WangX.L et al, 1996; PatelR. et al, 2000; Poch E.D. et al, 2000; Carrier L. et al, 1997], или подобранные согласно опубликованной последовательности генов с использованием компьютерной программы «РптегЗ» [Rozen S., SkaletshyH. J., 2000]. Генотипирование осуществляли по результатам электрофореза продуктов ПЦР или ПДРФ-анализа в 3% агарозных или 8-10% полиакриламидных гелях.

В работе использованы стандартные биометрические и генетико-статистические методы: тест на равновесие Харди-Вайнберга; расчет параметров полиморфизма; сравнение частот аллелей и генотипов между группами больных и контролем; дисперсионный и линейно-корреляционный анализ. Для генов, в которых изучено более одного маркера, рассчитывали коэффициент неравновесия по сцеплению Левонтина (D') [Lewontin RC, 1964; Hedrick, P. W., 1987]. Расчет частот гаплотипов и исследование «случай-контроль» по гаплотипам проводили, как описано [Stephens M. et al, 2001]. Проверку распределений на нормальность осуществляли по критерию Колмогорова-Смирнова, сравнение средних значений - дисперсионным анализом по Фишеру, Краскелу-Уоллису или тесту Манна-Уитни. Долю фенотипической дисперсии, объясненную генотипическими различиями по изученным локусам, рассчитывали по [SingC.F., DavignonJ., 1985].

Таблица 1

Характеристика полимор( дазмов и методов детекции

Ген / продукт гена Полиморфизм Локализация в гене Метод детекции

АСЕ / ангиотензин I-превращающий фермент А-240Т промотор ПЦР/ПДРФ: Xba I

A2350G 17 экзон ПЦР/ПДРФ: BstFNI

2. AGTR1/рецептор к ан-гиотензину II типа I А1166С З'-UTR ПЦР/ПДРФ: BstDE I

3. NOS3/эндотелиальная синтаза оксида азота С774Т 6 экзон ПЦР/ПДРФ: Fok I

G894T (Glu298Asp) 7 экзон ПЦР/ПДРФ: FriO I

VNTR4a/b 4 интрон ПЦР

4. TNF/фактор некроза опухолей а G-308A промотор ПЦР/ПДРФ: Bsp 191

5. GNB3/ß-субьедтица G-белка С825Т 10 экзон ПЦР/ПДРФ: BsaJ I

6. GATA4/GATA связывающий белок 4 T-128/in4C 4 интрон ПЦР/ПДРФ: PspN41

A-131/in4G ПЦР/ПДРФ: Нае III

7.РРРЗСА/ кальцинеурин А альфа -83rpt 5'-UTR ПЦР

8. MYH7/ тяжелая цепь ß-миозина T15753C 24 экзон ПЦР/SSCP

9. MYBPC3/миозинсвя-зывающий белок С A5190G (Sei236Gly) 6 экзон ПЦР/ПДРФ: Alul

G7360A (Arg326Gln) 12 экзон ПЦР/ПДРФ: BstSFI

G20353A 30 экзон ПЦР/ПДРФ: Alul

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 1. Характеристика полиморфизма изученных генов: анализ контрольной выборки

В контрольной выборке по всем 15 изученным полиморфным маркерам распределение генотипов соответствовало ожидаемому при равновесии Харди-Вайнберга.

Аллели -240Т и 2350G полиморфизмов в гене АСЕ зафиксированы с частотой 38% и 54,5% соответственно, что не отличается от общеевропейских частот. В томской популяции существует сильное неравновесие по сцеплению между А-240Т в промоторе и A2350G в 17 экзоне АСЕ (|D'|=0,88, p=10-6). По структуре гаплотипов и параметрам неравновесия по сцеплению исследованная выборка была сходна с другими популяциями Европы [Villard E. et ah, 1996; McKenzie С A. et al, 2001; Soubrier R et al, 2002; Keavney B. et al, 1998; Kehoe P.G. et al, 2003].

Для полиморфных вариантов гена NOS3 характерна межэтническая и меж-популяционная вариабельность частот. В контрольной выборке г. Томска полиморфизм по числу тандемных повторов в 4-ом интроне (VNTR4a/b) зафиксирован с частотой 14% (аллель a), G894T (Glu298Asp) в 7-ом экзоне - 29% (894Т), а С774Т в 6-ом экзоне - 24% (774Т). Полиморфизмы в 6 и 7 экзонах находятся в неравновесии по сцеплению: коэффициент |D'| составил 0,85 (р<10"6).

В связи со слабой изученностью распространенности полиморфизма гена миозинсвязывающего белка С (MYBPC3) в популяциях мира, проведена оценка частот аллелей в двух выборках из монголоидных популяций Сибири —у бурят (г. Улан-Удэ, n=58) и тувинцев (пос. Кунгуртуг, n=66). Выявлена межрасовая и межэтническая дифференциация полиморфизма гена МГДРСЗ. Полиморфизм в 12 экзоне MYBPC3 (Arg326Gln) отсутствовал у обследованных тувинцев и бурят, тогда как в выборке из г. Томска он зафиксирован с частотой 5%, а в финской популяции - 3% [Jadskelainen et al, 2002]. Напротив, молчащая замена в 30 экзоне была более распространена в монголоидных популяциях Сибири (45% и 52% соответственно у бурят и тувинцев), чем в исследованной выборке Томска (34%). Миссенс-замена в 6 экзоне (Ser236Gly) одинаково распространена у русских, финнов, бурят и тувинцев (от 7% до 10%). Полиморфизмы в 6 и 12 экзонах находятся в неравновесии по сцеплению с частым полиморфизмом в 30 экзоне (р*|=0,90 и |D'|= 1, соответственно, р< 10-4).

Частота полиморфизма генов кальцинеуринового пути {РРРЗСА и GATA4) оказалась очень близка к оценкам, полученным в единственном исследовании [Poirier О. et al, 2003]: частота аллеля «Т» полиморфизма СД в позиции -128 ин-трона 4 GATA4 составила 39%, два частых аллеля тринуклеотидного повтора в промоторе РРРЗСА, соответствующие одному и трём CGG повторам, отмечены с частотой 70% и 29%. Полиморфный вариант A-131/in4G изучен впервые, частота аллеля «G» составила 7%. Изучение неравновесия по сцеплению между SNP в гене GATA4 показало, что они находятся в полном сцеплении друг с другом (|D'|=1, р=0,016).

Частота редкого аллеля полиморфизма генаAGTRl составила 30% (1166С), GNB3 - 30% (825Т), TNF- 11% (-308А), MYH7- 32% (15753С).

Полученные результаты позволяют сделать несколько обобщений, важных для анализа функциональной значимости изученных вариантов и их связи с показателями гипертрофии сердца:

• В отношении большинства полиморфизмов изучаемая популяция по частотам аллелей не отличается от других европеоидных популяций (А-240Т, A2350G гена АСЕ; С825Т гена GNB3\ Al 166C гена AGTRl).

• Для ряда полиморфизмов показана межэтническая и межпопуляционная дифференциация частот, в том числе С825Т гена GNB3, VNTR4a/b, G894T гена NOS3, G-308A гена TNF, G7360A и G2O353A генаMYBPC3.

2. Анализ ассоциаций полиморфизма исследованных генов с сердечно-сосудистыми заболеваниями: исследование «случай - контроль»

Ассоциация с ЭГ и АГ, сочетающейся с СД2. Частоты аллелей по всем исследованным полиморфным вариантам в четырех изучаемых выборках показаны

на рис. 1. Группы больных с ЭГ и АГ в сочетании с СД2 по частотам аллелей не отличались от контрольной выборки г. Томска.

В Контроль □ ГКМП

ACE AGTRl NOS3 GNB3 TNF GATA4 РРРЗСА MY117 MYBPC3

Рис. 1. Частоты аллелей изученных полиморфизмов: 1) в контрольной выборке; 2) у больных ГКМП; 3) у больных с ЭГ и 4) у больных с АГ+СД2.

При изучении выборки с ЭГ выявлена ассоциация максимального систолического АД за период «сутки» (МСАДс) с обоими аллельными вариантами гена АСЕ. Наличие аллелей -240Т и 2350G связано с более высокими значениями МСАДс (однофакторный дисперсионный анализ). Различия в генотипическом составе по А-240Т определяли около 7% фенотипической вариабельности этого показателя, а по A2350G - 5,58%. Полиморфизм гена TNF ассоциирован с показателями как систолического, так и диастолического давления за периоды «день» и «сутки», а также с максимальными значениями систолического и диастолического АД у больных с ЭГ. Доля фенотипической вариабельности параметров СМАД, объясненная наличием определенного генотипа по этому полиморфизму, варьировала от 6,23% до 13,90%.

У больных с сочетанием артериальной гипертонии с СД2 выявлены ассоциации показателей СМАД с полиморфизмом С774Т гена NOS3 (среднее систолическое давление за периоды «день», «ночь» и,«сутки», максимальный уровень систолического АД) и С825Т гена GNB3 (уровень среднего диастолического АД

за периоды «день» и «сутки»). Доля фенотипического варьирования показателей СМАД, объясненная генотипом по вариантам этих двух генов, составила до 12% у больных с сочетанием АГ и СД2.

Ассоциация с ГКМП. В выборке с ГКМП отмечено достоверно значимое снижение частоты аллеля 1166С полиморфизма в гене рецептора к ангиотензину II 1-го типа по сравнению с контролем (р=О,О37). Полиморфизм А1166С неоднократно исследовался как возможный ген-модификатор при ГКМП [Osterop А.РЛМ. et al., 1998; IshanovA. et al, 1997; Ortlepp J.R., 2002; Brugada R., et al, 1997]. Аллель «С», зафиксированный у больных с ГКМП с более низкой частотой, чем в контроле, может иметь протективное значение при ГКМП (ORc = 0,452), несмотря на то, что согласно данным литературы аллель «С» обуславливает повышенную чувствительность рецептора к ангиотензину II [van Geel P.P. et al., 1998].

Больные с ГКМП отличались от контрольной группы по частотам генотипов полиморфизма в 4-ом интроне гена NOS3 (VNTR4a/b) (p=0,005): среди пациентов с ГКМП преобладали гетерозиготы (51,61% против 21,88% в контрольной выборке), а частота гомозигот по аллелю «Ъ» была снижена до 48,39%, тогда как в контроле составила 75%.

