Оценка роли глутаматовой системы в регуляции артериального давления у больных гипертонической болезнью методом молекулярно-генетического анализа


Молекулярно-генетический анализ у 83 больных гипертонической болезнью I-II стадии, 1–2-й степени АГ с семейной отягощенностью по артериальной гипертензии позволил выявить участие генов глутаматовой системы в регуляции АД. Определены ассоциации G603A полиморфизма в гене EAAT2 с уровнем систолического АД, G/A rs545098 полиморфизма в гене GluR1 и C/T rs9307959 полиморфизма в гене GluR2 с характером вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы.

Assessing the role of glutamate system in the regulation of blood pressure in hypertensive patients by molecular-genetic analysis 

Genetic analysis of 83 patients with essential hypertension stage I-II, 1-2 degrees of BP with a family history on hypertension revealed involving of the glutamate system genes in the regulation of BP. Defined by the association of G603A polymorphism in the EAAT2 gene with systolic blood pressure and association of G/A rs545098 polymorphism in the GluR1 gene and C/T rs9307959 polymorphism in the GluR2 gene with the nature of the autonomic regulation of the cardiovascular system. 

 Расшифровка генома человека продемонстрировала возможности применения молекулярно-генетического анализа в качестве важного инструмента изучения генетических механизмов развития многих заболеваний. Особое внимание уделяется гипертонической болезни (ГБ). По современным представлениям, ГБ относится к мультифакториальным и полигенным заболеваниям [1-3]. Считается, что вклад генетических факторов в формирование уровня артериального давления (АД) достигает 50% и определение генов, связанных с регуляцией АД способствует пониманию патогенетических механизмов ГБ и основных потенциальных мишеней лекарственных препаратов для профилактики и лечения ГБ [4, 5]. В последние годы было выявлено более 150 генов, чьи белковые продукты могут определять гомеостаз АД [6].

Согласно разработанной Ю.В. Постновым мембранной теории, в основе развития ГБ лежат распространенные (т.е. не ограниченные одним типом клеток) нарушения структуры и ионотранспортных механизмов плазматической мембраны клетки в отношении Na+ и Ca2+ [7]. В результате происходит накопление избыточного количества свободного цитоплазматического кальция в клетке. Новым этапом в развитии мембранной концепции стали исследования, посвященные дефициту энергии, обнаруженному в разных типах клеток крыс со спонтанной артериальной гипертензией (АГ) линии SHR, что позволило рассматривать патогенез ГБ с позиции биоэнергетики [8]. Было установлено, что перегрузка клеток Са2+ может активировать митохондриальные Са2+-каналы и приводить к перегрузки Са2+ митохондрий, что, в свою очередь, приводит к снижению синтеза АТФ [9]. Ключевым фактором перегрузки митохондрий Са2+ является модификация Са2+-транспортирующей способности мегапор (MPT-pores) внутренней мембраны митохондрий, сопровождающаяся работой МРТ-пор в режиме высокой проводимости, но не достигающей крайней степени, ведущей к апоптозу или некрозу клетки. Образование дефицита энергии в тканях головного мозга повышает активность вазомоторных центров и симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС), формируя нейрогенное звено патогенеза ГБ [10]. Вместе с тем в последние годы стало известно о влиянии активации глутаматовых рецепторов вентролатеральных отделов продолговатого мозга на высокую активность симпатического отдела ВНС и повышение АД у крыс линий SHR и гипертензивной модели Goldblatt, [11-14]. Повышение активности глутаматовой системы у гипертензивных крыс рассматривается некоторыми авторами в качестве патогенетического механизма ГБ [15, 16].

Цель исследования: Изучение роли полиморфизма некоторых генов глутаматовой системы в формировании уровня артериального давления и вегетативной регуляции у больных гипертонической болезнью.


Материал и методы. В исследование включены 83 больных ГБ I-II стадии, 1–2-й степени АГ в возрасте от 18 до 55 лет с семейной отягощенностью по АГ. В исследование не включались больные ГБ III стадии, вторичными АГ, пациенты с тяжелыми нарушениями ритма сердца, хронической сердечной недостаточностью 2–3-й стадии и III-IV ФК, с перенесенным острым нарушением мозгового кровообращения, сахарным диабетом, онкологическими и другими тяжелыми заболеваниями. Всем включенным в исследование больным проводилось определение полиморфных маркеров генов нейронального транспортера глутамата (G603A полиморфизм в гене EAAT2), субъединицы GluR1 ионотропного рецептора глутамата АМРА1 (G/A rs545098 полиморфизм в гене GluR1), субъединицы GluR2 ионотропного рецептора глутамата АМРА2 (C/T rs9307959 полиморфизм в гене GluR2) методом полимеразной цепной реакции и мониторирование ЭКГ в течение 10 минут в горизонтальном положении и в течение 5 минут после перехода в вертикальное положение с расчетом спектральных показателей вариабельности ритма сердца (ВРС) в покое и на 1 минуте ортостаза. Мощность волн в диапазонах VLF (очень низкие частоты) отражает активность надсегментарных механизмов регуляции, LF (низкие частоты) — симпатической и HF (высокие частоты) — парасимпатической регуляции сердечно-сосудистой системы. Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программы Microsoft Exсel 7.0 с применением пакета прикладных программ Statistica 6.0 для Windows. Корреляционный анализ силы связи между изучаемыми признаками проводился при помощи непараметрической Gamma-корреляции. Для сравнения показателей двух групп использовался критерий Стьюдента. Для проверки соответствия анализируемых параметров закону нормального распределения использовался критерий Колмогорова-Смирнова. Результаты исследования представлены в виде M±m, где M — среднее арифметическое значение показателя, m — стандартная ошибка средней арифметической. Результаты считали статистически значимыми при уровне вероятности не менее 95% (p<0,05).

Результаты и обсуждение. В исследование вошли 30 мужчин и 53 женщины, средний возраст — 44±1,0 года. Средняя продолжительность АГ у больных составила 9,1±0,9 лет. У 37 больных (44%) установлена I стадия, у 46 больных (56%) — II стадия ГБ. АГ 1-й степени наблюдалась у 10 пациентов (12%), АГ 2-й степени — у 73 больных ГБ (88%). Корреляционный анализ полиморфных маркеров кандидатных генов глутаматовой системы выявил достоверную корреляцию G603A полиморфизма гена EAAT2 с уровнем САД (γ=0,22, p=0,03). При этом у больных, гомозиготных по аллелю 603А гена EAAT2, среднее САД оказалось выше, чем у гомозигот по аллелю G603 (143,0±2,5 и 130,6±2,5 мм рт. ст. соответственно, р=0,026) при промежуточной величине среднего САД у гетерозигот (138,6±4,5 мм рт. ст.). Кодируемый геном ЕААТ2 белок-транспортер осуществляет обратный захват глутамата пресинаптической мембраной нейрона [17]. Можно предположить, что мутация в гене ЕААТ ведет к нарушению обратного захвата глутамата из синаптической щели. Увеличение количества глутамата в синапсе активирует ионотропные глутаматовые рецепторы нейронов головного мозга и последующее открытие контролируемых этими рецепторами мембранных каналов для ионов Ca2+. Было показано, что данный путь поступления ионов Ca2+ в нервные клетки является более важным, чем через потенциал-зависимые каналы дендритов нейронов [18]. Перегрузка нейронов кальцием, как известно, приводит к развитию оксидативного стресса, запуску клеточных каспазных и каспазонезависимых механизмов апоптоза, активации апоптоз-индуцирующего фактора и трансформации под его воздействием МРТ-пор мембран митохондрий с последующей перегрузкой митохондрий Ca2+ и снижением синтеза АТФ. Данная последовательность событий хорошо известна как «глутамат-кальциевый каскад», развивающийся в клетках головного мозга при ишемии [19] (Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001). При ГБ, вероятно, генетически детерминированное нарушение обратного захвата глутамата в синапсах может и при отсутствии ишемии, в конечном итоге, привести к оксидативному стрессу и дефициту в нейронах АТФ и, согласно мембранной теории ГБ Ю.В. Постнова, запуску нейрогенного пути развития заболевания. Подтверждением участия глутаматовой системы в формирование вегетативного статуса у больных ГБ послужили результаты анализа ВРС. Выявлена прямая корреляция (Gamma-корреляция) мощности спектра в диапазонах VLF, LF и HF в покое с C/T полиморфизмом в гене GluR2 с (γ=0,38, р=0,003, γ=0,39, р=0,002 и γ=0,40, р=0,002 соответственно). У носителей аллеля С в сравнении с гомозиготами по аллелю Т наблюдалась достоверно меньшая мощность частот в диапазонах VLF (411,8±61,2 мс2 и 703,1±83,6 мс2, р=0,015), LF (136,8±17,1 мс2 и 234,6±26,7 мс2, р=0,009) и HF (63,9±11,0 мс2 и 113,5±13,6 мс2, р=0,013). Анализ вклада полиморфных маркеров в формирование уровня мощности в диапазонах спектра ВРС на 1 минуте ортостаза позволил определить у больных ГБ наличие корреляции мощности в диапазоне LF с G/A полиморфизмом в гене GluR1 (γ=0,39, p=0,03). Достоверных отличий средних мощностей спектра ВРС на 1 минуте ортостаза между носителями различных генотипов в гене GluR1 обнаружено не было. Полученные данные свидетельствуют о большей активности ВНС у больных ГБ с семейной отягощенностью по АГ при носительстве генотипа ТТ в гене GluR2 и влиянии полиморфизма в гене GluR1 на симпатическую вегетативную реактивность, что может указывать на важную роль глутаматовой системы в вегетативной регуляции при гипертонической болезни.

