Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Связь мембранных белков эритроцитов с подверженностью к первичной артериальной гипотензии и роль генетических и средовых факторов в их детерминации

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Связь мембранных белков эритроцитов с подверженностью к первичной артериальной гипотензии и роль генетических и средовых факторов в их детерминации"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

~ од

' 1 На правах рукописи

УДК 579.256—616.155.1—616.12—008.331.4—02

ПОЛОНИКОВ Алексеи Валерьевич

СВЯЗЬ МЕМБРАННЫХ БЕЛКОВ ЭРИТРОЦИТОВ С ПОДВЕРЖЕННОСТЬЮ К ПЕРВИЧНОЙ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПОТЕНЗИИ И РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ И СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ В ИХ ДЕТЕРМИНАЦИИ

03.00.15 — генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

МОСКВА — 1999

Работа выполнена на кафедре медицинской биологии, генетики и экологии (заведующий - профессор В.П. Иванов) Курского государственного медицинского университета

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор В.П. Иванов Официальные оппоненты: доктор медицинских наук А.Н. Петрин кандидат медицинских наук, доцент А.Н. Прытков Ведущее учреждение:

Российский Кардиологический Научно-производственный Комплекс РАМН. Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова. Защита диссертации состоится «^х?» ¿ЪЦ/г£ЛЛ- 1999 года в ^ У час. на заседании Диссертационного Совета Д.001.16.01 при Медико-генетическом научном центре РАМН по адресу: 115478, Москва, ул.Москворечье, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Медико-генетического научного центра РАМН. Автореферат разослан « 1999 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор биологических наук,

профессор Л.Ф. Курило

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одной из форм начальных проявлений многих сердечно-сосудистых заболеваний, при диагностике которых не находят видимых органических изменений органов и систем является первичная артериальная гипотензия (ПАГ). По мнению Е.А. Надеждиной (1990), Г.М. Покалева (1994) это заболевание широко распространено в популяции и зачастую сопровождается серьезными осложнениями, связанными с тяжелыми нарушениями мозгового и периферического кровообращения (М. Kaps, 1982, Н. Wickert, 1982). Являясь фактором риска развития атеросклероза ПАГ может способствовать раннему развитию ишемической болезни сердца и мозга (Г.В. Кулаго, 1980; J. Lee, 1984) и способна трансформироваться в гипертоническую болезнь (З.Д. Калоева, 1990, Г.М. Покалев, 1994). Все это определяет проблему ПАГ весьма актуальной и значимой с медико-социальной точки зрения. Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что не смотря на достигнутые значительные успехи в изучении нейрогуморальных механизмов развития ПАГ (Н.С. Молчанов, 1967, Е.В.Гембицкий 1974, В.И. Ма-колкин, 1985), по-прежнему не недостаточно изученными остаются молеку-лярно-генетические аспекты этого заболевания. Показано, что существенная роль в развитии ПАГ принадлежит наследственной предрасположенности (Г.В. Кулаго, 1980, L.A. Zonta, 1990, A.A. Лукашов, 1995). В.П. Иванов и Н.А.Летуновская показали мультифакториальную природу этого заболевания (1994). Современные достижения молекулярной и биохимической генетики позволяют рассматривать проблему этиопатогенеза ПАГ с позиций «мембранной» концепции сосудистых дистоний (Ю.В. Постнов, С.Н. Орлов, 1987,1997). В этой связи определенные количественные взаимоотношения белковых компонентов плазматических мембран клеток выступают в качестве потенциальных регуляторов трансмембранного транспорта унивалент-

ных катионов (W.J. Nelson, 1987, A. Janoshazi, A.K. Solomon, 1989). Это обстоятельство определяет изучение количественного содержания мембранных белков, характера их генетической детерминации как наиболее актуальное и открывает возможности установления молекулярных механизмов, обуславливающих стойкое снижение артериального давления при ПАГ.

Цель исследования:

Изучение количественной представительности основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ, их связь с подверженностью к заболеванию с оценкой роли генетических и средовых факторов в детерминации их количественного содержания.

Задачи исследования:

1. Изучить характер генетической детерминированности ПАГ на основе данных семейного анамнеза и оценить количественную представительность основных мембранных белков эритроцитов в сравнении с контролем.

2. Изучить взаимосвязи количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов с наследственной отягощенностью по ПАГ, клиническими проявлениями заболевания и некоторыми электролитными константами сыворотки крови и эритроцитов.

3. Оценить вклад генетических и средовых факторов в формировании фенотипических дисперсий количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов и изучить их связь с подверженностью к ПАГ.

4. Изучить характер генетической детерминации количественного содержания основных белков мембран эритроцитов у больных ПАГ.

5. Изучить степень общности как генетических, так и средовых факторов в детерминации количественных характеристик основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ.

6. На основе количественных характеристик мембранных белков эритроцитов и наследственной отягощенности по ПАГ разработать критерии

доклинической диагностики и индивидуального прогнозирования манифеста и характера течения заболевания.

Научная новизна работы.

Впервые проведена оценка количественной представительности белкового состава мембран эритроцитов (БСМЭ) у больных ПАГ. Выявлена взаимосвязь изменений содержания мембранных белков эритроцитов с подверженностью и с наследственной отягощенностью по ПАГ. Впервые проведено разложение фенотипических дисперсий 15 основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ и дана количественная оценка вклада генетических и средовых факторов в их вариабельности. Впервые определен характер генетической детерминации количественной представительности основных белков мембран эритроцитов у больных ПАГ.

