POLYMORPHISM OF AGT, AGT2R1 AND NOS3 GENES AS A RISK FACTOR FOR IMBALANCE IN VASOACTIVE FACTORS

Full Text

Одним из ведущих механизмов развития сердечно-сосудистых заболеваний в настоящее время рассматривают эндотелиальную дисфункцию, ранним предиктором которой является дисбаланс продукции вазоактивных факторов [8, 9, 17]. Основные вазоактивные вещества, вырабатываемые эндотелием, - это оксид азота (NO), который является вазодилатато-ром и приводит к расширению сосудов и снижению тонуса сосудов, и эндотелин-1 (ЭТ-1), который в концентрациях, превышающих физиологические, активирует рецепторы на гладкомышечных клетках сосудов, вызывая стойкую вазоконстрикцию [3]. К дисбалансу вазоактивных факторов и вазокон-стрикции приводит и активация ренин-ангиотензино-вой системы [5, 15]. Ключевым геном ренин-ангио-тензиновой системы является ген ангиотензиногена 4 Экология человека 2020.10 Циркумполярная медицина (AGT), расположенный в 1-й хромосоме, кодирующий синтез ангиотензиногена (АТ), белка а-глобулиновой фракции, синтезируемого в основном клетками печени и адипоцитами жировой ткани. В гене выявлено более 40 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), но наиболее исследованными являются С521Т (rs4762) и Т704С (rs699), которые повышают уровень экспрессии гена, что приводит к активации рении-анги-отензиновой системы. Выявлена взаимосвязь данных аллельных вариантов с риском развития артериальной гипертензии и другой кардиоваскулярной патологии [1, 13]. Большое внимание исследователей привлекает ген рецептора 1-го типа ангиотензина II (AGT2R1), расположенный в 3-й хромосоме. Через этот рецептор опосредуется сосудосуживающее действие ангиотензина 2 (АТ2), в том числе путем запуска синтеза ЭТ-1 в эндотелиальных клетках сосудов [15]. Наиболее изученным является полиморфизм А1666С (rs5186), повышающий уровень экспрессии гена и, соответственно, повышающий количество рецепторов на поверхности клеток и ассоциирующийся с сердечно-сосудистой патологией [18]. Синтез NO эндотелием контролирует эндотелиальная NO-синтаза, детерминирующаяся геном NOS3. Ген расположен в 7-й хромосоме [6]. Самым изученным к настоящему времени является полиморфизм -786T>C (rs2070774) в зоне промотора гена, который рассматривают в качестве возможного предиктора сердечно-сосудистой патологии [2, 14]. Исследования полиморфизма генов AGT, AGT2R1 и NOS3 преимущественно проводились у лиц среднего и пожилого возраста с выявленной патологией сердечно-сосудистой системы, без учета климатогеографических условий их проживания. В силу того, что экологические условия Севера оказывают значительное воздействие на функционирование сердечно-сосудистой системы [10], изучение влияния полиморфизмов данных генов на баланс вазоактивных факторов расширит представления о молекулярно-генетических детерминантах формирования эндотелиальной дисфункции в экстремальных условиях Севера и позволит осуществлять комплекс превентивных мер в отношении кардиоваскулярной патологии. Цель исследования - выявить взаимосвязь аллельных вариантов генов AGT, AGT2R1 и NOS3 с продукцией ЭТ-1 и NO у проживающих на Севере молодых людей без выявленных сердечно-сосудистых заболеваний. Методы Выборка составила 286 человек (116 девушек и 170 юношей), родившихся и проживающих в Архангельской области. Средний возраст обследуемых - 19,4 года (95 % ДИ 18,5-19,9). В эксперимент не включали людей с любыми острыми и хроническими заболевания, а также курящих. У девушек исследования проводили на 5-7-й день овариально-менструального цикла. Исключались девушки, принимающие контрацептивы. Концентрацию