Оценка роли полиморфизма гена матриксной металлопротеиназы-3 в развитии хронической сердечной недостаточности

ВКМ — внеклеточный матрикс

ДИ — доверительный интервал

ИБС — ишемическая болезнь сердца

ОШ — отношение шансов

ССЗ — сердечно-сосудистые заболевания

ФК — функциональный класс

ФР — фактор риска

ХСН — хроническая сердечная недостаточность

ШОКС — шкала оценки клинического состояния

MMP — матриксные металлопротеиназы

Несмотря на то что хроническая сердечная недостаточность (ХСН) является серьезной проблемой для здравоохранения, поскольку заболеваемость, частота госпитализаций, инвалидность и смертность при этом заболевании продолжают увеличиваться, факторы, неблагоприятно влияющие на течение патологии, окончательно не определены. В Российской Федерации среди всех пациентов, направленных на стационарное лечение с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ), ХСН (по Фрамингемским критериям) явилась основной причиной госпитализации в 16,8% случаев [1, 2]. Отдаленный прогноз выживаемости больных с ХСН во многом зависит от выраженности клинических проявлений, структурных и функциональных поражений миокарда, проводимой терапии, а также от степени ограничения физической активности, которая определяет функциональный класс (ФК) [3, 4]. Среди пациентов с ХСН I—IV ФК средняя годичная смертность составляет 6% [5]. При этом годичная смертность больных с клинически выраженной ХСН достигает 12% даже на фоне лечения в специализированных клиниках; за один год в Российской Федерации умирают почти 612 тыс. больных с ХСН [1].

Изучение механизмов прогрессирования ХСН — приоритетная задача научных исследований во всем мире. Накопленные данные о роли хронической гиперактивации нейрогормональных систем, дисфункции эндотелия, активации апоптоза, воспалительной реакции дают возможность решать многие практические вопросы лечения больных с ХСН, направленного на улучшение качества жизни и повышение выживаемости. Выявление факторов, позволяющих своевременно оценить риск не только развития ХСН, но и неблагоприятного течения развившегося заболевания, представляет собой важную научную и практическую задачу, способствуя оптимизации ведения больных с ХСН.

Персонифицированные подходы к первичной и вторичной профилактике с учетом генетического полиморфизма особенно важны и эффективны для предупреждения болезней с наследственной предрасположенностью, к которым относится коронарная и сердечная недостаточность. Исключение модифицируемых факторов, способствующих развитию патологического процесса, служит прямым путем к профилактике таких болезней.

Матриксные металлопротеиназы (MMP) — семейство внеклеточных зависимых от цинка эндопептидаз, способных разрушать белки внеклеточного матрикса (ВКМ) всех типов. ММР играют важную роль в ремоделировании сердца и сосудов, ангиогенезе, пролиферации, миграции и дифференциации клеток; участвуют в расщеплении мембранных рецепторов, а также модулируют активность хемокинов и цитокинов. ММР относят к сигнальным молекулам программируемой гибели клеток, стимулирующим выброс лигандов апоптоза, таких как Fas [6].

Семейство ММР состоит не менее чем из 20 протеолитических ферментов [7]. Имеются данные о различиях в экспрессии ММР эндотелиальными и гладкими мышечными клетками. Показано, что интерлейкин-1β и α-фактор некроза опухоли инициируют секрецию гладкими мышечными клетками ММР-1 и ММР-3 [8]. Считают, что MMP-3 играет большую роль в естественных процессах ремоделирования тканей и патологических процессах. В основе механизма регуляции тканевого ремоделирования ММР-3 лежит активация проколлагеназы-1 [9, 10].

В серии исследований показано, что деградация ВКМ данными ферментами играет большую роль в патогенезе ССЗ (атеросклероз, рестеноз, кардиомиопатия, инфаркт миокарда, ХСН, аневризма аорты) [9, 11, 12].

Установлено существенное повышение концентрации ММР у пациентов с острым коронарным синдромом по сравнению со здоровыми людьми [12, 13]. Показано что ММР, которые экспрессируются в миокарде и принимают участие в деградации ВКМ сердца, являются определяющим фактором ремоделирования миокарда [14, 15]. Установлено, что кардиальные ММР синтезируются фибробластоподобными клетками, клетками—эффекторами воспаления, кардиомиоцитами преимущественно в латентной форме; их экспрессия и активация повышаются при патологических процессах, протекающих в миокарде [9].

