Оценка состояния
сердечно-сосудистой
системы

с использованием генетических маркёров

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются ведущей причиной смертности во всем мире

img

Основными факторами риска сосудистой дисфункции являются возраст, избыточный вес, злоупотребление алкоголем и табакокурение. Все это негативно влияет на состояние стенок сосудов, способствуя их утолщению, снижению эластичности и, как следствие, увеличению жесткости.

Современные исследования подтверждают, что сосудистая жесткость — это один из самых ранних маркеров функциональных и структурных изменений в артериальных стенках.

img

Основными факторами риска сосудистой дисфункции являются возраст, избыточный вес, злоупотребление алкоголем и табакокурение. Все это негативно влияетна состояние стенок сосудов, способствуя их утолщению, снижению эластичности и, как следствие, увеличению жесткости.

Именно поэтому большое внимание для предсказания развития ССЗ уделяется изучению генетических особенностей каждого человека. В последнее время наблюдается значительный интерес к поиску потенциальных генетических биомаркеров, запускающих процесс разрушения сосудов.

img

Однонуклеотидные полиморфизмы представляют собой замену одного нуклеотида в последовательности ДНК, закреплённую в популяции. ОНП — это мутация, поэтомуих влияние распространяется, как на аминокислотную последовательность, если ОНП располагается в кодирующей области гена, так и на регуляцию экспрессии, если замены находятся в последовательности, некодирующей белок.

Предполагается, что ОНП генов ММР9, ММР12, MTHFR, APOB и COL1A1 могут выступать в качестве диагностических или прогностических факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Основными факторами риска сосудистой дисфункции являются возраст, избыточный вес, злоупотребление алкоголем и табакокурение. Все это негативно влияетна состояние стенок сосудов, способствуя их утолщению, снижению эластичности и, как следствие, увеличению жесткости.

Современные исследования подтверждают, что сосудистая жесткость — это один из самых ранних маркеров функциональных и структурных измененийв артериальных стенках.

img
img

Основными факторами риска сосудистой дисфункции являются возраст, избыточный вес, злоупотребление алкоголем и табакокурение. Все это негативно влияетна состояние стенок сосудов, способствуя их утолщению, снижению эластичности и, как следствие, увеличению жесткости.

Именно поэтому большое внимание для предсказания развития ССЗ уделяется изучению генетических особенностей каждого человека. В последнее время наблюдается значительный интерес к поиску потенциальных генетических биомаркеров, запускающих процесс разрушения сосудов.

Однонуклеотидные полиморфизмы представляют собой замену одного нуклеотида в последовательности ДНК, закреплённую в популяции. ОНП — это мутация, поэтомуих влияние распространяется, как на аминокислотную последовательность, если ОНП располагается в кодирующей области гена, так и на регуляцию экспрессии, если замены находятся в последовательности, некодирующей белок.

Предполагается, что ОНП генов ММР9, ММР12, MTHFR, APOB и COL1A1 могут выступать в качестве диагностических или прогностических факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний.

img

Определение рисков развития сосудистых патологий

MMP9

MMP9 относится к семейству белков матриксных металлопротеиназ (MMP), которые ответственны за деградацию внеклеточного матрикса. Белок играет важную роль в процессах воспаления, ремоделирования ткани, репарации, регуляции факторов роста и обмена цитокинов (Becirovic-Agic M. et al., 2021).

Полиморфизмы MMP9 являются независимыми предикторами нестабильности атеросклеротической бляшки у пациентов со стабильной ишемической болезнью сердца (ССЗ) (Olejarz, W. et al., 2020). Повышенные уровни MMP9 у пациентов с распространённым сердечно-сосудистым заболеванием (ИБС) и острым коронарным синдромом были связаны с будущим риском сердечно-сосудистых событий (Lindsey M., 2018). Также было обнаружено, что повышенная экспрессия MMP9 и его полиморфизмы связаны с аневризмом и расслоением аорты, которые могут привести к расширению крупных кровеносных сосудов и, в конечном итоге, к разрыву аорты (Maguire E. et al., 2019).

