Связь полиморфизма гена каталазы с повышенным риском развития церебрального инсульта у больных гипертонической болезнью

Гипертоническая болезнь (ГБ) является ведущим фактором риска развития церебрального инсульта [1]. Выявление генетических маркеров, определяющих индивидуальную предрасположенность к развитию цереброваскулярных нарушений, позволит прогнозировать риск их возникновения и разрабатывать лечебно-профилактические мероприятия по их предупреждению у больных ГБ. К настоящему времени накоплено значительное количество экспериментальных и клинических данных, позволяющих считать, что одним из важных патогенетических механизмов формирования ГБ и повреждения головного мозга при ишемическом и геморрагическом инсульте является активация окислительного стресса вследствие дисбаланса между процессами образования активных форм кислорода и их обезвреживания системой антиоксидантной защиты [2, 3]. У пациентов с инсультом обнаружены изменения параметров функционирования антиоксидантной системы (АОС): снижение активности ферментов АОС (каталазы, супероксиддисмутазы), снижение уровня окисленного и восстановленного глутатиона, а также повышение уровня продуктов перекисного окисления липидов [4, 5].

АОС включает в себя большое количество звеньев, но генетически детерминированными являются антиоксидантные ферменты, которые в популяции характеризуются выраженными межиндивидуальными различиями в ферментативной активности, благодаря наличию в структуре их генов функционально неравноценных полиморфных аллелей.

В литературе практически отсутствуют исследования, посвященные изучению вклада полиморфных вариантов генов ферментов АОС в развитие церебрального инсульта у больных ГБ.

В рамках настоящей работы впервые исследована взаимосвязь полиморфизмов двух генов ферментов АОС - каталазы (CAT) и флавин-содержащей монооксигеназы-3 (FMO3) с риском возникновения церебрального инсульта при ГБ. Кроме того, впервые установлена сопряженность влияния некоторых известных средовых факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) с носительством определенных генотипов каталазы в реализации наследственной предрасположенности к инсульту.

Материалом для исследования послужила выборка из 667 неродственных больных ГБ, русских, проживающих в Курской области. Пациенты находились на стационарном лечении в неврологических и кардиологических отделениях Курской областной клинической больницы и Городской больницы скорой медицинской помощи в период с 2007 по 2010 г.

Основную группу составили 306 пациентов, 158 мужчин и 148 женщин (средний возраст - 62,2±10,4 года), с церебральным инсультом (группа ГБ-ЦИ), из которых геморрагический инсульт перенесли 25 больных, ишемический - 281. Контрольную группу (группа ГБ) составили 361 пациент, 171 мужчина и 190 женщин (средний возраст - 62,2±13,8 года), не имевшие в анамнезе эпизодов острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК). Исследуемые группы больных ГБ были сопоставимы по полу и возрасту.

Диагноз инсульта устанавливался квалифицированными врачами-неврологами на основании клинической картины и результатов магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга. Диагноз ГБ верифицировался квалифицированными кардиологами согласно рекомендациям ВОЗ с помощью клинических, лабораторных и клинико-инструментальных методов при исключении вторичных форм артериальных гипертензий (АГ). В исследование не включали пациентов с хроническими болезнями сердца, почек, эндокринными, онкологическими и другими заболеваниями, которые могли быть причиной ОНМК. Подавляющее большинство пациентов - 264 (86,3%) пациента из группы ГБ-ЦИ и 327 (90,6%) пациентов из группы ГБ имели длительный стаж ГБ и получали антигипертензивную терапию.

Всем пациентам проводилось анкетирование по специально разработанному опроснику, включавшему сведения о наличии у обследуемых факторов, влияющих на развитие ССЗ: вредных привычек (курение, злоупотребление алкоголем), хронических стрессовых ситуаций, уровня физической активности, частоты употребления свежих овощей и фруктов. Подробная характеристика и расшифровка данных анкетирования по указанным факторам риска была описана нами ранее [6].

У всех обследуемых проводился забор венозной крови. Геномную ДНК выделяли стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции. Генотипирование полиморфизмов –21A>T CAT (rs7943316) и E158K FMO3 (rs2266782) проводилось методами полимеразной цепной реакции и рестрикционного анализа согласно протоколам, описанным в литературе [7, 8].

Статистическая обработка данных проводилась с использованием программных пакетов Statistica for Windows 8.0 и Excel 2007. Для оценки ассоциаций аллелей и генотипов с риском развития инсульта у больных ГБ использовали критерий χ² и отношение шансов (OR) с 95% доверительным интервалом (ДИ). Анализ генно-средовых взаимодействий осуществлялся путем сопоставления величин OR, рассчитанных для генотипов в группах, сформированных по критерию наличия или отсутствия фактора риска.

Частоты генотипов полиморфизма E158K гена FMO3 находились в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга (РХВ) в обеих группах. В группе больных ГБ-ЦИ установлено отклонение частот генотипов полиморфизма -21A>T гена CAT от РХВ за счет снижения уровня наблюдаемой гетерозиготности (р<0,01). В табл. 1 представлены частоты аллелей исследуемых полиморфизмов как в общих группах, так и в группах, стратифицированных по полу.