Практическая значимость.

Полученные результаты создают методологическую основу и открывают перспективы для более глубокого изучения молекулярно-генетических механизмов регуляции экспрессии генов, детерминирующих мембранные белки эритроцитов у больных ПАГ. Они определяют принципиально новые направления клинико-генетических исследований с целью поиска эффективных средств лечебной коррекции заболевания. В результате исследования разработаны интегральные показатели линейной дискриминантной функции, которые могут быть использованы для формирования среди населения групп повышенного риска по развитию ПАГ и для прогнозирования характера ее течения. Полученные данные по особенностям количественных характеристик мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ представляют собой новые знания в области этиопатогенеза этого заболевания и могут быть использованы при изложении соответствующих разделов медицинской генетики, мембранологии, патофизиологии, клинической фармакологии, фармакотерапии, внутренних болезней и других дисциплин.

Положения, выносимые на защиту.

1. У больных ПАГ имеют место выраженные изменения в количественном содержании ряда основных мембранных белков эритроцитов, проявляющиеся в достоверном увеличении содержания а-спектрина, фракции 2.1 анкирина и анионтранспортного белка (белка 3 или АТБ), и снижении содержания актина, тропомиозина (белка 7), мембранассоциированного фермента глутатион-Б-трансферазы. Установленные особенности количественной представительности мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ сопровождались изменениями концентраций Ыа и К в сыворотке и эритроцитах и тяжести клинических проявлений заболевания.

2. Наследственная отягощенность (НО) по ПАГ оказывает существенное влияние на количественную представительность мембранных белков эритроцитов. У больных с отягощенным семейным анамнезом по ПАГ выявлена выраженная количественная дезинтеграция мембранных белков эритроцитов, характеризующаяся значительным увеличением содержания Р-спектрина, фракций 2.1 и 2.2 анкирина и выраженным снижением уровня тропомиозина и глутатион-Б-трансферазы.

3. Вклад генетических факторов в формировании фенотипических дисперсий по каждому из исследованных основных белков мембран эритроцитов имеет свои особенности количественного и качественного проявления. Фенотипические дисперсии спектринов, 2.1 анкирина, актина и анионтранспортного белка формировались, преимущественно за счет компоненты внутрилокусного доминирования и материнского эффекта. Дисперсии тропомиозина и глутатион-Б-трансферазы определялись в основном аддитивным действием генов.

4. Сниженное содержание фермента глутатион-Б-трансферазы эритроцитов у больных ПАГ является наиболее информативным предиктором подверженности (г=0.65), который в комплексе с другими исследованными белками (спектринами, актином, анкиринами и анионным транспортером) мож-

но рассматривать в качестве биохимических маркеров наследственной предрасположенности к заболеванию.

5. Количественные характеристики мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ имеют различную степень генетической детерминированности. Между генетическими факторами, осуществляющими контроль за количественными характеристиками отдельных мембранных белков эритроцитов установлена статистически достоверная сопряженность, в большей степени проявляющаяся в детерминации содержания глутатион-Б-трансферазы и белка 4.5.1 (78%), а-спектрина и фракции 2.3 анкирина (66%), анионного транспортера и белка 4.1 (64%). Высокую общность средовых воздействий испытывали: Р-спектрин и белок 4.5.1 (99%), а-спектрин и актин (77%), тропомиозин и глутатион-Б-трансфераза (75%). Влияния средовых факторов в формировании содержания остальных белков носило относительно независимый характер.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены на пленарных заседаниях итоговых конференций студентов и молодых ученых КГМУ (1995,1996,1997); на совместных заседаниях Курских областных обществ терапевтов и медицинских генетиков (1995,1996); на ХЫУ республиканской межвузовской научной конференции молодых ученых ММСИ (Москва, 1996); на I конгрессе ассоциации кардиологов стран СНГ (Москва, 1997); на международном симпозиуме «Артериальные гипертензии. Патогенез. Патогенетическая терапия. Поражение органов» (Москва, 1997); на межкафедральном совещании сотрудников КГМУ (1998); на межлабораторном семинаре МГНЦ РАМН (Москва, 1999).

Объем н структура диссертации.

Работа изложена на 191 странице машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами, 7 рисунками и 13 приложениями. Состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и практических рекомендаций. Список исполь-

зуемой литературы включает 246 источников, из которых 84 отечественных и 162 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Материал н методы исследования.

Материалом исследования послужили выборки из 125 больных ПАГ и 142 практически здоровых лиц с нормальным артериальным давлением в возрасте от 15 до 45 лет. Формирование выборок осуществлялось сплошным методом во время профосмотров на предприятиях, в учебных заведениях, а также по обращаемости в поликлиники и стационары города Курска. Всего обследовано 174 больных ПАГ и 180 практически здоровых лиц, а также 222 родственника I степени родства.

Измерение АД осуществлялось согласно рекомендациям ВОЗ (1983). К больным ПАГ относили пациентов с АД 100/60 мм рт. ст. и ниже в возрасте до 25 лет и 105/65 мм. рт. ст. в возрасте от 25 до 60 лет при наличии характерной субъективной и объективной клинической симптоматики.