Достоверно значимые отличия по частотам генотипов между контрольной группой и пациентами с ГКМП выявлены по полиморфизму G-308A в промоторе гена TNF (р=0,020). Среди пациентов с ПСМП реже фиксировались носители аллеля «А», тогда как генотип «GG» встречался чаще, чем в контрольной группе (93,55% против 78,40%).

Ассоциация с ГЛЖ. Для анализа ассоциации полиморфизма кандидатных генов с формированием ГЛЖ группы пациентов с ЭГ и сочетанием АГ с СД2 разделили в зависимости от величины индекса массы миокарда ЛЖ на подгруппы имеющих ГЛЖ («случай») (ИММЛЖ >134 г/м2 у мужчин и >110 г/м2 у женщин) и без ГЛЖ («контроль»).

У больных с ЭГ выявлено достоверно значимое увеличение частоты аллеля «Т» полиморфизма А-240Т гена АСЕ в подгруппе с ГЛЖ (табл. 2). При изучении полиморфизма в З'-области гена AGTR1 выявлены отличия по частотам генотипов между группами с ГЛЖ и без ГЛЖ (р=0,035): при приблизительно одинаковой частоте генотипа «СС», частота гомозигот «АА» была в 1,5 раза выше у больных без ГЛЖ, а количество гетерозигот в выборке с ГЛЖ превышало таковую в подгруппе без ГЛЖ в 1,8 раза (табл. 2). При исследовании всех трех полиморфизмов гена NOS3 показана тенденция к увеличению в подгруппе с ГЛЖ частот аллелей, ассоциированных по данным литературы [Tesauro M. et al., 2000; Wang J. et al, 2002] с повышенным уровнем экспрессии гена или устойчивостью его продукта к энзиматическому расщеплению (774С, 894G, VNTR4a). Уровень значимости отличий по частотам аллелей варьировал от 0,097 для полиморфизма VNTR4a/b до 0,051-для С774Т.

У больных с сочетанной патологией ("АГ и СД2) получены достоверно значимые отличия по частотам генотипов всех трех полиморфных вариантов гена NOS3 (табл. 3). В отличие от выборки с ЭГ, при сочетании АГ с СД2 в подгруппе с ГЛЖ чаще встречались аллели, функционально связанные со снижением образования оксида азота - 894Т (OR-2,493) и 774Т (OR=2,323).

Таблица 2.

Сравнение по частотам генотипов и аллелей исследованных полиморфизмов

больных с эссенциальной гипертон ией с ГЛЖ и без

Полиморфизм / выборка Генотипы Аллели

АСЕ/ А-240Т АА AT ТТ А Г

ГЛЖ+ 23 47 17 93 81

ГЛЖ- 20 25 4 65 33

Р =0,096 р=0,041 ORr=l,716

AGTR1 /А1166С АА АС СС А С

ГЛЖ+ 39 42 5 120 52

глж- 32 13 3 77 19

р=0,035 р=0,083 ORc=l,756

NOS3 / С774Т сс СТ ТТ С Т

ГЛЖ+ 55 27 3 137 33

ГЛЖ- 23 21 4 67 29

Р =0,143 р=0,051 ORc= 1,797

Примечание: в таблице приведены численности генотипов и аллелей, р - уровень значимости отличий по точному тесту Фишера или критерию j^2 с поправкой Йет-са на непрерывность, OR (odds ratio) - отношение шансов.

Таблица 3.

Сравнение по частотам генотипов и аллелей исследованных полиморфизмов

Полиморфизм / выборка Генотипы Аллели

МШ/С774Т СС СТ ТТ С Т

ГЛЖ+ 18 26 5 62 36

ГЛЖ- 28 16 1 72 18

р=0,033 р=0,046 ORT=2,323

ЖШ / G894T GG GT ТТ G Т

ГЛЖ+ 18 26 5 62 36

ГЛЖ- 30 13 2 73 17

р=0,016 р=0,009 ORT=2,493

M)S3/NTR4a/b аа аЬ ¿6 а " Ъ

ГЛЖ+ 0 14 35 14 84

ГЛЖ- 5 9 31 19 71

р=0,048 р=0,252 ORb= 1,606

WF/ G-308A АА AG GG Л G

ГЛЖ+ 3 12 34 18 80

глж- 0 7 38 7 83

р=0,127 р=0,ш ORA=2,668

Примечание: обозначения см. табл. 2.

Отмечено увеличение частоты аллеля «А» полиморфизма G-308A в промоторе гена фактора некроза опухоли а в подгруппе с ГЛЖ (р=0,051, ОЯ=2,668). В

отношении остальных полиморфизмов, у больных с АГ, сочетающейся с СД2, ка:с и в группе с ЭГ, не выявлено отличий по частотам аллелей или генотипов между подгруппами, сформированными в зависимости от наличия / отсутствия ГЛЖ.

Анализ частот гаплотипов генов АСЕ, N083. ОЛТЛ4 и ЫУБРС3 Проведено исследование «случай-контроль» с вовлечением в анализ гаплотипов по четырем генам, в которых изучено более одного маркера По частотам гаплотипов гена АСЕ выборки с ПСМП, ЭГ и АГ в сочетании с СД2 не отличались от контрольной группы Не выявлено отличий между подгруппами больных с ЭГ, имеющими и не имеющими ГЛЖ (р=0,176), уровень значимости отличий по частотам гаплотипов между больными с сочетанием АГ с СД2, имеющими и не имеющими ГЛЖ составил 0,055.

Исследование «случай-контроль» по гаплотипам, образованным тремя полиморфизмами гена N083, не выявило отличий между больными с ПСМП и контрольной выборкой. Уровень значимости отличий по частотам гаплотипов выборок с ЭГ и сочетанием АГ с СД2 от контроля составил 0,08 для обеих групп. Выявлена ассоциация «противоположных» гаплотипов с ГЛЖ при ЭГ и сочетании АГ с СД2: при ЭГ с ГЛЖ наблюдается увеличение частоты гаплотипа «а-С-в» (УЫТК-С774Т-в894Т) и снижение - гаплотипа «Ь-Т-Т» (рис. 2). При сочетании артериальной гипертонии и СД2 гаплотип «Ь-Т-Т», напротив, встречался чаще (на 15%) в подгруппе пациентов с ГЛЖ, а гаплотип «а-С-в» - в выборке без ГЛЖ. Самый распространенный гаплотип «Ь-С-в» встречался чуть реже у больных без ГЛЖ по сравнению с больными, имеющими ГЛЖ при ЭГ, и наоборот, чаще на 12% в выборке без ГЛЖ при сочетании АГ с СД2 Выявлено, что пациенты, имеющие ГЛЖ при ЭГ, достоверно отличались по структуре гаплотипов N083 от больных с ГЛЖ при сочетании АГ с СД2 (р=0,034).

Рис. 2. Частоты гаплотипов гена N083 в подгруппах с ГЛЖ (ГЛЖ+) и без (ГЛЖ-) у больных с ЭГ и сочетанием АГ с СД2.

Гаплотип УКГЯ4аЛ-С774Т-0894

Не выявлено ассоциации гаплотипов генов MYBPC3 и GATA4 с с ПСМП или наличием ГЛЖ при ЭГ и сочетании АГ с СД2.

3. Взаимосвязь полиморфизма генов-кандидатов гипертрофии миокарда с эхокардиографическими параметрами

Параметры миокарда, включая массу миокарда ЛЖ, толщину стенок и размер полости ЛЖ, относятся к сложнонаследуемым признакам. Генетический вклад в их межиндивидуальную изменчивость находит отражение в оценках наследуемости, составляющих от 28% до 60% для ЭхоКГ определенной ММЛЖ, 48% - для толщины стенок ЛЖ и 93% - для размера полости ЛЖ [Garner Ck et al, 2000; Verhaaren НА. et al, 1991; BusjahnA. et al, 2000; Kotchen ТА. et al, 2000]. Идентификация специфических генов, влияющих на вариабельность параметров миокарда, создает основу для детального понимания патогенеза ремоделирования сердца и его особенностей при разных патологиях.

Основным морфологическим признаком ПСМП является гипертрофия миокарда ЛЖ, степень проявления которой определяет тяжесть прогноза для больного [Spirito P. et al, 2000]. Мутации в генах сократительных белков являются необходимым условием для того, чтобы вызвать заболевание, тем не менее, модифицирующие гены могут играть значительную роль в определении тяжести клинического течения ПСМП [Fatten D., Graham R.M., 2002].

Изучение ассоциации 15 полиморфных вариантов, включенных в настоящее исследование, с ЭхоКГ показателями гипертрофии миокарда ЛЖ у больных с ПСМП выявило взаимосвязь степени гипертрофии ЛЖ (ИММЛЖ) с полиморфным вариантом в 24 экзоне гена MYH7: наличие аллеля «Т» определяло до 14% фенотипической дисперсии ИММЛЖ (табл. 5). Полученные данные свидетельствуют о том, что не только мутации, но и другие варианты последовательности генов сократительных белков могут играть заметную роль в формировании гипертрофического ответа миокарда. Выявлена ассоциация некоторых ЭхоКГ параметров с вариантами генов GNB3, MYBPC3 и GATA4 (табл. 5).

В выборке с ЭГ полиморфные варианты ренин-ангиотензиновой системы (А-240Т и A2350G генаАСЕ и А1166С гена AGTR1) определяли величину ЭхоКГ характериастик, в том числе ИММЛЖ. Наличие генотипов «ТТ» по полиморфизму А-240Т в промоторе, «GG» - в 17 экзоне АСЕ и «СС» по Al 166C гена рецептора к ангиотензину II обуславливало более высокие значения таких показателей, как толщина ЗСЛЖ и МЖП, ММЛЖ, ИММЛЖ и ИР (табл. 6).

Ассоциация всех трех изученных полиморфных вариантов генов ренин-ангиотензиновой системы со значениями ЭхоКГ параметров свидетельствует о важнейшей роли генов, кодирующих ее компоненты, в формировании предрасположенности к развитию гипертрофии миокарда при ЭГ.