NO в плазме выявляли методом Грисса. Методом иммуноферментного анализа определяли в плазме уровень ЭТ-1 и АТ2. Рассчитывали индекс соотношения вазодилататор NO/ вазоконстриктор ЭТ-1 по концентрации этих факторов в крови. Данный индекс позволяет оценить баланс продукции вазоактивных эндотелиальных факторов [7]. Генотипирование SNP -786T>C в гене NOS3, Т704С и С521Т в гене AGT, А1666С в гене AGT2R1 проводили методом полимеразной цепной реакции. Все материалы были собраны анонимно, с соблюдением правил биоэтики и подписанием добровольного информированного согласия. В соответствии с законом о персональных данных сведения были деперсонизированы. Статистическую обработку результатов производили с помощью пакета программы SPSS 17. Нормальность распределения оценивали с помощью критериев Колгоморова - Смирнова и Шапиро - Уилка. Результаты представляли в виде медианы (Ме) и первого и третьего квартилей (Q1 и Q3). Для попарного сравнения использовали критерий Манна - Уитни. Критическим уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимали при 0,05. Результаты Анализ уровня вазоактивных факторов (NO, ЭТ-1, АТ2, индекс NO/ЭТ-!) не выявил статистически значимых различий между этими показателями у молодых людей с разными генотипами по полиморфизму Т704С гена AGT (табл. 1). Таблица 1 Вазоактивные факторы у молодых людей с различными генотипами по полиморфизму Т704С гена AGT, Ме (Q1; Q3) Показа тель ТТ (1) ТС (2) СС (3) Значимость различий (р) NO, мкмоль/л 20,24 (16,19; 24,19) 17,66 (15,94; 24,40) 20,72 (16,31; 25,47) (1-2) 0,208 (1-3) 0,593 (2-3) 0,752 ЭТ-1, фмоль/мл 0,41 (0,25; 0,63) 0,42 (0,25; 0,72) 0,54 (0,32; 0,98) (1-2) 0,955 (1-3) 0,523 (2-3) 0,493 АТ2, пг/мл 68,10 (65,40; 75,80) 65,85 (57,60; 74,73) 69,50 (56,20; 77,90) (1-2) 0,187 (1-3) 0,083 (2-3) 0,208 NO/ЭТ-! 39,50 (21,83; 55,49) 56,31 (16,99; 79,81) 50,27 (33,21; 79,93) (1-2) 0,402 (1-3) 0,194 (2-3) 0,754 Анализ уровня вазоактивных факторов у лиц с разными генотипами по полиморфизму С521Т гена AGT обнаружил определенные различия (табл. 2). Уровень АТ2 был статистически значимо ниже в группе с генотипом С/С (дикая гомозигота) по сравнению с показателями в группе с генотипом Т/Т (р = 0,046). Уровень NO в сыворотке крови у лиц с разными аллельными вариантами по полиморфизму С521Т статистически значимо не различался. 5 Циркумполярная медицина Экология человека 2020.10 Таблица 2 Вазоактивные факторы у молодых людей с различными генотипами по полиморфизму С521Т гена AGT, Ме (Q1; Q3) Показа тель СС (1) СТ (2) ТТ (3) Значимость различий (р) NO, мкмоль/л 18,75 (16,23; 22,62) 15,75 (10,83; 24,95) 14,26 (13,46; 14,26) (1-2) 0,896 (1-3) 0,059 (2-3) 0,190 ЭТ-1, фмоль/мл 0,41 (0,25; 0,70) 0,48 (0,33; 0,99) 1,59 (1,17; 2,95) (1-2) 0,096 (1-3) 0,006 (2-3) 0,004 АТ2, пг/мл 68,35 (59,43; 76,18) 62,20 (52,60; 70,10) 77,60 (76,80; 81,80) (1-2) 0,055 (1-3) 0,046 (2-3) 0,086 NO/ЭТ^ 50,37 (24,19; 78,12) 46,62 (11,14; 75,10) 12,00 (10,36; 13,50) (1-2) 0,558 (1-3) 0,042 (2-3) 0,054 Уровень ЭТ-1 в группе с генотипом Т/Т был значительно выше, чем в группах с генотипами С/Т и С/С (р = 0,006 и р = 0,04 соответственно). Привлекает внимание то, что у гомозигот Т/Т уровень ЭТ-1 превышал верхнюю границу референсных значений (верхняя граница 1,0 фмоль/мл) [4] и был выше, чем у гомозигот С/С, в 3,9 раза, а чем у гетерозигот С/Т, - в 3,3 раза. Индекс NO/ЭТ^ в группе с генотипом Т/Т был почти в 4 раза ниже, чем у гомозигот по дикому аллелю С/С и гетерозигот С/Т. Полученные результаты показывают, что генотип Т/Т (гомозиготы по мутантному аллелю) в гене AGT проявляется