Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) занимают первое место среди причин смертности среди трудоспособного населения по всему миру. По данным ВОЗ, в 2012 году в мире от ССЗ умерло 15,2 миллиона человек, что составляет 27,1% среди всех причин смерти. ССЗ включают в себя большое число патологических состояний, развитие которых связано с влиянием как внешнесредовых факторов, так и предрасполагающих генетических факторов. Благодаря развитию методов изучения генотипа стало возможным детальное изучение генов-кандидатов и их аллельных вариантов, возможно, являющихся факторами риска возникновения того или иного ССЗ.
ССЗ являются многофакторными заболеванием, то есть любое ССЗ обусловлено не только наличием того или иного неблагоприятного полиморфизма, а наличием неблагоприятной комбинации аллелей нескольких генов. Поэтому необходим комплексный подход к изучению генетического разнообразия генов, являющихся независимыми факторами риска возникновения ССЗ, а также к определению межгенного взаимодействия и ассоциации полиморфизма генов.
Одним из важных патогенетических признаков ССЗ является вазоконстрикция, направленная в первую очередь на улучшение кровоснабжения жизненно важных органов. Однако длительная вазоконстрикция приводит к нарушению микроциркуляции в тканях, развитию ишемических процессов и других ССЗ.
Важным фактором поддержания тонуса сосудов является мощный вазодилататор - оксид азота (NO). NO является термодинамически неустойчивой молекулой, период жизни которой в крови человека менее пяти секунд. В связи с чем гораздо больший объем NO составляют его производные: нитриты, нитраты, пероксинитриты, тионитриты, период жизни которых в организме составляет уже несколько минут (даже часы) и которые определяют их значение в качестве депо NO в организме [12].
Продукция NO осуществляется в двух режимах: базальном и стимулированном. Базальный режим в физиологических условиях поддерживает тонус сосудов и препятствует адгезии форменных элементов крови на сосудистый эндотелий. В случае стимулированной секреции - синтез NO усиливается при динамическом напряжении мышечных элементов сосуда, сниженном содержании кислорода в ткани, в ответ на выброс в кровь ацетилхолина, гистамина, норадреналина, брадикинина, АТФ и др. [16].
В организме человека и млекопитающих оксид азота главным образом образуется в результате окисления гуанидиновой группы аминокислоты L-аргинина с одновременным синтезом другой аминокислоты цитруллина под влиянием фермента NO-синтазы (NOS). Изучено три изоформы данного фермента: нейрональная (nNOS или NOS1), индуцибельная (iNOS или NOS2) и эндотелиальная (eNOS или NOS3) [15,17]. Две изоформы - NOS1 и NOS3 - являются контститутивными, то есть постоянно экспрессируются в нейрональных и эндотелиальных клетках соответственно. Именно eNOS обеспечивает базальную секрецию NO [40]. Целый ряд исследований показал, что дефицит NO в крови приводит к ряду ССЗ [3, 5, 9, 10, 11, 32]. Уровень и активность NO зависят от аллельного варианта генов синтеза NO. В связи с этим изучение генов-участников синтеза NO (прежде всего eNOS) стало одним из важных шагов в определении генетических факторов риска возникновения ССЗ. На данный момент накоплен значительный объем данных об ассоциации полиморфизма гена eNOS с различными заболеваниями, в том числе с ССЗ.
Более всего изучены следующие варианты полиморфизма eNOS: 4b/a, Glu298Asp и -786T>C. Ряд мета-анализов посвящены ассоциации полиморфизма eNOS и ССЗ.
Одним из наиболее изученных вариантов полиморфизма еNOS являются тандемные повторы в интроне 4 (4b/a). Вариант аллеля 4b включает 5 повторов (по 27 пар оснований), а редкий вариант 4а связан с делецией одной из трех первых пар оснований. В европейской популяции аллель eNOS 4b встречается значительно чаще, чем аллель с 4 повторами [47].
Casas et al., в 2004 году проанализировав 16 исследований (в сумме 12949 обследованных), пришел к выводу о повышенном риске ИБС у лиц гомозиготных по аллелю а интрона 4 в сравнении с носителями аллеля b [21]. Однако в 2010 году Li, J et al. проанализировав 19 работ, не обнаружили связи данного полиморфизма с ИБС [34].