Выявлена ассоциация полиморфизма VNTR4a/b гена NOS3 с признаками гипертрофии ЛЖ: носители генотипа «аа» характеризовались значительным увеличением толщины стенок ЛЖ, меньшей величиной КДР и увеличением ИММЛЖ. Отмечена сильная зависимость ИР от генотипа по этому полиморфизму (доля фенотипической изменчивости, объясненная генотипом, составила около 10%). Наблюдалась тенденция к тому, что гомозиготы по 774С и 894G гена NOS3

имели более высокие значения ИММЛЖ (р=0,051 для С774Т и р=0,076 для G894T).

Таблица 5.

Значения ЭхоКГ параметров у больных с ПСМП в зависимости от генотипа по __исследованным полиморфизмам__

Генотип ЗСЛЖ, мм МЖП, ММ КДР, ММ ММЛЖ, г ИММЛЖ, г/м2 ИР

Т15753С МУИ7 (24 экзон)

СС, п=18 11,9310,61 18,0911,51 45,41 ±1,50 380,70122,50 194,79111,83 0,66210,055

СТ+ТТ, п=14 12,57Ю,84 21,6712,28 44,32+1,35 439,51126,31 240,04117,46 0,79210,090

Р 0,747 0,084 0,879 0,057 0,033 0,129

С(%) 1,32 5,73 0,92 8,84 14,09 5,22

С20353А МУНРСЗ (30 зкэон)

Св, п=12 11,28+1,03 1б,33±1,60 48,1811,84 373,22127,93 192,46115,37 0,587Ю,052

АА+СА, п=19 12,83±0,51 21,7±1,87 42,96+1,05 425,51123,17 227,54114,69 0,80510,073

Р 0,045 0,022 0,011 0,168 0,123 0,056

г'Г'.и 7,16 12,19 19,54 6,56 7,94 13,79

? А-131Яп4С ОАТЛ4

А^ 1,.. ¿хЗ 12,99Ю,52 18,23+1,32 45,5111,25 404,14+21,40 207,54111,24 0,675+0,048

ОС+Ав, п=9 10,22±0,89 23,28±3,13 43,4711,73 412,28132,48 232,61125,39 0,833Ю,131

Р 0,022 0,106 0,438 0,753 0,249 0,304

20,28 9,43 2,62 0,14 3,55 6,40

Т-128Лл4С САТА4

ТТ, п=16 11,81+0,53 18,1511,42 45,8711,27 390,52122,31 205,56+11,32 0,63010,05

СС+СТ, п=16 12,61 ±0,8 5 21,16±2,23 44,0011,60 422,34127,42 223,62118,38 0,808Ю,083

Р 0,407 0,250 0,228 0,474 0,585 0,022

С(%) 2,09 4,15 2,72 2,63 2,28 9,95

С825Т втз

СС, 11=17 12,19+0,58 18,0912,06 46,26+1,49 379,67122,34 204,84115,37 0,68210,084

ТТ+СГ, п=15 12,24±0,8б 21,4211,55 43,44±1,31 436,76126,39 225,63114,92 0,762+0,053

Р 0,955 0,027 0,100 0,061 0,097 0,086

С(%) 0,00 5,05 6,16 8,43 3,01 2,00

Примечание: ЗСЛЖ - толщина задней стенки ЛЖ, МЖП - толщина межжелудочковой перегородки, КДР - конечный диастолический размер, ММЛЖ - масса миокарда ЛЖ, ИММЛЖ - индекс массы миокарда ЛЖ, ИР - индекс ремоделиро-вания ЛЖ, данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка, р -уровень значимость для теста Манна-Уитни, G - доля дисперсии признака, объясненная генотипическими различиями по локусу.

Таблица 6.

Значения ЭхоКГ параметров больных с ЭГ в зависимости от генотипа по __ исследованным полиморфизмам__

Генотип зелж, мм МЖП, мм КДР, мм ММЛЖ, г ИММЛЖ, г/м2 ИР

К-ШТАСЕ

АА, п=43 Ю,52±0,40 11,2910,51 51,1310,83 270,93115,30 133,6717,15 0,42110,018

АТ, п=72 11,18±0,30 11,7710,38 52,1710,60 298,11110,90 150,9315,43 0,43810,012

ТТ, п=21 12,72Ю,82 14,41 ИД 5 51,3411,31 369,60134,05 184,53+17,40 0,526Ю,045

Р 0,018 0,015 0,574 0,005 0,003 0,017

С(%) 5,89 6,08 0,83 7,64 8,57 5,91

МтСАСЕ

АА, п=24 10,49±0,53 11,1410,65 50,2411,06 263,27122,52 131,58110,77 0,42010,020

Ав, п=75 11,15±0,29 11,5510,36 52,2710,62 294,57110,43 147,7215,22 0,43310,012

Св, п=37 11,79Ю,58 13,5810,85 51,5310,88 336,87122,72 169,01111,28 0,48910,031

Р 0,283 0,029 0,265 0,022 0,016 0,179

С(%) 1,88 5,17 1,98 5,60 6,01 2,56

А1166С АвТШ

АА, п=71 10,72±0,31 11,05Ю,36 51,59Ю,67 274,41110,96 138,1015,36 0,41810,012

АС, п=55 11,7910,42 13,3010,60 51,6610,71 332,63116,96 165,0518,35 0,48210,021

СС, п=8 12,0110,89 12,4311,45 52,7511,14 326,42139,26 171,64122,40 0,46710,047

Р 0,063 0,004 0,848 0,007 0,007 0,023

С(%) 4,13 8,01 0,25 7,19 7,25 5,62

С774ТМШ

СС, п=78 11,75±0,33 12,2910,47 51,9810,56 314,33112,36 158,8516,28 0,461Ю,017

СТ,п=48 10,4210,38 11,50+0,42 52,21+0,78 281,61113,97 139,4116,74 0,41510,015

ТТ,п=7 10,6111,17 12,56+2,22 48,8212,21 295,47170,80 146,90132,96 0,46110,047

Р 0,017 0,683 0,266 0,103 0,051 0,148

С(%) 6,04 0,59 2,02 3,43 4,48 2,89

тгаЛГОЗ

■а, п=4 15,44±2,22 16,7311,19 45,2012,45 404,53143,32 225,97126,82 0,715Ю,114

аЬ, п=40 11,4010,49 12,27Ю,76 52,2010,73 312,67120,84 157,13110,12 0,44710,025

ЬЬ, п=91 10,8810,26 11,6110,33 51,8210,58 288,04110,10 143,3014,90 0,43110,010

Р 0,015 0,033 0,042 0,069 0,010 0,001

С(%) 6,15 5,04 4,69 3,97 6,74 9,99

Т15753С МШ7 (24 экзон) ГЛЖ+ *

ТТ, п=39 12,0910,49 14,2610,75 53,0310,77 371,46120,73 188,50110,24 0,49310,024

ТС, п=40 12,2110,43 12,43Ю,48 52,7210,91 327,35111,46 163,4015,72 0,46810,023

СС, пИ) И,4310,95 11,74+0,76 52,9411,34 303,19115,94 148,2616,92 0,43510,026

Р 0,721 0,035 0,976 0,038 0,008 0,375

С(%) 0,81 8,03 0,06 7,84 11,40 2,42

С20353Л МУВРСЗ (30 зкзон) ГЛЖ+ *

Св, п=33 1 12,8410,62 14,0510,90 54,0411,073 389,43122,50 194,23111,77 0,50010,032

СЛ, п=50 11,4410,32 12,52+0,40 52,1910,60 313,01110,30 158,5014,82 0,45510,015

АА, п=7 13,5Ш,75 14,5711,05 52,3712,34 383,48121,74 186,33110,29 0,53010,044

Р 0,040 0,192 0,275 0,0005 0,002 0,246

С(%) 7,13 3,72 2,93 15,89 12,74 3,17

Примечание: обозначения см. табл. 5,р - уровень значимости для однофакторного дисперсионного анализа, *- исследование проведено на выборке с ГЛЖ

Таблица 7.

Значения ЭхоКГ параметров у больных с АГ в сочетании с СД2 в

Генотип ЗСЛЖ, MM МЖП, MM КДР, MM ММЛЖ, г ИММЛЖ, г/м2 ИР

С774Т NOS3

СС, п=4б 10,11*0,21 11,06*0,32 51,63±0,71 262,11*11,50 126,85±5,14 0,429*0,010

СТ, п=42 10,56*0,25 11,72*0,35 52,46*0,59 287,20±10,78 139,87±5,03 0,442*0,011

ТТ,п=6 11,59*0,99 11,93*0,91 54,41*0,79 334,79*39,08 165,04*23,00 0,451*0,032

Р 0,091 0,328 0,285 0,036 0,022 0,593

G(%) 5,12 2,42 2,72 7,04 8,01 1,14

G894T NOS3

GG,n=48 10,09*0,21 11,08*0,32 51,64*0,69 261,97*11,15 126,85*5,00 0,429*0,010

GT, n=39 10,61 ±0,25 11,76±0,37 52,66±0,63 291,07*11,36 141,34*5,27 0,441±0,01l

TT,n=7 11,37*0,92 11,74±0,82 53,№1,03 314,59*36,02 156,97*20,74 0,455±0,031

P 0,096 0,345 0,452 0,057 0,033 0,559

G(%) ..... 5,02 2,31 1,73 6,11 7,21 1,27

G-308A TNF

GG,n=72 10,28*0,18 11,42*0,28 52,25± 0,50 278,22*9,94 135,57*4,71 0,433±0,008

AG, n=19 10,55*0,34 11,06*0,36 52,56*1,04 273,40±11,33 131,58*5,32 0,429±0,018

AA, n=3 12,39*1,27 13,47*0,43 47,95*1,66 300,58*23,34 146,21*4,27 0,552±0,057

P 0,086 0,222 0,217 0,772 0,745 0,013

G(%) 5,25 3,25 3,30 0,57 0,65 9,05

T15753C MYH7 (24 зкзон) ГЛЖ+ *

TT, n=28 11,23±0,37 13,1510,49 53,56±0,80 340,59115,23 165,03±7,51 0,47510,014

CC+CT, n=20 11,2010,31 11,88±0,30 53,48±0,94 311,68111,43 150,41±5,13 0,45010,015

P 0,934 0,049 0,950 0,193 0,164 0,260

G(%) 0,01 8,18 0,00 3,65 4,16 2,75

A-131/in4G G AT A4

AA, n=79 10,52±0,18 11,30±0,23 51,97*0,47 276,21*8,71 134,48*4,17 0,438*0,008

AG, n=ll 9,86*0,49 12,17*1,05 54,80*1,37 306,70*24,83 146,55*10,80 0,418±0,018

GG, n=2 9,05±0,22 11,78*0,74 47,23*0,50 215,88*8,07 111,77*5,69 0,466*0,014

P 0,173 0,469 0,029 0,248 0,372 0,570

G(%) 3,86 1,69 7,64 3,08 2,20 1,25

Примечание: обозначения см. табл. 5,р - уровень значимости для однофакторного дисперсионного анализа, *- исследование проведено на выборке с ГЛЖ.

