Полиморфизм генов и ишемический инсульт

Среди неврологических заболеваний церебральный инсульт является одной из наиболее значимых медицинских и социальных проблем в большинстве стран мира, в том числе и в Российской Федерации. Высокий уровень летальности и инвалидизации перенесших инсульт людей выводит проблему далеко за рамки чисто медицинских вопросов, делает ее социально значимой в национальном масштабе, усугубляющей сложившуюся в силу различных причин демографическую ситуацию в стране.

Исследования показали, что в абсолютном большинстве случаев (около 90%) ишемический инсульт (наиболее распространенный тип инсульта в популяции) – это мультифакториальное заболевание, в развитии которого участвуют в разнообразных и сложных комбинациях особенности образа жизни, факторы окружающей среды и индивидуальные генетические особенности (степень риска развития инсульта зависит от количества имеющихся факторов: сочетание 2 – 3 из них резко увеличивает опасность острого нарушения мозгового кровообращения [ОНМК]).

В когортных исследованиях было показано, что у пациентов, родственники которых перенесли инсульт, риск развития этого заболевания выше на 30%. К сказанному следует добавить, что влияние генетических факторов имеет большое значение даже в развитии инсульта после 70 лет.

В последние десятилетия было проведено большое количество исследований, посвященных молекулярно-генетическому анализу ишемического инсульта в различных популяциях. При этом очевидно, что нельзя говорить о доминирующей роли какого-либо одного гена. Вероятнее всего, речь идет о множестве самых разных генов, совокупное действие которых участвует в формировании так называемой полигенной предрасположенности.

Внедрение молекулярно-генетических технологий диагностики ишемических инсультов в рутинную практику позволит осуществлять персонализированную диагностику, лечение и профилактику ОНМК в группах риска, увеличивать эффективность предиктивных мер в борьбе с ишемическими инсультами.

Необходимо отметить, что непосредственным предметом поиска при выявлении ассоциативных связей являются однонуклеотидные, или точечные, замены оснований в генах (SNP), детерминирующих компоненты той или иной молекулярно-биологической системы. Замещение одного нуклеотида в одном или обоих аллелях гена обусловливает эффект мутации – снижение функциональной активности кодируемой молекулы, значительно реже возможны варианты усиления функции или же ее полного исчезновения.

Исходя из известных патогенетических механизмов развития ишемического инсульта, исследовательский поиск направлен по основным ферментно-метаболическим системам: воспалительный каскад, гемореологические реакции, оксидативный стресс, молекулярные механизмы сигнальных взаимодействий. Проведен ряд исследований для поиска новых кандидатных полиморфных вариантов, влияющих на риск развития ОНМК, а также полногеномных, включающих сотни и тысячи пациентов, для выявления ассоциации уже известных генетических маркеров сердечно-сосудистых заболеваний с возникновением инсульта. Подобный подход позволяет не только установить максимальное количество ассоциированных с инсультом мутаций, но и проследить связь ОНМК с другой соматической патологией.

Гены, предрасполагающие к ишемическому инсульту, подразделяются на категории:

Необходимо отметить, что эти категории не являются взаимоисключающими. При изучении генетической детерминированности ишемического инсульта определены гены-кандидаты, экспрессия которых в виде ферментов, гормонов, структурных или транспортных белков способствует развитию болезни.

Гены-кандидаты – предикторы ишемического инсульта:

Подробнее в статье «Генетические детерминанты ишемического инсульта» М.У. Шибилова ФГБУ «Поликлиника № 1» УД Президента РФ (журнал «Кремлевская медицина» Клинический вестник, №3, 2013 [чтать].

