Роль полиморфизмов некоторых генов в реализации

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Роль полиморфизмов некоторых генов
в реализации артериальной гипертензии
Н.С. Пахомя, О.М. Урясьев, А.В. Шаханов
Кафедра факультетской терапии с курсами эндокринологии, клинической фармакологии,
профессиональных болезней и фармакотерапии ФДПО, ГБОУ ВПО «Рязанский государственный
медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России
В обзоре представлены результаты изучения молекулярно-генетических механизмов развития артериальной
гипертензии. Представлен новый взгляд на молекулярно-генетическую регуляцию артериального давления на
примере полиморфизмов генов ангиотензиногена, оксида азота и эндотелина-1. Обозначены современные проблемы дальнейшего изучения этиологии артериальной гипертензии и возможные пути решения.
Ключевые слова: ген, полиморфизм, ангиотензиноген, синтаза азота, эндотелин, артериальная гипертензия.
ссенциальная гипертензия (ЭГ) – широко
распространенное хронически протекающее
многофакторное полигенное заболевание с
длительным латентным периодом развития и тяжелыми
клиническими осложнениями. Основным проявлением ЭГ является синдром артериальной гипертонии –
стойкого повышения артериального давления (АД) от
140/90 мм рт. ст. и выше. Как этиологический фактор
коронарных, цереброваскулярных и реноваскулярных
заболеваний ЭГ представляет собой одну из основных
причин заболеваемости, инвалидизации и смертности
населения. ЭГ признана пандемией в большинстве
стран мира, в том числе и в России, где, согласно результатам скрининговых исследований, распространённость
АГ составляет 39–40 % [2].
Несмотря на длительную историю изучения ЭГ,
обширные клинические и клинико-физиологические
изыскания, этиология этого заболевания во многомостается неясной. Одним из приоритетных направлений
дальнейшего поиска является исследование молекулярно-генетических основ ЭГ.
Спектр генов-кандидатов, принимающих участие
в реализации артериальной гипертензии, достаточно
широк и включает группы генов, контролирующих различные метаболические и гомеостатические системы,
нарушения которых вовлечены в патогенез сердечно-сосудистых заболеваний. Неудачные попытки целого ряда
исследователей связать развитие АГ с полиморфизмом
какого-либо одного гена привели к пониманию важной
роли различных ген-генных ассоциаций в формировании наследственной предрасположенности к этому
заболеванию.
Генетический полиморфизм – это результат мутации, предполагающий замену одного нуклеотида на
другой, так называемые точечные однонуклеотидные
Э
журнал "Земский Врач" № 3–4 (24)-2014
полиморфизмы (single nucleotide polymorphism – SNP).
Считается, что примерно 30 % генов, кодирующих белки, полиморфны.
Выделены наиболее значимые гены, обусловливающие полиморфизм регуляторных ферментативных
систем при ЭАГ. В настоящей статье будут рассмотрены
лишь некоторые из многих.
Ген ангиотензиногена
Ангиотензиноген (АТГ) вырабатывается в клетках
печени, расщепляется почечным ренином с образованием неактивного декапептида (пептида, состоящего
из 10 аминокислотных остатков) АТ I. Последний в
результате ферментативного воздействия киназы II
(АПФ), проходя химическую трансформацию (потеря 2
аминокислот), превращается в активный пептид AT II,
который является ключевой фигурой в реализации
факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе инфаркта миокарда (ИМ).
Ген АТГ расположен в локусе 1q42 короткого плеча
первой хромосомы. При изучении гена АТГ было выявлено около 30 однонуклеотидных полиморфизмов,
большая часть которых приводит к аминокислотным
заменам, наиболее исследованы аллельные варианты
мутаций, связанные с заменами метионина (Met) на
треонин (Thr) в 235 кодоне (Met → Thr или Met235Thr;
M235T) и треонин анаметионин в 174 кодоне (Thr →
Met или Thr174Met; Т174М). Кроме того, был выявлен
полиморфизм промоторной области гена – замена гуанина на аденин в положении –6 (–6G/A). Данная замена
влияет на уровень транскрипции гена путем нарушения
взаимосвязи между промотором гена и ядерным фактором (trasacting nuclear factor). По данным Jeunemaitre et
21
журнал "Земский Врач" № 3–4 (24)-2014
al., данный полиморфизм сцеплен с М235Т полиморфизмом, что объясняет возможное значение последнего
в изменении уровня экспрессии ангиотензиногена и
его концентрации в плазме крови и, соответственно,
ассоциировано с повышенным риском гипертензии во
многих популяциях человека [17].