В общей выборке больных с ЭГ ни один из четырех полиморфных вариантов генов сократительных белков MYH7 и MYBPC3 не оказывал существенного влияния на степень ГЛЖ. Однако выявлена ассоциация транзиции Т15753 С в 24 экзоне MYH7 и G20353A в 30 экзоне MYBPC3 с величиной ИММЛЖ в подгруппе больных, имеющих ГЛЖ при ЭГ. Вклад генотипа по Т15753С в 24 экзоне MYH7 определял более 11% фенотипической вариабельности ИММЛЖ. Частый полиморфизм в 30 экзоне гена миозинсвязывающего белка С также детерминировал значительную долю фенотипической дисперсии таких показателей, как ИММЛЖ (12,74%), ММЛЖ (15,89%) и толщины ЗСЛЖ (7,13%).

Не выявлено зависимости параметров сердца от генотипа по полиморфизмам генов кальцинеуринового пути - GATA связывающего белка 4 и кальцине-

урина А альфа, а также генов фактора некроза опухолей альфа, |33-субъединицы G-белка и миссенс-замен в 6-ом и 12-ом экзонах миозинсвязывающего белка С.

В отличие от выборки с ЭГ, у пациентов с сочетанием АГ и СД2 не выявлено достоверно значимых отличий средних значений ЭхоКГ параметров между группами с разными генотипами по полиморфизмам генов РАС.

В отношении полиморфных вариантов гена NOS3 картина была противоположна той, которую наблюдали при ЭГ. Обе однонуклеотидные замены в экзонах - С774Т и G894T - показали достоверную ассоциацию с признаками ГЛЖ. Значения ИММЛЖ увеличивались при генотипах СС < СТ < ТТ полиморфизма С774Т иОО<ОТ<ТТ(табл.7).

Более высокие значения ИР зафиксированы у носителей генотипа «АА» полиморфизма G-308A гена TNF по сравнению с гетерозиготами и гомозиготами «GG»: 0,552 / 0,429 / 0,433, соответственно. Доля фенотипического варьирования ИР, зависящая от генотипа по G-308A, составила чуть более 9% (табл. 7).

Полиморфизм гена GNB3 был ассоциирован с толщиной МЖГ1 В подгруппе пациентов с ГЛЖ толщина МЖП зависела от генотипа по полиморфизму в 24 эк-зоне гена МYH7 (р=0,049).

Так же как и в выборке с ЭГ, у больных с сочетанием АГ и СД2 не выявлено существенного влияния полиморфизма генов GATA4 и РРРЗСА на межиндивидуальную вариабельность параметров миокарда. Показана ассоциация полиморфизма A-131/in4G с толщиной МЖП (р=0,029).

4. Генетический «профиль» разных форм ремоделирования сердца

Появившаяся в последние годы в кардиологии теория сердечно-сосудистого континуума отводит центральную роль феномену ремоделирования сердца. Кроме описания индивидуального «генетического профиля» - спектра задействованных генов в процессах ремоделирования сердца при разных патологических условиях, важно знать общие или специфические гены отвечают за развитие ремоде-лирования при разных патологиях.

В табл. 8 представлены все выявленные ассоциации полиморфных вариантов исследованных структурных и регуляторных генов миокарда с фактом наличия ГЛЖ и ЭхоКГ параметрами в трех выборках больных. Для пациентов с артериальной гипертонией приведены также результаты изучения ассоциаций с показателями СМАД, что представляет определенный интерес в нескольких аспектах: во-первых, гемодинамические нарушения непосредственно связаны с наличием и степенью выраженности ГЛЖ, и во-вторых, давление и ГЛЖ могут иметь как общие, так и специфические генетические локусы подверженности.

Обобщенный анализ позволяет сделать следующие предположения:

При эссенциальной гипертонии наиболее существенную роль имеют генетические варианты ренин-ангиотензиновой системы. С фактом наличия ГЛЖ ассоциированы два полиморфизма из трех (А-240Т гена АСЕ и А1166С гена AGTRJ). Кроме того, каждый из трех исследованных вариантов показал достоверные ассоциации с несколькими ЭхоКГ характеристиками, в том числе с ИММЛЖ. Оба полиморфизма АСЕ влияют на уровень АД - показана ассоциация с одним и тем же параметром - максимальным средне-суточным систолическим АД. Таким образом, этот ген является общим для АД и ГЛЖ при эссенциальной гипертонии.

При сочетании АГ и СД2 наибольшее число ассоциаций с патологическими эндофенотипами пришлось на ген эндотелиальной синтазы оксида азота: для всех трех полиморфизмов выявлена связь с фактом наличия ГЛЖ. Полиморфизмы в экзонах (С772Т и G894T) были достоверно ассоциированы с некоторыми ЭхоКГ показателями. С774Т в 6-ом экзоне влиял на все изученные параметры систолического АД.

Исключительно важная роль оксида азота в патологии миокарда при сочетании гипертонии с СД2 хорошо отражена во многочисленных исследованиях [Grossman E, MesserliF.H., 1996]. Клинические и морфологические особенности кардиомиопатии, возникающей при сочетании гипертонии и диабета, описаны более двух десятилетий назад [FactorS.M. et al, 1980]. Доказанным фактом считается то, что сочетание гипертонии и СД2 приводит к развитию более тяжелой патологии сердца, чем при каждой болезни в отдельности [Factor S.M. et al., 1980; van Hoeven K.H., FactorS.M., 1990]. Замечено, что тяжесть клинической картины сходна с той, которая наступает вследствие ингибирования синтеза оксида азота (N0) у экспериментальных животных, что предполагает роль этой молекулы в патологии сердца при сочетании СД и AT [Sampaio R.C. et al, 2002]. Рассматривая вместе результаты экспериментальных, клинических и генетических исследований, можно предположить, что увеличение доступности N0 может служить важным элементом терапии больных с сочетанной патологией.

Известно, что как недостаток N0, так и его избыток имеют патологические последствия для миокарда. При анализе частот гаплотипов гена NOS3 выявлено достоверное отличие между больными, имеющими ГЛЖ вследствие ЭГ и больными с ГЛЖ при сочетании АГ и сахарного диабета 2-го типа.

При ПСМП основная роль в модуляции фенотипа принадлежит генам сократительных белков. Следовательно, не только мутации, но и полиморфные варианты последовательности MYH7 и MYBPC3 определяют степень гипертрофии ЛЖ. Более того, эти влияния универсальны - проявляются не только при ГКМП, но и при других формах кардиопатий (ГЛЖ при ЭГ, ГЛЖ при артериальной гипертонии и СД2).

При изучении генетических основ МФЗ важно не только четко выделить (классифицировать) и описать определенный фенотип, но и определить «поля действия» индивидуальных генов. В основе общего патогенеза нескольких болезней могут лежать и общие гены, которые предложено называть синтропными генами [ПузыревВ.П. ссоает., 2003].

Анализ трех групп пациентов с разными нозологиями выявил, что большая часть генов, чьи аллельные варианты ассоциированы с ЭхоКГ параметрами, является общей для нескольких патологий (для двух - MYBPC3, GATA4, N0S3 и GNB3; и для всех трех - MYH7). Исследование «случай-контроль» также выявило общие гены, связанные с наличием ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, сочетании артериальной гипертонии с СД2 и ГКМП (AGTR1 при ЭГ и ПСМП и N0S3 при АГ+СД2 и ПСМП). Таким образом, показано, что одни и те же гены составляют наследственную основу разных по этиологии форм ремоделирования, хотя их вклад значительно варьирует, кроме того, одни и те же варианты могут иметь противоположные эффекты (как, например, N0S3 при ЭГ и АГ, сочетающейся с СД2 и AGTR1 при ЭГ и ГКМП).

Объединенные данные об ассоциации полиморфизма изученных генов с

Таблица 8.

Ген Полиморфизм Эссенциальная гипертония Артериальная гипертония в сочетании с СД2 ГКМП

АД ГЛЖ ЭхоКГ АД ГЛЖ ЭхоКГ ГКМП ЭхоКГ

АСЕ А-240Т л/ Ш + +

А235СЮ V + М

ЛОТМ А1166С V У/-М+ V ++

УЫТЯ4а/Ь + V + V

N083 С774Т + ш л/ >/>/+

С894Т + + •н- + V л/++

вывз С825Т -н V

ГАУ 0-308А шм + V

вАТА4 А-131/т40 + V V

Т-128/т4С + V

РРРЗСА -83гр1

ШН7 Т/С 24 экзон ПГЖ+1 кеглям

АЛ> 6 экзон

ШВРСЗ в/А 12 экзон

О/А 30 экзон >ЬЬ/(ГЛЖ+1 -М+

Примечание: АД (артериальное давление) - в колонке приведены результаты исследования ассоциации полиморфизмов с показателями суточного мониторирования артериального давления; ГЛЖ (гипертрофия левого желудочка) - приведены данные исследования «случай-контроль» по частотам аллелей или генотипов между подгруппами с ГЛЖ и без ГЛЖ; ГКМП - данные исследования «случай-контроль» между больными ПСМП и контрольной выборкой; ЭхоКГ (эхокардио-графическое исследование) — приведены данные об ассоциации с ЭхоКГ определенными параметрами миокарда, такими как толщина МЖП, ЗСЛЖ, КДР, масса миокарда ЛЖ, индекс массы миокарда ЛЖ, индекс ремоделирования. V - уровень значимости р<0,05; + - уровень значимости р<0,1.