IMG

COL1A1

Ген коллагена типа I альфа 1 (COL1A1) кодирует про-альфа 1 цепи коллагена типа I, который является основным компонентом внеклеточного матрикса и участвует во многих биологических процессах, включая пролиферацию, инвазию, метастазирование и ангиогенез клеток (Liu J.et al., 2018).. Коллаген I типа является основным компонентом артерий крупного и среднего размера и накапливается в стареющих кровеносных сосудах.  

Полиморфизмы гена COL1A1 могут выступать в качестве биомаркеров преждевременного старения сосудов и ассоциированных с ним сердечно-сосудистых заболеваний (Vafaie F. et al., 2014).

IMG

APOB

Ген APOB (apolipoprotein B) кодирует белок аполипопротеин B. Его молекула имеет сложную структуру и содержит в себе остаток липида. Аполипопротеин B участвует в транспорте жиров, в том числе переносит триглицериды и холестерин в составе липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и более крупных частиц — хиломикронов (Орлов М. А., 2022). SNP этого гена присутствует в экзоне 26, влияя на замену пролина на лейцин, которая вызывает функциональное изменение структуры белка ApoB. Генетические вариации в гене ApoB могут приводить к повышению уровня частиц ЛПНП и другим нарушениям липидного обмена, а также к повышенному риску ишемической болезни сердца (Shaimaa Y. A., Salwa J. A., 2021). Существуют доказательные основания полагать, что есть достоверная связь полиморфизма гена АРОВ с развитием первого ишемического инсульта (Шишкова В.Н. и др., 2017)

IMG

MTHFR

МТНFR (метилентетрагидрофолатредуктаза) – внутриклеточный фермент, участвующий в превращении гомоцистеина в метионин в присутствии кофакторов – витаминов В6 и В12 –  и субстрата – фолиевой кислоты. Активность фермента может снижаться в результате нуклеотидных замен в кодирующем его гене. Вследствие этого нарушается метаболический путь превращения гомоцистеина и его содержание в плазме крови увеличивается (Zhang P. et al., 2015).Полиморфизм данного гена является фактором риска заболевания коронарных артерий. Был проанализирован риск развития ишемической болезни сердца у пациентов с полиморфизмом, что выявило значительно более высокий риск ИБС, особенно в сочетании с низким уровнем фолата. У гомозиготных носителей мутации C677T в 3 раза повышен риск сердечно-сосудистых заболеваний. В частности, высокий уровень аминокислоты гомоцистеина увеличивает вероятность атеросклероза и тромбоза (Читанава Т.В., 2019)

IMG

MMP12

Металлопротеиназа матрикса-12 (MMP12) является ферментом, который играет важную роль в ремоделировании внеклеточного матрикса (ВКМ). Будучи цинк-содержащей, кальций-зависимой эндопептидазой, ММР12 обладает способностью гидролизовать белки, такие как эластин (белок, соединительной ткани), а также целый спектр белков межклеточного матрикса, включая коллаген IV типа, желатин, фибронектин, ламинин-1, энтактин, витронектин.Ген MMP12 имеет несколько полиморфизмов, которые связаны с различными заболеваниями, включая сердечно-сосудистые. Наиболее изученным полиморфизмом является rs2285053, который приводит к замене аминокислоты аспарагина на серин в позиции 82 (Москаленко М.И. и др., 2019). Полиморфизм ассоциирован с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, таких как:  ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность, инсульт. Считается, что полиморфизм приводит к изменению активности MMP12, что влияет на ремоделирование ВКМ, развитие атеросклероза, ангиогенез и фиброз миокарда (Biatecka M. et al., 2017)

IMG

Интерпретация результатов

img

В исследовании принимали участие 254 человека без хронических заболеваний.