сдвигом баланса продукции эндотелиальных факторов в сторону вазоконстрикторных. Анализ уровня вазоактивных факторов не выявил различий уровня NO и АТ2 у лиц с разными генотипами по полиморфизму A1666C гена AGT2R1 (табл. 3). При этом ЭТ-1 был выше у молодых людей гомозиготных по мутантному аллелю С/С по сравнению с лицами гомозиготами дикого типа (р = 0,012), а индекс NO/ЭТ-1 был значительно меньше, чем у лиц с вариантами А/А и А/С. Снижение индекса NO/ЭТ^ свидетельствует об изменении продукции вазоактивных факторов эндотелием в сторону вазо-констрикторных. Таблица 3 Вазоактивные факторы у молодых людей с различными генотипами по полиморфизму А1666С гена AGT2R1, Ме (Q1; Q3) Показа тель АА (1) АС (2) СС (3) Значимость различий (р) NO, мкмоль/л 18,75 (16,23; 22,62) 15,75 (10,83; 24,95) 14,26 (13,46; 14,26) (1-2) 0,265 (1-3) 0,211 (2-3) 0,202 ЭТ-1, фмоль/мл 0,42 (0,26; 0,76) 0,45 (0,27; 1,07) 0,87 (0,24; 0,97) (1-2) 0,663 (1-3) 0,012 (2-3) 0,076 АТ2, пг/мл (мкг/мл) 68,65 (58,78; 75,13) 68,10 (61,65; 78,40) 69,95 (51,30; 77,80) (1-2) 0,650 (1-3) 0,941 (2-3) 0,948 NO/ЭТ^ 49,13 (22,53; 68,81) 53,85 (15,65; 82,21) 15,46 (10,36; 16,15) (1-2) 0,820 (1-3) 0,045 (2-3) 0,094 По литературным данным [12], экспрессия гена NOS3 модифицируется эстрогенами. В связи с этим при изучении взаимосвязи аллельных вариантов гена NOS3 и продукции вазоактивных эндотелиальных факторов необходимо учитывать гендерные особенности. При анализе с учетом генотипа по полиморфизму -786T>C в гене NOS3 не установлено изменений в продукции NO у юношей, но обнаружена связь варианта С/С (гомозигота по мутантному аллелю) по изучаемому полиморфизму с уровнем ЭТ-1. Юноши с этим вариантом имели максимальные показатели ЭТ-1 (табл. 4). Таблица 4 Вазоактивные факторы у юношей с различными генотипами по полиморфизму -786T>C гена NOS3, Ме (Q1; Q3) Показа тель ТТ (1) СТ (2) СС (3) Значимость различий (р) NO, мкмоль/л 21,73 (17,61; 28,63) 21,13 (18,55; 28, 23) 19,57 (18,15; 22,62) (1-2) 0,75 (1-3) 0,06 (2-3) 0,13 ЭТ-1, фмоль/мл 0,39 (0,29; 0,57) 0,35 (0,25; 0,63) 0, 66 (0,35; 0,84) (1-2) 0,91 (1-3) 0,007 (2-3) 0,01 NO/ЭТ^ 58,9 (39,0; 100,4) 69,4 (38,4; 102,4) 29,3 (23,6; 63,6) (1-2) 0,99 (1-3) 0,08 (2-3) 0,03 У юношей с вариантом -786С/С гена NOS3 уровень ЭТ-1 был выше, чем у лиц с вариантами С/Т (р = 0,01) и Т/Т (р = 0,07), что свидетельствует об изменении продукции вазоактивных факторов эндотелием в сторону вазоконстрикторных и дает основания отнести данный генотип к факторам риска развития эндотелиальной дисфункции. Анализ изучаемых вазоактивных факторов не выявил статистически значимых различий у девушек с разными генотипами по полиморфизму -786Т>С в гене NOS3 (табл. 5). Однако уровень NO и ЭТ-1 был выше в группе девушек гомозигот по мутантному аллелю С/С. У этих девушек индекс NO/ЭТ^ был сдвинут в сторону вазоконстрикции и имел самые низкие значения по сравнению с девушками, имеющими в генотипе дикий аллель по изучаемому полиморфизму (Т/Т и С/Т). Таблица 5 Вазоактивные факторы у девушек с различными генотипами по полиморфизму -786T>C гена NOS3, Ме (Q1; Q3) Показа тель ТТ (1) СТ (2) СС (3) Значимость различий (р) NO, мкмоль/л 13,71 (11,71; 15,72) 15,53 (13,97; 17,09) 18,24 (13,21; 23,26) (1-2) 0,60 (1-3) 0,931 (2-3) 0,62 ЭТ-1, фмоль/мл 0,62 (0,36; 1,00 0,84 (0,39; 1,66) 1,24 (0,28; 2,67) (1-2) 0,410 (1-3) 0,191 (2-3) 0,481 NO/ЭТ^ 22,476 (13,11; 28,01) 19,063 (14,40; 25,22) 14,84 (8,49; 25,412) (1-2) 0,338 (1-3) 0,502 (2-3) 0,154 б Экология человека 2020.10 Циркумполярная медицина Обсуждение результатов При анализе полиморфизмов в генах AGT, AGT2R1 