В Copenhagen City Heart Study проводился поиск
ассоциаций между полиморфизмом промотора ангиотензиногена –6G/А, а также его сочетанием с Т174М
и М235Т, и повышенным уровнем ангиотензиногена
в плазме крови, гипертонией, ИБС и ишемической
цереброваскулярной болезнью. Было обнаружено, что
лица с сочетанием аллелей –6АА, 174ТТ и 235ТТ имеют
значительно повышенный уровень АТГ в плазме [8], а
также у женщин с данным генотипом повышен риск
развития АГ.
C целью выявления связи М235Т полиморфизма гена
АТГ с концентрацией ангиотензиногена в плазме крови,
уровнем систолического и диастолического давления,
АГ и риском развития ИМ и ИБС Sethi A. et al. был
проведен мета-анализ, в который включены три крупные этнические группы: представители европеоидной,
монголоидной и негроидной рас. У представителей европеоидной расы отмечалось повышение концентрации
АТГ в плазме крови на 5 % у МТ гетерозигот и на 11 % у
гомозигот по 235Т аллелю по сравнению с носителями
ММ генотипа. М235Т полиморфизм гена АТГ ассоциирован с риском развития АГ у европеоидов и коренных
жителей Азии. Однако во всех трех этнических группах
данный полиморфизм не был ассоциирован с риском
развития ИМ и ИБС [12].
По данным анализа распространенности аллелей
гена AGT (мутации М235Т и Т174М), этот показатель в
европейских популяциях для генотипа 174M составляет
10–15 %, для генотипа 235T – 15–20 %.
Данные, полученные в русской и татарской популяции, свидетельствуют о том, что распространенность
генотипа 174M была в 3–5 раз выше у больных АГ
старше 45 лет [11]. В польском исследовании было показано достоверное преобладание генотипа ТТ и аллеля
Т полиморфизма M235T гена AGT в группе больных
по сравнению со здоровым контролем, и особенно
значимой эта взаимосвязь оказалась в группе больных
с неблагоприятным анамнезом по АГ [10].
В качестве генетических маркеров чаще всего используются М235Т и Т174М полиморфизмы AGT.
При обследовании 63 семей белых европейцев связи
между ЭГ и двумя изученными полиморфными вариантами гена AGT (М235Т и Т174М) найдено не было, но
изучение этнически однородной японской популяции
показало, что вариант 174Т связан с ЭГ и с уровнем
систолического давления [15]. В ряде работ показано,
что ТТ-генотип М235Т ассоциирован с более высокими
уровнями систолического АД и диастолического АД.
Считается, что данный мутантный гомозиготный локус
может быть надежным маркером риска артериальной
гипертензии. Также не была найдена корреляция между
22
М235Т полиморфизмом и артериальной гипертензией
у американских негров.
В работах Калакуток З.Н., проведенных в Республике
Адыгея в 2000–2002 гг., выявлена ассоциация 174М аллели AGT с риском развития эссенциальной гипертензии
преимущественно у адыгов [18].
Buraczynska et al. обнаружила положительную корреляционную связь между молекулярным изменением
в структуре гена ангиотензиногена и повышенным
риском развития АГ при гиперлипидемии. Это было
подтверждено в исследованиях Winkelmann et al. Они
показали, что прогностическая значимость этой мутации не изменяется с учетом переменных факторов,
таких как возраст, пол, курение и др. [21].
В литературе имеются также данные, свидетельствующие о наличии различного эффекта ингибиторов АПФ
в зависимости от генотипа М235Т гена AGT. Так, в исследовании H. Yu (2005) при обследовании 251 больного
с АГ, получавшего беназеприл, было выявлено большее
снижение ДАД у лиц старше 60 лет с генотипом М235М
по сравнению с таковым у лиц с генотипом М235Т и
Т235Т [23]. Однако по данным Андреевой М.Г. (2003),
у больных с артериальной гипертензией коррекция АД
достоверно лучше проходила у носителей ТМ генотипа и более эффективными были ИАПФ, в то время
как больные с генотипом ТТ лучше реагировали на
β-блокаторы [1].
