Роль генов систем натрийуретических пептидов и антиоксидантной защиты в формировании риска развития инфаркта миокарда (предварительные результаты пилотного исследования) | Хуторная М.В., Хрячкова О.Н., Синицкая А.В., Поддубняк А.О., Понасенко А.В., Кашталап В.В.

Введение

Несмотря на обнадеживающие результаты внедрения программ первичной и вторичной профилактики, а также лечения атеротромбоза, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) остаются основной причиной смертности и инвалидности во всем мире [1]. Вклад ССЗ в показатели смертности будет продолжать расти главным образом из-за влияния пандемии новой коронавирусной инфекции, а также из-за более низких показателей охвата населения профилактическими программами в странах с низким и средним доходом [2]. Острые формы ишемической болезни сердца (ИБС), в том числе инфаркт миокарда (ИМ), остаются значимой причиной заболеваемости и смертности от ССЗ в развитых странах [3].

Доказано, что заболевания сердечно-сосудистого континуума имеют мультифакторную природу со значительной генетической составляющей, включая наследственный риск развития ИМ. ССЗ характеризуются сложной генетической структурой с разнообразными комбинациями однонуклеотидных полиморфных вариантов (ОНПВ) [4].

В ранее проведенных отечественными и зарубежными авторами исследованиях была показана связь различных ОНПВ с риском развития и неблагоприятного течения ИМ [5–7]. В первую очередь речь идет о наследственных нарушениях липидного обмена, регуляции сосудистого тонуса, гипераггрегационном и гиперкоагуляционном статусах [8].

Перспективной представляется задача по изучению связи ОНПВ генов воспалительного ответа, миокардиальной и эндотелиальной дисфункции с развившимся ИМ в сибирской популяции. Ранее исследование с оценкой связи генов системного воспалительного ответа было проведено у пациентов в Японии [9]. Исследований с оценкой связи ОНПВ генов системы натрийуретических пептидов в доступной литературе не найдено.

Цель исследования: выявить связь между ОНПВ генов натрийуретических пептидов, системы антиоксидантной защиты и эндотелиальной функции с развитием ИМ.

Материал и методы

В исследование включено 146 пациентов (средний возраст 57 (51; 64) лет) с ИМ с сохраненной и умеренно сниженной фракцией выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ) — 50 (46; 56,25) %, госпитализированных в Кузбасский клинический кардиологический диспансер в 2014–2015 гг. в рамках регистрового исследования. Протокол регистра и генетического исследования был одобрен локальным этическим комитетом НИИ КПССЗ (протокол № 63 заседания объединенного локального этического комитета МБУЗ «Кемеровский кардиологический диспансер» и НИИ КПССЗ от 5 марта 2013 г.). Все пациенты перед включением в исследование подписали информированное добровольное согласие, его форма также была одобрена локальным этическим комитетом.

Характеристика пациентов с ИМ представлена в таблице 1.

Контрольная группа для проведения сравнительного генетического исследования была представлена популяционной выборкой жителей г. Кемерово без острого ИМ (n=300, 190 женщин и 110 мужчин), средний возраст которых составил 53 (21; 80) года. Материалом для исследования послужила геномная ДНК, выделенная из периферической крови по стандартному протоколу. Генотипирование выбранных ОНПВ проводили методом ПЦР в режиме реального времени по технологии TaqMan. Всего отобрано 24 ОНПВ 14 генов. Характеристика полиморфизмов представлена в таблице 2. Были выбраны ОНПВ тех генов, которые ранее уже были изучены в отношении возможной связи с риском развития ИМ в полногеномных исследованиях (GWAS) и в пилотных исследованиях отдельных ОНПВ. Изучаемые гены отражали наследственные характеристики функционирования систем натрийуретических пептидов, антиоксидантной защиты и эндотелиальную функцию.

Статистический анализ данных проводили в программах GraphPad Prism 8 (GraphPad Software), SNPstats (http://bioinfo. iconcologia.net/SNPstats). Расчет нормальности распределения выборки осуществляли методом Краскела — Уоллиса. Количественные данные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха Me (25Q; 75Q). Для анализа различий частот встречаемости генотипов применяли критерий χ² Пирсона либо точный критерий Фишера. Ассоциацию ОНПВ генов с предрасположенностью к развитию ИМ оценивали путем вычисления отношения шансов (ОШ) и 95% доверительного интервала (ДИ) к нему. Частота и эффект рассматриваемых генотипов оценивались по 4 статистическим моделям наследственности (рецессивная, доминантная, овердоминантная, аддитивная). Различия считали статистически значимыми, если p<0,05.