Наследственный характер ПАГ устанавливался с помощью клинико-генеалогического метода, который включал подробный сбор генетического анамнеза у пробандов, членов их семей с последующим графическим построением родословных и изложением легенд. Информация о состоянии здоровья была получена у 739 родственников I и у 1816 родственников II степени родства.

Для вычисления коэффициентов внутриклассовой корреляции и оценки соотносительного вклада генетических и средовых факторов в детерминацию количественного состава белков мембран эритроцитов использовался близнецовый метод. Обследовано 24 пары однополых близнецов, из которых 13 — монозиготные пары и 11 — дизиготные пары.

Биохимические методы. Для изучения белкового спектра мембран эритроцитов человека использовалось 5 мл гепаринизированной венозной крови. Эритроциты получали по методу Ве1Ц1ег Е. (1976) с незначительной

модификацией. Гемолиз эритроцитов осмотическим шоком и отмывку мембран проводили методом Dodge (1963) в присутствии lmM PMSF (ингибитор эндогенного протеолиза). Одномерный градиентный электрофорез в по-лиакриламидном геле по модифицированному методу U.K. Laemmeli (1970) использовался для разделения мембранных белков. Полученные фореграм-мы сканировали на лазерном денситометре ULTROSCAN. Идентификация мембранных белков осуществлялась согласно классификации Fairbanks G., Steck T.L. (1971). Количественное содержание белков в образце рассчитывалось через известную массу маркерного белка человеческого сывороточного альбумина с вычетом массы гемоглобина и выражалось в микрограммах на 1 миллиграмм общего белка мембраны.

Статистические методы. Обработка данных осуществлялась по стандартным методикам вариационной статистики (В.Ю. Урбах, 1975; Г.Ф. Ла-кин, 1990) . Математические расчеты проводились с помощью пакета прикладных программ Statgraphics 3.0 и Systat 4.0, а также программы GENI, разработанной д.б.н. В.И. Трубниковым (1992).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Количественная представительность белков эритроцитарных мембран у больных ПАГ

В группе больных ПАГ и контроля были изучены 15 основных белковых фракций эритроцитарных мембран. Результаты сравнительного анализа количественного содержания белков мембран эритроцитов больных ПАГ и контрольной группы представлены в таблице 1. Установлено, что в структуре мембран эритроцитов больных ПАГ в сравнении с контрольной группой имеет место увеличение количественного содержания а-спектрина, фракции 2.1 анкирина, белка 4.16, анионтранспортного белка, а также снижение уровня мембранассоциированного фермента глутатион-Б-трансферазы, тро-

помиозина, актина и белка 4.1а. Существенные различия между выборками установлены и по дисперсиям мембранных белков.

Таблица 1.

Сравнительный анализ количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов больных ПАГ и контрольной группы

Мембранные Больные ПАГ (п=109) Контроль (п=124) Критерии

белки

Х±8х а2 Х±Бх а2 Т Р

1.Спектрин (а) 124.39 + 3.39 1249.84 112.68 ±2.30 653.16 2.92* 1.90*

2.Спектрин ((3) 113.44 ±2.47 663.63 107.14 ±2.19 597.30 1.92 1.10

З.Анкирин (2.1) 61.43 ±1.66 299.59 54.77 ±1.91 452.51 2.60* 1.50*

4.Анкирин (2.2) 32.03 ± 1.44 227.19 29.23 ±1.24 192.05 1.48 1.20*

5.Анкирин (2.3) 26.16 ±1.02 113.71 26.71 ±1.30 210.61 0.33 1.85*

б.Белок 3 (АТБ) 200.55 ±3.13 1067.26 189.41±2.82 985.85 2.65* 1.08

7.Белок 4.1 42.57 ± 1.20 158.11 45.78 ± 1.20 177.86 1.88 1.12

— / — 4.1а 20.06 ± 1.03 55.16 24.41 ± 1.12 95.26 2.79* 1.73*

— / — 4.16 27.06 ±1.21 74.93 23.79 ± 1.04 81.98 2.11* 1.09

8.Паллидин (4.2) 61.57 ±1.87 382.55 60.03 ±1.37 231.65 0.67 1.65*

9.Белок 4.5.1 36.24 ± 1.20 158.89 36.91 ±0.96 114.52 0.05 1.39*

Ю.Белок 4.5 (ГТ) 92.48 ±1.92 401.94 97.58 ±2.07 529.36 1.79 1.32*

П.Дематин (4.9) 19.37 ±0.79 67.60 18.74 ±0.75 69.71 0.51 1.03

12.Актин (5) 92.68 ±1.91 399.56 100.72±2.16 578.65 2.75* 1.45*

13.Белок 6 (ГАФД) 37.13 ±0.94 96.59 36.57 ± 0.94 109.51 0.42 1.13

14.Тропомиозин (7) 64.23 ± 1.94 409.96 72.47 ± 1.85 424.99 3.07* 1.04

15.Белок 8 (ГБТ) 31.72 ± 1.47 234.16 48.16 ± 1.69 352.08 7.26* 1.50*

*—р<0.05

С целью установления характера взаимного варьирования количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов проведен многомерный корреляционный анализ и построены матрицы множественных корреляций БСМЭ в выборках больных ПАГ и контроля. С помощью кластерного анализа выделены наиболее приоритетные корреляционные взаимосвязи количественного содержания мембранных белков. На рисунке 1 представлены дендрограммы матриц фенотипических корреляций мембранных белков эритроцитов больных ПАГ и контрольной группы. Структура взаимосвязей между количественными характеристиками мембранных белков у больных ПАГ существенно отличалась от контрольной группы,

Рисунок 1.