Кроме того, большое значение придается изучению
влияния генетических факторов на развитие гипертрофии левого желудочка при АГ. Гипертрофия левого
желудочка (ГЛЖ) – типичное проявление АГ, однако,
несмотря на однотипное гемодинамическое воздействие
на миокард левого желудочка при повышении АД, у разных индивидов развиваются неодинаковые морфологические изменения в сердце. Накопленные результаты
эпидемиологических исследований свидетельствуют
о наследовании предрасположенности к гипертрофии
левого желудочка у больных АГ. ГЛЖ является также
важным фактором риска внезапной смерти и других
сердечно-сосудистых осложнений и высокой смертности. Вероятность развития ГЛЖ у лиц с нормальной
массой тела составляет 5,5 % [3].
Для гипертрофии левого желудочка выявлен ряд
общих с АГ генов-кандидатов, роль которых в развитии
ГЛЖ и ее регресса на фоне лечения активно изучается.
Среди больных АГ китайской популяции было показано, что гомозиготы по Т-аллелю имеют значительно
больший индекс массы миокарда левого желудочка,
чем гетерозиготы и гомозиготы по М-аллелю М235Т
полиморфизма. В то же время другие авторы, в том
числе российские [19], не подтвердили ассоциацию
между Т-аллелем М235Т полиморфизма с гипертрофией левого желудочка. При исследовании Т174М полиморфизма Ж.Д. Кобалавой и соавт. [4] была показана
более высокая распространенность М-аллеля и его
гомозиготного генотипа у больных АГ с гипертрофией
левого желудочка.
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Мутацию Т174М связывают с повышением уровня
ангиотензиногена в плазме, развитием АГ и ГЛЖ. Вариант гена М235Т (хромосома 01q42-43) ассоциирован с
ЭАГ и эклампсией у носителей, выявлена связь степени
ГЛЖ с полиморфизмом М235Т. Полиморфизм этого
гена обнаруживают у 20 % лиц европеоидной расы и не
выявляют у негроидов и азиатов [13].
Ген оксида азота
По современным данным, дисфункция эндотелия – ключевое звено патогенеза ЭАГ. В качестве маркеров дисфункции эндотелия считается перспективным
изучение полиморфизма генов ферментов NO-синтазы
(NOS), посредством которых синтезируется NO.
Недостаточному образованию NO придают определенное значение в патогенезе атеросклероза, сахарного
диабета, инфаркта миокарда, артериальной гипертензии
и других заболеваний, сопровождающихся дисфункцией
эндотелия. Показано, что введение предшественника
NOL-аргинина приводит к нормализации АД у больных эссенциальной гипертензией. С другой стороны,
введение ингибиторов синтеза NO здоровым добровольцам сопровождается значительным увеличением
периферического сосудистого сопротивления.
Ген NOS локализуется в 7-й хромосоме. Наибольший интерес с точки зрения предрасположенности к
ССЗ представляет ген, кодирующий эндотелиальную
NOS (NOS-3, eNOS). Miyahara K. Et al. описали 26 экзонов eNOS. Описаны и изучаются ряд полиморфных
маркеров гена NOS3: интрон 18 локус А27С, интрон 23
локус G10T, интрон 4 NOS34a/b полиморфизм, экзон
7 Glu298Asp полиморфизм (структурный), мутация
T786-C в 5’-конце гена NOS-3.
Один из полиморфизмов – полиморфизм экзона
7 (Glu298Asp) характеризуется заменой гуанина тимидином в 894-й позиции гена NOS3, что приводит к
замене глутамина аспарагином в 298-й позиции самого
фермента. Таким образом, полиморфизм, по данным
литературы, описывается как G894T (варианты GG,
GT и TT) или вариант Glu298Asp. Статистически значимое увеличение распространенности аллеля 298Asp
у больных АГ по сравнению с таковой у здоровых
людей было обнаружено в японской популяции [20].
В исследовании Силеверстовой Г.А. и соавт. была продемонстрирована взаимоствязь ТТ варианта гена NOS с
ремоделированием миокарда. Показано, что наличие в
генотипе варианта ТТ гена NOS является также неблагоприятным маркером ГЛЖ и увеличения размеров ЛП
[7]. В московской популяции у пациентов, страдающих
артериальной гипертонией, гомозиготы Glu/Glu имели
более выраженные эхокардиографические признаки
гипертрофии левого желудочка, однако эта ассоциация
была статистически достоверной только для группы
больных с нормальным уровнем альдостерона.
