ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО МЕТИЛИРОВАННЫХ ГЕНОВ, ПОТЕНЦИАЛЬНО СВЯЗАННЫХ С АТЕРОСКЛЕРОЗОМ У ЧЕЛОВЕКА

Цель. Идентификация генов, различающихся по уровню метилирования ДНК между клетками артерий, пораженных атеросклерозом, и интактными сосудами у пациентов с атеросклеротическим поражением коронарных и сонных артерий.

Материал и методы. В группу обследования вошли пациенты с атеросклерозом, которым проведены плановые операции аортокоронарного шунтирования и каротидной эндартерэктомии, а также относительно здоровые индивиды. Оценка уровня метилирования отдельных 27578 CpG-сайтов/14475 генов выполнена с использованием микрочипа Infinium Human Methylation27 BeadChip (Illumina) в образцах атеросклеротически измененных коронарных (n=6) и сонных артерий (САБ, n=6), интактных внутренних грудных артерий (n=8) и больших подкожных вен (n=8) пациентов. Уровень метилирования в локусе 2q31.1 (HOXD4/HOXD3/MIR10B) определялся с помощью бисульфитного пиросеквенирования ДНК в образцах САБ и лейкоцитах у одних и тех же пациентов (n=130), а также в лейкоцитах относительно здоровых мужчин (n=110). Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакетов профессиональных программ.

Результаты. В клетках атеросклеротически измененных артерий по сравнению с интактными сосудами изменение уровня метилирования на 20 % и более установлено для 46 CpG-сайтов/42 генов (p_FDR < 0,05). Из них 8 генов (TLR4, TRAF1, ABCB11, NPR2, ALOX12, TMEM182, ALX4 и FABP1) являются известными кандидатами для атеросклероза/его факторов риска в результате исследований генетических ассоциаций. Наибольшее количество CpG-сайтов, в которых выявлено существенное снижение уровня метилирования в клетках атеросклеротически измененных артерий по сравнению с интактными сосудами, располагалось в локусе 2q31.1, содержащем гены HOXD4/HOXD3/MIR10B. В лейкоцитах пациентов уровень метилирования одного из CpG-сайтов в локусе 2q31.1 (HOXD4/HOXD3/MIR10B) выше у курящих (18±5 %), чем у некурящих (14±6 %; p < 0,05), а уровень метилирования другого CpG-сайта в данном регионе генома ниже у тех, кто перенес ишемический инсульт (18±8 %) по сравнению с индивидами без инсульта в анамнезе (20±7 %; p < 0,05).

Заключение. Меньшая доля идентифицированных дифференциально метилированных генов между клетками артерий, пораженных атеросклерозом, и интактными сосудами связана с атеросклерозом/его факторами риска в результате исследований генетических ассоциаций. Установлено, что изменение уровня метилирования в локусе 2q31.1 (HOXD4/HOXD3/MIR10B) ассоциировано с атеросклеротическим поражением артерий, а в лейкоцитах пациентов уровень метилирования в данном регионе генома связан с курением и ишемическим инсультом.

1. Shalnova SA, Konradi AO, Karpov YuA, et al. Mortality analysis from cardiovascular diseases in 12 regions of the Russian Federation participating in the study “Epidemiology of cardiovascular diseases in various regions of Russia”. Russ J Cardiol 2012; 97: 6-11. (In Russ.) Шальнова С. А., Конради А. О., Карпов Ю. А., и др. Анализ смертности oт сердечно-сосудистых заболеваний в 12 регионах Российской Федерации, участвующих в исследовании “Эпидемиология сердечно-сосудистых заболеваний в различных регионах России”. Российский Кардиологический Журнал 2012; 97: 6-11.

2. Dzizinsky AA, Puzyrev VP. Heredity and atherosclerosis. Nauka. Novosibirsk: 1977. p. 176. (In Russ.) Дзизинский А. А., Пузырев В. П. Наследственность и атеросклероз. Наука. Новосибирск: 1977 С. 176.

3. Bjorkegren JLM, Kovacic JC, Dudley Jt, et al. Genome-wide significant loci: How important are they?: systems genetics to understand heritability of coronary artery disease and other common complex disorders. J Am Coll Cardiol 2015; 65: 830-45.

4. Eichler EE, Flint J, Gibson G, et al. Missing heritability and strategies for finding the underlying causes of complex disease. Nat Rev Genet 2010; 11: 446-50.

5. Hai Z, Zuo W. Aberrant DNA methylation in the pathogenesis of atherosclerosis. Clin Chim Acta 2016; 456: 69-74.

6. Muka T, Koromani F, Portilla E, et al. The role of epigenetic modifications in cardiovascular disease: A systematic review. Int J Cardiol 2016; 212: 174-83.

7. Fernandez-Sanles A, Sayols-Baixeras S,. Subirana I, et al. Association between DNA methylation and coronary heart disease or other atherosclerotic events: A systematic review. Atherosclerosis 2017; s0021-9150: 30225-3.