Дендрограммы матриц фенотнпнческих корреляций количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов. Больные ПАГ N=109, Щ5%)=0.19

0.5

0.22

0.22

0.37

0.42

0.50

0.55

0.47

1 J

— 4.9

— 2.3

— 4.2

0.37

0.52

0 28

0.34

2.2

5

4.1 3

4.5

2.1

6 8

7

4.5.1

Р-сп

Контрольная группа N=124, Щ5%)=0.18

0.5

0.22

0.21

0.33

0.37

0.28

0.43

0.28

0.40

0.35

0.51

4.9

4.2

4.1

5

4.5

6

3

2.3

2.2

2.1

8

4.5.1 7

Р-сп

причем сила взаимосвязей содержания мембранных белков была более выражена у больных ПАГ, чем у здоровых.

С использованием линейной дискриминантной функции проведен сравнительный анализ матриц фенотипических корреляций количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов больных ПАГ и контрольной группы. Величина полученного Р-отношения составила 15.62, что значительно превышает табличное значение (2.21) и может свидетельствовать о выраженной количественной дезинтеграции белков с изменением характера их взаимного варьирования в составе эритроцитарных мембран у больных ПАГ по сравнению с контролем.

Полученные результаты свидетельствуют, что у больных ПАГ возможно имеет место структурная перестройка цитоскелета за счет значительного количественного дисбаланса его основных связующих компонентов, главным образом, спектринов и анкиринов.

Связь количественных характеристик мембранных белков эритроцитов с клиническими проявлениями и электролитными константами у больных ПАГ

Важным этапом настоящего исследования было изучение взаимосвязи выявленных особенностей количественной представительности мембранных белков эритроцитов с клиническими проявлениями и некоторыми показателями электролитного обмена при ПАГ. Установлено, что наиболее тяжелые клинические проявления заболевания характерны для больных, в мембранах эритроцитов которых наряду с количественным дисбалансом цитоскелетных белков (спектрина, актина, тропомиозина и паллидина) имел место выраженный дефицит глюкозотранспортного белка (белка 4.5 или ГТ) и увеличение содержания мембранассоциированного фермента гликолиза глицераль-дегид-3-фосфатдегидрогеназы (ГАФД). Результаты представлены в таблице 2, из которой видно, что каждая из трех групп больных ПАГ имеет опреде-

ленные особенности количественного содержания мембранных белков эритроцитов. При межгрупповом дисперсионном анализе количественных характеристик мембранных белков эритроцитов больных с различными вариантами течения ПАГ выявлено 7-кратное снижение вариабельности пал-лидина по мере утяжеления клинической картины заболевания.

Таблица 2

Сравнительный анализ количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов среди больных ПАГ в зависимости от степени тяжести заболевания

Степени тяжести ПАГ Критерии

Мембранные достоверности

белки I (п=27) II (п=61) III (п=21) различий (0

X ± Sx X ± Sx X ± Sx" I-II II-III I-III

1 .Спектрин (а) 141.71+9.64 116.98± 3.34 123.64± 6.44 3.04* 0.98 1.46

2.Спектрин (Р) 119.89± 4.95 111.01± 3.39 112.19+ 5.10 1.46 0.18 1.07

З.Белок 2.1 65.41+3.43 59.66 ±2.13 61.45 ±4.04 1.47 0.41 0.75

4.Белок 2.2 32.49 ± 3.37 31.52 ±1.93 32.95 ±2.61 0.26 0.39 0.10

5.Белок 2.3 27.53 ±2.44 25.52 ± 1.34 26.25 ±1.85 0.78 0.29 0.39

б.Белок 3 207.10+6.44 196.81+ 3.77 202.99± 8.72 1.45 0.76 0.39

7.Белок 4.1 37.27 ± 2.68 43.64 ± 1.54 46.27 ± 2.32 2.18* 0.89 2.46*

8.Белок 4.2 58.47 ± 5.62 64.03 ±2.08 58.43 ± 2.41 1.14 1.46 0.01

9.Белок 4.5.1 30.75 ±2.61 38.36 ±1.48 37.10 ±2.73 2.73* 0.46 1.66

Ю.Белок 4.5 90.77 ± 4.54 95.96 ±2.36 84.56 ±3.91 1.12 2.46* 1.00

11.Белок 4.9 19.61 ± 1.53 19.55 ± 1.08 18.54 ±1.81 0.03 0.48 0.46

12.Белок 5 83.43 ± 3.92 95.96 ±2.48 95.03 ±4.01 2.75* 0.19 2.04*

1 З.Белок 6 31.74 ± 1.92 37.73 ± 1.08 42.33 ± 2.28 2.90* 2.02* 3.58*

14.Белок 7 57.75+4.10 67.47 ± 2.52 63.15 ±4.20 2.08* 0.87 0.91

15.Белок 8 26.99 ± 2.96 33.68 + 1.98 32.13 ±3.05 1.87 0.41 1.19

*-р <0.05

С использованием ЛДФ проведен сравнительный анализ матриц множественных корреляций основных мембранных белков эритроцитов среди больных с различной выраженностью клинической картины ПАГ. Результаты линейно-дискриминантного анализа представлены в таблице 3.