Однако изучение генетической детерминированности ишемического инсульта (предрасположенности к ишемическому инсульту) возможно только с учетом клинического подтипа ишемического инсульта (в чем согласны все исследователи), в связи со значительными различиями в патофизиологических процессах. Так, например, крупнейшее европейское мета-аналитическое исследование последних лет – METASTROKE (2012) – продемонстрировало наиболее сильные ассоциации с развитием атеротромботического инсульта полиморфных аллелей гена HDAC9 – гистоновой деацетилазы, фермента, ответственного за изменение организации хроматина и транскрипцию генов. Также показана взаимосвязь аллельных вариантов в структуре хромосомы 9р21 с риском атеротромботического инсульта. Описан целый ряд менее распространенных, но достоверно повышающих риск атеротромботического инсульта полиморфных вариантов. К ним относятся: тромбофилические факторы риска – тромбоцитарный гликопротеин GpIIIa, фактор свертывания крови FXIII, метилентетрагидрофолатредуктаза MTHFR (С677Т), мутации, затрагивающие гены сигнальной системы клеток – PDE4D и PON, фосфодиэстеразный механизм; изменения структуры гена аполипопротеина Е АРОЕ, ответственного за утилизацию холестерина из системного кровотока.

Подробнее о генетической детерминированности к кардиоэмболическому и лакунарному инсульту, а также об общих факторах риска ишемического инсульта в статье «Генетические предикторы ишемического инсульта: современные представления» Ковалева Е.В., Доронин Б.М., Морозов В.В., Серяпина Ю.В.; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск; ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет Минздрава России», Новосибирск (журнал «Фундаментальные исследования», Медицинские науки, №9, 2013) [чтать].

Но несмотря на большое количество накопленной информации о факторах генетической предрасположенности к развитию того или иного подтипа ишемического инсульта, остается не до конца ясной роль подобных генетических исследований в современной персонализированной медицине. С одной стороны, в практике имеют место хорошо зарекомендовавшие себя генетические тесты для определения риска сердечно-сосудистых заболеваний (инфаркт миокарда, фибрилляция предсердий, атеросклеротическое поражение сосудов, тромбофилии и многие другие), но, с другой стороны, эти тесты мало применимы для оценки риска развития инсульта. В общем случае неудачи их использования обусловлены многообразием и разнонаправленностью патофизиологических процессов, приводящих к ишемии головного мозга. Именно поэтому так целесообразно проведение молекулярно-генетических исследований с опорой на клинические критерии. И, несмотря на то, что для каждого подтипа ишемического инсульта уже получены сведения о факторах риска, остаются надежды обнаружить общие, фундаментальные (универсальные) генетические маркеры, позволяющие диагностировать и прогнозировать течение инсульта с разными клиническими проявлениями, а соответственно и увеличивать профилактическую ценность в группах с различной степенью риска.

В рамках поиска универсальных диагностических маркеров, позволяющих диагностировать и прогнозировать течение инсульта с разными клиническими проявлениями [исходя из патофизиологических представлений об окислительном стрессе во время сосудистой катастрофы] актуально изучение генетических маркеров патологического окислительного стресса (т.е. полиморфных вариантов генов системы окислительного стресса) в качестве предикторов сосудистых заболеваний и ишемического инсульта. Также актуальна разработка технологии рутинной диагностики, пригодной для внедрения в широкую медицинскую практику.

В зарубежной литературе есть указания на ассоциации развития ишемического инсульта и более тяжелого его течения с носительством полиморфных вариантов генов глютатион-пероксидазы GPXС599Т, гипоксия-индуцированного фактора HIF1a С1772Т, НАДФ-Н оксидазы p22phox С242Т, марганцевой супероксиддисмутазы MnSOD С47Т.

Важно отметить, что носительство данных полиморфных вариантов является фактором риска не только непосредственно ишемических инсультов, но и других заболеваний сердечно-сосудистой системы, ведущих к возникновению ОНМК.

Результаты пилотного исследования позволяют сделать вывод о достоверном повышении риска возникновения ишемического инсульта у носителей полиморфного аллеля Т гена HIF1a С1772Т. Наличие в генотипе редкого аллельного варианта HIF1a предполагает высокий риск развития ишемического инсульта, особенно при участии модифицирующих факторов риска, поэтому очевидно, что для этой категории пациентов необходимо проведение полноценных профилактических мероприятий. Кроме того, крайне важно выявление носителей молекулярно-генетических предикторов среди родственников пациента, формирование групп риска и дальнейшее наблюдение, семейное консультирование.

