Роль полиморфизма гена β-1-адренорецепторов в развитии дилатационной кардиомиопатии | Кузнецова О.О., Никулина С.Ю., Чернова А.А., Максимов В.Н., Матюшин Г.В.

Введение

Дилатационная кардиомиопатия (ДКМП) — редкое заболевание сердца, характеризующееся дилатацией левого желудочка и систолической дисфункцией, приводящими к сердечной недостаточности и внезапной сердечной смерти [1]. По данным литературы, встречаемость ДКМП колеблется от 5 до 10 случаев на 100 тыс. населения [2, 3]. Дилатационная кардиомиопатия относится к наследственным заболеваниям сердца, которые в значительной степени обусловлены моногенными нарушениями. Понимание молекулярной патологии наследственных заболеваний сердца значительно улучшилось с достижениями в области молекулярной генетики, и генетическое тестирование становится все более доступным как часть диагностических и прогностических инструментов [4].

В настоящее время, несмотря на то что несколько состояний были идентифицированы как причины развития ДКМП (вирусные инфекции, аутоиммунные расстройства), большое количество случаев классифицируются как идиопатические [5]. Недавние исследования показывают, что почти в 60% случаев данная патология является наследственной. Технологические достижения в области генетического анализа выявили более 60 генов, связанных с этим заболеванием. Все эти гены кодируют широкий спектр белков миоцитов, главным образом саркомерных и десмосомных, но физиопатологические пути еще не полностью раскрыты [6]. Одним из таких генов является ген β-1-адренорецепторов ADRB1. Этот ген локализован на коротком плече 10-й хромосомы — 10q24-q26. Ген составляет 1434 bp, и в его структуре отсутствуют интроны. Этот ген кодирует белок, состоящий из 477 аминокислот [3].

Доказано, что у пациентов с сердечной недостаточностью полиморфизм гена ADRB1 с заменой амионокислот в пози-ции 49 ассоциирован с выживаемостью. Проводились исследования по влиянию полиморфизма одного нуклеотида (ПОН) на застойную сердечную недостаточность (ЗСН). При исследовании 49-го кодона гена ADRB1 было сделано предположение, что полиморфный аллель Gly49 связан с ДКМП, однако в ходе другого исследования подтвердить это не удалось [7, 8]. В другой работе показано, что частота госпитализаций и уровень смертности среди пациентов с ЗСН при наличии полиморфного аллеля Gly49 ниже, чем при наличии аллеля Ser49 [9]. Было высказано предположение, что Gly49 принимает участие в защитном действии на миокард при ЗСН [7]. При проведении исследования в японской популяции зависимости между полиморфизмом гена и ЗСН не выявлено [10].

В одном из исследований проводилось определение связи гена ADRB1 Ser49Gly (rs1801252) и Arg389Gly (rs1801253) с восстановлением фракции выброса левого желудочка у пациентов с сердечной недостаточностью. Установлено, что гомозиготные по полиморфизму гена ADRB1 Ser 49Ser пациенты имели достоверно большую вероятность восстановления фракции левого желудочка, чем носители Gly49 [11].

Принимая во внимание, что ADRB1 являются основными регуляторами сердечного ритма, можно предположить, что специфические ПОН гена ADRB1 оказывают клинически значимое влияние на частоту сердечных сокращений (ЧСС). В популяциях Японии и Китая полиморфизм гетерозиготного генотипа (Ser49Gly) влиял на сердечный ритм в покое независимо от других факторов. У пациентов с гомозиготным генотипом (Gly49) наблюдается снижение ЧСС на 5 в минуту по сравнению с этим показателем у пациентов с гомозиготным генотипом (Ser49) [12].

ADRB1 напрямую влияют на сердечный выброс и способность переносить физическую нагрузку. При определении способности переносить физическую нагрузку у пациентов с идиопатической или ишемической кардиомиопатией было выявлено, что пациенты, гомозиготные по полиморфному аллелю Gly389, были значительно слабее, чем пациенты с аллелем Arg389. У пациентов с ЗСН, которые ожидали пересадку сердца, при наличии полиморфного аллеля Arg389 наблюдалось значительное увеличение потребления кислорода и периода физической активности, чем у пациентов с полиморфным аллелем Gly389 [13].