У больных ПАГ по сравнению с контролем установлено достоверное увеличение концентрации Ыа в плазме крови и изменение характера его взаимного варьирования с содержанием К сыворотки и К эритроцитов. Полу-

чены достаточно выраженные коэффициенты корреляций (г=0.34—0.52) количественного содержания мембранных белков эритроцитов с концентрациями электролитных показателей, что может свидетельствовать о вовлеченности интегральных и периферических белков в процессы транспорта моновалентных катионов через плазматические мембраны эритроцитов при ПАГ.

Таблица 3

Критерии Фишера при межгрупповом сравнении матриц множественных корреляций мембранных белков эритроцитов больных ПАГ с различными вариантами течения заболевания

Сравниваемые совокупности I —II ст. тяжести ПАГ II —III ст. тяжести ПАГ I —III ст. тяжести ПАГ

Величина Р-отношения 1.27 2.95* 2.60*

Р-табличное 1.39 2.25 1.62

*— р<0.05

Кл ин ико-гепеал ог и чески й анализ семей больных ПАГ

С целью изучения генетической детерминированности ПАГ проводился клинико-генеалогический анализ. Установлено, что существенная роль в возникновении заболевания принадлежит наследственной предрасположенности. Результаты генеалогического анализа представлены в таблице 4.

Таблица 4

Сравнительный анализ частот сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ)

среди родственников больных ПАГ и контрольной группы

ССЗ Распространенность ССЗ среди родственников I ст. Родства Распространенность ССЗ среди родственников II ст. Родства

ПАГ (п=343) Контроль (п=396) Т ПАГ (п=926) Контроль (п=890) Т

ПАГ 40.23 ± 2.65 8.59 + 1.98 10,6* 8.64±0.85 1.80+0.20 6.67*

ГБ 17.49 ±2.05 13.13 + 1.69 1.6 16.3Ш.21 10.22+1.02 3.85*

ИБС 9.33 ±1.57 5.30 + 1.13 2.1* 12.96+1.22 7.30+0.76 4.02*

ВБ 8.75 ± 1.53 1.77 ±0.44 4.2* 3.35+0.59 0.79+0.29 3.87*

* - р<0.05

В семьях гипотоников ПАГ часто ассоциировала с ИБС, гипертонической болезнью (ГБ), варикозной болезнью вен нижних конечностей (ВБ), что, по-видимому, может свидетельствовать об общности генетической детерминации этих сосудистых заболеваний.

Изучение белкового спектра мембран эритроцитов в зависимости от характера наследственной отягощенности по ПАГ

Учитывая выявленные особенности содержания мембранных белков эритроцитов у больных первичной артериальной гипотензией, а также выраженную генетическую детерминированность заболевания, представлялось важным изучить характер влияния НО по ПАГ на количественную представительность белков в структуре мембран эритроцитов.

Разделение общей выборки больных ПАГ на группы в зависимости от характера НО по ПАГ позволило провести межгрупповой сравнительный анализ БСМЭ. Установлено, что наследственная отягощенность по ПАГ оказывала наиболее существенное влияние на количественную представительность белков цитоскелета эритроцитов: Р-спектрина и анкиринов. Характер наследственной отягощенности по ПАГ нашел отражение в количественной представительности и в характере взаимного варьирования как цитоскелет-ных белков, так и белков, вовлеченных в процессы транспорта и метаболизма глюкозы. У больных ПАГ с отягощенным семейным анамнезом по линии обоих родителей в структуре эритроцитарных мембран установлено наибольшее увеличение количественного содержания гликолитического фермента глицерадегид-3-фосфат дегидрогеназы и существенный дефицит глю-козотранспортного белка.

Изучение роли генетических и средовых факторов в формировании фенотипических дисперсий количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ

Оценка соотносительного вклада генетических и средовых факторов в формировании фенотипических дисперсий показателей БСМЭ открывает возможности объяснения причин значительного количественного дисбаланса мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ. Результаты компонентного разложения фенотипических дисперсий мембранных белков эритроцитов, представленные в таблице 5, свидетельствуют о значительной роли генетических факторов в их формировании.

Таблица 5

Вклад генетических и средовых факторов в вариабельность

количественного содержания основных мембранных _белков эритроцитов больных ПАГ_

Компоненты Генетические Средовые Материнский

Дисперсий компоненты компоненты эффект,

дисперсий, % дисперсий,% %

Мембранные белки ва йа Ее МЕ

1 .Спектрин (а) 37.96 34.65 7.88 19.52

2.Спектрин (Р) 0.58 57.30 29.60 6.60 5.92

3.Белок 2.1 9.80 33.20 27.28 29.72

4.Белок 2.2 46.60 22.67 30.73

5.Белок 2.3 39.60 27.33 33.07

б.Белок 3 44.47 26.05 9.73 19.75

7.Белок 4.1 13.24 22.00 36.99 5.61 22.16

8.Белок 4.2 29.48 16.80 34.48 15.72 3.52

9.Белок 4.5.1 25.76 5.60 25.51 24.89 18.24

Ю.Белок 4.5 1.40 42.60 35.45 4.25 16.30

11.Белок 4.9 42.38 15.65 13.54 28.43

12.Белок 5 53.91 24.15 5.66 16.28

13.Белок 6 62.80 32.30 4.65 0.25

Н.Белок 7 69.44 21.99 3.11 5.46

15.Белок 8 48.10 7.40 37.25 7.25

Существенный вклад в формировании фенотипических дисперсий количественного содержания мембранассоциированного фермента глутатион-Б-трансферазы и тропомиозина вносили генетические факторы, представ-