Следующий мета-анализ включал в себя 37 работ и исследование 10617 пациентов с ИБС и 8032 лиц в группе контроля. Обследованные принадлежали как к азиатской, так и неазиатской популяции. Из всех работ 14 исследований были проведены на базе больниц (hospital-based), а 20 - путем популяционной выборки (population-based). Кроме того, 24 работы исследовали ассоциацию полиморфизма с ИБС, 9 - с острым инфарктом миокарда и 4 - с острой коронарной недостаточностью. В результате данного мета-анализа была выявлена значительная связь полиморфизма 4b/a еNOS с ИБС. Также связь данного полиморфизма с ИБС была обнаружена в зависимости от этнической принадлежности обследованных: в азиатской популяции обнаружена связь ИБС с аллелями аа. Интересно, что в группе обследованных евразийской расы не была обнаружена ассоциация данного полиморфизма с ИБС, что было объяснено различным распространением 4а варианта в разных этнических группах и влиянием некоторых внешнесредовых факторов. Также исследователи предположили, что аллель 4а может быть фактором риска ИБС в группе population-based, но не в группе hospital-based. Поэтому был сделан вывод о малой применимости полученных данных о полиморфизме 4b/a eNOS в исследованиях с преимущественным участием пациентов больниц [50]. Отметим, что ряд ученых исследовали ассоциацию данного полиморфизма также сразу с несколькими патологическими состояниями [14].
Отметим отдельные исследования по поводу полиморфизма 4а. Исследование Т.Н. Баировой и соавт. было направлено на изучение связи данного полиморфизма 4b/a с развитием эссенциальной артериальной гипертензии (ЭАГ) в популяциях Восточной Сибири. Обследуемые были разделены на группу с ЭАГ (205 подростков) и контрольную группу (173 подростка). В результате были выявлены высокодостоверные различия частоты встречаемости гомозиготного генотипа 4а/4а гена еNOS у больных артериальной гипертензией подростков как бурятской, так и славянской популяций [1].
Работа Косянковой et al., посвященная полиморфизму генов NOS1, 2, 3 среди населения Сибири (русские, якуты, тувинцы), не выявила взаимосвязи ССЗ с аллельным вариантом 4b/a [6].
Таким образом, несмотря на преимущественно схожие результаты корреляции между аллелем 4а полиморфизма интрона 4 с ССЗ, при исследовании данной взаимосвязи необходимо учитывать не только распространенность данного аллеля в группах с ССЗ и без ССЗ, но и встречаемость данного алелля в изучаемых этнических группах.
На данный момент точно не известно, связан ли данный аллель 4а с уменьшением продукции NO, как отмечено в некоторых работах [42, 45], или же имеет место взаимодействие с другими генами eNOS [39, 48]. Данный вопрос реализации аллеля 4а в фенотип и его взаимодействии с другими генами требует дальнейшего изучения.
Полиморфизм гена eNOS Glu298Asp (G894T) и -786T>C также были проанализированы в нескольких мета-исследованиях. Полиморфизм Glu298Asp в экзоне 7 одни ученые связывают с низким уровнем NO и уменьшением реактивности сосудов [13, 30], а некоторые исследователи связывают с дозозависимым снижением ферментативной активности еNOS и снижением продукции NO [26]. Гомозиготы Asp/Asp характеризуются более низкой активностью еNOS по сравнению с генотипом Glu/Glu. Другим возможным механизмом влияния этого полиморфизма на уровень или активность еNOS может быть его неравновесное сцепление с еще не установленными функциональными вариантами гена еNOS [26, 37, 45].
Мета-анализы Casas et al. и Wolff et al., посвященные изучению полиморфизма гена еNOS при ИБС показали, что так же, как и в случае полиморфизма 4b/a, были отмечены значительные различия в частоте G894T и - 786C аллелей в этнических группах [20, 49]. В других исследованиях установлено, что для азиатской популяции характерна более низкая частота гомозигот Asp298 и Т-786C (Asp/Asp - 0,48 % против европейцев 10,73 %; C/C - 7,6 % против европейцев 32,3 %) гена еNOS и относительно низкая частота распространенности ИБС [20, 21, 44, 46, 49]. Кроме того, возможно, имеется связь между аллелем G полиморфизма Glu298Asp и возрастом установления АГ [7]. Отметим, что подобной теме связи между возрастом манифестациии ССЗ и полиморфизмом еNOS уделено на данный момент мало внимания ученых.
