Полиморфные варианты rs445925 и rs4420638 гена APOC1 как генетические предикторы развития облитерирующего атеросклероза сосудов нижних конечностей

Облитерирующий атеросклероз сосудов нижних конечностей (ОАСНК) — одна из наиболее распространенных форм заболеваний артерий нижних конечностей — нозологий, сопровождающихся постепенной закупоркой артерий сосудов и вызывающих синдром их хронической ишемии [1][2]. В мире от заболеваний периферических артерий страдают около 236 млн человек [3]. Многочисленные исследования указывают на мультифакториальную природу ОАСНК, что означает вовлеченность как средовых, так и генетических факторов в его развитие [4][5]. Согласно данным каталога полногеномных ассоциативных исследований (GWAS, genome-wide association study), к настоящему времени выполнено 5 крупных исследований, в результате которых установлено 260 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), ассоциированных с предрасположенностью к заболеваниям периферических артерий (https://www.ebi.ac.uk/gwas/home). Кроме того, огромное число исследований выполнено в отношении и других форм атеросклероза, и значительная доля локусов, имеющих патогенетическое значение для его развития, представлена генами, вовлеченными в регуляцию липидного обмена [6]. Одним из таких генов является APOC1, кодирующий аполипопротеин С1 — самый маленький из всех аполипопротеинов, который участвует в транспорте и метаболизме липидов [7]. В частности, GWAS установлены SNP rs445925 и rs4420638 в некодирующей части гена APOC1, которые показали сильные эффекты на уровень холестерина и липопротеидов низкой плотности (ЛНП) [8]. Однако данные полиморфные варианты не были предметом исследований в оценке предрасположенности к атеросклерозу за исключением rs4420638, в отношении которого выявлена связь с ишемической болезнью сердца [9]. Учитывая потенциальную связь полиморфных вариантов гена APOC1 с атерогенными изменениями липидного обмена, данные локусы представляют интерес как генетические маркеры предрасположенности к атеросклерозу. Целью настоящего пилотного исследования было изучение вовлеченности SNP rs445925 и rs4420638 гена APOC1 в развитие ОАСНК.

Материал и методы

Исследование выполнено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики и принципами Хельсинской декларации. Протокол исследования был одобрен Региональным этическим комитетом Курского государственного медицинского университета (№ 9 от 10.12.2019). У всех участников было получено письменное информированное согласие до включения в исследование. Материалом исследования была выборка неродственных индивидов славянского происхождения общей численностью 1278 человек, в т. ч. 630 больных ОАСНК и 648 относительно здоровых лиц, не имеющих каких-либо хронических заболеваний. Больные ОАСНК проходили стационарное лечение на базе отделения сосудистой хирургии ГМУ Курской областной клинической больницы. Для верификации диагноза ОАСНК использовали критерии Национальных рекомендаций по диагностике и лечению заболеваний артерий нижних конечностей 2019г. Для оценки степени поражения периферических артерий всем пациентам с ОАСНК проводилось ультразвуковое дуплексное сканирование и ангиография артерий нижних конечностей. Степень атеросклеротического поражения артерий по результатам инструментального исследования выражали значениями: 1 (стеноз ≤50%), 2 (стеноз 51-70%) и 3 (стеноз ≥71%). Все участники исследования проходили анкетирование относительно факторов риска болезни с использованием валидированного опросника [10]. Для молекулярно-генетических исследований у каждого участника исследования проводился сбор 5 мл венозной крови в пробирки с 0,5 М ЭДТА. Геномную ДНК выделяли стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции и преципитации этанолом. Генотипирование SNP rs445925 и rs4420638 гена APOC1 проводилось с использованием геномного масс-спектрометра MassARRAY-4 (Agena Bioscience, США). У части пациентов были доступны данные липидограммы крови: общего холестерина (58%), ЛНП (6%), липопротеиды высокой плотности (ЛВП) (9%) и триглицериды (14%).

Анализ ассоциации аллелей, генотипов и гаплотипов с риском развития ОАСНК проводился с использованием статистических программ SNPStats (https://www.snpstats.net/start.htm) и PLINK, v1.9. Для оценки ассоциаций генетических маркеров с риском развития ОАСНК рассчитывали отношение шансов (OR) с 95% доверительным интервалом (ДИ). Уровень значимости ассоциаций (P_perm) оценивался посредством адаптивного пермутационного теста в программе PLINK. Статистический пакет STATISTICA 13.3 (TIBCO Software Inc., США) использовался для оценки характера распределения количественных признаков (тест Колмогорова-Смирнова) и анализа ассоциаций диплотипов с риском развития болезни. В случае отклонения количественного признака от нормального распределения проводили его нормализацию для использования линейно-регрессионного анализа и расчета уровня значимости ассоциации с фенотипом. Связь SNP с лабораторными и инструментальными характеристиками (липидный состав крови, данные дуплексного сканирования и ангиографии) анализировались с использованием программы SNPStats.