 Систолическое и диастолическое артериальное давление являются предикторными показателями для развития сердечно-сосудистых патологий. Для оценки развития рисков подобных заболеваний используют полиморфизм гена MMP9.

Распределение генотипов полиморфного локуса гена MMP9

Генотип AG для MMP9 в исследуемой группе — самый распространённый, так, его носителями являются почти половина испытуемых, на генотип AA приходится около 37%, на GG — 16%.

Распределение генотипов полиморфизма гена ММР9 по ИМТ

Взаимосвязь ИМТ с генотипом MMP9

Лица с генотипом AG MMP9 имеют более низкий ИМТпо сравнению с лицами с генотипом AA. 

Генотип AA полиморфизма гена MMP9 является преобладающим среди людей с повышенным индексом массы тела. Можно предположить, что А — аллель риска гена ММР9 в развитии сердечно-сосудистых заболеваний на фоне повышенной массы тела, а как следствие — развития метаболического синдрома.

Соотношение показателей жесткости сосудов генотипов MMP9

Как показывают исследования, повышенная жесткость сосудов приводит к повышению АД и способствует ремоделированию сосудов. Нами было проанализировано распределение лиц с различными генотипами MMP9по показателям артериального давления и скорости пульсовой волны. Повышенная жесткость сосудов характеризуется эндотелиальной дисфункцией и сопровождается потерей эластичности сосудов и усилением фиброза артериальных стенок, что является основной патофизиологической особенностью атеросклероза и других сердечно-сосудистых заболеваний(Kim H. et al., 2019 ). 

Различия сАД и дАД между генотипами MMP9

Было выявлено, что гомозиготный генотип АА полиморфизма гена MMP9 коррелирует с более высокими показателями артериального давления. Помимо этого, лица с генотипом АА имеют среднее значение индекса массы тела выше, чем у лиц с AG.

Следовательно, носители гетерозиготного генотипа AG по MMP9 менее под вержены развитию ССЗ в отношении этих трех измеренных параметров.

Для носителей генотипа AG полиморфизма гена MMP9 процент людей с пониженным ИМТ преобладает.

Соотношение гипертоников и нормотоников по MMP9

Выявлено, что гипертония характерна для 70.7% лиц с генотипом GG и для 56.5% лиц с генотипом АА по MMP9. Среди носителей генотипа AG по MMP9 лишь 38.8% составляют лица с повышенным артериальным давлением. Генотип AG по MMP9 считается благоприятным, потому что он связан с низким риском гипертонии и повышенной жесткости сосудов, а также с нормальным индексом массы тела (ИМТ) и лучшими показателями артериальным давлением (АД).

Различия дАД и сАД между комбинациями SNP генов MMP9, MMP12, COL1A1, MTHFR, APOB

Выявлены отличия систолического давления между следующими комбинациями генотипов:AG-AA-CA-AA-GG (group0), AG-AA-CC-AA-GG (group1),AC-AA-CC-AG-GG (group3), AA-AA-CC-AC-GG (group4),GG-AA-CC-AC-GG (group5).

Также было обнаружено, что все исследуемые комбинации генотипов, включая group2 (AА-AA-СС-AA-GG), отличаются по показателям диастолического давления.

Эти результаты указывают на то, что генетические особенности играют важную роль в определении рисков развития заболеваний, связанных с сердечно-сосудистой системой.

Различия кфСПВ между комбинациями SNP генов MMP9, MMP12, COL1A1, MTHFR, APOB

Различия в скорости пульсовой волны (кфСПВ) были найдены между исследуемыми группами, за исключением group4 (AA-AA-CC-AC-GG). Самыми низкими показателями жесткости сосудов обладают лица group3 (AC-AA-CC-AG-GG), что делает носителей данной комбинации генотипов наименее подверженными рискам развития эндотелиальной дисфункции. 