Известно, что однонуклеотидные замены (SNP) в смысловых частях гена часто влияют на такие характеристики, как изменение третичной структуры белка, стабильность его связывания с субстратом и промежуточными метаболитами, на посттрансляционную модификацию, аллостерическое регулирование, температурный оптимум активности и пр. При этом функциональный спектр активности таких белков может резко меняться от практически нейтрального эффекта генетического полиморфизма до полного нарушения функции соответствующего белкового продукта, т. е. в определенных условиях некоторые генетические полиморфизмы могут предрасполагать либо, наоборот, препятствовать проявлению различных заболеваний [16]. Учитывая современные достижения в изучении патогенеза ХСН, можно предположить влияние полиморфизмов генов ММР, в частности ММР-3, на развитие и прогрессирование ХСН.

Экспериментально установлено, что промотор гена ММР-3 локализован на 5-м и 6-м аллелях. Полиморфизм гена идентифицирован в 1171-м положении от начала транскрипции. Полиморфный вариант 5А/6А гена ММР-3 играет важную роль в регулировании уровня ММР-3 и представляет собой оптимальный вариант генотипа [17]. Следовательно, определение генотипа ММР-3 могло бы внести весомый вклад в первичную и раннюю диагностику ССЗ.

Целью данного исследования явилась оценка взаимосвязи полиморфного варианта (–1171 5A/6A) гена ММР-3 с риском развития и тяжестью течения ХСН у больных ишемической болезнью сердца (ИБС).

В исследование включили 277 пациентов (182 мужчин и 95 женщин) в возрасте от 45 до 65 лет (средний возраст 59,2±7,7 года) с ИБС, осложненной ХСН II—IV ФК по классификации Нью-Йоркской ассоциации кардиологов (NYHA). Все включенные в исследование пациенты в зависимости от ФК ХСН разделены на 3 группы с использованием теста с 6-минутной ходьбой и с расчетом оценки (в баллах) по шкале оценки клинического состояния (ШОКС) в модификации В.Ю. Мареева, 2001 г. В 1-ю группу вошли 112 пациентов с ХСН II ФК, во 2-ю группу — 101 пациент с III ФК, в 3-ю группу — 64 пациента с IV Ф.К. Больные, включенные в исследование, получали базисную терапию ХСН. Группу контроля составили 136 человек (средний возраст 53,6±4,8 года) без ССЗ и тяжелых хронических заболеваний.

Основной причиной развития ХСН во всех 3 исследуемых группах была ИБС в сочетании с артериальной гипертонией. По наличию таких факторов риска (ФР) развития ССЗ, как пол, средний возраст, избыточная масса тела, отягощенная по ССЗ наследственность, курение, исследуемые в зависимости от ФК ХСН группы были сопоставимы (табл. 1). Однако в 3-й группе с ХСН IV ФК преобладали больные с наличием нарушений ритма сердца по сравнению с пациентами с ХСН II и III ФК (67,2, 28,6 и 34,7% соответственно; р<0,01). Получаемая пациентами терапия являлась оптимальной, соответствующей современным рекомендациям.

Оценка по ШОКС в группе больных с ХСН II ФК составила 4,8±0,7 балла, у пациентов 2-й группы — 7,7±0,9 балла, тогда как в группе самых тяжелых больных с ХСН IV ФК — 11,3±0,7 балла.

У всех пациентов брали генетический материал (буккальный эпителий) с последующим типированием аллелей гена ММР-3 — полиморфный маркер –1171 5A/6A. Для выделения ДНК использовали метод фенолхлороформной экстракции.

Генотипирование проводили методом полимеразной цепной реакции; использовали праймеры, синтезированные в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Новосибирска (ИХБФМ СО РАН).

Статистическую обработку данных выполняли с использованием пакета статистических программ Statistica v. 7.0. Оценку значимости межгрупповых различий и соответствие частот генотипов в наблюдаемой выборке закону Харди—Вайнберга проводили при помощи критерия χ². Силу ассоциаций генотипических характеристик изученных генов с риском развития неблагоприятного исхода оценивали по отношению шансов (ОШ) и его 95% доверительного интервала (ДИ). При этом ОШ=1 указывало на отсутствие ассоциаций, при OШ >1 имелась положительная ассоциация аллеля или генотипа с заболеванием (ФР), при OШ <1 — отрицательная ассоциация аллеля или генотипа с заболеванием («протективный фактор»).