Результаты

Представляла интерес оценка совместного влияния исследованных полиморфных вариантов посредством анализа гаплотипов гена APOC1 на степень атеросклеротического поражения периферических артерий. На рисунке 1 представлено схематическое изображение связи гаплотипов гена APOC1 c поражением отдельных ветвей периферических артерий у больных ОАСНК по результатам ангиографии и ультразвукового исследования (УЗИ) артерий. Установлено, что по данным УЗИ гаплотип rs445925A-rs4420638A (H2) ассоциирован, с одной стороны, с большей степенью стеноза внутренней подвздошной артерии справа (0,57, 95% ДИ: 0,28-0,86, P=0,0001), с другой — с меньшим стенозированием задней большеберцовой артерии как справа (-4,24, 95% ДИ: -6,69 — -1,79, P=0,0007), так и слева (-2,87, 95% ДИ: -5,33 — -0,4, P=0,02). По результатам ангиографического исследования выявлена связь гаплотипа H2 с большей степенью стеноза малоберцовой артерии слева (1,89, 95% ДИ: 0,9-2,87, P=0,0002), а также выраженная связь со стенозированием бранши аорто-бедренного протеза справа (10,25, 95% ДИ: 7,7-12,81, P<0,0001) у пациентов, у которых ранее выполнялась операция по аорто-бедренному шунтированию. До данным УЗИ гаплотип rs445925G-rs4420638G (H3) ассоциировался с повышенным стенозированием брюшного отдела аорты (1,18, 95% ДИ: 0,03-2,34, P=0,04), общей бедренной артерии слева (6,08, 95% ДИ: 1,46-10,7, P=0,01), проксимального отдела поверхностной бедренной артерии справа (3,29, 95% ДИ: 0,02-6,56, P=0,05), а также с меньшей степенью стеноза задней большеберцовой артерии справа (-2,84, 95% ДИ: -5,44 — -0,25, P=0,03). Согласно данным ангиографии гаплотип H3 также ассоциировался со степенью стеноза внутренней подвздошной артерии справа (1,75, 95% ДИ: 0,09-3,4, P=0,04) и передней большеберцовой артерии справа (1,71, 95% ДИ: 0,16-3,26, P=0,03). По данным ангиографического исследования также установлено, что гаплотип rs445925A-rs4420638G (H4) ассоциирован со степенью стеноза брюшной аорты (13,26, 95% ДИ: 10,43-16,10, P<0,0001), общей бедренной артерии справа (1,39, 95% ДИ: 0,05-2,74, P=0,04) и подколенной артерии слева (3,84, 95% ДИ: 0,38-7,3, P=0,03). Кроме того, по данным УЗИ артерий гаплотип H4 был связан с более выраженной степенью стеноза наружной подвздошной артерии слева (3,94, 95% ДИ: 0,65-7,23, P=0,02), задней большеберцовой артерии справа (19,81, 95% ДИ: 9,01-30,61, P=0,0003) и слева (8,2, 95% ДИ: 1,40-14,64, P=0,02).

Обсуждение

Аполипопротеин С1 является одним из важных регуляторов метаболизма липидов, связывается с липопротеинами, богатыми триглицеридами, и ЛВП [7]. APOC1 действует на рецепторы липопротеинов, ингибируя связывание APOE и подавляя активность липопротеинлипазы, печеночную липазы, фосфолипазу А2, белка-переносчика холестерина, а также активируя лецитин-холестерин-ацилтрансферазу [7]. В результате настоящего исследования впервые установлено, что полиморфизмы rs445925 и rs4420638 тесно ассоциированы с предрасположенностью к ОАСНК и степенью стенозирования атеросклеротическим процессом различных периферических артерий. Рисковой значимостью характеризовались аллели rs445925A и rs4420638G. Наиболее сильное влияние на развитие ОАСНК показал полиморфизм rs445925, который расположен в 2,3kb в 5'-конце гена APOC1. Учитывая отсутствие сцепления между исследованными локусами, их эффекты на риск развития ОАСНК можно считать независимыми. Выраженные ассоциации диплотипов APOC1 могут указывать на синергичный эффект исследованных полиморфизмов на ОАСНК — увеличение числа унаследованных вариантных аллелей пропорционально увеличивало риск развития болезни.

Заключение

По результатам настоящего исследования впервые установлено, что полиморфные варианты rs445925 и rs4420638 гена APOC1 являются частью генетической предрасположенности к ОАСНК и оказывают влияние на степень стенозирования периферических артерий. Отсутствие функциональных исследований данных полиморфных локусов не позволяет на данный момент объяснить молекулярные механизмы, посредством которых данные генетические варианты вовлечены в патогенез болезни. Необходимы дальнейшие исследования по изучению вовлеченности различных полиморфных вариантов гена APOC1 в развитие ОАСНК, а также атеросклероза коронарных и церебральных артерий с оценкой вовлеченности в патогенез болезни показателей липидного состава крови, коагуляции, иммунных и воспалительных маркеров. Результаты таких исследований позволят не только понять природу выявленных нами генно-фенотипических взаимосвязей, но и оказаться востребованными в клинической практике ангиологов и сосудистых хирургов в качестве генетических предикторов атеросклероза периферических артерий и маркеров, на основании которых можно осуществлять индивидуальное прогнозирование риска развития рестенозов артерий и выбора способов хирургической реваскуляризации как элементов персонализированной медицины.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.