и NOS3 у молодых людей без выявленной кардиоваскулярной патологии установлены разная степень вовлеченности и разное функциональное значение изучаемых полиморфизмов в формировании баланса вазоактивных факторов. Так, полиморфизм Т704С в гене AGT не сопровождается изменением уровня вазоактивных эндотелиальных факторов, в то время как продукция вазоактивных факторов у молодых людей гомозигот по мутантному аллелю Т/Т полиморфизма С521Т в этом же гене сдвинута в сторону вазоконстрикторных, что связано с высоким уровнем ЭТ-1, превышающим верхнюю границу нормальных показателей, и низким значением индекса NO/ЭТ-1. Известно, что АТ2 через рецептор 1 типа запускает синтез ЭТ-1 [5]. Полиморфизм С521Т стимулирует экспрессию гена AGT [11], что приводит к повышению уровня АТ2, высокий уровень которого стимулирует выработку ЭТ-1, что и характеризуется как дисбаланс вазоактивных факторов. Полиморфизм А1666С в гене рецептора 1 типа АТ2 находится в 3'-нетранслируемой области гена и реализует свое влияние на экспрессию гена через микро РНК (miRNA155), которая участвует в посттранскрипционной регуляции, путем репрессии трансляции. В присутствии miRNA155 экспрессия аллеля 1666А значительно снижается, экспрессия аллеля 1666C, напротив, остается неизменной, что приводит к увеличению концентрации рецепторов 1 типа АТ2, следствием этого является увеличение ЭТ-1 и формирование дисбаланса вазоактивных факторов [18]. По данным литературы [16, 19, 20], у лиц, имеющих хотя бы один аллель С по полиморфизму 786T>C в гене NOS3, выявлено меньшее количество мРНК и уровня NO в крови по сравнению с дикими гомозиготами. Однако у девушек гомозигот по мутантному аллелю С/С концентрация NO в фолликулярную фазу цикла имела самое высокое значение (в виде тенденции) по сравнению с группами генотипов гомозигот по аллелю Т/Т и гетерозигот. Поэтому можно предположить, что данный факт связан с включением в компенсаторную реакцию эстрадиола, который увеличивает уровень NO путем активации фермента NOS3 посредством прямого фосфорилирования эстрогеновых рецепторов и дальнейшую передачу сигнала через протеинкиназные каскады, активирующие данный фермент [12]. Кроме того, возможен и геномный путь, связанный с увеличением экспрессии гена NOS3. При этом у девушек мутантных гомозигот наблюдается сдвиг баланса вазоактивных факторов в сторону вазоконстрикторных (высокий уровень ЭТ-1 и низкое значение индекса NO/ЭТ^). Различные у молодых здоровых юношей-северян варианты генотипа по полиморфизму -786T>C в гене NOS3 не влияют на уровень продукции NO, но мутантные гомозиготы (С/С) имеют статистически значимо более высокий уровень ЭТ-1 и низкое значение индекса NO/ЭТ-Ь Таким образом, результаты исследования показали, что риск развития дисбаланса вазоактивных факторов у молодых северян без выявленной кардиоваскулярной патологии обусловлен повышением синтеза ЭТ-1 и не связан с концентрацией NO в плазме крови. Присутствие в геноме вариантов 521Т/Т в гене AGT, 1666С/С в гене AGT2R1 и -786С/С в гене NOS3 повышает риск развития дисбаланса вазоактивных факторов в сторону вазоконстрикторных. Полученные результаты могут иметь значение для расчета риска формирования сердечно-сосудистой патологии уже в молодом возрасте в экстремальных условиях Севера и перехода к персонифицированной медицине.

About the authors

N. A. Bebyakova

Northern State Medical University

Email: nbebyakova@mail.ru

O. A. Pervukhina

Northern State Medical University

N. A. Fadeeva

Northern State Medical University

A. V. Khromova

Northern State Medical University

References

Supplementary files