Изучение влияния полиморфизма генов на изменения сосудистой стенки у пациентов с артериальной гипертензией

С 1990 по 2019гг количество людей с артериальной гипертензией (АГ) увеличилось с 650 млн до 1,28 млрд человек, из которых две трети живут в странах с низким и средним уровнем дохода. Среди взрослого населения распространенность АГ составляет 34% у мужчин и 32% у женщин. Повышение артериального давления (АД) приводит к смерти у 8,5 млн человек в результате ишемической болезни сердца (ИБС), инсульта, других сосудистых заболеваний, а также болезней почек во всем мире [1]. У мужчин в возрасте младше 50 лет АГ встречается чаще, а у женщин распространенность АГ увеличивается с возрастом (старше 65 лет) [2][3].

Таким образом, АГ является одной из наиболее актуальных проблем в современном мире. Повышение АД представляет собой один из ключевых факторов риска, который может быть скорректирован и влияет на состояние периферических сосудов.

Помимо пола и возраста, к немодифицируемым факторам риска относится отягощенный семейный анамнез. Связь между наследственной предрасположенностью к сердечно-сосудистым заболеваниям (ССЗ), поражением сосудов и генетическими особенностями является сложной и варьирует от 40 до 60% в зависимости от популяции [4]. В литературных данных появляются все новые подтверждения перекрестной вовлеченности генов-кандидатов, ассоциированных с АГ, в процесс поражения сосудов [5].

Цель нашей работы — изучить взаимосвязь между полиморфизмом определённых генов и степенью артериальной жёсткости в исследуемых группах. Это позволит понять, как полиморфизм этих генов влияет на риск развития ССЗ.

Материал и методы

Было обследовано 77 пациентов от 30 до 70 лет (52,9±11,3 года). Среди обследованных пациентов: 33 (43%) мужчины и 44 (57%) женщины. Всем пациентам была проведена тщательная оценка анамнеза, а также осуществлены измерения роста, массы тела и объёма талии. Кроме того, был проведён клинический осмотр, в ходе которого был рассчитан индекс массы тела (ИМТ).

Помимо этого, были проведены лабораторные исследования, включающие в себя биохимический анализ крови, а также однократный забор крови для выявления генетических полиморфизмов. Диагноз гипертонической болезни был верифицирован в соответствии с рекомендациями Российского кардиологического общества от 2020г.

Исследование проводилось в соответствии с этическими принципами Хельсинкской декларации. Протокол исследования был одобрен этическим комитетом. От всех участников было получено информированное согласие.

Критериями исключения были отказ пациента от исследования, наличие острого инфаркта миокарда или нарушения мозгового кровообращения, нарушения ритма в виде мерцательной аритмии, сахарного диабета 1 типа, тяжёлых нарушений функции почек, выраженной патологии печени и наличие онкологических заболеваний в анамнезе.

Чтобы оценить состояние сосудов и их способность к растяжению, всем участникам исследования провели объёмную сфигмоплетизмографию с использованием прибора VaSera VS-1500, разработанного компанией Fucuda Denshi (Япония). Этот аппарат позволяет измерять АД с помощью осциллометрического метода, который хорошо коррелирует с допплеровской методикой. С помощью прибора были получены плетизмограммы на четырёх конечностях с использованием манжет. Также были проведены электрокардиография и фонокардиография, а также определён сердечно-лодыжечно-сосудистый индекс (CAVI).

Для генетического анализа использовалась геномная ДНК, выделенная из венозной крови пациентов и здоровых добровольцев. Определение аллелей изучаемых полиморфизмов проводилось методом ПЦР в ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета программ "Statistica 10". В случае нормального распределения величин рассчитывались средние значения (m) и их стандартные отклонения (SD). Если же распределение отличалось от нормального, то использовались медиана (Me) и процентили для 25 и 75% процентили. Для качественных данных рассчитывались частоты (%).

В независимых выборках при нормальном распределении признаков в группах достоверность оценивалась по t-критерию Стьюдента. Для зависимых выборок применялись критерии Манна-Уитни (U) и Вилкоксона (W). Статистически значимыми считались различия при p<0,05.

Результаты

На основе информации, полученной из анамнеза, все участники исследования были разделены на две группы: контрольную группу — 23 человека и основную группу с АГ — 44 человека. При статистической обработке данных были выявлены значимые различия между группами пациентов по таким параметрам, как возраст, ИМТ, окружность талии, показатели систолического и диастолического АД, и не имели статистически значимых различий по таким параметрам, как пол, количество курильщиков, частоте сердечных сокращений, отягощённому семейному анамнезу и показателей биохимического анализа крови (табл. 1).