Таким образом, есть основания предполагать, что, зная особенности полиморфизма гена ADRB1 при кардиомиопатиях различного генеза, можно будет повлиять на предотвращение риска внезапной сердечной смерти при свое­временной диагностике данной патологии.

Цель исследования: выявить закономерности развития идиопатической ДКМП и дилатации миокарда ишемического генеза (ДМ ИГ), исследуя полиморфный вариант rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1.

Материал и методы

Проведено проспективное исследование, в которое включены пациенты женского и мужского пола, старше 18 лет, жители Красноярского края. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. Войно-Ясенецкого Минздрава России. Все пациенты подписывали информированное согласие на участие в исследовании.

Обследован 221 пациент с ДКМП и ДМ ИГ. Средний возраст больных составил 55,30±9,69 года (от 20–70 лет). Пациентов с ДКМП было 111 человек, из них 99 (89,2%) мужчин. Средний возраст больных с ДКМП составил 51,73±9,74 года.

Группу пациентов с ДМ ИГ составили 110 человек, из них 100 (91,5%) мужчин. Средний возраст больных данной группы составил 58,68±8,38 года.

В контрольную группу включен 221 человек (199 мужчин; средний возраст 53,6±4,8 года), не имевших, по данным обследования, признаков сердечно-сосудистых заболеваний.

Всем обследуемым проводился стандартный набор лабораторных, инструментальных исследований, в т. ч. коронароангиография. При подозрении на миокардит проводилась магнитно-резонансная томография сердца. Первая группа пациентов была сформирована с учетом отсутствия возможных причин развития дилатации полостей сердца. Пациенты с проявлениями ИБС были отнесены во вторую группу.

Всем пациентам был проведен молекулярно-генетический анализ с целью выявления носительства генотипов полиморфизма rs 1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1. С помощью метода фенолхлороформной экстракции выделяли структуру ДНК. Методом полимеразной цепной реакции проводили генотипирование полиморфизма rs 1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1 с последующим анализом полиморфизма длины рестрикционных фрагментов [14].

Также при анализе показателей частоты аллелей и генотипов гена ADRB1 мы использовали так называемую «сверхдоминантную модель», т. е. объединенное сравнение двух гомозиготных генотипов с гетерозиготным. Мы сравнивали частоту генотипов AG и суммарную частоту генотипов AA и GG в основных группах (пациенты с ДКМП
и ДМ ИГ) и группе контроля.

Для статистической обработки данных использовали пакет статистических программ Statistica v. 7.0. Используя критерий χ², проводили оценку значимости межгрупповых различий и соответствия частоты генотипов закону Харди — Вайнберга в исследуемой выборке. По отношению шансов (ОШ) и его 95% доверительному интервалу (ДИ) рассчитывали силу ассоциаций генотипических характеристик исследуемых генов с риском возникновения неблагоприятного исхода. При ОШ=1 подтверждалось отсутствие ассоциаций, при OШ>1 — положительная связь аллеля или генотипа с заболеванием, при OШ<1 — отрицательная связь аллеля или генотипа с заболеванием.

Результаты исследования

Распределение частоты встречаемости генотипов среди пациентов с ДКМП обоего пола было следующим: 70,3% пациентов — носители распространенного гомозиготного генотипа A145A; 27,0% — носители гетерозиготного генотипа A145G; 2,7% — носители редкого гомозиготного генотипа G145G. В группе контроля преобладали носители гомозиготного генотипа по распространенному аллелю A145A — 71,9%. Меньше было носителей гетерозиготного генотипа A145G — 25,3% и еще меньше (2,7%) — носителей гомозиготного генотипа G145G по редкому аллелю. Анализ распределения частоты генотипов полиморфного локуса rs 1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1 не показал различий между пациентами с ДКМП и группой здоровых лиц.