ленные аддитивным действием генов (48% и 70% соответственно). Вариабельность основных цитоскелетных белков (спектрина, актина и белка 4.1) и АТБ, количественный дисбаланс которых также имел место при ПАГ, определялась, главным образом, за счет эффекта внутрилокусного доминирования, что может указывать на возможное проявление эффекта главного гена. Значительный вклад в межиндивидуальные различия по количественному содержанию а-спектрина, актина, белка 4.1, АТБ и глюкозного транспортера вносил материнский эффект. Фенотипическая вариабельность анкиринов, которая в значительной степени проявлялась у больных с наследственной отягощенностью по ПАГ, определялась почти равнозначным влиянием генетических и средовых факторов. Вклад генетической компоненты в феноти-пическую дисперсию 2.2 анкирина представлен аддитивным действием генов (47%), тогда как вариабельность белка 2.1 обусловлена в большей степени проявлением эффекта внутрилокусного доминирования (33%).

Роль средовых факторов в формировании фенотипической вариабельности количественных характеристик основных цитоскелетных белков была относительно невысокой. Среди них наибольший вклад в дисперсию показателей белкового спектра мембран эритроцитов вносили внутрисемейные средовые факторы.

Анализ связей количественных характеристик мембранных белков эритроцитов с подверженностью к ПАГ (таблица 6) показал, что снижение содержания фермента глутатион-Б-трансферазы является наиболее информативным предиктором наследственной предрасположенности к первичной артериальной гипотензии (г=0.65). Значимые генетические корреляции подверженности к ПАГ установлены также для анионтранспортного белка (г=0.36), актина (г=0.36) и а-субъединицы спектрина (г=0.33), что позволяет рассматривать их количественные изменения в качестве возможных биохимических маркеров наследственной предрасположенности к заболеванию.

Таблица 6

Связь количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов с подверженностью к ПАГ Щ5%)=0.19

Мембранные Фенотипические Генетические

белки корреляции корреляции

(Г±вг) (г±вг)

1.Спектрин (а) 0.2010.12 0.3310.20

2.Спектрин (Р ) 0.1310.12 0.2710.26

З.Белок2.1 (анкирин) 0.1810.12 0.3010.21

4.Белок 3 (АТБ) 0.1910.12 0.3610.25

5.Белок4.1 0.1310.12 0.2010.18

б.Белок 4.5 (ГТ) 0.1310.12 0.2110.21

7.Белок 5 (актин) 0.1910.12 0.3610.24

8.Белок 7 (тропомиозин) 0.2110.12 0.2810.16

9.Белок 8 (ГОТ) 0.5110.13 0.6510.17

Изучение характера генетической детерминации и роли средовых факторов в формировании количественной представительности основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ

В рамках поставленных задач проводился анализ генетической детерминации количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ. Установлено, что генетический контроль за экспрессией генов, детерминирующих количественное содержание конечных биохимических продуктов — мембранных белков, различен и колебался в довольно в широких пределах. Матрицы генетических и средовых корреляций представлены в таблицах 7 и 8.

Несмотря на наличие уникальных структурных и функциональных особенностей каждого мембранного белка, процессы их биосинтеза довольно тесно сопряжены друг с другом, потому как даже различные по строению и свойствам белки характеризовались общими как генетическими, так и сре-довыми факторами, обеспечивающими контроль за их количественной представительностью в мембранах. Так, снижение содержания фермента

Таблица 7

Матрица генетических корреляций количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов больных ПАГ N=105, Щ5%)=0.18

а-сп а-сп 0.52 р-сп Р-сп 0.43 0.38 2.1

2.1 0.28 0.33 0.47 2.2

2.2 -.34 -.43 0.39 0.60 2.3

2.3 0.66 -.33 0.34 * 0.18 3

3 * 0.29 * * 0.37 0.45 4.1

4.1 -.29 * * 0.46-.52 -.64 0.56 4.2

4.2 -.40 * -.35 -.40 -.37 0.25-.21 0.42 4.5.7 4.5.1 -.24 -.21 -.38 * -.37 -.48 0.19 * 0.56 4.5

4.5 -.40 -.45 -.28 0.41 * -.24 0.37 -.34 0.20 0.44 4.9 4.9 -.22 * * * 0.24 * * * -.29 * 0.47 5

5 * * -.59 -.30 -.08 -.43 0.22 * * * * 0.43 6

6 -.42 -.28 -.20 * -.54 -.46 0.26 0.30 0.41 * * * 0.36 7

7 -.42 -.57 -.27 * -.52 -.42 0.21 0.27 0.57 * * * 0.57 0.66 8

8 -.39 -.48 -.58 * -.35 -.51 0.25 * 0.78 0.45 * 0.37 0.33 0.58 0.71 * - незначимые корреляции

Таблица 8

Матрица средовых корреляций количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов больных ПАГ N=105, Щ5%)=0.18

