Прогностическая модель развития кардиомиопатий на основе генетических предикторов

Первичные и вторичные кардиомиопатии являются важными причинами развития сердечной недостаточности (СН), представляя значительную нагрузку для здравоохранения по всему миру.

Дилатационная кардиомиопатия (ДКМП) проявляется диффузным поражением миокарда, развивающимся вследствие воздействия ряда факторов: генетической предрасположенности, вирусной инвазии, нарушений иммунной системы и других патогенных факторов. ДКМП относится к группе некоронарогенных заболеваний миокарда. По данным Гуревич М. А. и др., на их долю приходится 9-10% всех заболеваний системы кровообращения. Прогноз больных этой группы определяется прежде всего прогрессирующим нарушением гемодинамики, тяжелыми расстройствами ритма и проводимости [1].

Дилатация миокарда ишемического генеза (ДМ ИГ) развивается в результате ишемической болезни сердца (ИБС) и может привести к СН в результате потери жизнеспособного миокарда.

Результаты проведенного исследования Вайханская Т. Г. и др. подтверждают важное значение молекулярно-генетической диагностики как неотъемлемой части оценки клинических случаев семейной ДКМП для стратификации риска внезапной сердечной смерти [2]. Выявленные предикторы жизнеопасных желудочковых аритмий позволят своевременно выявлять пациентов с ДКМП в рамках стратификации риска по внезапной сердечной смерти.

Генетические факторы играют важную роль в развитии этих заболеваний. Изучение полиморфизмов одиночных нуклеотидов (SNP) позволяет лучше понять механизмы возникновения кардиомиопатий и идентифицировать группы высокого риска.

Изучаемые полиморфизмы:

1. rs1801252 (адренергический рецептор β1 — ADRB1): Этот SNP находится в гене ADRB1и связан с изменением аминокислоты в положении 389 аргинина на глицин. Исследования показали, что полиморфизм rs1801252 может влиять на функцию сердечно-сосудистой системы и ассоциирован с риском развития ДКМП и ишемической кардиомиопатии. Вариант Arg389 предположительно увеличивает кардиомиоцитарную реактивность на катехоламины [3]. В настоящее время описано несколько полиморфизмов для участков ДНК, кодирующих β1-адренорецепторы. Ведутся исследования по оценке их ассоциированности, в частности полиморфизма A145G (Ser49Gly) в гене ADRB1, кодирующем β1-адренорецепторы у человека с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, в т. ч. нарушений ритма сердца. При этом отмечается тот факт, что результаты исследований могут иметь региональную специфику, обусловленную национальным составом населения [4].
2. rs231775 (цитотоксический Т-лимфоцитарный ассоциированный антиген 4 — CTLA4): этот SNP в гене CTLA4связан с ингибированием активации Т-лимфоцитов. Исследования указывают на его потенциальную роль в модуляции иммунного ответа при кардиомиопатиях, однако данные о связи rs231775 с кардиомиопатиями остаются противоречивыми [5].
3. rs1042713 (адренергический рецептор β2 — ADRB2): SNP в гене ADRB2связан с аминокислотной заменой в позиции 16 аргинина на глицин. Он может влиять на вазодилатацию и метаболические процессы в миокарде. Существуют исследования, показывающие ассоциацию между rs1042713 и кардиомиопатиями, хотя результаты некоторых из них неоднозначны [6].
4. rs1805124 (ген натриевых каналов пятого типа — SCN5A). Ген SCN5Aявляется ответственным за ток натрия. Пусковым механизмом развития потенциала действия является входящий натриевый ток, что обеспечивает сокращение саркомерных белков отдельного кардиомиоцита. В результате этого происходит синхронная работа камер сердца. Этот ген кодирует α-субъединицу натриевого ионного канала. Изменения в структуре гена SCN5Aприводят к развитию разнообразных нарушений ритма [7].
5. rs35068180 (ген матриксной металлопротеиназы 3 типа — MMP-3). Полиморфизм — 1171 5А/6А идентифицирован в 1171-м положении от начала транскрипции. Полиморфный вариант 5А/6А гена ММР3играет важную роль в регулировании уровня ММР-3[8].