Важно отметить, что исследование проведено в группе пациентов с ишемическим инсультом без разделения на патофизиологические подтипы, и выявленная степень риска у носителей полиморфизма HIF1a является интегральной, вне зависимости от наличия иных факторов. Проведение молекулярно-генетического исследования у всехкатегорий пациентов с ОНМК позволяет выбрать наиболее оптимальный вид лечения, подобрать комплекс персонализированных профилактических мероприятий. Внедрение диагностики с учетом генетических – конституциональных – факторов риска востребовано в рутинной практике специалистов – неврологов, терапевтов, эндокринологов, кардиологов.

Подробнее в статье «Новый диагностический маркер ишемического инсульта» Ковалева Е.В., Морозов В.В., Серяпина Ю.В. (Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирск), Доронин Б.М. (ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Новосибирск); журнал «Фундаментальные исследования», Физико-химическая биология, № 7, 2015 [чтать].

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

1. статья «К вопросу о генетических механизмах развития сосудистых заболеваний мозга» В.П. Иванов, О.В. Васильева, А.В. Полоников, Е.К. Вялых, М.А. Солодилова, Н.В. Полякова, В.В. Анцупов (Кафедра биологии, медицинской генетики и экологии Курского государственного медицинского университета; Научно-исследовательская лаборатория «Генетика» Курского государственного университета; Кафедра зоологии и теории эволюции Курского государственного университета) [чтать];

2. статья «Молекулярно-генетические аспекты развития ишемического инсульта» В.В. Самохвалова; Кафедра нервных болезней с курсом неврологии ФПО, ГУ «Крымский государственный медицинскый университет им. С.И. Георгиевского», г. Симферополь (Таврический медико-биологический вестник, 2013, том 16, №1, ч.3 (61)) [чтать].

Источник

К группе генетических факторов риска развития ишемического инсульта (ИИ) относятся гены, участвующие в процессах гемостаза и регулирующие состояние свертывающей и противосвертывающей систем крови [1—4]. Тромбоцитарные рецепторы фибриногена играют ключевую интегрирующую роль в процессе первичного гемостаза, поскольку регулируют агрегацию тромбоцитов и формирование стабильного тромба в условиях нарушения целостности сосудистой стенки [5]. Зрелый рецептор формируется в результате димеризации двух гликопротеиновых субъединиц GPIIb и GPIIIa и имеет многочисленные устойчивые аллельные варианты, основанные на замещении единственной аминокислоты (SNP) в последовательности [5]. Наиболее изученным вариантом является замена лейцина на пролин в 33-м положении (Leu33Pro), которая сопровождается конформационными изменениями в N-концевой петли гликопротеинового комплекса рецептора в сайте его связывания с фибриногеном. Подобные конформационные изменения обусловлены замещением Т на С в экзоне 2 гена GPIIIa рецептора в положении 1565. При этом следует подчеркнуть, что аллель Leu33 более распространен в европейской популяции, тогда как аллель Pro33 встречается у европейцев лишь с частотой, не превышающей 10—15%, так же как и у представителей кавказской популяции [6]. Среди африканцев вероятность этого варианта снижается до 5—8% и не обнаруживается вовсе у азиатских этнических групп [7].

Ген eNOS кодирует одну из трех изоформ синтазы оксида азота — эндотелиальную. Аллельные варианты гена eNOS ассоциированы с низкой плазменной концентрацией оксида азота и пониженной сосудистой реактивностью [8]. Полиморфизм G894T (Glu298Asp, rs1799983) в 7-м экзоне этого гена приводит к снижению уровня фермента в крови и, как следствие, снижению устойчивости организма к стрессовым воздействиям со стороны внешней и внутренней среды, приводящим к повышению уровня артериального давления. Метаанализ [9] результатов проведенных молекулярно-генетических исследований позволил установить повышенный риск возникновения ИИ у носителей генотипа Т/Т.

