Методы генетического анализа метаболических процессов

êÖáìãúíÄíõ àëëãÖÑéÇÄçàâ
Методы генетического анализа метаболических
процессов
О.В. Шевченко1, Е.Н. Бычков1, О.М. Посненкова2, П.Я. Довгалевский2, С.И. Богословская1,
А.А. Свистунов3
1
ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского
410012, Саратов, ул. Б. Казачья, д. 112
2
ФГУ «Саратовский НИИ кардиологии», центр продвижения новых кардиологических
информационных технологий
410028, Саратов, ул. Чернышевского, д. 141
3
ПМГМУ им. И.М. Сеченова, Научно-исследовательский институт фармации
119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2
Работа посвящена изучению молекулярно-генетических маркёров ряда метаболических процессов, ответственных за синтез оксида
азота – основного эндотелиального фактора релаксации, ферментов 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазы, участвующей в метаболизме
гомоцистеина и N-ацетилтрансферазы, обеспечивающей процесс превращения ацетил-коэнзима А в ацетоацетил-коэнзим А. Показано,
что эти маркёры вовлечены в процессы регуляции артериального давления.
Ключевые слова: артериальная гипертензия, обмен веществ, оксид азота, гомоцистеин, N-ацетилтрансфераза
динение патогенеза гипертонической болезни, сахарного диабета, атеросклероза, ожирения и метаболического синдрома, мы полагаем, станет более ясным, если к биохимическим
параметрам данных состояний добавить молекулярно-генетические маркёры основных метаболических
процессов и изучить их в комплексе.
Процесс превращения ацетил-коэнзима А (ацетил-КоА) в ацетоацетил-коэнзим А (ацетоацетилКоА) обеспечивается ферментом N-ацетилтрансферазой-2 и может быть зависим от аллельных вариантов гена NAT2. Полиморфизм NAT2 фенотипически проявляется наличием в популяции «быстрых»
и «медленных» ацетиляторов [1]. Наиболее распространенными мутантными аллелями являются
NAT2*5B и NAT2*6А.
Оксид азота (NO) образуется из незаменимой аминокислоты аргинина с помощью семейства ферментов NO-синтаз (NOS). Наиболее вероятным кандидатом на участие в развитии артериальной гипертензии (АГ) является ген эндотелиальной NO-синтазы.
Молекулы NO, взаимодействуя с активированными
кислородсодержащими метаболитами, дают начало
активным радикалам азота, в частности пероксинитриту ООNО° – чрезвычайно активному радикалу, который не обладает вазодилатирующими свойствами
и оказывает повреждающее действие на эндотелий.
Гомоцистеин – метаболит, способный вызывать оксидативное повреждение сосудов. В процессе окисления сульфгидрильных групп гомоцистеина иниции-
Е
ÊÛ̇Π«áÂÏÒÍËÈ Ç‡˜» ‹ 3(14)–2012
руются процессы перекисного окисления липидов
(ПОЛ), что приводит к нарушению сосудорасширяющей функции эндотелия. Перекисные радикалы также могут переводить вазодилататор NO в форму пероксинитритов. При гомозиготной мутации гена
5,10-метилентетрагидрофолатредуктазы (МТHFR)
происходит замена цитозина на тимин в 677 нуклеотиде (мутация С677Т), аланин замещается валином,
что ведёт к существенному снижению активности
МТHFR. Исследователями показано, что при такой
мутации гена наблюдается стойкая гипергомоцистеинемия [2]. Очевидно, что описанные выше метаболиты вовлечены в процессы регуляции артериального
давления и могут приводить к активации процессов
ПОЛ, повышению уровня глюкозы в крови, повышению индекса атерогенности и т.д., оказывая существенное влияние на развитие и течение АГ. Целью
работы явилось изучение ассоциации полиморфизмов генов MTHFR, NAT2*5А, NAT2*5B и NAT2*6А,
NAT2*6B, NAT2*7B со стадиями эссенциальной артериальной гипертензии.
Группу обследуемых составили 70 больных эссенциальной АГ I–III стадий, проходящих клинико-инструментальное обследование в кардиологическом
стационаре г. Саратова. Для генетического анализа
образцов ДНК были использованы трехмерные гидрогелевые биочипы, изготовленные по технологии,
разработанной в Институте молекулярной биологии
им. В.А. Энгельгардта РАН под руководством академика А.Д. Мирзабекова [3]. Возможность изуче-
39
ÊÛ̇Π«áÂÏÒÍËÈ Ç‡˜» ‹ 3(14)–2012
ния полиморфизмов генов на чипах предоставлена
ООО «Геночип» (Саратов).