Цель: разработать прогностическую модель развития первичной и вторичной кардиомиопатии на основе генетических предикторов.

Материал и методы

В настоящее исследование был включен 221 пациент с кардиомиопатиями. Средний возраст участников составил 55,30±9,69 лет, при этом возрастной диапазон колебался от 20 до 77 лет. Были определены две группы пациентов: 1 группа (111 человек) с идиопатической ДКМП и 2 группа (110 человек) с ДМ ИГ. В 1 группе было 99 мужчин (89,2%) и 12 женщин (10,8%), во 2 группе — 100 мужчин (91,5%) и 10 женщин (8,5%). Контрольная группа включала 221 здорового человека, из которых 200 мужчин и 21 женщина.

Исследование проводилось в соответствии с этическими принципами Хельсинкской декларации. Протокол исследования был одобрен Этическим комитетом (Протокол № 71/2016). От всех участников было получено информированное согласие.

Для идентификации этиологических факторов кардиомиопатий у всех участников были проведены стандартные лабораторные и инструментальные методы обследования, включая коронароангиографию. В случаях подозрения на миокардит использовалась магнитно-резонансная томография сердца с контрастом гадолинием. Определение группы основывалось на исключении или подтверждении этиологических факторов: исключение для ДКМП и наличие характерных признаков ИБС на коронароангиографии для ДМ ИГ.

Из венозной крови всех участников была извлечена ДНК методом фенол-хлороформной экстракции для последующего генотипирования с использованием полимеразной цепной реакции и анализа длин рестрикционных фрагментов.

Анализ данных проводился с помощью программного пакета Statistica версии 7.0. Оценка межгрупповых различий и соответствие распределения генотипов закону Харди-Вайнберга выполнялась с использованием критерия χ². Для оценки ассоциации генотипических характеристик с риском заболевания использовалось отношение шансов (ОШ) с 95% доверительным интервалом (ДИ). ОШ, равное 1, указывало на отсутствие ассоциации; значение ОШ >1 указывало на положительную ассоциацию, а ОШ <1 — на отрицательную ассоциацию. Для выявления генетического вклада в развитие кардиомиопатии и ее отдельных форм был применен метод логистического регрессионного анализа. Оценка статистической значимости регрессионной модели была осуществлена при помощи критерия χ² Вальда. При значении р<0,05 нулевая гипотеза об отсутствии статистической значимости модели не принималась. Проверку модели исходным данным представляли с помощью критерия согласия Хосмера-Лемешева. При р>0,05 наиболее правильной являлась гипотеза о согласованности модели. Прогностическая модель логистической регрессии была построена методом пошагового включения.

Результаты

Частота встречаемости полиморфизмов rs1801252, rs231775, rs1805124, rs1042713, rs35068180 представлена в таблицах 1 и 2.

При проведении сравнительного анализа выявлено, что частота встречаемости редкого аллеля GG в гомозиготном состоянии полиморфизма rs1805124 гена SCN5A чаще встречается у пациентов с ДКМП по сравнению с контрольной группой 8,1% vs 3,2% (р=0,047), соответственно. По другим аллелям изучаемых полиморфизмов значимых отличий между группами не было. В группе ДМ ИГ по сравнению с контрольной группой также чаще встречается редкий аллель GG в гомозиготном состоянии полиморфизма rs1805124 гена SCN5A — 11,8% vs 3,2% (р=0,002). Кроме того, в контрольной группе по сравнению с группой пациентов с ДМ ИГ чаще встречается генотип АА (гомозигота по распространенной аллели) — 33,5% vs 22,7% (р=0,044). Полученные данные частично согласуются с литературными. Так, полиморфизм rs1805124 ассоциирован с ДКМП, ассоциация более значима для пациентов с семейной ДКМП; также у этих лиц редкий аллель GG ассоциировался с 7,39-кратным увеличением риска заболевания, 95% ДИ: 2,88-18,96; P<0,0001, по сравнению с аллелем A.

Однако ассоциация между rs1805124 и риском ДКМП не наблюдалась у пациентов с ишемической ДКМП [9].