Каждый символ (>/ или +) указывает на наличие ассоциации с одним из параметров (ЭхоКГ или СМАД). ^(глж+) — ассоциация показана только в подгруппе с ГЛЖ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предметом изучения настоящего исследования являлся феномен ремодели-рования сердца, которому отводится ключевая роль в сердечно-сосудистом континууме. Особенностью настоящей работы являлся комплексный подход к анализу генетической предрасположенности к гипертрофии сердца. С одной стороны, исследованы гены нескольких уровней регуляции гипертрофического ответа (гены-триггеры и гены-эффекторы). С другой стороны - разные с этиологической точки зрения формы: гипертрофия миокарда вследствие мутаций сократительных белков (ГКМП), ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, ГЛЖ при сочетании гипертонии с эндокринной патологией - сахарным диабетом 2-го типа.

Выявлены полиморфные варианты генов, связанные как с наличием, так и со степенью выраженности гипертрофии миокарда ЛЖ в каждой патологической группе. Показано, что при эссенциальной гипертонии полиморфные варианты генов ренин-ангиотензиновой системы (А-240Т и A2350G гена АСЕ и Al 166C гена АОТЯ1) детерминируют около 6 - 8,5% межиндивидуальной вариабельности индекса массы миокарда ЛЖ.

При ГКМП существенная роль в определении тяжести фенотипа принадлежит генам сократительных белков (до 14% межиндивидуальных колебаний ИММЛЖ определяется генотипом по частому полиморфизму в 24 экзоне гена тяжелой цепи Р миозина). Показано, что не только мутации, но и полиморфные варианты последовательности МУН7 и МУБРС3 влияют на степень гипертрофии ЛЖ при ГКМП. Вклад генов сократительных белков не ограничивается только ГКМП: при эссенциальной гипертонии, сопровождающейся развитием ГЛЖ, полиморфизм в 24 экзоне МУН7 (Т15753С) отвечал за 11,4% варьирования ИММЛЖ, a G20353A в 30 экзоне МУБРС3 - за 12,7%.

Показано, что одни и те же гены часто определяют и развитие ГЛЖ, и уровни АД (АСЕ при ЭГ и N083 при СД2 и гипертонии). Разные аллели и гаплотипы гена N083 связаны с наличием ГЛЖ при эссенциальной гипертонии и при АГ в сочетании с СД2. Настоящее исследование, в частности показало, что при наличии сахарного диабета может значительно изменяться не только спектр генов-кандидатов, определяющих предрасположенность к ГЛЖ, но и «направление» ассоциации (ген N083).

Показано, что большая часть генов, включенных в исследование, составляет группу синтропных генов. Результаты исследования доказывают целесообразность поиска синтропных генов и при других нозологиях. Комплексный подход к анализу фенотипа (например, ремоделирования сердца при разных патологиях) выявляет особенности, которые могут оставаться за рамками исследований, ограниченных одной патологической группой.

Результаты работы могут быть использованы в рамках современного направления медицинской науки - геномной медицине. Выявленные функционально-значимые варианты генов, ассоциированные с патогенетически важными признаками, могут быть положены в основу исследовательской, а так же диагностической панели маркеров, в том числе биочиповой. С другой стороны, установлен-

ные различия в структуре генетической компоненты подверженности к гипертрофии миокарда при разных нозологиях, могут служить ориентиром для назначения патогенетической терапии.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что томская популяция русских по частотам аллелей исследованных генов АСЕ, AGTR1, NOS3, TNF, GNB3, GATA4, РРРЗСА, гаплотипов (ген АСЕ), а также величине показателей неравновесия по сцеплению (АСЕ, NOS3) не отличается от других изученных европейских популяций. Показаны межэтнические (тувинцы, буряты, русские) различия в частоте полиморфизмов гена MYBPC3.

2. При эссенциальной гипертонии со степенью выраженности ГЛЖ (величиной ИММЛЖ) ассоциированы аллельные варианты генов АСЕ (А-240Т и A2350G), AGTR1 (Al 166C) и NOS3 (VNTR4a/b). Доля общей фенотшшческой вариабельности значений ИММЛЖ, объясненная генотшгаческими различиями по этим генетическим вариантам, составляет от 6,0 до 8,6% (р<0,02). Индекс ремоде-лирования определяется аллельными вариантами А-240Т (ACE), А1166С (AGTR1) и VNTR4a/b (NOS3).

3. При сочетании артериальной гипертонии и сахарного диабета 2-го типа степень ГЛЖ (величина ИММЛЖ) детерминировалась двумя вариантами гена NOS3 (С774Т и G894T); доля общей фенотипической вариабельности, объясненная генотипом, была соответственно 7,2 и 8,0% (р<0,033). Величина индекса ремодели-рования зависела от генотипического состава по полиморфизму G-3O8A гена TNF (р=0,013); доля общей фенотипической вариабельности, объясненная генотипом, составила 9,05%.

4. Установлено, что при ГКМП степень выраженности гипертрофии левого желудочка зависит от аллельного состава по полиморфизму Т15753С в 24 экзоне гена MYH7. Эхокардиографические параметры определяются также вариантами генов МШРСЗ, GATA4иGNB3.

5. Полиморфизмы генов сократительных белков Т15753 С (MYH7) и G20353A (MYBPC3) влияют на величину ИММЛЖ и ММЛЖ у больных, имеющих ГЛЖ при эссенциальной гипертонии. Доля фенотипической вариабельности, зависящая от генотипа, составляет от 7,8 до 15,9%.

6. Показано, что существенная доля генов (5 из 8), функциональные варианты которых определяют эхокардиографические параметры, является общей при этиологически разных формах ремоделирования (MYH7, MYBPC3, NOS3, GNB3, GATA4), хотя их вклад и эффекты значительно варьируют.

7. Выявлены различия в структуре наследственной компоненты подверженности к развитию гипертрофии миокарда при эссенциальной гипертонии и артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа: с наличием ГЛЖ при эссенциальной гипертонии ассоциированы полиморфные варианты генов ренин-ангиотензиновой системы (А-240Т гена АСЕ и Al 166C гена AGTR1), a при артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа - варианты гена эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3) (VNTR4a/b, C774T и G894T). Показано, что развитие ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, с одной стороны, и артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа, с другой, связано с разными гаплотипами гена NOS3 (р=0,034).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Голубенко МБ., Пузырев К.В., Павлюкова Е.Н., Макеева О.А., Пузырев В.П., Карпов Р.С. Изменчивость гена MYH7 при идиопатической гипертрофической кардиомиопатии: ассоциация SNP с фенотипом // Медицинская генетика. 2002. Т. 1. №1. С. 42-44.

2. Голубенко М.В., Макеева О.А., Пузырев К.В., Павлюкова Е.Н., Пузырев В.П. Исследование полиморфизма генов тяжелой цепи (3-миозина (MYH7) и мио-зинсвязывающего белка С (MYBPC3) при гипертрофической кардиомиопатии и эссенциальной гипертензии // Медицинская генетика. 2003. Т. 2. №1. С. 3540.

3. Карпов Р.С, Пузырев К.В., Кошельская О.А., Макеева О.А., Суслова Т.Е., Ефимова Е.В., Фальковская А.Ю., Атрошенков А.В. Полиморфные маркеры генов GNB3 (С825Т), AGTR1 (Al 166C) и АСЕ (A2350G и I/D) у больных артериальной гипертонией, сочетающейся с сахарным диабетом типа 2 // Терапевтический архив. 2004. № 6. С. 30-35.

4. Макеева ОА, Голубенко М.В., Пузырев К.В. Молекулярно-генетические аспекты гипертрофии миокарда / Генетика человека и патология: Сборник научных трудов /Под ред. В.П. Пузырева. Вып. б. Томск: «Печатная мануфактура». 2002. С. 110-119.

5. Макеева О.А., Пузырев К.В., Андрейченко Н.А., Голубенко М.В. Полиморфизмы гена АСЕ и гипертрофия миокарда / Сборник статей по мат. 5-го конгресса молодых ученых и специалистов «Науки о человеке» 2004. С. 208-210.

6. Голубенко М.В., Пузырев КВ., Макеева О.А., Павлюкова Е.Н., Пузырев В.П. Генетическая диагностика гипертрофической кардиомиопатии в российской популяции / Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике / Под ред. А.Б. Масленникова. Вып. 6. Новосибирск: Альта Виста. 2004. С. 5968. "

7. Минайчева Л.И., Степанов В.А., Пузырев В.П., Назаренко Л.П., Спиридонова М.Г., Макеева О.А. Проблемы внедрения достижений геномной медицины в клиническую практику / Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике / Под ред. А.Б. Масленникова. Вып. 6. Новосибирск: Альта Виста. 2004. С. 115-121.

8. Puzyrev K.V., Golubenko M.V., Pavlukova E.N., Puzyrev V.P., Vosberg H.P., Makeeva OA, Selignow C, Karpov R.S. A single nucleotide polymorphism in exon 24 of the MYH7 gene may be associated with left ventricular hypertrophy in essential hypertension and with left ventricular outflow obstruction in hypertrophic cardiomyopathy //Europ. J. Hum. Genet. 2002. V. 10. Suppl. 1. P. 78.

9. Golubenko M.V., Vosberg H.-P., Makeeva OA, Puzyrev K.V., Puzyrev V.P. MYBPC3 gene shows high level of sequence variability with ethnic/geographic differentiation with most of the changes unrelated to the disease // Europ. J. Hum. Genet. 2003. V. 11. Suppl. 1. P. 247.

10.Makeeva OA, Golubenko M.V., Puzyrev K.V., Pavlukova E.N., Puzyrev V.P. An-giotensin converting enzyme and angiotensin II type 1 receptor genes polymorphisms contribute to left ventricular hypertrophy in subjects with essential hypertension // Europ. J. Hum. Genet 2003. V. 11. Suppl. 1. P. 162.