Количество больных ДКМП мужчин — носителей распространенного гомозиготного генотипа A145A составило 69,7%, носителей гетерозиготного генотипа A145G — 28,3%, а носителей редкого гомозиготного генотипа G145G — 2,0%. В группе контроля также преобладали мужчины — носители гомозиготного генотипа по распространенному аллелю A145A — 72,9% (табл. 1).

Не выявлено достоверных отличий по полиморфным аллельным вариантам rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1 между мужчинами с ДКМП и мужчинами контрольной группы. В то же время при сравнении частоты аллелей полиморфного локуса rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRВ1 установлено, что аллель 145А у мужчин с ДКМП встречался статистически значимо чаще, чем у мужчин в группе контроля — 83,8% против 59,3% (р=0,0001).

Среди пациентов с ДМ ИГ в целом носителями распространенного гомозиготного генотипа A145A были 68,2%, носителями гетерозиготного генотипа A145G — 29,1%, а носителями редкого гомозиготного генотипа G145G — 2,7%. В контрольной группе количество носителей соответствующих генотипов составило 71,9, 25,3 и 2,7% соответственно. В группе пациентов с ДМ ИГ не выявлено ассоциации с полиморфизмом rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1, так как результаты сравнения с данными лиц контрольной группы были статистически незначимы.

Среди мужчин с ДМ ИГ показатели частоты генотипов распределились следующим образом (табл. 2). Количество мужчин — носителей распространенного гомозиготного генотипа A145A составило 67,0%, гетерозиготного генотипа A145G — 30,0%, редкого гомозиготного генотипа G145G — 3,0%. В контрольной группе количество мужчин — носителей соответствующих генотипов составило 72,9, 24,6 и 2,5% соответственно. У пациентов с ДМ ИГ мужского пола не выявлено ассоциации с полиморфизмом rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1.

При сравнении частоты аллелей полиморфного локуса rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRВ1 установлено, что аллель 145А у мужчин с ДМ ИГ встречался статистически значимо чаще, чем у здоровых мужчин контрольной группы (82,0% против 59,3%; р=0,0001).

Достоверных различий по полиморфным аллельным вариантам rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1 между женщинами с ДКМП и ДМ ИГ и женщинами контрольной группы получено не было.

Обсуждение

В нашей работе при исследовании полиморфизма rs 1801252 (Ser49Gly) гена ADRB1 не выявлено значимых различий по частоте генотипов у пациентов с ДКМП и ДМ ИГ и лиц контрольной группы. Однако выявлены различия по частоте аллеля полиморфного локуса rs1801252 (Ser49Gly) гена ADRВ1 между больными и лицами контрольной группы: у больных мужчин с ДКМП и ДМ ИГ аллель 145А встречался статистически значимо чаще, чем в группе контроля. Учитывая, что данные получены при анализе показателей частоты встречаемости аллелей у мужчин с ДКМП и ДМ ИГ, мы предполагаем, что носительство аллеля 145А гена ADRB1 может служить дополнительным фактором риска развития дилатации миокарда наряду с другими факторами риска. Для подтверждения наших выводов требуется исследование с бόльшим размером выборки больных с дилатацией миокарда.

Биологический смысл использования «сверхдоминантной» модели в нашем исследовании предполагает, что для изменения риска развития кардиомиопатий различного генеза у мужчин достаточно хотя бы одного вариантного аллеля, в нашем случае — аллеля А145. В доступной нам литературе не встретились работы, подтверждающие ассоциацию полиморфизма гена ADRВ1 с дилатацией миокарда ишемического генеза и ее идиопатическим вариантом.

Заключение

Наличие генетических особенностей разных популяций определяет важность их изучения. Проведение молекулярно-генетического исследования предикторов наследственной предрасположенности к кардиомиопатиям является актуальным и перспективным. Кардиологи должны будут на­учиться интегрировать эти новые знания в диагностические протоколы, чтобы улучшить ведение семей с наследственными кардиомиопатиями, в частности обсуждать с пациентами и их семьями генетические аспекты этих заболеваний, включая риск передачи болезни в семье. Для этого необходимо базовое понимание принципов генетического консультирования, которое должно будет помочь пациентам преодолеть психологические,социальные, профессиональные, этические и юридические последствия генетического заболевания.