а-сп

р-СП 0.73 Р-сл

2.1 * -.71 2.1

2.2 * 0.39 * 2.2

2.3 -.31 * -.20 0.48 2.3

3 * -.60 0.26 -.19 -.33 3

4.1 -.58 -.63 * 0.23 0.23 -.46 4.1

4.2 * -.71 * * * -.38 0.20 4.2

4.5.1 -.56 -.99 -.47 * * -.39 0.32 * 4.5.1

4.5 -.31 -.44 -.45 -.50 * -.44 0.26 0.36 0.36 4.5

4.9 * -.67 * -.22 -.28 * * 0.27 * * 4.9

5 -.77 -.68 -.22 * * -.36 0.43 * 0.22 0.57 * 5

6 -.33 -.65 -.28 * * * 0.37 * 0.54 * 0.38 0.27 6

7 -.64 -.83 * 0.25 * * * * 0.55 0.36 * * 0.21 7

8 -.45 * 0.38 0.51 0.35 * 0.18 -.38 0.95 * * * 0.47 0.75

* - незначимые корреляции

ГБТ и тропомиозина в структуре эритроцитарных мембран больных ПАГ являются наиболее выраженными генетически детерминированными

показателями, и их количественное содержание определяется на 60% общими генетическими факторами и на 75% общими средовыми влияниями. Количественная представительность основных цитоскелетных белков эритро-цитарных мембран— спектрина, актина, анкирина и белка 4.1 — в значительной степени находилась под контролем независимых генетических факторов. Количественное содержания остальных мембранных белков эритроцитов находилось под влиянием генетических факторов различной степени выраженности.

Таким образом, тесное структурно-функциональное взаимоотношение количественных характеристик мембранных белков эритроцитов у больных ПАТ обусловлено четкой и слаженной работой генома, регуляторная роль которого очевидна. Выявленные особенности количественной представительности основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАТ в значительной степени оказались генетически детерминированными. Полученные данные дают основание полагать, что синтез различных по строению и функциям мембранных белков эритроцитов в процессе эритропоэза осуществляется не изолировано друг от друга, а при тесном их взаимодействии в относительно общих условиях внутриклеточной среды, в которой и реализуется поток генетической информации.

Оценка вероятности развития ПАГ и прогнозирование

характера течения заболевания на основе анализа показателей белкового состава мембран эритроцитов

Рассчитаны интегральные показатели линейной дискриминантной функции (ЛДФ) на основе количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов и наследственной отягощенности по ПАГ. Они позволяют оценивать не только вероятность манифеста заболевания у обследуемого, но и прогнозировать различные по тяжести варианты его течения. Предложенные интегральные показатели ЛДФ могут использоваться врача-

ми при формировании среди населения групп повышенного риска развития ПАГ с целью доклинической диагностики заболевания и разработки программы целенаправленных лечебно-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение развития заболевания и профилактику его осложнений.

ВЫВОДЫ

1. У больных ПАГ в сравнении с контролем установлены изменения в количественном содержании основных мембранных белков эритроцитов, характеризующиеся увеличением содержания а-спектрина, 2.1 анкирина, анионтранспортного белка и снижением содержания актина, тропомиозина и глутатион-8-трансферазы. Выявлена значительная дезинтеграция взаимосвязей их количественных характеристик.

2. Доказано влияние наследственной отягощенности по ПАГ на количественную представительность белков в структуре мембран эритроцитов. У больных с НО по ПАГ по сравнению с больными из неотягощенных ПАГ семей, наблюдается более выраженная количественная дезинтеграция в содержании мембранных белков эритроцитов, проявляющаяся значительным увеличением р-спектрина, фракций 2.1 и 2.2 анкирина и снижением тропомиозина и глутатион-Б-трансферазы.

3. Количественное содержание мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ характеризуется значительной вариабельностью. Фенотипи-ческие дисперсии отдельных мембранных белков формировались под преимущественным влиянием генетических факторов (Р-спектрин, актин, ГАФД, тропомиозин и глутатион-Б-трансфераза), у анкиринов и белка 4.5.1 — внутрисемейными и случайными средовыми факторами. Вклад в формирование фенотипических дисперсий спектринов, 2.1 анкирина, актина и анионтранспортного белка был обусловлен компонентой доминирования и

материнским эффектом. Дисперсии тропомиозина и глутатион-Б-трансферазы формировались за счет аддитивного действия генов.

4. Доказана связь подверженности к ПАГ с количественными изменениями мембранных белков эритроцитов. Сниженное содержание фермента глутатион-Б-трансферазы эритроцитов является наиболее информативным предиктором подверженности (г=0.65), который в комплексе с количественным содержанием цитоскелетных белков (спектринами, актином и анкири-нами) и анионным транспортером можно рассматривать в качестве биохимического маркера наследственной предрасположенности к заболеванию. Выявленные особенности количественной представительности мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ сопровождались изменениями концентраций ИаиКв сыворотке и эритроцитах, а также тяжести клинических проявлений заболевания.

5. Количественные характеристики мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ имеют различную степень генетической детерминированности. В наибольшей степени она проявлялась количественном содержании глутатион-Б-трансферазы, тропомиозина (66%) и 2.2 анкирина (60%). Между генетическими факторами, обеспечивающими контроль за количественным содержанием отдельных белков установлена достоверная сопряженность. В большей степени она проявлялась в детерминации содержания глутатион-Б-трансферазы и белка 4.5.1 (78%), а-спектрина и фракции 2.3 анкирина (66%), анионного транспортера и белка 4.1 (64%).