П.Макеева О.А., Пузырев К.В., Голубенко МБ., Павлюкова Е.Н., Кошельская О.А., Пузырев В.П. Полиморфизмы генов АСЕ, AGTR1, TNFA и GNB3 при артериальной гипертензии в сочетании с сахарным диабетом 2-го типа и гипертрофией левого желудочка / Тезисы Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения клинической генетики», Москва, 25-27 ноября 2004 г. / Медицинская генетика. 2003. №10. С. 426-427.

12.Голубенко М.В., Пузырев К.В., Макеева О.А., Пузырев В.П. Молекулярно-генетическая диагностика гипертрофической кардиомиопатии: мутации генов MYBPC3 и MYH7 / Тезисы Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения клинической генетики», Москва, 25-27 ноября 2004 г. / Медицинская генетика. 2003. № 10. С. 410-411.

13.Пузырев В.П., Макеева О А, Пузырев К.В. Синтропные гены и сердечнососудистый континуум // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2003. Т. 2. № 3 (Приложение). С. 266-267.

14.Makeeva OA, Puzyrev K.V., Golubenko M.V., Pavlukova E.N., Koshelskaya OA, Puzyrev V.P. Association of different genetic polymorphisms with left ventricular hypertrophy in essential hypertension and arterial hypertension combined with diabetes mellitus type II // Europ. J. Hum. Genet. 2004. V. 12. Suppl. 1. P. 292.

15.Golubenko M.V, Puzyrev K.V., Pavlukova E.N., Makeeva OA, Vosberg H.P., Puzyrev V.P. Search for mutations in Russian patients with hypertrophic cardiomyopathy //Europ. J. Hum. Genet. 2004. V. 12. Suppl. 1. P. 218.

16.Макеева О.А., Пузырев К.В., Голубенко М.В., Цимбалюк И.В., Павлюкова Е.Н., Пузырев В.П. Полиморфизмы генов фактора транскрипции GATA4 и альфа изоформы кальцинеурина А в связи с гипертрофией миокарда при эс-сенциальной гипертонии / Генетика человека и патология: Сборник научных трудов / Под ред. В.П. Пузырева. Вып. 7. Томск: «Печатная мануфактура». 2004. С. 26-37.

17.Голубенко М.В., Макеева ОА, Пузырев К.В., Павлюкова Е.Н., Пузырев В.П. Генетика гипертрофической кардиомиопатии в российской популяции: функциональные мутации и полиморфизмы-модификаторы / Генетика человека и патология: Сборник научных трудов / Под. ред. В.П. Пузырева. Вып. 7. Томск: «Печатная мануфактура». 2004. С. 91-100.

Список использованных сокращений АГ - артериальная гипертония АД - артериальное давление ГКМП - гипертрофическая кардиомиопатия ГЛЖ - гипертрофия левого желудочка ЗСЛЖ - задняя стенка левого желудочка ИММЛЖ - индекс массы миокарда левого желудочка ИР - индекс ремоделирования КДР - конечный диастолический размер ЛЖ - левый желудочек МЖП - межжелудочковая перегородка ММЛЖ - масса миокарда левого желудочка МФЗ - мультифакториальные заболевания РАС -ренин-ангиотензиновая система СД2 - сахарный диабет 2-го типа

СМАД - суточное мониторирование артериального давления

ССЗ - сердечно-сосудистые заболевания

ЭГ -эссенциальная гипертония

ЭхоКГ ~ эхокардиография

SNP - single nucleotide polymorphism

Р172 14

РНБ Русский фонд

2005-4 12285

Отпечатано ООО «НИП», г. Томск, ул. Советская, 47 Тел.: (3822) 53-14-70, заказ 1109-04, тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата медицинских наук, Макеева, Оксана Алексеевна

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Концепция сердечно-сосудистого континуума.

1.2. Генетические факторы в формировании гипертрофии миокарда.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Клинико-инструментальные методы исследования.

2.2. Характеристика обследованных групп пациентов.

2.3. Молекулярно-генетические методы исследования.

2.4. Генетико-статистические методы анализа данных.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Характеристика полиморфизма изученных генов: анализ контрольной выборки

3.1.1. Полиморфизмы А-240Т и A2350G гена ангиотензин 1-превращающего фермента (АСЕ).

3.1.2. Полиморфизм All66С гсиа AGTR1.

3.1.3. Полиморфизм G-308A гена фактора некроза опухолей a (TNF).

3.1.4. Полиморфизмы гена эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3).

3.1.5. Полиморфизм С825Т гена рз субъединицы G-белка (GNB3).

3.1.6. Полиморфизмы генов сократительных белков миокарда (MYH7, MYBPC3).

3.1.7. Полиморфизмы генов сигнального пути кальцинеурина' (GATA4 и РРРЗСА).

3.2. Анализ ассоциаций полиморфизма исследованных генов с сердечнососудистыми заболеваниями: исследование «случай - контроль».

3.2.1. Изучение ассоциации полиморфизма генов-кандидатов с эссенциаль-ной гипертонией и артериальной гипертонией в сочетании с сахарным диабетом 2-го типа.

3.2.2. Изучение ассоциации полиморфизма генов-кандидатов с ГКМП .101 3.2.3 Изучение ассоциации полиморфизма генов-кандидатов с ГЛЖ при эс-сенциальной гипертонии.

3.2.4. Изучение ассоциации полиморфизма генов-кандидатов с ГЛЖ при сочетании артериальной гипертонии с сахарным диабетом 2-го типа.

3.2.5. Анализ частот гаплотипов генов АСЕ, NOS3, GATA4 и MYBPC3.

3.3. Взаимосвязь полиморфизма генов-кандидатов гипертрофии миокарда с эхокардиографическими параметрами.

3.3.1. Анализ ассоциаций полиморфизмов с параметрами сердца у больных с эссенциальной гипертонией.

3.3.2 Анализ ассоциаций полиморфизмов с параметрами сердца у больных с сочетанием артериальной гипертонии и сахарного диабета 2-го типа.

3.3.3. Анализ ассоциаций полиморфизмов с параметрами сердца у больных с ГКМП.

3.4. Генетический «профиль» разных форм ремоделирования сердца.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структурно-функциональная организация наследственной компоненты подверженности гипертрофии миокарда у человека"

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) находятся в фокусе внимания ученых многих специальностей, что обусловлено их высокой распространенностью. Сердечная недостаточность, являющаяся общим финалом развития всех ССЗ, остается ведущей причиной смертности в большинстве стран мира [Ога-нов Р.Г., 1994.]. Значительные успехи достигнуты в понимании генетических причин и механизмов развития моногенных форм сердечно-сосудистой патологии, таких как гипертрофическая, дилатационная и желудочковая аритмогенная кардиомиопатии. Гипертрофическая кардиомиопатия интенсивно изучается как генетическая модель сердечной гипертрофии и внезапной смерти. На настоящий момент описано более 180 мутаций в двенадцати генах (http://cardiogenomics.med.harvard.edu). Однако наиболее распространенные болезни человека, возникающие как результат взаимодействия генетических и внешнесредовых факторов, оставляют больше вопросов, чем ответов. До настоящего времени нет согласия даже относительно наиболее принципиальных вопросов: какие генетические варианты - частые (популяционная частота которых составляет >5%) и, следовательно, более древние или редкие и более новые - являются причиной самых распространенных и социально значимых заболеваний [Pritchard J.K., Сох N.J., 2002; Pritchard J.K., 2001; Harrap S.B., 2004]. Обе существующие на сегодняшний день концепции: «распространенные заболевания - распространенные генетические варианты» и «распространенные заболевания - редкие генетические варианты» имеют свидетельства как за, так и против. Тем не менее, очерчен спектр генов-кандидатов в отношении сердечнососудистых заболеваний, определены многие функционально-значимые варианты генов. Осуществление проекта «Геном человека» дало мощный потенциал для дальнейшего развития этого направления науки [Lander ES. et al., 2001; Venter J. С. et al., 2001]. Концепция вариабельности генома - наиболее важный итог проекта «Геном человека» с точки зрения разработки теории возникновения мультифакториальных заболеваний (МФЗ). Эта изменчивость (чаще всего в форме однонуклеотидных полиморфизмов) и определяет множество различий между людьми, в том числе и подверженность к заболеваниям. В ходе секвени-рования генома человека были описаны более 3 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов, которые могут быть использованы для поиска основных генов J 1 подверженности к распространенным болезням с помощью полногеномного ] I скрининга и методов, основанных на кандидатном подходе. | I

Процессы ремоделирование миокарда исследуется на разных уровнях биологической организации, начиная от биохимического и генетического и за1 канчивая проспективным анализом клинических последствий разных форм ре-моделирования для прогнозирования тяжести патологического процесса. Интерес к этому феномену связан с представлением о развитии сердечнососудистых заболеваний как единого континуума с необходимой стадией в цепи событий — ремоделированием сердца [Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю., 2002]. Знание генетики ремоделирования сердца может иметь важные последствия для | понимания патогенеза, терапии и профилактики большинства ССЗ. Гипертрофия миокарда, как один из механизмов ремоделирования, является важным не- j специфическим адаптивным ответом сердца на действие многих факторов, , приводящих к увеличению пре- или постнагрузки: артериальная гипертензия, инфаркт миокарда, эндокринные заболевания, болезни клапанов сердца, повторяющиеся физические нагрузки, а также мутации в генах сократительных бел- | ков.

Ремоделирование миокарда - новый широко используемый термин, описывающий перестройку всех структур сердца, которые возникают в процессе биологической адаптации. Посредством этих изменений орган или организм экспрессирует новую генетическую программу в ответ на изменяющиеся условия окружающей среды. Гипертрофия миокарда, в свою очередь, является наи- j более ранним предвестником развития клинической картины сердечной недосi таточности и важным фактором риска последующих заболеваний сердца и I смерти по этой причине [Levy D. et al., 1991].

Представление о континууме, или непрерывности в развитии заболеваний, близко к более общим представлениям, объединенным концепцией син- ! тропий — тенденции нескольких болезней к совместному развитию [Lange H.-J.,

1965; Пузырев В.П., 2000]. Артериальная гипертония, ГЛЖ, сахарный диабет 2-го типа, ожирение и дислипидемия - каждый из этих факторов в отдельности является самостоятельным фактором риска ССЗ, однако чаще всего наблюдается сочетание (синтропность) всех этих патологических состояний у одного человека, а нередко и у ближайших родственников больных.