Результаты исследования

Изучение связей ОНПВ обозначенных ранее генов показало, что распределение частот практически всех генотипов в группе с ИМ и в контрольной группе соответствовало ожидаемому при равновесии Харди — Вайнберга. Полиморфный вариант rs4880 SOD2 не прошел данный тест на распределение, поэтому был исключен из дальнейшего анализа. В выборке исследуемых пациентов с ИМ без разделения по полу и возрасту выявлены значимые ассоциации с аллельными вариантами генов CBR1 и CBR3 (гены карбонилредуктазы 1 и 3 системы антиоксидантной защиты) (табл. 3).

При разделении пациентов по гендерному признаку выявлены следующие ассоциации: у мужчин протективным эффектом в отношении предрасположенности к развитию ИМ обладают генотипы ОНПВ rs9024 CBR1, а также rs1056892 CBR3 по доминантной модели наследования. Для аллельных вариантов гена NPR2 (ген рецептора предсердного натрийуретического пептида 2-го типа) продемонстрирован рисковый эффект относительно развития ИМ (табл. 4).

У женщин связь изученных генетических факторов с развитием ИМ может быть ассоциирована (по доминантной модели наследования) с ОНПВ rs13288085 и rs7034957 гена NPR2 и rs9024 гена CBR1, а также rs1056892 гена CBR3, которые характеризуются протективным эффектом (табл. 5).

Обсуждение

В нашем исследовании ОНПВ гена рецептора предсердного натрийуретического пептида В, а также важной составляющей системы антиоксидантной защиты — карбоангидраз — показали связь с развитием ИМ, что может определять их в качестве перспективных маркеров и факторов сердечно-сосудистого риска в первичной профилактике, по аналогии с уже имеющимися моделями генетической предикции риска развития ИМ [10, 11].

Известно, что фермент карбонилредуктаза является одной из нескольких мономерных NADPH-зависимых оксидоредуктаз, обладающих широкой специфичностью к карбонильным соединениям. Нарушения генетической детерминации этого фермента могут ассоциироваться со снижением глобальной антиоксидантной активности организма. Оба изученных нами гена карбонилредуктазы находятся рядом на хромосоме 21q22.12 [12]. При нормальной трансляции гена CBR1 его белок активно метаболизирует многие токсины из окружающей среды и фармакологические субстраты на фоне химиотерапии (доксорубицин). Эксперименты на животных моделях продемонстрировали антиоксидантный эффект гена CBR1 [13]. Манифестация ряда ОНПВ гена CBR1 и связанное с этим снижение интенсивности антиоксидантной защиты могут ассоциироваться с прогрессированием атерогенеза за счет ангиотоксических эффектов аэрополлютантов [14]. Ранее проведенные исследования показали, что ряд других ОНПВ гена CBR1 характеризуется протективными эффектами в отношении развития оксидативного стресса, нейродегенерации, апоптоза и кардиотоксичности [15, 16]. Известны четыре изофермента карбонилредуктазы — CBR1, CBR2, CBR3 и CBR4. Выявлено, что полиморфные варианты rs9024 и rs1056892 генов CBR1 и CBR3 характеризуются миокардиопротективным эффектом при воздействии кардиодепрессорных соединений (при проведении химиотерапии) [17, 18]. О наличии гендерных особенностей трансляции ОНПВ генов карбонилредуктазы ранее в литературе не сообщалось.

Доказано, что концентрации натрийуретических пептидов в циркулирующей плазме могут использоваться для оценки тяжести проявлений сердечной недостаточности, а также клинических эффектов ремоделирования острой ишемии миокарда на фоне атеротромбоза и для прогнозирования риска неблагоприятных исходов у пациентов с ИМ или после кардиохирургической операции [19]. Ранее определено, что ряд полиморфных вариантов генов системы натрийуретических пептидов и их рецепторов ассоциированы с ССЗ, такими как артериальная гипертония [20], инсульт [21] и ИМ [22]. Доказано, что частота и тяжесть периоперационной дисфункции левого желудочка после кардиохирургического вмешательства были ассоциированы с наличием некоторых ОНПВ генов системы натрийуретических пептидов [23].

Ранее также показаны ассоциации ряда ОНПВ гена предсердного натрийуретического пептида с более высокой аггрегационной активностью тромбоцитов [24] и выявлением ИБС в различных популяциях [25, 26]. ОНПВ гена мозгового натрийуретического пептида ассоциировались с сахарным диабетом [27], легочной гипертензией [28] и атеросклеротической реноваскулярной болезнью [29]. При этом в литературе не обнаружено связи изучаемых нами полиморфизмов гена рецепторов натрийуретических пептидов типа В (NPR2) с риском развития ИМ, не описаны и гендерные особенности этих генетических маркеров. На наш взгляд, выявленные особенности генетических факторов могут характеризовать уникальные кардиоваскулярные риски у населения Западной Сибири, что ранее уже было показано в наших исследованиях [30].