Group5 характеризуется относительно высокими показателями сАД, дАД и кфСПВ, что позволяет относить лиц-носителей данной комбинации генотипов к группе риска.

Разница в акселерации биологического возраста между группами

Разницу между хронологическим и расчетным биологическим возрастом (Levin et al., 2018) обозначили как «акселерацию» биологического возраста. Таким образом, была определена акселерация биологического возраста между группами group1, group2, group3. Group1 наиболее благоприятен в отношении акселерации биологического возраста и характеризуется наличием генов MMP9 в гетерозиготном состоянии (AG) и MTHFR дикого типа (АА).

Сочетание генотипов AA и AG MMP9 и COL1A1 связаны с более низкими показателями диастолического давления

Подтверждается ранее сделанный вывод о том, что А — аллель риска для развития патологий сердечно-сосудистой системы. Так, гомозиготный генотип АА внутри полиморфизмов генов ММР9 и COL1A1 характеризуется повышенным диастолическим давлением. Однако данная корреляция с генотипом COL1A1 наблюдается только в сочетании с гомозиготным вариантом MMP9, который в свою очередь ассоциирован с более низкой ферментативной активностью.

Распределение сочетания генотипов MMP9 и COL1A1

При распределении сочетания генотипов MMP9 и COL1A1 преобладающим является гомозиготное состояние АА. В ходе анализа учитывали сочетание полиморфизмов двух генов — ММР9 и COLIAI. По результатам исследования мы обнаружили, что одновременное наличие полиморфных аллей изучаемых генов характеризуется гомозиготнымгенотипом с А-аллелем. Это приводит к повышенному риску развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Подробнее о ММР12, MTHFR, APOB, MMP9, COL1A1

img
  • При атеросклерозе наблюдается повышенное содержание mmp12 в плазме Подробнее>

  • Пациенты на разных стадиях заболеваний периферических артерий могли отличаться по MMP-9 и MMP12-опосредованной деградации внеклеточного матрикса Подробнее>

  • MMP12 связан с развитием атеросклероза за счет способствования деградации эластина и миграции макрофагов Подробнее >

  • Аллель А ассоциирован с более высокой экспрессией Подробнее >

MTHFR:

  • Полиморфизм MTHFR ассоциирован со сниженной ферментативной активностью Подробнее >

  • Гомозиготный генотип СС может быть ассоциирован с PAD (болезнь периферических артерий) Подробнее >

  • Ассоциация с госпитализацией при инфаркте миокарда без обструкции (один из факторов тромбофилии) Подробнее >

  • Ассоциация с болезнью коронарных артерий Подробнее >

  • Полиморфизм гена MTHFR 1298 A>C повышает риск субклинического атеросклероза и сердечно-сосудистых событий у пациентов с ревматоидным артритом. Подробнее >

АРОВ:

  • ApoB gene polymorphism (rs676210) and its pharmacogenetics impact on atorvastatin response among Iraqi population with coronary artery disease Подробнее >

  • Ген АроВ Подробнее >

  • Ген Аполипротеина-В и его роль в формировании эссенциальной артериальной гипертензии Подробнее >

  • Роль полиморфизма генов COL1A1, MMP12, EPHX1 при остеоартрите и кардиоваскулярной коморбидности Подробнее >

  • Вовлеченность полиморфизмов -799 с>t mmp-8 (rs11225395) и -82 а>g mmp-12 (rs2276109) генов матриксных металлопротеиназ в формирование эссенциальной гипертензии у населения Центрального Черноземья России Подробнее >

ММР9:

COL1A1:

  • COL1A1 is a prognostic biomarker and correlated with immune infiltrates in lung cancer Подробнее >

Прочее:
  • Usefulness of a systematic screening of carotid atherosclerosis in asymptomatic people with type 2 diabetes for cardiovascular risk reclassification Подробнее >

  • Association of changes in cardiovascular health levels with incident cardiovascular events and mortality in patients with atrial fibrillation Подробнее >