Генно-инженерные технологии, опыты in vitro с направленным изменением экспрессии позволили определить функции многих генов и эффекты мутаций в них. Хотя такие экспериментальные работы являются чрезвычайно полезными для первичной идентификации и функционального анализа, конечное доказательство вовлечения этих генов в заболевание должно последовать из обширных молекулярно-генетических и эпидемиологических исследований, предпочтительно выполненных на разных популяциях. В настоящее время имеются многочисленные данные об ассоциации определенных функциональных вариантов генов, однако мета-анализ исследований последних лет показывает их противоречивость (в одних исследованиях есть ассоциация, в других -нет) и требует дальнейшего накопления данных.

Клинические последствия ремоделирования сердца к настоящему моменту являются скрупулезно описанными, прояснение же молекулярно-генетических механизмов, лежащих в основе этого феномена, является центральной проблемой биологии сердечно-сосудистых заболеваний и в значительной степени определяет разработку новых стратегий профилактики и лечения сердечно-сосудистой недостаточности.

Цель исследования: Изучить структурно-функциональную организацию генетической компоненты ремоделирования сердца при разных патологических состояниях (эссенциальной гипертонии; артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа; наследственной гипертрофической кар-диомиопатии).

Задачи исследования: 1. Изучить популяционную изменчивость полиморфизма девяти генов-кандидатов, влияющих на структуру и функцию сердца (ангиотензин Iпревращающего фермента (АСЕ): А-240Т, A2350G; рецептора к ангиотензи-ну II 1-го типа (AGTR1): А1166С; эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3): С774Т, G894T, VNTR4a/b; фактора некроза опухолей альфа (TNF): G-308A; (33-субъединицы G-белка (GNB3): С825Т; тяжелой цепи Р миозина (MYH7): Т15753С; миозинсвязывающего белка С (MYBPC3): A5190G, G7360A, G20353A; GATA-связывающего белка 4 (GATA4): A-131/4inG, Т-128/in4C; кальцинурина А альфа (.РРРЗСА): -83rpt).

3. Изучить влияние аллельных вариантов данной группы генов на степень выраженности гипертрофии у больных с наследственной гипертрофической кардиомиопатией.

4. Провести анализ ассоциаций полиморфных вариантов данных генов с эхо-кардиографическими характеристиками и оценить их вклад в общую фено-типическую изменчивость параметров миокарда левого желудочка.

Научная новизна исследования: Впервые получены характеристики полиморфизма генов АСЕ (А-240Т, A2350G), GATA4, РРРЗСА, MYH7, MYBPC3 в российских популяциях. Проведено исследование структуры генетической компоненты разных по этиологии форм ремоделирования сердца. Впервые изучено влияние полиморфных вариантов генов сократительных белков (MYH7 и MYBPC3) на ЭхоКГ параметры у больных с ГКМП, эссенциальной гипертонией и артериальной гипертонией, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа. Показан вклад полиморфизма генов MYH7 и MYBPC3 в варьирование ЭхоКГ параметров при ГКМП, гипертрофии миокарда левого желудочка вследствие эссенциальной гипертонии и артериальной гипертонии, сочетающейся с СД2. Впервые изучена роль полиморфных вариантов генов сигнального пути каль-цинеурина (GATA4 и РРРЗСА) в формировании предрасположенности к гипертрофии миокарда. Установлено, что имеются общие генетические варианты, определяющие наследственную подверженность к ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, с одной стороны, и артериальной гипертонии, сочетающейся с СД2, - с другой.

Научно-практическая значимость исследования: Установлена значимость ряда молекулярно-генетических маркеров как факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Полиморфизмы генов, для которых показан вклад в определение вариабельности параметров миокарда, могут быть положены в основу панели генетических маркеров для изучения молекулярно-биологической основы и диагностики наследственной предрасположенности к развитию гипертрофии миокарда. Получены новые данные, которые развивают концепцию синтропных болезней, углубляя ее в генетических аспектах. Выявленные особенности в структуре генетической компоненты подверженности к ГЛЖ при разных патологических условиях (эссенциальной гипертонии и сочетании гипертонии и СД2) могут стать ориентирами в индивидуализированной лекарственной терапии и профилактических мероприятиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Большинство из изученных генов, влияющих на эхокардиографические параметры миокарда, являются общими для этиологически разных форм ремоделирования - эссенциальной гипертонии; синтропии - артериальной гипертонии и сахарном диабете 2-го типа; наследственной гипертрофической кар-диомиопатии.

2. Вклад изученных аллельных вариантов генов-кандидатов (АСЕ, AGTR1, GNB3, TNF, NOS3, MYBPC3, MYH7, GATA4, РРРЗСА) в варьирование степени выраженности гипертрофии миокарда левого желудочка (величину индекса массы миокарда левого желудочка) меняется в широких пределах и объясняет до 14% межиндивидуальной изменчивости.

Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы доложены на VI научной конференции "Генетика человека и патология" (Томск, 2002); Российском национальном конгрессе кардиологов (Санкт-Петербург, 2002); Российском национальном конгрессе кардиологов (Москва, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения клинической генетики» (Москва, 2003); научно-практическом семинаре «Геномная медицина: тестирование геномной предрасположенности к широко распространенным заболеваниям человека» (Томск, 2003); Европейских конгрессах по генетике человека (Страсбург, 2002; Бирмингем, 2003; Мюнхен, 2004); межрегиональной научно-практической конференции «Молекулярная генетика семейной гиперхолестеринемии и предрасположенности к сердечнососудистым заболеваниям» (Новосибирск, 2004); межлабораторном семинаре ГУ НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН (2004).

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Макеева, Оксана Алексеевна

выводы

2. При эссенциальной гипертонии со степенью выраженности ГЛЖ (величиной ИММЛЖ) ассоциированы аллельные варианты генов АСЕ (А-240Т и A2350G), AGTR1 (Al 166С) и NOS3 (VNTR4a/b). Доля общей фенотипической вариабельности значений ИММЛЖ, объясненная генотипическими различиями по этим генетическим вариантам, составляет от 6,0 до 8,6% (р<0,02). Индекс ремоделирования определяется аллельными вариантами А-240Т (АСЕ), А1166С (AGTR1) и VNTR4a/b (NOS3).

3. При сочетании артериальной гипертонии и сахарного диабета 2-го типа степень ГЛЖ (величина ИММЛЖ) детерминировалась двумя вариантами гена NOS3 (С774Т и G894T); доля общей фенотипической вариабельности, объясненная генотипом, была соответственно 7,2 и 8,0% (р<0,033). Величина индекса ремоделирования зависела от генотипического состава по полиморфизму G-308А гена TNF (р=0,013); доля общей фенотипической вариабельности, объясненная генотипом, составила 9,05%.

5. Полиморфизмы генов сократительных белков Т15753С (MYH7) и G20353A (MYBPC3) влияют на величину ИММЛЖ и ММЛЖ у больных, имеющих ГЛЖ при эссенциальной гипертонии. Доля фенотипической вариабельности, зависящая от генотипа, составляет от 7,8 до 15,9%.

7. Выявлены различия в структуре наследственной компоненты подверженности к развитию гипертрофии миокарда при эссенциальной гипертонии и артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа: с наличием ГЛЖ при эссенциальной гипертонии ассоциированы полиморфные варианты генов ренин-ангиотензиновой системы (А-240Т гена АСЕ и А1166С гена AGTR1), а при артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа - варианты гена эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3) (VNTR4a/b, С774Т и G894T). Показано, что развитие ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, с одной стороны, и артериальной гипертонии, сочетающейся с сахарным диабетом 2-го типа, с другой, связано с разными гаплотипами гена NOS3 (р=0,034).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предметом изучения настоящего исследования являлся феномен ремоделирования сердца, которому отводится ключевая роль в сердечно-сосудистом континууме. Гипертрофия миокарда и ремоделирование сердца относятся к состояниям полигенной природы, являющимся результатом взаимодействия большого числа генов, что затрудняет как идентификацию основных генов, так и прояснение механизмов реализации их функций. Тем не менее, достигнутый в последнее время уровень знаний в области молекулярной генетики сердечнососудистых заболеваний позволяет очертить круг генов, участвующих в инициации и регуляции гипертрофии миокарда. Перечень этих генов достаточно широк, поскольку он включает гены множественных гипертрофических стимулов, внутриклеточных передатчиков сигналов, специфических для сердца факторов транскрипции и генов, экспрессия которых репрограммируется в ответ на действие гипертрофических сигналов. Особенностью настоящей работы являлся комплексный подход к анализу генетической предрасположенности к гипертрофии сердца. С одной стороны, исследованы гены нескольких уровней регуляции гипертрофического ответа (гены-триггеры и гены-эффекторы). С другой стороны - разные с этиологической точки зрения формы: гипертрофия миокарда вследствие мутаций сократительных белков (ГКМП), ГЛЖ при эссенциальной гипертонии, ГЛЖ при сочетании гипертонии с эндокринной патологией — сахарным диабетом 2-го типа.

Выявлены полиморфные варианты генов, связанные как с наличием, так и со степенью выраженности гипертрофии миокарда ЛЖ в каждой патологической группе. Показано, что при эссенциальной гипертонии полиморфные варианты генов ренин-ангиотензиновой системы (А-240Т и A2350G гена АСЕ и А1166С гена AGTR1) детерминируют около 6 - 8,5% межиндивидуальной вариабельности индекса массы миокарда ЛЖ.

При сочетании артериальной гипертонии с сахарным диабетом наибольший вклад в генетическую предрасположенность к ГЛЖ вносят функциональные варианты гена эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3); генотипы по полиморфизмам С774Т и G894T определяют около 6 - 8% фенотипической вариабельности ИММЛЖ.

Показано, что вклад генов сократительных белков не ограничивается только ГКМП: при эссенциальной гипертонии, сопровождающейся развитием ГЛЖ, полиморфизм в 24 экзоне MYH7 (Т15753С) отвечал за 11,4% варьирования ИММЛЖ, a G20353A в 30 экзоне MYBPC3 - за 12,7%. Предполагаемый механизм может быть связан с участием гена MYH7 в качестве эффектора гипертрофического ответа: показано, что экспрессия MYH7 многократно увеличивается при любом типе стимуляции. Ген миозинсвязывающего С-белка может играть важнейшую роль в генерации нарушения сократимости миокарда и систолической дисфункции сердца.