Заключение

Полученные результаты пилотного исследования показали, что некоторые ОНПВ генов натрийуретических пептидов и антиоксидантной защиты обладают рисковым и протективным эффектом в отношении предрасположенности к развитию ИМ. Стоит отметить, что установленные ассоциации имеют гендерные различия. Так, у мужчин аллельные варианты rs2236289 и rs7034957 гена NPR2 (рецептора натрийуретического пептида типа В) ассоциированы с повышенным риском развития ИМ, а CBR1 rs9024, CBR3 rs1056892 снижают риск развития ИМ в 1,5 раза. Для женщин показан протективный эффект полиморфных вариантов rs13288085 и rs7034957 гена NPR2, а также rs9024 гена CBR1.

Полученные предварительные результаты указывают на необходимость проведения дальнейших исследований выявленных ОНПВ в отношении тяжести течения ИМ и риска повторных сердечно-сосудистых событий в отдаленном периоде.

Сведения об авторах:

Хуторная Мария Владимировна — младший научный сотрудник лаборатории геномной медицины отдела экспериментальной медицины НИИ КПССЗ; 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый б-р, д. 6; ORCID iD 0000-0002-9714-4080.

Хрячкова Оксана Николаевна — к.б.н., младший научный сотрудник лаборатории геномной медицины отдела экспериментальной медицины НИИ КПССЗ; 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый б-р, д. 6; ORCID iD 0000-0002-6620-5960.

Синицкая Анна Викторовна — к.б.н., научный сотрудник лаборатории геномной медицины отдела экспериментальной медицины НИИ КПССЗ; 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый б-р, д. 6; ORCID iD 0000-0002-4467-8732.

Поддубняк Алена Олеговна — лаборант-исследователь лаборатории геномной медицины отдела экспериментальной медицины НИИ КПССЗ; 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый б-р, д. 6; ORCID iD 0000-0001-7388-356X.

Понасенко Анастасия Валериевна — к.м.н., заведующая лабораторией геномной медицины отдела экспериментальной медицины НИИ КПССЗ; 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый б-р, д. 6; ORCID iD 0000-0002-3002-2863.

Кашталап Василий Васильевич — д.м.н., доцент, заведующий отделом клинической кардиологии НИИ КПССЗ; 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый б-р, д. 6; ORCID iD 0000-0003-3729-616Х.

Контактная информация: Кашталап Василий Васильевич, e-mail: v_kash@mail.ru.

Прозрачность финансовой деятельности: статья опубликована в рамках научно-исследовательской работы по теме НИИ КПССЗ «Разработка инновационных моделей управления риском развития болезней системы кровообращения с учетом коморбидности на основе изучения фундаментальных, клинических, эпидемиологических механизмов и организационных технологий медицинской помощи в условиях промышленного региона Сибири» (научный руководитель — академик РАН О.Л. Барбараш), № госрегистрации 122012000364-5 от 20.01.2022.

Конфликт интересов отсутствует.

Статья поступила 18.01.2023.

Поступила после рецензирования 10.02.2023.

Принята в печать 27.02.2023.

About the authors:

Maria V. Khutornaya — junior researcher of the Genomic Medicine Laboratory of the Experimental Medicine Department, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; 6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-9714-4080.

Oksana N. Khryachkova — C. Sc. (Biol.), junior researcher of the Genomic Medicine Laboratory of the Experimental Medicine Department, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; 6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-6620-5960.

Anna V. Sinitskaya — C. Sc. (Biol.), junior researcher of the Genomic Medicine Laboratory of the Experimental Medicine Department, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; 6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-4467-8732.

Alena O. Poddubnyak — assistant researcher of the Genomic Medicine Laboratory of the Experimental Medicine Department, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; 6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-7388-356X.

Anastasia V. Ponasenko — C. Sc. (Med.) Head of the Genomic Medicine Laboratory of the Experimental Medicine Department, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; 6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-3002-2863.

Vasiliy V. Kashtalap — Dr. Sc. (Med.), associate professor, Head of the Department of clinical Cardiology, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; 6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-3729-616Х.

Contact information: Vasiliy V. Kashtalap, e-mail: v_kash@mail.ru.

Financial Disclosure: the article was published within the research topic of the Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases: The Development of Innovative Models for Managing the Risk of the Circulatory System Disease Development with Consideration of Comorbidity Based on the Investigation of Fundamental, Clinical and Epidemiological Mechanisms and Healthcare Organizational Technologies in the Conditions of the Siberian Industrial Region (Academic Advisor — O.L. Barbarash, RAS Academician), State Registration No. 122012000364-5 of 20.01.2022.

There is no conflict of interests.

Received 18.01.2023.

Revised 10.02.2023.

Accepted 27.02.2023.