Гипертоническая болезнь (ГБ) – является многофакторным заболеванием, для которой в настоящее время известны средовые этиологические факторы и генетические маркеры, влияющие на индивидуальный риск и особенности течения заболевания и формирование осложнений [31]. Носительство «аллей предрасположенности» к гипертонии, приводит к реализации патологии в более молодом возрасте при воздействии факторов риска окружающей среды.

Повышение артериального давления (АД) возникает изолированно или как следствие хронической болезни почек, ожирения, нарушений гормонального статуса и многих других заболеваний. В целом, распространённость артериальной гипертензии (АГ) находится в диапазоне 30-45% общей популяции, с резким возрастанием по мере старения [10]. Даже небольшое повышение АД ассоциировано с увеличением риска сердечно-сосудистых заболеваний и осложнений.

В эпидемиологических исследованиях показаны известные факторы риска ГБ, такие как избыточный вес и ожирение, курение, чрезмерное употребление алкоголя, высокий уровень потребления соли, стресс [27, 38].

Возрастает роль изучения факторов дисфункции эндотелия в механизмах нарушения регуляции артериального давления.

Патогенез развития АГ можно разделить на несколько стадий. На первом этапе происходит нарушение функционирования L-аргинин – NO-зависимых механизмов, которое может быть восстановлено назначением L-аргинина.

NO-синтаза (полное название фермента L-аргинин, NADPH: кислород оксидоредуктаза) – кальций-кальмодулин-зависимый фермент, катализирующий несколько реакций в организме человека, самая важная из которых – окисление аргинина с образованием оксида азота и цитруллина. Известно три изоформы данного фермента. У млекопитающих эндотелиальная изоформа является основным генератором NO, который является важной функциональной молекулой в контроле сосудистого тонуса и участвует в регуляции сердечной функции и ангиогенезе. Эндотелиальная NO синтаза экспрессируется в эндотелиальных клетках, помимо этого, она также была обнаружена в клетках эпителия почечных канальцев. Фермент играет важную роль в эмбриональном развитии – морфогенезе коронарных артерий и структур клапанов сердца [30].

В здоровом эндотелии основным физиологическим стимулом к высвобождению NO является давление потока крови на стенку сосуда. В местах турбулентного потока крови нарушается ориентирование клеток эндотелия и уменьшается выделение NO. Именно фактор изменённой гемодинамики при ГБ является одним из главных в инициации раннего атеросклеротического поражения сосудов [4, 7, 11].

На втором этапе данные нарушения сохраняются, кроме того нарастает продукция циклооксигеназных вазоконстрикторов (тромбоксана А2 и простагландина Н2). На завершающем этапе наступают необратимые изменения в системе оксида азота при сохранении повышенной продукции вазоконстрикторных простаноидов и переключение вазодилатирующих механизмов на эндотелиальный гиперполяризующий фактор.

Кроме того, отчётливо проявляется роль свободных кислородных радикалов в нарушении эндотелий-зависимого расширения сосудов [29]. В настоящее время оценка сосудистых реакций микроциркуляторного русла к действующим на эндотелий вазоактивным веществам широко используется для определения эндотелиальной дисфункции в клинических и экспериментальных исследованиях [1, 3].

Растёт доказательная база того, что взаимодействие генетических и средовых факторов играют ведущую роль в развитии многофакторных заболеваний включая гипертонию [28].

У больных АГ часто имеется отягощенный по гипертонии семейный анамнез. В 60-х годах прошлого века выдвигалась моногенная теория развития эссенциальной гипертензии (Platt, 1963; McDonough, 1964), которая впоследствии не была подтверждена.