Распределение частот генотипов полиморфного локуса –1171 5A/6A гена ММР-3 в группе больных и в контрольной группе соответствовало ожидаемому при равновесии Харди—Вайнберга (табл. 2).

На основании анализа по распределению частот генотипов полиморфного локуса –1171 5A/6A гена ММР-3 у больных с ХСН установлены различия по сравнению с группой здоровых. Действительно, аллель 5А (45,8% против 37,9%) и генотип 5А/5А (22,4% против 12,5%) у пациентов с ХСН встречались чаще, чем в группе контроля.

Таким образом, вариабельность аллеля 5А (OШ 1,39 при 95% ДИ от 1,033 до 1,869; p=0,03) и генотипа 5А/5А (OШ 2,15 при 95% ДИ от 1,131 до 4,070; p=0,02) ассоциировалась с повышенным риском развития ХСН.

Установлены достоверные различия по частоте аллелей и генотипов гена ММР-3 в зависимости от тяжести ФК ХСН (табл. 3). Так, частота генотипа 5А/5А в 3-й группе была выше, чем в 1-й (32,8% против 15,2%; р=0,039). Аллель 5А в 3-й группе с ХСН IV ФК по NYHA и со сниженной фракцией выброса левого желудочка встречался чаще, чем в 1-й группе (р=0,019). Аллель 6А преобладал у пациентов с ХСН II ФК по сравнению с больными с ХСН IV ФК (р=0,019), генотип 6А/6А также чаще регистрировался у пациентов с ХСН II ФК, чем у пациентов с ХСН IV ФК (р=0,044).

Таким образом, носительство аллеля 5А и генотипа 5А/5А полиморфного локуса –1171 5A/6A гена ММР-3 является ФР тяжелого течения ХСН; аллель 6А и генотип 6А/6А, напротив, проявили себя как протективные факторы.

Обнаруженные нами выраженные различия по частоте генотипа 5А/5А полиморфного локуса –1171 5A/6A гена ММР-3 у пациентов с ХСН и группы контроля, а также в зависимости от ФК заболевания позволяют прогнозировать как риск развития, так и тяжесть течения ХСН ишемического генеза.

В экспериментальных исследованиях показано, что в культуре фибробластов и эндотелиоцитов 5А аллель гена ММР-3 имеет более высокую функциональную активность, чем аллель 6А. Гомозиготный по 6-му аллелю вариант вследствие сниженной транскрипции ассоциируется с более низкой активностью ММР-3 в стенке артерий [18, 19]. Повышенный риск развития ХСН у носителей генотипа 5А/5А, вероятно, связан с повышенной транскрипцией ММР-3, что является дополнительным фактором, активирующим процесс апоптоза и усиливающим деградацию ВКМ, способствующим ремоделированию миокарда.

Другие независимые исследования установили, что носительство гомозиготного генотипа 6A/6A гена ММР-3 является предиктором повышенного риска развития стеноза внутренней сонной артерии [18, 19]. Носительство генотипа 5A/5A ассоциируется с повышенным риском развития инфаркта миокарда [19], острого коронарного синдрома [20].

Следовательно, носители генотипа 5А/5А полиморфного локуса –1171 5A/6A гена ММР-3 представляют особую популяцию высокого генетического риска развития ХСН, поэтому именно эти пациенты с ИБС составляют прежде всего приоритетную группу диспансерного наблюдения. В этой группе необходима организация эффективных целевых профилактических мероприятий, направленных на улучшение качества жизни пациентов и предотвращение у них исключительно высокой преждевременной смертности. Данный подход в большой степени актуален для амбулаторного звена и может быть успешно использован в поликлинической работе.

Хотя мультифакторные заболевания, к каковым относится ХСН, вызываются взаимодействием нескольких факторов среды и полигенных комплексов, при своевременной правильной работе врача, основывающейся на молекулярно-генетическом анализе, возможно добиться предупреждения либо заметного замедления развития и прогрессирования заболевания, снижения его клинических проявлений за счет исключения действия модифицируемых ФР.

Выраженные различия по частоте разработанных нами комбинированных генетических признаков предрасположенности к развитию ХСН ишемического генеза позволяют рекомендовать более широкое использование в кардиологической практике разработанных критериев ранней диагностики — генетических маркеров предрасположенности пациента к развитию коронарной и сердечной недостаточности.