Данные проведенного нами молекулярно-генетического исследования больных с кардиомиопатиями различного генеза могут стать вкладом в мировые базы данных по полногеномным исследованиям и анализа патофизиологических механизмов развития дилатации миокарда.

Сведения об авторах:

Кузнецова Оксана Олеговна — к.м.н., доцент кафедры кардиологии, функциональной и клинико-лабораторной диагностики ИПО, ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. Войно-Ясенецкого Минздрава России; 660022, Россия, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; врач-кардиолог ФГБУ «ФЦ ССХ» Минздрава России; 660020, Россия, г. Красноярск, ул. Караульная, д. 45; ORCID iD 0000-0003-2247-4242.

Никулина Светлана Юрьевна — д.м.н., профессор, заведующая кафедрой внутренних болезней № 1, ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. Войно-Ясенецкого Минздрава России; 660022, Россия, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; ORCID iD 0000-0002-6968-7627.

Чернова Анна Александровна — д.м.н., доцент кафедры внутренних болезней № 1, ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. Войно-Ясенецкого Минздрава России; 660022, Россия, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; ORCID iD 0000-0003-2977-1792.

Максимов Владимир Николаевич — д.м.н., профессор, заведующий лабораторией молекулярно-генетических исследований терапевтических заболеваний; НИИТПМ — филиал ИЦиГ СО РАН; 630089, Россия, г. Новосибирск, ул. Б. Богаткова, д. 175/1; ORCID iD 0000-0002-7165-4496.

Матюшин Геннадий Васильевич — д.м.н., профессор, заведующий кафедрой кардиологии, функциональной и клинико-лабораторной диагностики ФГБОУ ВО КрасГМУ
им. проф. Войно-Ясенецкого Минздрава России; 660022, Россия, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; ORCID iD 0000-0002-0150-6092.

Контактная информация: Кузнецова Оксана Олеговна, e-mail: Isachenko102@inbox.ru. Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует. Статья поступила 14.07.2020, поступила после рецензирования 28.07.2020, принята в печать 11.08.2020.

About the authors:

Oksana O. Kuznetsova — Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Department of Cardiology, Functional, Clinical and Laboratory Diagnosis of the Institute of Continuing Education, Krasnoyarsk State Medical University named after Prof.  Voino-Yasenetsky: 1, Partizana Zheleznyaka, Krasnoyarsk, 660022, Russian Federation; cardiologist, Federal Center for Cardiovascular Surgery: 45, Karaulnaya str., Krasnoyarsk, 660020, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-2247-4242.

Svetlana Yu. Nikulina — Dr. of Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Internal diseases No. 1, Krasnoyarsk State Medical University named after Prof. Voino-Yasenetsky: 1, Partisana Zheleznyaka str., Krasnoyarsk, 660022, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-6968-7627.

Anna A. Chernova — Dr. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Department of Internal Diseases No. 1, Krasnoyarsk State Medical University named after Prof. Voino-Yasenetsky: 1, Partisana Zheleznyaka str., Krasnoyarsk, 660022, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-2977-1792. 

Vladimir N. Maximov — Dr. of Sci. (Med.), Professor, Head of the Laboratory of Molecular Genetic Research of Therapeutic Diseases; Institute of Internal and Preventive Medicine, the branch of Federal Publicly Funded Scientific Institution Federal Research Center of Cytology and Genetics, the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences: 175/1, B. Bogatkova str., Novosibirsk, 630089, Russian Federati on; ORCID iD 0000-0002-7165-4496.

Gennady V. Matyushin — Dr. of Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Cardiology, Functional and Clinical Laboratory Diagnostics, Krasnoyarsk State Medical University named after Prof. Voino-Yasenetsky: 1, Partisana Zheleznyaka str., Krasnoyars, 630022, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-0150-6092.

Contact information: Oksana O. Kuznetsova, e-mail: Isachenko102@inbox.ru. Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned. There is no conflict of interests. Received 14.07.2020, revised 28.07.2020, accepted 11.08.2020.