6. Количественная представительность основных мембранных белков эритроцитов испытывает влияние средовых факторов. По ряду мембранных белков установлена высокая степень общности в средовом воздействии: Р-спектрина и белка 4.5.1 (99%), а-спектрина и актина (77%), тропомиозина и глутатион-Б-трансферазы (75%). Вклад средовых факторов в количественное содержание других мембранных белков носил относительно независимый характер.

7. Проведенное исследование и полученные данные по количественному содержанию основных белков мембран эритроцитов позволили получить интегральные показатели линейной дискриминантной функции, определяющие возможность использования количественных характеристик мембранных белков эритроцитов и сведений о наследственной отягощенности в качестве предикторов ПАГ для проведения доклинической диагностики заболевания и формирования среди населения групп повышенного риска.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванов В.П., Полоников A.B., ЛукашовА.А. К вопросу этиопатоге-неза первичной артериальной гипотензии// Материалы конференции Киргизского медицинского университета.- Бишкек, 1996.- С.76—77.

2. Иванов В.П., Полоников A.B., Емельянова О.Г. К вопросу этиопато-генеза первичной артериальной гипотензии// Материалы I конгресса ассоциации кардиологов стран СНГ.- Москва,1997.- С.137.

3. Полоников A.B., Колесникова O.E., Лукашов A.A. Изучение структурных белков мембран эритроцитов при первичной артериальной гипотензии (ПАГ)// Материалы конференции "Актуальные проблемы медицины и фармации."- Курск,1997,- С.16.

4. Полоников A.B., Колесникова О.Г., Лукашов A.A. Многомерный анализ структурных белков эритроцитарных мембран у больных первичной артериальной гипотензией (ПАГ)// Материалы конференции "Актуальные проблемы медицины и фармации. "Курск,1997.- С.15.

5. Солодилова М.А., Полоников A.B., Емельянова О.Г. Изучение характера взаимосвязи белков мембран эритроцитов человека с помощью многомерного анализа// Материалы конференции "Актуальные проблемы медицины и фармации. "- Курск,1997.-С.24.

6. Солодилова М.А., Полоников A.B., Емельянова О.Г. К вопросу об экспрессии генов, детерминирующих структурные белки мембран эритроци-

тов человека в норме// Материалы конференции "Актуальные проблемы медицины и фармации. "- Курск, 1997.- С.24.

7. Иванов В.П., Полоников A.B., Лукашов A.A. Многомерный анализ белкового спектра мембран эритроцитов у больных первичной артериальной гипотензией в зависимости от характера наследственной отягощенности// Материалы международного симпозиума "Артериальные гипертензии: патогенез, патогенетическая терапия, поражение органов."Москва,1997.-С.З.

8. Иванов В.П., Полоников A.B., Колесникова O.E. Изучение структурных белков мембран эритроцитов больных первичной артериальной гипотензией и их связь с подверженностью// Материалы международного симпозиума "Артериальные гипертензии: патогенез, патогенетическая терапия, поражение органов. "Москва,1997.- С.З.

9. Солодилова М.А., Полоников A.B. Роль генетических и средовых факторов в вариабельности количественного содержания белков мембран эритроцитов человека в норме// Материалы конференции "Актуальные проблемы медицины и фармации. "- Курск, 1998.- С. 162—163.

10. Полоников A.B., Солодилова М.А., Колесникова O.E. Белковый состав мембран эритроцитов и его связь со степенью тяжести и наследственной отягощенностью у больных первичной артериальной гипотензией// Материалы 63-й итоговой научной конференции КГМУ "Актуальные проблемы медицины и фармации. "-Курск, 1998,- С.126—127.

11. Полоников A.B., Ишкова В.Ф., Лукашов A.A. Нарушения обменных электролитов у больных первичной артериальной гипотензией и их взаимосвязь с измененной структурной организацией клеточных мембран// Материалы 63-й итоговой научной конференции КГМУ "Актуальные проблемы медицины и фармации. "- Курск,1998.- С.128—129.

12. Иванов В.П., М.А. Солодилова, A.B. Полоников. Мембранные белки эритроцитов человека, их количественная представительность и характер взаимосвязей//Деп. в ВИНИТИ,- Москва,1998.- №3544-В98.

13. Иванов В.П., Полоников A.B., Емельянова О.Г. Аминокислотный состав структурных белков клеточных мембран при сосудистых дистониях// Сборник трудов научно-производственной конференции, посвященной 100-летию со дня основания Курской биофабрики.-Курск,1996.- С.123—126.

14. Полоников A.B., Шевцова В.В., Емельянова О.Г. Аминокислотный спектр белков мембран эритроцитов у больных первичной артериальной ги-потензией (ПАТ)// Материалы XLIV республиканской итоговой конференции ММСИ.- Москва, 1996,- С.43.

15. Иванов В.П., Полоников A.B., Лукашов A.A. Сравнительный анализ аминокислотного спектра мембран эритроцитов у больных первичной артериальной гипотензией// Материалы областной научно-практической конференции кардиологов и терапевтов. - Курск, 1996.- С.88—90.