Показано, что одни и те же гены часто определяют и развитие ГЛЖ, и уровни АД (АСЕ при ЭГ и NOS3 при СД2 и гипертонии).

Выявлены некоторые отличия по частотам гаплотипов гена АСЕ между больными с ЭГ и АГ, сочетающейся с СД2. Разные аллели и гаплотипы гена NOS3 связаны с наличием ГЛЖ при эссенциальной гипертонии и при АГ в сочетании с СД2. Настоящее исследование, в частности показало, что при наличии сахарного диабета может значительно изменяться не только спектр генов-кандидатов, определяющих предрасположенность к ГЛЖ, но и «направление» ассоциации (ген NOS3).

Показано, что большая часть генов, включенных в исследование, составляет группу синтропных генов. Результаты настоящего исследования доказывают целесообразность поиска синтропных генов и при других нозологиях. Комплексный подход к анализу фенотипа (например, ремоделирования сердца при разных патологиях) выявляет дополнительные черты и особенности, которые могут оставаться за рамками исследований, ограниченных одной патологической группой.

Настоящее исследование впервые получило характеристику полиморфизма целого ряда генов в российской популяции, а для некоторых аллельных вариантов частоты охарактеризованы впервые в мире.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Макеева, Оксана Алексеевна, Томск

1. Беленков Ю.Н., Агеев Ф.Т., Мареев В.Ю. Знакомьтесь: диастолическая недостаточность // Сердечная недостаточность. 2000. Т. 2. С. 40 — 44.

2. Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю. Сердечно-сосудистый континуум // Сердечная недостаточность. 2002. Т. 3. № 1. С. 7 11.

3. Бондаренко О.Н., Галстян Г.Р., Анциферов М.Б. и др. Биологическая роль оксида азота при сахарном диабете // Сахарный диабет. 2002. № 2. С. 56 — 62.

4. Васюк Ю.А. Возможности и ограничения эхокардиографического исследования в оценке ремоделирования левого желудочка при ХСН // Сердечная недостаточность. 2003. Т. 4. № 2. С. 107-110.

5. Вейр Б. Анализ генетических данных. М: Мир. 1995. 400 с.

6. Гинтер Е.К. Эволюция представлений о генетической природе мультифакто-риальных заболеваний // Медицинская генетика. Т. 2. №4. 2003. С. 146-156.

7. Джашания П.Х., Круглов В.А., Назаренко В.А., Николенко С.А. Кардиомиопатии и миокардиты. Учебное пособие. М.: РГМУ. 2000. 112 с.

8. Иванов В.П., Денисюк В.И., Коновалова Н.В., Гаврилова Е.В. Структурно-геометрическое ремоделирование левого желудочка сердца при гипертонической болезни // Укр. кардюл. журн. 2001. № 6. С. 90-93.

9. Карпов Р.С., Пузырев К.В., Павлюкова Е.Н. Молекулярно-генетический анализ гипертрофии миокарда левого желудочка // Кардиология. 2001. № 6. С. 25-30.

10. Кондратьева Е.И., Косянкова Т.В. Гены синтаз оксида азота (NOS) в патогенезе сахарного диабета и его осложнений // Проблемы эндокринологии. 2002. Т. 48. № 2. С. 33-37.

11. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Наука. 1990. 300 с.

12. Лильин Е.Т., Трубников В.И., Ванюков М.М. Введение в современную фар-макогенетику. М.: Медицина. 1984. 160 с.

13. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М: Мир. 1984. -480с.

14. Мареев В.Ю. Изменение стратегии лечения хронической сердечной недостаточности. Время Р-адреноблокаторов//Кардиология. 1998. Т. 12. С. 6-14.

15. Мареев В.Ю. Новый век эра применения ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента в кардиологии // Сердечная недостаточность. 2001. Т. 2. №4. С.

16. Минушкина Л.О., Затейщиков Д.А., Затейщикова А.А. и др. Полиморфизм гена эндотелиальной NO-синтетазы и гипертрофия миокарда у больных артериальной гиепртонией // Кардиология. 2002. №3. С. 30-34.

17. Насонов Е.Л., Самсонов М.Ю. Новые аспекты патогенеза сердечной недостаточности: роль фактора некроза опухоли // Сердечная недостаточность. 2000. Т. 1.№4. С.

18. Овчинникова О.А., Конради А.О. Кальцинеурин как регулятор миокарди-альной гипертрофии: «за» и «против» // Артериальная гипертензия. 2002. Т.8. №2. С. 50-54.

19. Оганов Р.Г. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в России и некоторые влияющие на нее факторы // Кардиология. 1994. № 3-4. С. 80-89.

20. Перепеч Н.Б. Полная нейрогуморальная блокада, что дальше? // Сердечная недостаточность. 2001. Т. 2. № 2. С. 74-81.

21. Пузырев В.П. Состояние и перспективы геномных исследований в генетической кардиологии // Вестник РАМН. 2000. Т. 7. С. 28-33.

22. Пузырев В.П. Вольности генома и медицинская патогенетика: Актовая лекция. Томск: Печатная мануфактура. 2001. 44 с.

23. Пузырев В.П. Генетика артериальной гипертонии (современные исследовательские парадигмы) // Клин, медицина. 2003. №1. С. 12-18.

24. Пузырев В.П. Генетика мультифакториальных заболеваний: между прошлым и будущим // Медицинская генетика. 2003а. Т. 2. № 12. С. 498-508.

25. Пузырев В.П., Макеева О.А., Пузырев К.В. Синтропные гены и сердечно-сосудитсый континуум // Кардиоваскул. терапия и профил. 2003. Т. 2. № 3. С. 266-267.

26. Пузырев В.П., Степанов В.А. Патологическая анатомия генома человека. Новосибирск: Наука. 1997. 224 с.

27. Пузырев К.В. Клинико-генетическое исследование факторов предрасположенности к эссенциальной гипертензии и идиопатической гипертрофической кардиомиопатии: Дисс. . канд. мед. наук. ТНЦ СО РАМН. 1999. 159 с.

28. Рябов Г.С., Казеннова Е.В., Бобков А.Ф. Аллель гена субъединицы РЗ G-белка (GNB3), ассоциированный с гипертонией, нарушениями липидного обмена и диабетом второго типа: частота встречаемости в России // Медицинская генетика. Т.1. № 2. 2002. С. 95-96.

29. Сеитова Г. Н. Анализ взаимосвязи генов-кандидатов хронической обструк-тивной болезни легких с клиническими проявлениями болезни у татар и русских Западной Сибири: Автореф. дис. канд. мед. наук. Томск, 2004. 22 с.

30. Серебровский А.С. Некоторые проблемы органической эволюции. М.: Наука. 1973. 168 с.

31. Спиридонова М.Г., Степанов В.А., Пузырев В.П., Карпов Р.С. Анализ генных комплексов подверженности к коронарному атеросклерозу // Генетика. 2002. Т. 38. №3. С. 383-392.

32. Флоря В.Г. Роль ремоделирования левого желудочка в патогенезе хронической недостаточности кровообращения // Кардиология. 1997. № 5. С. 63-70.

33. Чистяков Д.А., Кобалова Ж.Д., Терещенко С.Н., Моисеев С.В., Носиков В.В. 2000. Полиморфизм гена сосудистого рецептора ангиотензина II и сердечнососудистые заболевания // Терапевтический архив. Т. 4. С. 27-30.

34. Шальнова С.А., Деев А.Д., Вихирева О.В. и др. Распространенность артериальной гипертонии в России. Информированность, лечение, контроль // Проф. заболевания и укрепление здоровья. 2001. № 2. С. 3-7.

35. Шляхто Е.В., Конради А.О. Роль генетических факторов в ремоделировании сердечно-сосудистой системы при гипертонической болезни // Артериальная гипертензия. 2002. Т. 4. № 3. С. 107-114.

36. Шляхто Е.В., Шварц Е.И., Соколова JI.A. и др. Изучение ассоциации полиморфного маркера С825Т гена (33-субъединицы G-белка с гипертрофией миокарда левого желудочка у больных гипертонической болезнью // Кардиология. 2003. № 1. С. 44-46.

37. Abchee A., Marian A.J. Prognostic significance of beta-myosin heavy chain mutations is reflective of their hypertrophic expressivity in patients with hypertrophic cardiomyopathy // J. Invest. Med. 1997. V. 45. P. 191-196.

38. Adachi Т., Wang X.L. Association of extracellular-superoxide dismutase phenotype with the endothelial constitutive nitric oxide synthase polymorphism // FEBS Lett. 1998. V. 433. P. 166-168.

39. Aji W., Ravalli S., Szabolcs M. et al. L-Arginine prevents xanthoma development and inhibits atherosclerosis in LDL receptor knockout mice // Circulation. 1997. V. 95. P. 430-437.

40. Akar N., Akar E., Cin S. et al. Endothelial nitric oxide intron 4, 27-bp repeat polymorphism in Turkish patients with deep vein thrombosis and cerebrovascular accidence // Trombosis Res. 1999. V. 94. P. 63-64.

41. Allermann Y., Aeschbacher В., Zwysing P. et al. Left ventricular structure and determinants in normotensive offspring of essential hypertensive patients // J. Hypertens. 1992. V. 10. P. 1257-64.

42. Amant C., Hamon M., Bauters C. et al. The angiotensin II typel receptor gene polymorphism is associated with coronary artery vasoconstriction // J. Am. Coll. Cardiol. 1997. V. 29. P. 486-490.

43. Angerholm-Larsen В., Nordestgaard B.G., Tybjasrg-Hansen A. ACE gene polymorphism in cardiovascular disease. Meta-analyses of small and large studies in whites // Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2002. V. 20. P. 484-492.49

Информация о работе

Макеева, Оксана Алексеевна
кандидата медицинских наук
Томск, 2004
ВАК 03.00.15

Диссертация

Структурно-функциональная организация наследственной компоненты подверженности гипертрофии миокарда у человека - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы