Оценка влияния генетических факторов апоптоза в развитии хронической сердечной недостаточности ишемической этиологии


С.Д. МАЯНСКАЯ, Е.Н. БЕРЕЗИКОВА, С.Н. ШИЛОВ, А.Т. ТЕПЛЯКОВ, А.А. ПОПОВА, Л.А. ГАРАЕВА

Казанский государственный медицинский университет

Новосибирский государственный медицинский университет

НИИ кардиологии СО РАМН, г. Томск

Маянская Светлана Дмитриевна


доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной терапии с курсом эндокринологии

 В статье представлены результаты обследования 277 пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), осложненной хронической сердечной недостаточностью (ХСН). Оценивалось влияние полиморфных вариантов гена каспазы 8 (CASP8) (полиморфных локусов −652(6N)I/D и D302H) на риск развития ХСН. Аллель del и генотип del/del полиморфного локуса −652(6N)I/D проявили себя как факторы индивидуального повышенного риска развития ХСН, аллель ins и генотип ins/ins выступают в роли протективных генетических факторов развития данного заболевания у больных ИБС. Влияние генотипов полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 на риск развития ХСН у больных ИБС не установлено.

 Ключевые слова: хроническая сердечная недостаточность, апоптоз, генетические детерминанты, каспаза 8. 

S.D. MAYANSKAYA, E.N. BEREZIKOVA, S.N.SHILOV, A.T. TEPLYAKOV, A.A. POPOVA, L.A. GARAEVA


Kazan State Medical University

Novosibirsk State Medical University

Tomsk Research Institute for Cardiology (Siberian Department of the Russian Academy of Medical Sciences) 

Assessment of the apoptosis genetic factors in development of the ischemic-based chronic cardiac decompensation 

The article covers results of an examination of 277 patients suffering from coronary heart disease (CHD), complicated chronic heart failure (CHF). The influence of polymorphic variants of the caspase-8 gene (CASP8) (polymorphic loci -652 (6N) I / D and D302H) on the CHF development was assessed. Allele del and genotype del/del polymorphic locus -652(6N)I/D showed themselves as factors of an individual increased risk of the CHF developing, allele ins and genotype ins/ins acts as a protective genetic factors in the development of the CHF by patients with coronary artery disease. The impact of genotypes of polymorphic loci D302H gene caspase 8 on the risk of developing CHF by patients with CHD has not been not detected.

 Key words: heart failure, apoptosis, genetic determinants, caspase-8.

 

 Прогноз больных с хронической сердечной недостаточностью (ХСН) по-прежнему остается одним из самых плохих. Примерно половина больных умирает в течение первых 4 лет с момента постановки диагноза, а в тяжелых случаях столько же пациентов умирает в течение первого года. Кроме того, ХСН является дорогим в лечении заболеванием: расходы на ее лечение составляют 1-2% всех расходов на здравоохранение [1-4]. Эти данные делают актуальными исследования, направленные на раскрытие патогенетических звеньев формулирования и прогрессирования ХСН.

В настоящее время установлено важное значение апоптоза в регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы [5]. Гибель клеток путем апоптоза происходит при уменьшении кровоснабжения органа, например, при ишемической болезни сердца [6-8]. В 1994 г. O.H. Bing высказал гипотезу об апоптозе как ведущем патогенетическом механизме развития дилатации сердца при хронической перегрузке и привел ее экспериментальное подтверждение [9].

При ХСН, что доказано во многих исследованиях, процесс апоптоза может резко активироваться в ответ на растяжение кардиомиоцита и активацию нейрогормонов, стимулирующих реакции клеточных белков апоптоза. В этом случае мембрана клетки сохраняется целой, но происходит специфическая деградация ядра и кардиомиоцит гибнет. Такие морфологические признаки апоптоза обнаружены как в сосудах, так и в самом миокарде в ответ на воздействие гипоксии, окислительного стресса, реперфузии при ишемии миокарда, постинфарктных изменений и при развитии СН [10, 11]. Отмечена прямая зависимость между выраженностью СН и количеством погибших кардиомиоцитов. В ряде исследований показана также ответственность апоптоза за элиминацию клеток воспаления в интерстиции инфарктной зоны, гибель кардиомиоцитов в отдаленном периоде инфаркта миокарда [12].

Центральной компонентой в механизме осуществления апоптоза является протеолитическая система, включающая семейство белков, называемых каспазами [13]. Каспазы являются важнейшими медиаторами повреждения миокарда при ишемическом стрессе [14]. Ряд исследований свидетельствует об участии каспаз в процессе высвобождения цитохрома С при гипоксии и индукции апоптоза кардиомиоцитов [15-17]. В недавно проведенных работах было показано повышение уровня каспаз и фактора некроза-α в кардиомиоцитах больных с сердечной недостаточностью, в том числе и при кардиомиопатиях [18-20]. Понимание деталей процессов регуляции каспаз тесно связано с возможностью рационально манипулировать апоптозом с целью получения терапевтических выгод.

Благодаря успешному развитию методов молекулярной биологии, ускоривших исследования в области генетики, в последние годы появились работы, посвященные оценке вклада генетических факторов в развитие ХСН [21]. Этому способствовало создание концепции фенотипической модуляции, базирующейся на результатах фундаментальных исследований в области генетики и клеточной биологии [22]. Учитывая современные достижения в изучении патогенеза ХСН, можно предположить влияние полиморфизмов гена, кодирующего каспазу 8 (CASP8), на развитие ХСН.

Целью исследования явилась оценка влияния полиморфных вариантов гена CASP8 (полиморфных локусов −652(6N)I/D и D302H) в механизмах инициации хронической сердечной недостаточности ишемического генеза для идентификации генетических детерминант повышенного риска развития данной патологии.

Материалы и методы

В исследование включено 277 больных ИБС с ишемической дисфункцией ЛЖ, ассоциированной с хронической сердечной недостаточностью (ХСН) 1-4 ФК по NYHA (210 мужчин и 67 женщин) в возрасте от 42 до 79 лет (средний возраст — 58±4,6 года). Группу контроля составили 136 человек, из них 63 мужчины и 73 женщин в возрасте от 45 до 65 лет (средний возраст — 53,6±4,8 года) без клинических проявлений ИБС и ХСН. Диагноз верифицировался на основании тщательного анализа клинических данных, а также клинико-инструментальных исследований, включавших электрокардиографию и рентгенографию грудной клетки по общепринятым методикам, эхокардиографию (ЭхоКГ), тест 6-минутной ходьбы, общее и биохимическое исследование крови, общий анализ мочи.

На каждого больного заполнялась специально разработанная клиническая карта. В исследование включили пациентов, состояние которых сохранялось стабильным в течение не менее двух-трех недель на постоянной базовой терапии, включавшей ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента или антагонисты рецепторов к ангиотензину II, β-адреноблокаторы, диуретики, при необходимости — антагонисты альдостерона, сердечные гликозиды.

У всех пациентов забирался генетический материал (буккальный эпителий) с последующим типированием аллеля гена CASP8 полиморфных локусов −652(6N)I/D и D302H. Для выделения ДНК использовали метод фенол-хлороформной экстракции. Генотипирование проводилось методом ПЦР.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета прикладных программ SPSS 17,0 for Windows. Описание качественных данных проводилось путем построения таблиц сопряженности с указанием абсолютных и относительных частот встречаемости признаков. Оценку значимости межгрупповых различий и соответствие частот встречаемости генотипов в наблюдаемой выборке закону Харди-Вайнберга проводили при помощи критерия Хи-квадрат. Попарное сравнение частот встречаемости признаков в группах проводили при помощи критерия Стьюдента для сравнения частот с поправкой Йейтса на непрерывность.

Результаты

Распределение частот встречаемости генотипов полиморфных локусов −652(6N)I/D и D302H гена каспазы 8 в группе больных и в контрольной группе соответствовало ожидаемому при равновесии Харди–Вайнберга.

На основании анализа по распределению частот встречаемости генотипов гена каспазы 8 (−652(6N)I/D) у больных ХСН установлены достоверные (р<0,05) различия по сравнению с группой здоровых. Действительно, аллель del (54,0% против 43,4; р<0,05) и генотип del/del (28,9% против 19,1; р<0,05) у пациентов с ХСН преобладали над частотой встречаемости в контроле (табл. 1).

Таблица 1.

Частота встречаемости аллелей и генотипов полиморфного локуса −652(6N)I/D гена каспазы 8 в группе больных ХСН и в группе контроля 

Выборка

Аллели

Генотипы

ins

del

ins/ins

ins/del

del/del

n

%

n

%

n

%

n

%

n

%

Группа контроля n=136

154

56,6

118

43,4

44

32,4

66

48,5

26

19,1

Группа больных n=277

255

46,0*

299

54,0*

58

20,9*

139

50,2

80

28,9*

Примечание *— достоверность различий по сравнению с группой контроля, р<0,05

Таким образом, носительство аллеля del (ОШ=1,53, 95%ДИ=1,142-2,050, p=0,004) и генотипа del/del (ОШ=2,33, 95%ДИ=1,293-4,215, p=0,005) ассоциировалось с повышенным риском развития ХСН, а частоты вариабельности аллеля ins (ОШ=0,65, 95%ДИ=0,488-0,875, p=0,004) и генотипа ins/ins (ОШ=0,43, 95%ДИ=0,237-0,774, p=0,005) проявили себя как протективные факторы.

Проведенный анализ не выявил достоверных различий в распределении частот встречаемости генотипов и аллелей полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 у больных ИБС, отягощенной ХСН, и в группе контроля (табл. 2).

Таблица 2.

Частота встречаемости аллелей и генотипов полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 в группе больных ХСН и в группе контроля 

Выборка

Аллели

Генотипы

G

C

G/G

G/C

C/C

n

%

n

%

n

%

n

%

n

%

Группа контроля n=136

226

83,1

46

16,9

93

68,4

40

29,4

3

2,2

Группа больных n=277

472

85,2

82

14,8

199

71,8

74

26,7

4

1,4

Обсуждение

В последние годы научные исследования механизмов инициации и прогрессирования ХСН направлены на оценку генетических факторов развития этого синдрома. Это перспективный подход в связи с тем, что выявляется генетический риск и прогнозируются осложнения заболевания до появления клинических проявлений [23, 24].

Взаимосвязи между структурным полиморфизмом ДНК и функциональным состоянием гена были прослежены и в отношении некоторых генов апоптоза. Так, продукт гена р53 — белок, содержащий аргинин в позиции 72, в большей степени индуцирует апоптоз, чем белок с пролином в этой позиции [25-28]. Сведения о подобных взаимосвязях, хотя и немногочисленные, имеются и в отношении таких генов апоптоза, как каспаза 8 и каспаза 9: первая из них участвует в рецепторном, а вторая — в митохондриальном пути гибели клеток. Апоптоз, индуцированный CD95 (Fas/APO-1) и фактором некроза опухоли-α, активирует каспазу-8, обеспечивая, таким образом, прямую связь между рецепторами клеточной смерти и каспазами, т.е. каспаза-8 находится на вершине апоптозного каскада. Каспаза-8 — это белок с молекулярной массой 55 кДа, связывающий эффекторный домен смерти FADD. Ген CASP8 содержит не менее 11 экзонов, перекрывающих приблизительно 30 кб участка 2q33-34 человеческой хромосомы.

В результате нашего исследования установлено, что аллель del и генотип del/del являются факторами индивидуального повышенного риска развития ХСН ишемической природы, вероятно, предопределяя механизм запуска запрограммированной гибели кардиомиоцитов в патогенезе формирования и прогрессирования ХСН, напротив, аллель ins и генотип ins/ins уменьшает риск развития ХСН, выступая в роли протективного генетического фактора развития данного заболевания у больных ИБС. В то же время по результатам нашей работы влияние аллелей полиморфного локуса D302H гена каспазы 8 на риск развития ХСН у больных ИБС не установлено.

Заключение

Резюмируя полученные данные, следует особо подчеркнуть, что генетические факторы, несомненно, играют важную роль в патогенезе ХСН, но сведений о механизмах генетического контроля предрасположенности к сердечно-сосудистой патологии явно недостаточно. Все это свидетельствует о том, что исследования в данной области являются весьма актуальными и перспективными. Изучение молекулярно-генетических механизмов развития ХСН, определение роли генетических маркеров для оценки риска развития ХСН является актуальной на­учно-практической задачей. Генные детерминанты, указывая на вероятный прогноз риска возникновения, тяжести, характера течения ХСН у больных ИБС, позволяют выделить группы повышенного риска развития ХСН и определить эффективную тактику профилактики и лечения данной патологии, что, в конечном итоге, способствует улучшению качества жизни и выживаемости пациентов с сердечной недостаточностью.  

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Остроумова О.Д., Шорикова Е.Г., Мамаев В.И. Фармакоэкономические аспекты лечения больных с хронической сердечной недостаточностью в условиях стационара // Кардиология. — 2004. — № 2. — С. 108-111.

2. Фомин И.В., Агеев Ф.Т., Арутюнов Г.П. и др. Хроническая сердечная недостаточность. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — С. 7-77.

3. Ho K.K.L., Pinsky J.L., Kannel W.B., Levy D. The epidemiology of heart failure: the Framingham Study // J Am Coll Cardiol. — 1993. — Vol. 22. — Р. 6A-13A.

4. Tendera M. Epidemiology, treatment, and guidelines for the treatment of heart failure in Europe // Eur Heart J. — 2005. — Vol. 7 (Suppl. J.). — P. 5-9.

5. Eltyeb A., Graham S. Apoptosis in chronic heart failure // Cardiology. — 2007. — Vol. 114, № 3. — Р. 375-379.

6. Симоненко В.Б., Бойцов С.А., Глухов А.А. Апоптоз и патология миокарда // Клиническая медицина. — 2000. — № 8. — С. 12-16.

7. Das A., Xi L., Kukreja R.C. Phosphodiesterase-5 Inhibitor Sildenafil Preconditions Adult Cardiac Myocytes against Necrosis and Apoptosis // J Biol Chem. — 2005. — Vol. 280, № 13. — Р. 12944-12955.

8. Ricci C., Pastukh V., Schaffer S.W. Involvement of the mitochondrial permeability transition pore in angiotensin II-mediated apoptosis // Eхper and Clin Cardiologjy. — 2005. — Vol. 10, № 3. — P. 160-164.

9. Bing O.H. Hypothesis: apoptosis may be a mechanism for the transition to heart failure with chronic pressure overload // J Mol Cell Cardiol. — 1994. — Vol. 26, № 8. — Р. 943-948.

10. Halestrap A.P., Kerr P.M., Javadov S., Woodfield K. Elucidating the molecular mechanism of the permeability transition pore and its role in reperfusion injury of the heart // Biochim Biophys Acta. — 1998. — Vol. 1366. — P. 79-94.

11. Mattson M.P. Apoptosis in neurodegenerative disorders // Nat Rev Mol Cell Biol. — 2000. — Vol. 1, № 1. — P. 120-129.

12. Залесский В.Н., Гавриленко Т.И., Фильченков А.А. Апоптоз при ишемии и реперфузии миокарда // Лiкарьска справка. — 2002. — № 1. — С. 21-24.

13. Фильченков А.А. Каспазы: регуляторы апоптоза и других клеточных функций // Биохимия. — 2003. — Т. 68, вып. 4. — С. 453-466.

14. Holly T.A., Drincik A., Byun Y. et al. Caspase inhibition reduces myocyte cell death induced by mitochondrial ischemia and reperfusion in vivo // J Mol Cell Cardiol. — 1999. — Vol. 31. — P. 1709-1715.

15. De Moissac D., Guervich R.M., Zheng H. et al. Caspase activation and mitochondrial cytochrome C release during hypoxia-mediated apoptosis of adult ventricular myocytes // J Mol Cell Cardiol. — 2000. — Vol. 32. — P. 53-63.

16. Malhotra R., Brosius III F.C. Glucose uptake and glycolises reduce hypoxia-induced apoptosis in cultured neonatal rat cardiac myocytes // J Biol Chem. — 1999. — Vol. 274. — P. 12567-12575.

17. Yue T.L., Ohlstein E.H., Ruffolo R.R. Jr. Apoptosis: a potential target for discovering novel therapies for cardiovascular diseases // Current opinion in chemical biology. — 1999. — Vol. 3. — P. 474-480.

18. Bristow M.R. Tumor necrosis factor and cardiomyopathy // Circulation. — 1999. — Vol. 97. — P. 1340-1342.

19. Colucci W.S. Apoptosis in the heart // New Engl J Med. — 1996. — Vol. 335. — P. 1224-1226.

20. Olivetti G., Abbi R., Quaini F. et al. Apoptosis in failing human heart // New Engl J Med. — 1997. — Vol. 336. — P. 1131-41.

21. Judge D.P., Johnson N.M., Cirino A.L., Ho C.Y. Heart failure and genomics // J Am Coll Cardiol. — 2007. — Vol. 49. — P. 1106.

22. Struijker-Boudier H.A.J., Smits J.F.M., De Mey J.G.R. Pharmacology of cardiac and vascular remodeling // Annu Rev Pharmacol Toxicol. — 1995. — Vol. 35. — P. 509-539.

23. Tерещенко С.Н. Клинико-патогенетические и генетические аспекты хронической сердечной недостаточности и возможности медикаментозной коррекции: автореф. дис. … д-ра мед. наук. — М. — 1998. — С. 287.

24. Bristow M.R. Why does the myocardium fail? Insights from basic science // Lancet. — 1998. — Vol. 352. — P. 8-14.

25. Dumont P., Leu J.I., Delia Pietra A.C. 3rd, George D.L., Murphy M. The codon 72 polymorphic variants of p53 have markedly different apoptotic potential // J Nat Genet. — 2003. — Vol. 33, № 3. — P. 357-365.

26. Bonafe M., Salvioli S., Barbi C. et al. The different apoptotic potential of the p53 codon 72 alleles increases with age and modulates in vivo ischemia-induced cell death // Cell Death Differ. — 2004. — Vol. 11. — P. 962-973.

27. Pim D., Banks L. p53 polymorphic variants at codon 72 exert different effects on cell cycle progression // Int J Cancer. — 2004. — Vol. 108. — P. 196-199.

28. Sullivan A., Syed N., Gasco M. Polymorphism in wild-type p53 modulates response to chemotherapy in vitro and in vivo // Oncogene. — 2004. — Vol. 23. — P. 3328-3337.