8. Bibikova M, Le J, Barnes B, et al. Genome-wide DNA methylation profiling using Infinium assay. Epigenomics 2009; 1: 177-200.

9. Sharma S,. Garg I, Ashraf MZ. TLR signalling and association of TLR polymorphism with cardiovascular diseases. Vascul Pharmacol 2016; 87: 30-7.

10. Hessler N, Geisel MH, Coassin S,. Et al. Linkage and Association Analysis Identifies TRAF1 Influencing Common Carotid Intima–Media thickness. Stroke 2016; 47: 2904-9.

11. Mashima R, Okuyama T. The role of lipoxygenases in pathophysiology; new insights and future perspectives. Redox Biol 2015; 6: 297-310.

12. McCaffery JM, Papandonatos GD, Huggins Gs, et al. Human cardiovascular disease IBC chip-wide association with weight loss and weight regain in the look AHEAD trial. Hum Hered 2013; 75: 160-74.

13. Schroeder F, McIntosh AL, Martin GG, et al. Fatty Acid Binding Protein-1 (FABP1) and the Human FABP1 t94A Variant: Roles in the Endocannabinoid System and Dyslipidemias. Lipids 2016; 51: 655-76.

14. Ellis KL, Newton-Cheh C, Wang TJ, et al. Association of genetic variation in the natriuretic peptide system with cardiovascular outcomes. J Mol Cell Cardiol 2011; 50: 695-701.

15. Kim YK, Kim Y, Hwang MY, et al. Identification of a genetic variant at 2q12.1 associated with blood pressure in Eur Heart J by genome-wide scan including gene-environment interactions. BMC Med Genet 2014; 15: 65.

16. Sladek R, Rocheleau G, Rung J, et al. A genome-wide association study identifies novel risk loci for type 2 diabetes. Nature 2007; 445: 881-5.

17. Leenen FA, Muller CP, Turner JD. DNA methylation: conducting the orchestra from exposure to phenotype? Clin. Epigenetics 2016; 8: 92.

18. Pruett ND, Visconti RP, Jacobs DF, et al. Evidence for Hox-specified positional identities in adult vasculature. BMC Dev Biol 2008; 8: 93.

19. Burridge KA, Friedman MH. Environment and vascular bed origin influence differences in endothelial transcriptional profiles of coronary and iliac arteries. AJP Hear Circ Physiol 2010; 299: H837-H846.

20. Jiang Y-Z, Manduchi E, Stoeckert CJ, et al. Arterial endothelial methylome: differential DNA methylation in athero-susceptible disturbed flow regions in vivo. BMC Genomics 2015; 16: 506.

21. Seifert A, Werheid DF, Knapp sM, et al. Role of Hox genes in stem cell differentiation. World J Stem Cells 2015; 7: 583-95.

22. Bhatlekar S,. Fields JZ, Boman BM. HOX genes and their role in the development of human cancers. J Mol Med 2014; 92: 811-23.

23. Wang M, Xie H, Shrestha S,. Et al. Methylation alterations of Wt1 and homeobox genes in inflamed muscle biopsy samples from patients with untreated juvenile dermatomyositis suggest self-renewal capacity. Arthritis Rheum 2012; 64: 3478-85.

24. Shen X, Fang J, Lv X, et al. Heparin impairs angiogenesis through inhibition of microRNA-10b. J Biol Chem 2011; 286: 26616-27.

25. Wang D, Xia M, Yan X, et al. Gut microbiota metabolism of anthocyanin promotes reverse cholesterol transport in mice via repressing miRNA-10b. Circ Res 2012; 111: 967-81.

26. Tian Y, Luo A, Cai Y, et al. MicroRNA-10b promotes migration and invasion through KLF4 in human esophageal cancer cell lines. J Biol Chem 2010; 285: 7986-94.

27. Aavik E, Lumivuori H, Leppänen O, et al. Global DNA methylation analysis of human atherosclerotic plaques reveals extensive genomic hypomethylation and reactivation at imprinted locus 14q32 involving induction of a miRNA cluster. Eur Heart J 2015; 36: 993-1000.

28. Bidzhekov K, Gan L, Denecke B, et al. microRNA expression signatures and parallels between monocyte subsets and atherosclerotic plaque in humans. Thromb Haemost 2012; 107: 619-25.

29. Bahena Ocampo I, Espinosa M, Ceballos Cancino G, et al. miR-10b expression in breast cancer stem cells supports self-renewal through negative PteN regulation and sustained AKT activation. EMBO Rep 2016; 17: 648-58.

30. Davalos A, Fernandez-Hernando C. From evolution to revolution: MiRNAs as pharmacological targets for modulating cholesterol efflux and reverse cholesterol transport. Pharmacol Res 2013; 75: 60-72.

31. Devulapally R, Sekar NM, Sekar TV, et al. Polymer nanoparticles mediated codelivery of AntimiR-10b and AntimiR-21 for achieving triple negative breast cancer therapy. ACS Nano 2015; 9: 2290-302.