Цель исследования — на основании сравнительного анализа частоты встречаемости основных генотипов определить роль полиморфизма генов GPIIIa и eNOS в развитии ИИ у представителей народа эрзя, проживающего в Республике Мордовия.

Было проведено открытое проспективное рандомизированное исследование. План, дизайн и протоколы исследования прошли экспертизу на соответствие действующим нормативно-правовым требованиям в области проведения исследований с участием людей и человеческого биологического материала на заседании Локального этического комитета при Медицинском институте МГУ им. Н.П. Огарева (протокол № 9 от 21.09.14).

Были сформированы четыре группы: 1-я — 65 пациентов с ИИ этнической группы мордвы эрзя, 2-я — 60 пациентов с ИИ русской национальности, 3-я — 63 здоровых народа эрзя, 4-я — 61 здоровый русской национальности. У здоровых 3-й и 4-й групп признаков острой сосудистой патологии головного мозга не было. Также у включенных в контрольные группы (здоровые) отсутствовали сосудистые заболеваний головного мозга. Критериями наличия ИИ было выявление симптомного инфаркта головного мозга по результатам компьютерной томографии (КТ), выполненной при поступлении в стационар или при необходимости на 3—5-е сутки от развития заболевания, или отсутствие другой альтернативной причины острого развития неврологической симптоматики.

Критериями включения в 1-ю и 2-ю группы были: возраст старше 18 лет; ишемический ИИ, верифицированный результатами КТ; отсутствие документированных эпизодов нарушения мозгового кровообращения в анамнезе; принадлежность к этносу эрзя (для 1-й группы) или русских (для 2-й группы); добровольное информированное согласие на участие в исследовании (в том числе проведение дополнительного молекулярно-генетического исследования).

Критериями невключения для 1-й и 2-й групп были: геморрагический инсульт; ранее перенесенное нарушение мозгового кровообращения; обнаружение признаков онкологического заболевания; наличие острого или обострения хронического специфического инфекционного процесса.

Молекулярно-генетическое исследование проводилось на базе лаборатории Научно-технического центра ДНК-диагностики и геномных исследований МГУ им. Н.П. Огарева. В качестве матрицы для синтеза использовали ДНК, которая была выделена из венозной крови обследуемых пациентов (3—5 мл из кубитальной вены). Амплификацию ДНК проводили на амплификаторе Veriti («Thermo Scientific», США). Полиморфизм Т1565С гена GPIIIа (rs5918) и G894Т гена eNOS (rs1799983) определяли методом полимеразной цепной реакции в реальном времени на генетическом анализаторе 3500 («Applied Biosystems», США).

Статистическую обработку данных проводили с использованием непараметрического критерия χ2 при 5% уровне значимости с помощью лицензионной компьютерной программы SPSS, версия 16.0 [10].

В популяции была установлена значимая разница по частоте носительства аллеля С гена GPIIIa: в 1-й группе она составила 67,2%, тогда как в 3-й — лишь 44,4%. При анализе встречаемости аллеля Т в 1-й и 3-й группах не было установлено статистически значимых различий (рис. 1). Полиморфизм генов и ишемический инсульт Рис. 1. Распространенность аллелей С и Т и генотипов гена GPIIIa в обследуемых группах. Здесь и на рис. 2: * — различие при межгрупповом сравнении на уровне р<0,05. В то же время при анализе встречаемости моно- и гетерозиготных генотипов по исследуемым аллелям были выявлены следующие закономерности: среди здоровых 3-й группы (эрзя) преобладало (55,6%) гомозиготное носительство генотипа ТТ, гетерозиготное носительство, предусматривающее неполную пенетрантность признака, выявлено у 39,7%. И лишь у абсолютного меньшинства (4,8%) 3-й группы было обнаружено монозиготное носительство мутации Leu33pro.