Мы также проанализировали полиморфизм исследуемых генов и выяснили, что в группе пациентов с АГ встречаемость полиморфных генов AGT С521T, GNB3 C825T и NOS3 G894T, которые указывают на предрасположенность к АГ и ССЗ у пациентов основной группы, была выше, чем в контрольной группе (табл. 2).

Чтобы лучше понять, как полиморфизм генов влияет на повышение жесткости сосудистой стенки, пациентов каждой группы разделили на три подгруппы в зависимости от значения показателя CAVI. Этот показатель демонстрирует общую жесткость аорты, бедренной и большеберцовой артерий. Теоретически он не зависит от АД.

В первой подгруппе были пациенты с уровнем CAVI <8 и отсутствием поражения эластичности сосудов, во второй подгруппе CAVI имел пограничные значения и был равен 8,0-8,9, в третьей подгруппе было значение CAVI >9, что говорило о наличии повышенной жесткости артерий у этих пациентов. Эти подгруппы не продемонстрировали статистически значимых различий по половому признаку, возрасту, ИМТ, объёму талии, наличию или отсутствию опыта курения в прошлом, а также по показателям систолического и диастолического АД, частоты сердечных сокращений и биохимическим параметрам крови.

В ходе исследования мы оценили частоту встречаемости полиморфизма С521T в гене AGT. Этот полиморфизм характеризуется заменой цитозина (С) на тимин (Т) в позиции 521 в ДНК гена. Наличие аллеля Т значительно увеличивает риск развития АГ и ИБС.

В основной группе было обнаружено увеличение количества патологических генотипов Т/С и Т/Т во всех трёх подгруппах.

В подгруппе с CAVI >9 у пациентов с АГ было выявлено более частое присутствие генотипа Т/Т по сравнению с подгруппой с CAVI <8. Это может свидетельствовать о том, что данный полиморфизм имеет значение в развитии повышенной жёсткости артерий (рис. 1).

Полиморфизм гена AGT Т704С — это изменение на участке гена AGT, который кодирует белок, происходит точечная мутация, в результате которой тимин (Т) в позиции 704 заменяется на цитозин (С). Это приводит к замене аминокислоты метионина на триптофан.

В подгруппах с CAVI <8 и CAVI 8,0-8,9 наблюдается полиморфизм Т/С, который содержит патологическую С-аллель, чаще встречался в контрольной группе. Однако полиморфизм С/С чаще наблюдался в группе с АГ. Это может указывать на то, что гомозиготы по С-аллелю чаще приводят к повышению АД, в отличие от гетерозиготного генотипа Т/С.

В подгруппе с CAVI >9 патологические полиморфизмы Т/С и С/С достоверно чаще наблюдались в основной группе с АГ. Это может свидетельствовать о значительной роли С-аллеля в повышении сосудистой жесткости у этой категории пациентов (рис. 2).

В процессе изучения распространённости полиморфизма гена GNB3 C825T, при котором происходит замена нуклеотида цитозина на тимин в позиции 825, было выявлено, что генотип Т/С, включающий патологический Т-аллель, чаще встречается в группе с АГ как среди лиц с нормальной эластичностью сосудов, так и среди лиц с повышенной жёсткостью. В подгруппе с CAVI, равным или меньшим 8, полиморфизм Т/Т был сопоставим. Однако в подгруппе с CAVI от 8,0 до 8,9 частота встречаемости патологического генотипа Т/Т была выше в контрольной группе. Это может указывать на то, что у данной группы пациентов существует предрасположенность к поражению сосудов, которая в силу возраста или образа жизни не проявилась к моменту исследования (рис. 3).

Мутация Т786С в гене NOS3 приводит к замене азотистого основания тимина (Т) на цитозин (С) в позиции 786. Наличие С-аллеля, как следствие, увеличивает риск возникновения коронароспазма.

В контрольной группе была зафиксирована следующая частота встречаемости полиморфизма гена NOS3 T786C: в подгруппе с пограничным значением CAVI от 8,0 до 8,9 аллель С/С статистически значимо чаще встречался по сравнению с основной группой. Аллель Т/С, напротив, преобладала в контрольной группе с нормальным значением CAVI, которое было <8.

В подгруппе с высоким значением CAVI (>9) в группе с АГ были выявлены только полиморфизмы С/С и Т/С, содержащие патологическую С-аллель. Это позволяет сделать вывод, что частота встречаемости патологического аллеля выше у пациентов с повышенной сосудистой жесткостью. У таких пациентов риск развития ишемии миокарда также возрастает из-за длительного коронароспазма, вызванного снижением синтеза оксида азота (рис. 4).

Замена гуанина (G) на тимин (T) в позиции 894 гена NOS3 приводит к увеличению риска развития эссенциальной гипертензии, инфаркта миокарда и ишемических нарушений мозгового кровообращения.