Доказано, что ГБ имеет многофакторную этиологию и относится к полигенным заболеваниям. В ряде исследований показано наличие неблагоприятны вариантов полиморфизма генов, кодирующих прессорные системы регуляции АД, такие как ангиотензинпревращающий фермент (АПФ), ангиотензиноген, рецепторы к ангиотензину II (АII) и др. Генетическая предрасположенность к АГ может оказывать влияние и на эффективность и переносимость антигипертензивной терапии. В клинической практике важно обнаружить или исключить редкие моногенные формы наследственной АГ. К ним относятся, в частности, патология амилоидчувствительных эпителиальных натриевых каналов, синдром кажущейся избыточности минералокортикоидной активности и гиперальдостеронизм, корригируемый глюкокортикоидами. Генетическое исследование и выявление мутантного гена позволяют в таких случаях выявить причину АГ и в ряде случаев провести патогенетическую терапию.

Большинство известных генетических маркёров ГБ, представляют собой однонуклеотидные замены (полиморфизмы). Эти полиморфизмы довольно широко распространены в популяции.

На данный момент, идентифицировано более 1500 генетических полиморфизмов, ассоциированных с уровнем АД, которые осуществляют свой вклад через различные патогенетические механизмы [22]. Однако степень и достоверность ассоциаций варьирует, для некоторых локусов данные противоречивы. Перспективным направлением становится применение генетического тестирования для индивидуального подбора антигипертензивной терапии, так как существуют генетические маркёры, ассоциированные с эффективностью и безопасностью лечения ГБ. Применение генетических тестов целесообразно при нестандартном течении болезни и подозрении на моногенные формы АГ, которые, однако, встречаются довольно редко [6].

Полигенный характер наследования ГБ предполагает, что уровень риска заболевания у конкретного пациента определяет суммарный вклад неблагоприятных генетических вариантов. При этом обнаружение какого-либо одного «неблагоприятного» полиморфного варианта, в большинстве случаев не имеет клинического значения, наличие же нескольких таких вариантов, особенно определяющих единое звено метаболизма, могут существенно повышать риск заболевания.

Регуляция АД происходит с помощью координированной работы ряда систем – катехоламиновой, ренин-ангиотензиновой и др. Присутствие патологических аллелей генов ключевых белков этих систем повышает вероятность декомпенсации регулировки уровня АД при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды [23]. Ниже представлены наиболее изученные генетические варианты, ассоциированные с уровнем АД.

В гене ангиотензиногена (AGT) известен полиморфизм rs699 A>G, приводящий к аминокислотной замене Met235Thr. Данный локус впервые описан Jeunemaitre X с соавт. в 1992 г. и далее обращал на себя внимание многих исследователей. Аллель G rs699, который кодирует трионин (Thr235), ассоциирован с более высоким уровнем ангиотензина, риском развития АГ и риском развития гестоза и преэклампсии у женщин во время беременности [21]. Наблюдается значительное различие в частоте встречаемости варианта Thr235 между популяциями, так для африканцев частота Thr235 составляет 92%, тогда как у европейцев – 41%, Lifton R.P. (1993 г.) предположил, что данный вариант, способствующий задержке Na+, был преимуществом в ранний период, когда соль была менее доступна. В российском исследовании, включавшем 514 пациентов, была показана ассоциация аллеля G rs699 с риском развития АГ у мужчин с отношением шансов 1,95 (р=0,003) [5].

Показано, что межиндивидуальные различия уровня АПФ зависят от наличия полиморфизма инсерция(I)/делеция(D) Alu повтора в 16 интроне гена ACE, называемого ACE I/D полиморфизм. Распространённость варианта DD в европейских популяциях составляет 25-30%. Среднее значение уровня ACE в плазме у носителей DD примерно в 2 раза выше, чем у носителей варианта II. Во многих работах была продемонстрирована тенденция к более высоким цифрам АД у носителей аллея D сравнению с носителями генотипа II [25, 33, 34]. Анализ 145 независимых исследований (общий размер выборки населения составил 49 959 человек) показал, что присутствие варианта D ассоциируется с повышением риска развития ряда сердечно-сосудистых заболеваний. Наличие генотипа DD соответствует повышению риска развития ишемической болезни сердца в 1,3 раза (в среднем по 30 исследованиям), инфаркта миокарда в 1,5 раза (в среднем по 20 исследованиям), инсульта в 2 раза (5 исследований) и диабетической нефропатии в 1,6 раза (11 исследований) [12].