На молекулярном уровне rs1801252 влияет на активность β-1 адренергического рецептора, что может изменять кардиомиоцитарную реактивность на эндогенные катехоламины и модулировать ответы на сердечно-сосудистый стресс [3].

Так же, как и по результатам полученных нами данных, проведенные ранее исследования полиморфизма rs1801252 гена ADRB1 [9], в котором участвовали пациенты с идиопатической ДКМП и кардиомиопатией, индуцированной инфарктом миокарда (ДМ ИГ), не выявили отличий с контрольной группой по частоте распространенности аллельных вариантов. Также Amar J, et al. подтверждают, что полиморфизм rs1801252 гена ADRB1 не встречается чаще среди пациентов с кардиомиопатией, вызванной феохромоцитомой, в сравнении с контрольной группой [10].

В метаанализе, включавшем 5495 пациентов, на выявление ассоциации генетических полиморфизмов ADRB1 и ADRB2 с сердечно-сосудистыми событиями и общей смертностью у пациентов с ИБС не доказал данного факта [11].

Однако в исследовании Grytsay ON, et al. в группе пациентов с левожелудочковой гипертрофией, предикторами внезапной сердечной смерти и аритмогенного субстрата были полиморфизмы rs1801253 (C1165G) и rs1801252 (A145G) гена ADRB1 [12].

Антиген 4 цитотоксических Т-лимфоцитов (CTLA4) является ингибирующим рецептором, экспрессируемым на активированных Т-клетках, обладающим регуляторными свойствами. Полиморфизм гена CTLA4 изучался в разных группах пациентов, в основном с аутоиммунными поражениями, сепсисом. Немного исследований в литературе по ассоциации данного полиморфизма с кардиоваскулярной патологией. Генотип G/G варианта Thr17Ala значительно чаще встречался у пациентов с ДКМП по сравнению с контролем. Более высокая частота генотипа G/G была подтверждена в дополнительной когорте пациентов с ДКМП, указывая на то, что этот SNP является фактором риска для ДКМП. Однако данные того же исследования указывают на то, что распространенный вариант CTLA4, Thr17Ala, повышает восприимчивость к ДКМП, но, по-видимому, не влияет на течение заболевания через 1 год после выставления диагноза [5].

Высвобождение чрезмерного количества катехоламинов при феохромоцитоме параганглиоме может привести к жизнеугрожающей катехоламин-индуцированной кардиомиопатии (КИК). Однонуклеотидные полиморфизмы β-1 и α-2c адренергических рецепторов изменяют функцию миоцитарного рецептора и усиленное высвобождение норэпинефрина. Выявлена лишь ассоциация с Alpha 2CDel322-325 и КИК, но не с ADRB2 (rs1042713 для Arg16Gly) у пациентов с КИК [10]. Носители аллеля G гена ADRB2 rs1042713 ассоциированы с увеличенными шансами на инсулинорезистентность. У пациентов с ожирением, у носителей аллеля G показатели липидов крови хуже [10].

Также есть данные об ассоциации полиморфизма rs1042713 гена ADRB2 с вариабельностью артериального давления в покое и во время теста с физической нагрузкой [13].

При проведении логистического регрессионного анализа в нашем исследовании мы проводили оценку значимости предполагаемых предикторов: генетических, возраст, пол для развития ДКМП (табл. 3).

Выполненный многофакторный анализ методом пошагового включения показал статистически значимое влияние предикторов на третьем шаге — полиморфизма rs1805124 аллельного варианта AG/GG гена SCN5A, полиморфизма rs35068180 аллельного варианта 6а/6а гена MMP3 и возраста пациента.

Данная модель представлена следующим уравнением:

,

где: р — вероятность наличия у пациента ДКМП, х1 — наличие генотипа AG/GG rs1805124 (есть — 1, нет — 0), х2 — наличие генотипа 6а/6а rs35068180 (есть — 1, нет — 0), х3 — возраст, е — основание натурального логарифма 2,72.