Следующей задачей исследования был анализ совместного влияния генотипов ферментов АОС и известных средовых факторов риска ССЗ на вероятность развития инсульта у больных ГБ. Были рассмотрены такие факторы риска, как курение, злоупотребление алкоголем, низкая частота употребления свежих овощей и фруктов, наличие хронических стрессов и низкий уровень физической активности. В табл. 3 представлены данные о взаимосвязях генотипа –21AA гена CAT с риском возникновения инсульта у больных ГБ в зависимости от влияния анализируемых средовых факторов.

У носителей генотипов –21AT и –21TT CAT при частом употреблении свежих овощей и фруктов (2 и более раза в день) наблюдался пониженный риск развития инсульта (OR=0,40; 95%ДИ 0,17-0,93; p=0,04), а при стратифицированном по полу анализе данная ассоциация была характерна только для мужчин (OR=0,31; 95%ДИ 0,08-1,13; p=0,06). В отношении других средовых факторов статистически значимых ассоциаций генотипов полиморфизма –21A>T гена CAT с риском развития инсульта у больных ГБ не установлено. Не было также установлено ассоциаций генотипов полиморфизма E158K гена FMO3 с риском развития инсульта в сочетании ни с одним из проанализированных средовых факторов риска.

Таким образом, в проведенном исследовании установлено, что полиморфизм –21A>T гена каталазы ассоциирован с повышенным риском развития церебрального инсульта у мужчин, страдающих ГБ. При этом связь генотипов полиморфизма –21A>T гена CAT с риском развития инсульта зависела от влияния средовых факторов риска ССЗ.

Каталаза представляет собой тетрамерный антиоксидантный фермент, локализующийся в пероксисомах и осуществляющий обезвреживание перекиси водорода до кислорода и воды [9]. Полиморфизм –21A>T локализован внутри промотора гена CAT в непосредственной близости от участка инициации транскрипции и способен влиять на уровень экспрессии каталазы [10]. В связи с тем что в литературе отсутствуют функциональные исследования данного полиморфизма, для интерпретации фенотипического эффекта данного локуса мы использовали данные о наличии положительного неравновесия по сцеплению между полиморфизмами –21A>T и –262C>T, исследованными нами ранее у больных с бронхиальной астмой [11], а также сведения о функциональной значимости аллелей полиморфизма –262C>T, полученные в исследовании L. Forsberg и соавт. [12]. Исходя из результатов названных работ, можно заключить, что аллель –21A способствует снижению экспрессии гена CAT. С одной стороны, повышенный риск развития инсульта у больных ГБ, имеющих генотип –21AA, может быть объяснен повышением уровня гидроперекисей, усилением проявления окислительного стресса и связанного с ним повреждения головного мозга вследствие недостаточного биосинтеза фермента. С другой стороны, недостаток образования кислорода из гидроперекисей, связанный с дефицитом каталазы, может быть причиной повреждений головного мозга во время и непосредственно после формирования инфарктной зоны, как было экспериментально показано в работе D. Amantea и соавт. [2].

Не менее важной находкой является тот факт, что проявление «патологического» действия полиморфизма –21A>T каталазы в отношении риска развития инсульта зависело от наличия у больных ГБ общеизвестных средовых факторов риска ССЗ. Примечательно, что влияние таких факторов, как курение [13], злоупотребление алкоголем [14] и хронический стресс [15], само по себе сопряжено с избыточным образованием токсических гидроперекисей, накопление которых может достигать критических концентраций в условиях сниженного биосинтеза каталазы. В то же время при носительстве вариантных генотипов полиморфизма –21A>T гена CAT наблюдался защитный эффект в отношении риска развития инсульта при высоком уровне употребления свежих овощей и фруктов - природных антиоксидантов. Интересно, что аналогичная связь данного полиморфизма и высокого уровня употребления свежих овощей и фруктов была обнаружена нами ранее и в отношении пониженного риска бронхиальной астмы [11].

Полученные результаты свидетельствуют об обнаружении патогенетически значимых генно-средовых взаимодействий, которые не только демонстрируют совместное влияние генетических и средовых факторов на развитие цереброваскулярной болезни как типичного многофакторного заболевания, но и объясняют конкретные механизмы и пути реализация наследственной предрасположенности к наиболее тяжелым осложнениям ГБ. С практической точки зрения, обнаруженный синергизм влияния генотипов полиморфизма –21A>T гена CAT и средовых факторов риска ССЗ в детерминации риска развития инсульта открывает перспективы и реальные возможности предупреждения развития цереброваскулярных осложнений при ГБ. Это может быть достигнуто, с одной стороны, путем ограничения восприимчивых к инсульту людей от негативных влияний факторов внешней среды прооксидантного действия (курение, злоупотребление алкоголем, хронический стресс), а с другой, - более активного использования диетотерапии (высокого потребления свежих овощей и фруктов) и включения антиоксидантных препаратов в стандарты лечения пациентов с ГБ.

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.