Ангиотензин-2 взаимодействует с двумя различными субтипами клеточных рецепторов. Рецептор первого типа – ATGR1 – обуславливает основные негативные сердечно-сосудистые эффекты ангиотензина-2 – вазоконстрикцию, усиление реабсорбции натрия в проксимальных почечных канальцах, секреция альдостерона вазопрессина, эндотелина-1, пролиферация гладкомышечных клеток сосудов. Описан полиморфный локус rs5186 А>C в некодирующей области гена. Вариант полиморфизма С – фактор риска развития АГ и другой сердечно-сосудистой патологии за счёт усиления активности рецептора [15].

Воздействие ангиотензина-2 на рецептор второго типа – ATGR2 – приводит к расширению коронарных микрососудов, а значит к улучшению кровоснабжения миокарда, ингибированию пролиферации эндотелиальных и гладкомышечных клеток сосудистой стенки, торможению гипертрофии кардиомиоцитов. Известен полиморфизм гена рецептора ангиотензина 2 типа rs1403543 A>G. Выявлено, что аллель A ассоциирован с развитием гипертрофии левого желудочка при АГ у молодых мужчин, а аллель G связан с протективным эффектом в отношении сердечно-сосудистой патологии [16].

CYP11B2 – альдостеронсинтаза – фермент, который участвует в синтезе альдостерона. Альдостерон способствует задержке натрия во внеклеточном пространстве, а вместе с ним и воды. Кроме того, альдостерон повышает чувствительность к сосудосуживающим агентам. Описан полиморфизм С>Т rs1799998. Вариант CYP11B2 «Т» rs1799998 приводит к увеличению уровня альдостерона [24]. В исследовании, выполненном на трансгенных мышах, показано, что мыши с аллелем «Т» CYP11B2 имели более высокое АД, чем мыши с аллелем «С». Этот эффект усугублялся при диете с высоким уровнем соли [13]. Среди пациентов со слабым ответом на диуретики (спиронолактон, фуросемид) достоверно чаще встречался аллель «Т» rs1799998, чем у пациентов со стандартным ответом, при этом группы пациентов не отличались по другим клиническим и лабораторным параметрам [39].

Полиморфизм rs4961 G>T в гене ADD1 (аддуцина), приводит к нарушению обмена натрия в организме: в клетках почек изменённый аддуцин приводит к повышению активности Na+-K+ насоса и нарушению реабсорбции натрия в тубулярном аппарате почек. Замена нуклеотидов G на T в гене ADD1 приводит к замене аминокислот 460Gly на 460Trp в кодируемом белке. Выявлена ассоциация данного полиморфного локуса с солечувствительной АГ [17]. Пациенты с вариантом Trp460 (генотипы GT и ТТ), отличаются более значительным снижением АД при приёме гидрохлортиазидных диуретиков [36].

Адренорецептор первого типа обуславливает физиологические эффекты катехоламинов: увеличение частоты и силы сердечных сокращений, расширение коронарных артерий, расслабление гладких мышц кишечника, активация липолиза [9]. Он кодируется геном ADRB1. Полиморфная замена rs1801253 С>G приводит к аминокислотной замене Arg389Gly и затрагивает ключевой сайт передачи сигнала. Сигнал, продуцируемый рецептором Arg389 (который соответствует более частому аллелю С), в 3 раза более интенсивный, чем сигнал, передаваемый Gly389. Таким образом, аллель G является протективным в отношении гипертонической болезни. Антигипертензивная терапия β-блокаторами эффективнее у носителей аллеля Arg389. Ещё один полиморфизм (rs1801252) приводящий к замене Ser49Gly в этом же гене, влиял на эффект β-блокаторов, но в меньшей степени [26].

Адренорецепторы 2 типа (ADRB2), присутствующие на мембранах клеток гладкой мускулатуры (бронхиол, матки, артерий скелетных мышц) более чувствительны к адреналину, чем к норадреналину. Активация ADRB2 приводит к расслаблению гладких мышц; воздействие адреналина на клетки печени вызывает гликогенолиз и выход глюкозы в кровь; в скелетных мышцах распад гликогена также усиливается. Полиморфизм rs1042714 приводит к аминокислотной замене Gln27Glu (аллель rs1042714C кодирует Gln) и может приводить к устойчивости рецептора к агонистам рецепторов [20].