журнал "Земский Врач" № 3–4 (24)-2014
Полиморфизм в интроне 4 представлен двумя аллелями, состоящими из 4 (аллель 4a) или 5 (аллель
4b) тандемных повторов. Полиморфизм не является
структурным. Обнаружена достоверно большая частота
аллеля а у пациентов с эссенциальной гипертонией в
японской популяции, в группе больных с артериальной
гипертензией и гипертрофией левого желудочка по
сравнению со здоровыми японцами.
Наиболее крупным является исследование H. Zhu
(2005) [16], проведенное в США. У 579 подростков
– представителей негроидной и европеоидной расы
(период наблюдения составлял 15 лет) была выявлена взаимосвязь полиморфизма гена NOS (интрон 4
eNOS4а/b, Glu298Asр) и развития АГ, причем эта взаимосвязь различалась в зависимости от пола и возраста.
Так, генотип аа полиморфизма eNOS4а/b коррелировал
с более низким ДАД у мужчин, но более высоким ДАД
у женщин. У гомозигот по гаплотипу non4a-Glu по
сравнению с носителями других гаплотипов ДАД увеличивалось на 0,51 мм рт. ст. в год.
У людей с bb генотипом уровень базального NO в 2
раза ниже, чем у пациентов с сердечно-сосудистыми
заболеваниями, выявлена ассоциация этого аллеля с
ГЛЖ у больных ЭАГ [5].
Коломбо и соавт. [11] показали, что генотип аа (4/4)
сочетается с артериальной гипертензией, снижением
эластичности сосудистой стенки и гипертрофией миокарда.
В исследованиях Ю.В. Котовской и соавт. у жителей
Москвы обнаружена ассоциация 4a/4b полиморфизма
гена eNOS с развитием ИМ и ОНМК у больных сахарным диабетом II типа и АГ; при этом маркерами риска
являются аллель 4a и генотипы, его содержащие [6].Таким образом, мини-сателлит eNOS4a/4b ассоциирован
с ИБС и ИБМ в московской популяции.
Мутация T786-С в 5 -конце гена NOS-3 приводит
к значительному угнетению промоторной активности
гена и, соответственно, к снижению синтеза эндотелиального NO. Ряд исследователей показали, что полиморфизм С-786Т ассоциирован с коронарным вазоспазмом и инфарктом миокарда у японцев, украинцев,
повышенным риском эссенциальной гипертензии у
европейцев и сердечной недостаточностью у афроамериканцев.
Таким образом, в последние десятилетия появились
первые работы о связи полиморфизма гена eNOS с поражением органов-мишеней, однако попытки связать
структурную организацию этого гена с наличием ремоделирования стенки крупных сосудов при АГ пока не
привели к успеху.
В последнее время появились единичные работы о
взаимосвязи факторов риска с генетическими маркерами. Так, при исследовании 248 молодых пациентов
(20–28 лет) было обнаружено, что курение значительно
понижает артериальную вазодилатацию у больных с
полиморфизмом 298Т гена NOS [14].
23
журнал "Земский Врач" № 3–4 (24)-2014
На сегодняшний день не доказана связь гена eNOS
как с АГ, так и с ремоделированием сердца и сосудов и
подлежит дальнейшему изучению.
и генетики, пролить свет на взаимодействие генотипа и
факторов внешней среды, что позволит шире развивать
персонализированную предиктивную медицину.
Литература
Ген эндотелина
В последние годы резко увеличился интерес к семейству эндотелинов (ЕТ) – группе изопептидов, которые
играют одну из центральных ролей в генезе патологий
вазокардиального профиля. Известны эндотелин-1
(ЕТ-1) и две его изоформы (ЕТ-2 и ЕТ-3). ЕТ-1 в большинстве случаев образуется в эндотелиальных клетках
и является одним из важнейших регуляторов функционального состояния эндотелия.