В результате исследования, направленного на изучение распространённости генетического варианта NOS3 G894T, было обнаружено, что в группе здоровых людей и среди пациентов с CAVI <8 и CAVI от 8,0 до 8,9 чаще встречается генотип Т/Т по сравнению с группой пациентов, страдающих АГ. Это позволяет предположить, что у пациентов из группы контроля, несмотря на отсутствие клинических признаков АГ и повышения жесткости артерий, вероятность развития этих заболеваний выше.

В основной группе, характеризующейся значениями CAVI в диапазоне от 8,0 до 8,9, аллель T/G обнаруживалась чаще, чем в контрольной группе. В подгруппе с более высокими значениями CAVI (>9) частота встречаемости полиморфизмов T/G и Т/Т была выше, чем полиморфизма G/G (рис. 5).

Обсуждение

Согласно литературным источникам, полиморфизмы гена AGT часто выступают в роли факторов риска развития АГ [6][7]. Этот ген отвечает за выработку ангиотензиногена — белка, который под воздействием ренина превращается в ангиотензин I. В свою очередь, ангиотензин I служит предшественником активного ангиотензина II. Этот белок является ключевым звеном в ренин-ангиотензин-альдостероновой системе, которая отвечает за стойкое и продолжительное повышение АД.

Наличие мутаций C521T и T704C в гене AGT приводит к изменениям в регуляции сосудистого тонуса и пролиферации элементов сосудистой стенки, что, в свою очередь, может способствовать повышению артериальной жёсткости и увеличению риска возникновения инфаркта миокарда.

В ходе нашего исследования мы обнаружили, что у пациентов с АГ чаще встречается полиморфизм C521T гена AGT. Причём патологические варианты этого полиморфизма наблюдаются независимо от того, есть ли у пациента сосудистые заболевания.

Таким образом, полиморфизм C521T гена AGT можно считать признаком раннего поражения сосудов у людей с подтверждённым диагнозом АГ.

Гуаниннуклеотидсвязывающий белок бета-3 (GNB3) играет важную роль в процессе ремоделирования сосудистой стенки. В контексте рассматриваемой проблематики, полиморфизм GNB3 C825T выступает в качестве значимого фактора риска возникновения АГ и сосудистых патологий [8].

Согласно нашим данным, генотип С/Т встречается чаще у пациентов с АГ и показателем CAVI >9. В то же время у пациентов без сосудистых патологий или с незначительными изменениями не было выявлено существенных различий в частоте встречаемости аллеля С/Т.

Однако в подгруппе без АГ и с показателем CAVI от 8,0 до 8,9 был обнаружен более высокий процент носителей генотипа Т/Т.

Эти результаты согласуются с некоторыми научными изысканиями, в которых рассматриваемый полиморфизм был ассоциирован с увеличенным риском возникновения ИБС [9]. Вероятно, он может воздействовать на ремоделирование сосудов через механизмы, не связанные с ростом АД. Ген NOS3 играет ключевую роль в регулировании тонуса гладкой мускулатуры сосудов и их способности к делению, а также в передаче нервных сигналов.

Мутации в этом гене, такие как T786C и G894T, могут повышать вероятность возникновения различных проблем с сердечно-сосудистой системой, включая дисфункцию эндотелия, стенокардию и АГ.

Исследования показали, что мутация G894T в гене NOS3 связана с повышенным риском развития ССЗ, в частности, у людей с генотипами TT и GT наблюдается пониженное содержание оксида азота в крови, что может быть связано с повышенным риском развития атеросклероза.

В то же время низкие уровни оксида азота могут ограничивать расширение сосудов, уменьшать кровоток, способствовать адгезии тромбоцитов и снижать окисление холестерина липопротеидов низкой плотности. Это, в свою очередь, ускоряет формирование коронарного атеросклероза и тромбов, что приводит к увеличению частоты ИБС [10].

В нашем исследовании мы получили неоднозначные результаты. Полиморфизм Т/Т встречался у пациентов в контрольной группе, которые не страдали АГ и не имели признаков поражения жесткости сосудов. Поэтому такие пациенты нуждаются в более тщательном наблюдении.

Заключение

• Полиморфизм C521T в гене AGTможет служить маркером раннего поражения сосудов у пациентов с подтвержденным диагнозом АГ.
• Гомозиготный полиморфизм С/С гена AGT Т704С, по всей видимости, чаще приводит к повышению АД, в отличие от гетерозиготного полиморфизма Т/С.
• В свете современных тенденций к персонализированной медицине изучение генетических полиморфизмов открывает новые горизонты для переосмысления и более глубокого понимания механизмов возникновения и развития АГ и ССЗ. Это, в свою очередь, позволит снизить риск возникновения этих заболеваний и улучшить качество жизни пациентов.

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