Коэффициент детерминации (R²) для ДКМП составил 0,198, что указывает на статистически значимое объяснение факторами дисперсии полиморфизма rs1805124 аллельного варианта AG/GG гена SCN5A, полиморфизма rs35068180 аллельного варианта 6а/6а гена MMP3, возраста пациента и зависимой переменной в исследуемой группе пациентов на 19,8%. Общее количество корректных предсказаний составило 65,9%. Критерий Хосмера-Лемешова 0,946, что говорит о высокой прогностической значимости модели.

По литературным данным, логистический регрессионный анализ показал, что носители GG имеют более высокий риск развития ДКМП, чем носители AA + AG (ОШ 5,45, 95% ДИ: 2,23-13,35; P<0,001) [9].

При проведении логистического регрессионного анализа значимости предполагаемых предикторов: генетических, возраст, пол для развития ДМ ИГ получены следующие результаты (табл. 4).

Проведенный многофакторный анализ методом пошагового включения показал статистически значимое влияние предикторов — полиморфизма rs231775 аллельного варианта AG/GG гена CTLA4, полиморфизма rs1805124 аллельных вариантов АА и AG гена SCN5A.

Данная модель представлена следующим уравнением:

,

где: р — вероятность наличия у пациента ДМ ИГ, х1 — наличие генотипа AG/GG rs231775 (есть — 1, нет — 0), х2 — наличие генотипа АА rs1805124 (есть — 1, нет — 0), х3 — наличие генотипа AG rs1805124 (есть — 1, нет — 0), е — основание натурального логарифма 2,72.

Коэффициент детерминации (R²) для ДМ ИГ составил 0,204, что указывает на статистически значимое объяснение факторами дисперсии полиморфизма rs231775 аллельного варианта AG/GG гена CTLA4, полиморфизма rs1805124 аллельных вариантов АА и AG гена SCN5A и зависимой переменной в исследуемой группе пациентов на 20,4%. Общее количество корректных предсказаний составило 68,7%. Критерий Хосмера-Лемешова 0,846, что говорит о высокой прогностической значимости модели.

При изучении частоты вариантов полиморфизмов SCN5A (rs6599230:G >A, c.453C >T, c.1141-3C >A, rs1805124:A >G (p.H558R), rs1805125:C >T (p.P1090L), c.3996C >T и rs1805126:T >C) у пациентов с некомпактным миокардом левого желудочка (НМЛЖ) с наличием или отсутствием аритмий и ассоциации между вариантами и тяжестью заболевания выявлены следующие результаты. Частота полиморфных вариантов SCN5A была значительно выше у пациентов с аритмиями по сравнению с теми, у кого аритмий не было (50% vs 7%: P=0,0003), что предполагает, что эти варианты представляют собой фактор риска для развития аритмий и поддерживает гипотезу о том, что гены, кодирующие ионные каналы, участвуют в патофизиологии НМЛЖ. Пациенты с НМЛЖ и СН также имели высокую частоту полиморфных вариантов SCN5A, что предполагает, что наличие полиморфных вариантов SCN5A и/или аритмий увеличивает тяжесть НМЛЖ [6].

Заключение

Кардиомиопатии являются значительной причиной заболеваемости и смертности по всему миру. Понимание генетической основы этих заболеваний может способствовать разработке новых методов диагностики, профилактики и терапии, что особенно актуально в свете нарастающей распространенности кардиомиопатий и их влияния на качество жизни пациентов.

Генетические исследования в области кардиомиопатий обнаруживают значимые ассоциации между определенными SNP и риском развития заболеваний. Так, согласно результатам проведенного исследования, прогностическую значимость в развитии ДКМП имеет полиморфизм rs1805124 аллельный вариант AG/GG гена SCN5A, полиморфизм rs35068180 аллельный вариант 6а/6а гена MMP3 и возраст пациента, а в развитии ДМ ИГ — полиморфизм rs231775 аллельные варианты AG/GG гена CTLA4, полиморфизм rs1805124 аллельные варианты АА или AG гена SCN5A.

Однако для подтверждения этих связей и полного понимания их механизмов необходимы дополнительные исследования, включая большие когортные исследования и метаанализы. Результаты таких исследований могут стать основой для персонализированных подходов в лечении и профилактике кардиомиопатий.

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