Ген EDN1, кодирующий эндотелин-1, находится на
хромосоме 6p24-23.Хорошо изучено влияние однонуклеотидного полиморфизма этого гена, приводящего
к замене аминокислот лизина (Lys) на аспарагин (Asn)
в положении 198 полипептидной цепи (G → А), на
развитие артериальной гипертензии (АГ) и ее осложнений [9].
Для носителей аллеля Asn характерен более высокий
уровень эндотелина-1 в плазме, в то время как генотип
LysLys ассоциирован с наименьшим уровнем эндотелина-1. Хорошо изучено влияние данного полиморфного
маркера на развитие артериальной гипертензии (АГ) и
ее осложнений [9].
Tanaka et al. показали на культурах клеток, что полиморфизм Lys198Asn не влияет на уровень содержащегося
в клеточном супернатанте EDN1 и его предшественников, но содержание пептида в крови больных гипертензией, имеющих генотип ТТ, было существенно выше,
чем у больных с генотипом GG [12].
Наряду с ассоциациями повышенного уровня эндотелина с различными патологиями сердечно-сосудистой системы было показано, что эндотелин-1 является
стимулятором гипертрофии миокарда и сосудистой
стенки и принимает участие в реализации гипертрофического ответа на гемодинамические стимулы.
Влияние структурного полиморфизма гена эндотелина на ГЛЖ у больных ГБ пока не изучалось, в то же
время имеются указания на более выраженную ГЛЖ
у больных ГКМП, носителей AA- и AG-генотипа в
сравнении с GG [22].
Таким образом, не вызывает сомнений, что мультифактериальная природа АГ обусловлена полиморфизмами различных генов, участвующих в реализации различных молекулярных механизмов, что, несомненно,
требует дальнейшего изучения для выявления генов,
обладающих выраженным гипертензивным эффектом.
Однако данные исследования с целью исключения
ошибок должны проводиться на большой выборке,
что требует больших материальных затрат. Дальнейшее
изучение генома позволит выявить новые гены-кандидаты, расширить знания о геноме, создать новые технологии, опираясь на знания молекулярной биологии
24
1. Андреева М.Г. Роль полиморфизма Т174М в формировании предрасположенности к артериальной
гипертензии, особенностях ее течения и выборе
гипотензивной терапии в зависимости от генотипа: автореф. дисс. … канд. мед. наук. – Казань,
2003. – 16 с.
2. Шальнова С.А. и др. Артериальная гипертония:
распространённость, осведомлённость, приём
антигипертензивных препаратов и эффективность
лечения среди населения Российской Федерации // РКЖ. – 2006. – № 4. – С. 45–50.
3. Гарбузова М.А. Роль генетических маркеров в
формировании кластерных особенностей метаболического синдрома: автореф. дисс. … канд. мед.
наук. – М., 2010. – 26 с.
4. Кобалава Ж.Д. и др. Клинико-генетические детерминанты гипертрофии левого желудочка у больных
эссенциальной гипертензией // Кардиология. –
2001. – Т. 41, № 7. – С. 39–44.
5. Терещенко С. М. и др. Полиморфизм генов ангиотензин-превращающего фермента, ангиотензинаII, NO-синтетазы, эстрогеновых рецепторов и
гендерные различия в их влиянии на развитие
сердечно-сосудистой патологии // Кардиология.
– 2009. – № 4.– С. 58–62.
6. Котовская Ю.В. и др. Полиморфизм генов ренинангиотензиновой системы и гена эндотелиальной
NO-синтазы и макрососудистые осложнения при
сахарном диабете типа 2 // Артериальная гипертензия. – 2002. – Т. 8, № 3. – С. 86–90.
Полный список литературы см.:
http://logospress-med.ru/zvrach
Some genes polymorphism role in arterial hypertension
realization
N.S. Pakhomia, O.M. Uryasev, A.V. Shakhanov
Department of Therapy with endocrinology, clinical
pharmacology, professional diseases and pharmacotherapy PG
courses, Ryazan State Medical University
The review presents results of the study of molecular
and genetic mechanisms of hypertension. Also new look
at the molecular and genetic regulation of blood pressure
by the example of the angiotensinogen, nitric oxide and
endothelin-1 genes polymorphisms is represented here and
denoted contemporary issues of further study the etiology of
hypertension and their possible solutions.
Keywords: gen, polymorphism, angiotensinogen, nitric
oxide synthase, endothelin, hypertension.