На «фармакогенетическом» биочипе («ПФ» биочип) определены полиморфизмы генов, ответственных за метаболические превращения гомоцистеина
и ацетил-коэнзима А (MTHFR, NAT2*5A, NAT2*5B,
NAT2*6А, NAT2*6B, NAT2*7B). По полиморфизму С677Т гена MTHFR из 70 образцов ДНК больных
АГ в 23 образцах определён генотип Т/Т, причём 18
из этих образцов принадлежали пациенатм с III стадией АГ. Гетерозиготы (С/Т) и гомозиготы по немутантному аллелю (С/С) с одинаковой частотой встречались среди больных АГ I и II стадий. Отмечаем,
что гомозиготы Т/Т достоверно (р < 0,01) чаще встречаются среди больных АГ III стадии.
В работе оценивались мутации гена NAT2 (341T→C,
481C→T, 282C→T, 590G→A, 857G→A), приводящие
к «медленному» ацетилированию. Из обследованных
больных с I стадией АГ «медленными» ацетиляторами (гомозиготами по мутантному варианту гена
NAT2) явились: по мутации Т341С гена NAT2*5A –
18 %, по мутации С481Т гена NAT2*5B – 24 %, по
мутации С282Т гена NAT2*6А – 28 %, по мутациям
G590A гена NAT2*6В и G857A гена NAT2*7В – 16 %.
Так, среди больных АГ I стадии достоверно (р < 0,01)
чаще встречаются «медленные» ацетиляторы. Возможно, «медленные» аллельные варианты гена NAT2
способствуют снижению уровня фермента N-ацетилтрансферазы, замедляя реакцию превращения ацетил-КоА в ацетоацетил-КоА и нарушая многоэтапную цепь синтеза холестерола.
Мутации описанных генов при определённых
условиях могут оказывать существенное влияние на
течение АГ. Более глубокое исследование ряда генетических маркёров белкового, углеводного и жирового обменов позволит создать метаболический «молекулярно-генетический профиль» заболевания для
каждого пациента, что облегчит понимание патоге-
40
неза заболевания и подбор фармакологических препаратов для лечения АГ.
Литература
1. Hein D.W., Doll M.A., Fretland A. Molecular genetics and epidemiology of the
NAT1 and NAT2 acetylation polymorphisms // Cancer Epidemiol Biomarkers
Prev. 2000. № 9. Р. 29–42.
2. Heux S., Morin F., Lea R.A. The methylentetrahydrofolate reductase gene variant (C677T) as a risk factor for essential hypertension in Caucasians // Hypertens. Res. 2004. Vol. 27. № 9. P. 663–667.
3. Грядунов Д.А., Зименков Д.В., Михайлович В.М. и др. Технология гидрогелевых биочипов и её применение в медицинской лабораторной диагностике // Лаборатория. 2009. № 3. С. 10–14.
Methods of genetic analysis of metabolic processes
O.V . Shevchenko1, E.N. Bychkov1, O.M. Posnenkova2, P. Ya. Dovgalevsky2, S.I. Bogoslovskaya1, A.A. Svistunov3
1
Saratov State Medical University n. a. V.I. Razumovsky
Bolshaya Kazachya str., 112, Saratov, 410012
2
Saratov Research Institute of Cardiology, Centre of New Cardiological Informational Technologies
Chernyshevskaya str., 141, Saratov, 410028
3
First Moscow State Medical University n. a. M.I. Sechenov,
Research Institute of Pharmacy
Trubetzkaya str., 8, building 2, Moscow, 119991
The present work is dedicated to investigation of molecular genetic markers of definite synthetic processes: nitrogen oxide synthesis (nitrogen oxide is an endothelial factor of relaxation), synthesis of 5,10-methyleneterahydrofolatereductase enzymes (which
take part in homocysteine metabolism), N-acetyltransferase synthesis (which provides transformation of acetyl-coenzyme A into
acetoacetyl-coenzyme A). It was shown that above-noted markers were involved in processes of blood pressure control.
Key words: arterial hypertension, metabolism, nitrogen oxide,
homocysteine, N-acetyltransferase.