При анализе частоты аллелей Т и С в 4-й группе достоверных различий установлено не было. При этом в отличие от представителей коренной нации, проживающей на территории региона, среди этнических русских не было выявлено различий по частоте гомозиготного и гетерозиготного носительства изученных аллелей в зависимости от состояния здоровья.

При анализе этнических особенностей носительства полиморфизма гена GPIIIa установили, что с вероятностью ошибки меньшей, чем 0,035 (см. рис. 1), среди здоровых эрзя (3-я группа) частота носительства аллея С, содержащего точечную мутацию Leu33Pro, оказалась выше, чем в 4-й группе, при отсутствии различий в частоте носительства аллеля Т. При этом при анализе частоты гомо- и гетерозиготного носительства нормального и измененного аллелей в зависимости от этнической принадлежности здоровых (3-я и 4-я группы) установлено преимущественное накопление мутантных аллелей у носителей гетерозиготных генотипов (см. рис. 1).

При проведении анализа этнической обусловленности носительства патологического аллеля С среди пациентов с ИИ обеих групп обнаружили существенное превалирование частоты носительства этого аллеля у народа эрзя по сравнению с больными русской национальности (67,7 и 27,6% соответственно).

Говоря о накоплении патологически измененного аллеля С в генотипах больных с ИИ, следует подчеркнуть, что в 1-й группе преобладал гетерозиготный вариант носительства аллеля С на фоне снижения частоты гомозиготного генотипа Т/Т. Значимых различий в вероятности обнаружения гомозиготного носительства генотипа С/С гена GPIIIa в зависимости от этнической принадлежности больных с ИИ обнаружено на было.

Не было выявлено различий в частоте носительства аллелей G и Т гена eNOS у народа эрзя (1-я и 3-я группы) и этнических русских (2-я и 4-я группы). При анализе этнических особенностей носительства полиморфизма гена eNOS было установлено, что в 1-й и 2-й группах частота носительства аллелей Т и G, содержащих точечные мутации Glu298Asp, не отличалась от таковой в 3-й и 4-й группах. Однако при изучении распространенности гомо- и гетерозиготного носительства нормального и измененного аллелей в зависимости от национальности здоровых (2-я и 4-я группы), как и при носительстве гена GPIIIa, был определен факт преимущественного накопления мутантных аллелей у носителей гетерозиготных генотипов (рис. 2). Полиморфизм генов и ишемический инсульт Рис. 2. Распространенность аллелей G и Т и генотипов гена eNOS в обследуемых группах.

При проведении анализа национальной обусловленности носительства патологического аллеля Т среди больных с ИИ обеих групп выявили существенное превалирование частоты носительства аллеля у пациентов 2-й группы (русские). В генотипах пациентов с ИИ в 1-й группе преобладал гетерозиготный вариант носительства аллеля Т на фоне снижения частоты гомозиготного генотипа Т/Т. При этом следует отметить, что частота гомозиготного носительства генотипа G/G гена eNOS преобладала у пациентов 1-й группы.

Таким образом, в популяции здоровых эрзя накопление мутантных аллелей С гена GPIIIa наблюдается с меньшей частотой, чем у здоровых русских, однако при отсутствии различий в частоте гомозиготного носительства как мутантного, так и нормального аллелей у эрзя преобладает накопление мутантного аллеля в гетерозиготных генотипах. Среди больных с ИИ вероятность выявления аллеля С гена GPIIIa у эрзя существенно выше, чем у русских, как выше и вероятность гетерозиготного носительства генотипа С/Т.

При анализе полиморфизма гена eNOS на фоне отсутствия этнических особенностей носительства патологических аллелей у здоровых было установлено преобладание накопления мутантного аллеля Т у русских, перенесших ИИ, тогда как гетерозиготное носительство генотипа G/Т, имеющего неблагоприятное прогностическое значение, преобладает у эрзя, перенесших ИИ.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: tanja_kuznecova_@mail.ru

Источник