Работа Косянковой et al. была проведена с учетом этнического разнообразия популяции Сибири и авторами было установлено, что полиморфизм G894T гена NOS3 является фактором риска развития коронарного атеросклероза и эссенциальной артериальной гипертензии [6].
При скринировании популяции Республики Мордовии с целью определения распространенности Т-786С (rs2070744) полиморфизма в 5'-нетранслируемой области гена и его связи с патологией установлено, что гомозиготы С-786 чаще встречаются среди пациентов с атеросклерозом коронарных артерий по сравнению с группой контроля (24,6 % против 14,5 %). Риск развития патологии был выше у гомозигот СС по сравнению с гомозиготами ТТ [4].
Также была выявлена ассоциация полиморфизма -786Т>С с типом реакции сосудов на нагрузку у юношей европеоидной расы. У юношей (168 человек) с гипертонической реакцией на нагрузку в 3,5 раза чаще встречался генотип СС. Для таких гомозигот СС характерен более высокий тонус периферических сосудов и дисбаланс продукции основных вазоактивных эндотелиальных факторов, проявляющийся в повышенном уровне эндотелина-1 [2]. Характерно, что гипертоническая реакция сосудов на нагрузку отмечается у лиц со сбоем регуляторных механизмов поддержания тонуса сосудов, а также у гипертоников и у пред-гипертоников [8].
Отметим, что данное исследование выделяет в группе практически здоровых лиц группу с пока еще компенсированным состоянием сосудистых факторов, дисбаланс которых выявляется только при определенных тестах. Выделение такой группы со скрытой патологией ССЗ и определением ассоциации полиморфизма гена NOS в ней помогло бы изучить реализацию того или иного аллеля в фенотип и влияние внешнесредовых факторов.
Мета-анализ Cаsаs et al. показал, что мутация -786Т > С в промоторной области гена еNOS влияет на уровень экспрессии гена. Низкий уровень мРНК гена еNOS и сывороточного уровня нитратов/нитритов отмечен у лиц с вариантом -786С [20, 38, 43].
Кроме того, было отмечено, что для итальянской популяции два типа полиморфизма гена еNOS связаны с существенными ангиографическими изменениями. Ученые предполагают, что сочетание двух типов полиморфизма Т786С и Glu298Asp в одном геноме связано с большим риском развития ИБС по сравнению с одним типом [23, 49]. Таким образом, данное исследование показывает важность определения не отдельного полиморфизма, а их комбинации для выделения групп риска по ИБС.
Отметим, что ряд исследований не обнаружили взаимосвязи полиморфизма гена NOS3 с развитием ССЗ [27, 28, 29], что, возможно, объясняется небольшим объемом выборки в данных исследованиях.
Не вызывает сомнения, что полиморфизм гена eNOS связан с развитием ряда ССЗ, а также, возможно, с состояниями, предшествующими им. Кроме того, изучение процессов, которые способны модулировать активность генов, в том числе NOS3, например, физическая активность, гипоксия, прием циклоспорина А, статинов и др. [18, 19, 22, 24, 25, 31, 33, 35, 36,41], внесет весомый вклад в понимание процессов изменения уровня NO и формирования ССЗ.
Таким образом, анализ работ по данной тематике показал, что при изучении ассоциации полиморфизма генов eNOS (методом случайной выборки) с развитием ССЗ необходимо учитывать этническую принадлежность обследуемых и сочетание полиморфных вариантов и их комбинаций. Особую научную новизну в данной теме представляют исследования полиморфизма гена eNOS среди молодых лиц с определением их сосудистой реакции на нагрузку, которая позволяет выделить группу риска по ССЗ, что, в конечном итоге, позволит изучить влияние полиморфизма eNOS на раннее нарушение регуляции просвета сосудистой стенки.
Рецензенты:
Буюклинская О.В., д.м.н., доцент, декан факультета фармации и медицинской биологии, зав. кафедрой фармации и фармакологии ГБОУ ВПО «Северного государственного медицинского университета», г. Архангельск;
Щеголева Л.С., д.б.н., профессор, директор ФГБУН Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН, г. Архангельск.