Таким образом, проведенный молекулярно-генетический анализ позволил выявить участие глутаматовой системы в формировании АГ и вегетативного статуса у больных ГБ с семейной отягощенностью по АГ, определить влияние G603A полиморфизма в гене EAAT2 на уровень систолического АД, а G/A rs545098 полиморфизма в гене GluR1 и C/T rs9307959 полиморфизма в гене GluR2 — на характер вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы.

 


Н.Р. Хасанов, Д.Р. Хасанова, В.Н. Ослопов 

Казанский государственный медицинский университет 

Хасанов Нияз Рустемович — кандидат медицинских наук, доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней

 

Литература:

1. Folkow B. Physiological aspects of primary hypertension // Physiol. Rev. — 1982. — V. 62, Issue 2. — P. 347-504.

2. Лещинский П.М., Арабидзе Г.Г. Генетические аспекты системной артериальной гипертонии // Кардиология. — 1990. — Т. 30, № 7. — С.101-105.

3. Taal H. R., Verwoert G. C., Demirkan A. et al. Genome-Wide Profiling of Blood Pressure in Adults and Children// Hypertension. — 2012. — V. 59, Issue 2. — P. 241-247.

4. Levy D., Ehret G.B., Rice K. et al. Genome-wide association study of blood pressure and hypertension // Nature Genetics. — 2009 — V. 41. — P. 677-687.

5. Mom T., Al Balushi K.A. Genetic variations related to hypertension: a review // Journal of Human Hypertension. — 2005. — № 19. — P. 7-19.

6. Тимофеева А.В., Горюнова Л.Е., Хаспеков Г.Л. и соавт. Фармакогенетика, фармакогеномика в свете проблем, связанных с эссенциальной артериальной гипертонией // Кардиологический вестник. — 2007. — Т. 2, № 1. — С. 5-12.

7. Постнов Ю.В., Орлов С.Н. Первичная гипертензия как патология клеточных мембран — М., 1987. — 192 c.

8. Постнов Ю.В. К истокам первичной гипертензии: подход с позиций биоэнергетики // Кардиология. — 1998. — № 12. — С. 41-48.

9. Постнов Ю.В. О роли кальциевой перегрузки митохондрий и энергетического дефицита в патогенезе первичной артериальной гипертензии // Архив патологии. — 2001. — № 3. — С. 3-10.

10. Постнов Ю.В., Орлов С.Н., Будников Е.Ю. и соавт. Нарушение преобразования энергии в митохондриях клеток с уменьшением синтеза АТФ как причина стационарного повышения уровня системного артериального давления // Кардиология. — 2008. — Т. 48, № 8. — С. 49-59.

11. Tsuchihashi T. Role of metabotropic glutamate receptors in ventrolateral medulla of hypertensive rats / T. Tsuchihashi, I. Abe, M. Fujishima // Hypertension. — 1994. — V. 24. — P. 648-652.

12. Chan T.S., Wong T.M. Relationship of rostral ventrolateral medullary neurons and angiotensin in the central control of blood pressure // Biological Signals. — 1995. — V. 4. — P. 133-141.

13. D’Amico M., Berrino L., Pizzirusso A., de Novellis V., Rossi F. Opposing effects on blood pressure following the activation of metabotropic and ionotropic glutamate receptors in raphe obscurus in the anaesthetized rat // Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. — 1996. — V. 353, Issue 3. — P. 302-302.

14. Li D.-P., Pan H.-L. Increased group I metabotropic glutamate receptor activity in paraventricular nucleus supports elevated sympathetic vasomotor tone in hypertension // Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Comp. Physiol. — 2010. — V. 299, Issue 2. — P. R522-R561.

15. Tsuchihashi T., Kagiyama S., Ohya Y., Abe I., Fujishima M. Antihypertensive treatment and the responsiveness to glutamate in ventrolateral medulla // Hypertension. — 1998. — V. 31. — P. 73-76.

16. Carvalho T.H.F., Bergamaschi C.T., Lopes O.U., Campos R.R. Role of endogenous angiotensin II on glutamate actions in the rostral ventrolateral medulla in Goldblatt hypertensive rats // Hypertension. — 2003. — V. 42. — P. 707-712.

17. Rhoderick Y.R., Thompson C.M., Bridges R.J. Functional expression, purification and high sequence coverage mass spectrometric characterization of human excitatory amino acid transporter EAAT2 // Protein Expression and Purification. — 2010. — Vol. 74, № 1. — P. 49-59.

18. MacDermott A.B., Mayer M.L., Westbrook G.L., Smith S.J., Barker J.L. NMDA-receptor activation increases cytoplasmic calcium concentration in cultured spinal cord neurones // Nature. — 1986. — V. 321, № 6069. — P .519-522.

19. Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. — М.: Медицина, 2001. — 328 с.