Предсердный натрийуретический пептид – гормон, секретируемый кардиомиоцитами и являющийся мощным вазодилататором, кодируется геном hANP. Этот гормон усиливает выведение Na+ и воды, повышая скорость клубочковой фильтрации, тормозя реабсорбцию Na+ в проксимальных канальцах и ингибируя секрецию ренина и альдостерона. Он синтезируется в мышечных клетках предсердий в ответ на повышение артериального давления. Таким образом, предсердный натрийуретический гормон препятствует задержке Na+ и воды. Присутствие однонуклеотидного полиморфизма rs5065 T>C в гене натрийуретического пептида показало ассоциацию с АГ во многих работах, о чём свидетельствуют данные мета-анализа [14, 35]. Большое исследование было посвящено изучению влияния генотипа на эффективность антигипертензивной терапии. Сравнивали эффект препаратов четырёх видов: мочегонные, антагонисты кальция, ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента и α-блокаторы на степень снижения давления и развитие неблагоприятных сердечно-сосудистых событий у 38 462 пациентов с гипертонией в возрасте старше 55 лет. При генотипе Т/Т достоверно эффективнее были блокаторы кальциевых каналов, тогда как при генотипе С/С лучший эффект был при лечении диуретиками [32].

NO-синтаза (полное название фермента L-аргинин, NADPH: кислород оксидоредуктаза) – кальций-кальмодулин-зависимый фермент, катализирующий несколько реакций в организме человека, самая важная из которых – окисление аргинина с образованием оксида азота и цитруллина. Полиморфизм VNTR (вариабельное число тандемных повторов) в 4-м интроне гена eNOS, может быть представлен либо 4, либо 5 повторами по 27 пар нуклеотидов. Нормальный вариант содержит 5 повторов, патологический вариант 4 повтора. Однонуклеотидная замена rs1799983 G>T приводит к аминокислотной замене в положении Glu298Asp белковой последовательности. Эндотелиальная NO-синтаза с Asp в 298 положении является объектом селективного протеолиза в клетках эндотелия, в результате чего нарушается её ферментативная активность, приводя к снижению продукции NO со снижением вазодилатации. Патологическое влияние варианта 4R связано с нарушением экспрессии гена NOS3, а rs1799983T со снижением активности работы фермента, что приводит к уменьшению выработки NO и является фактором риска развития эндотелиальной дисфункции, коронарного атеросклероза и инфаркта миокарда [18, 19, 37]. Курение в значительной степени усугубляет отрицательный эффект патологических аллелей гена eNOS.

Ген GNB3 кодирует многофункциональный белок G. Этот белок локализуется в клеточных мембранах кардиомиоцитов, гладкомышечных клетках сосудов, фибробластах и вовлечён в процессы передачи сигнала с поверхности клеток, от рецепторов, регулирующих сосудистый тонус. Полиморфизм rs5443 С>T, расположенный в экзоне 10 гена GNB3 был описан в 1998 году, аллель T был связан с повышением активности G-белка. В нескольких ассоциативных исследованиях, показано связывание аллеля T с широким спектром заболеваний и патологических состояний – артериальной гипертонией, ожирением и депрессией. Данную полиморфную замену связывают с развитием АГ в раннем возрасте. Обнаружена ассоциация генотипа ТТ с более высоким индексом массы тела у женщин.

Мы провели собственное исследование по проверке ассоциаций функциональных полиморфных вариантов генов, продукты которых участвуют в регуляции сосудистого тонуса, с гипертонической болезнью у пациентов моложе 50 лет, проживающих в Сибирском регионе (Новосибирск, Иркутск). На данный момент выборка составляет 48 пациентов с ГБ и 24 пациента без эпизодов повышения артериального давления, группы сопоставимы по полу и возрасту. Обе группы пациентов прогенотипированы методом ПЦР по следующим полиморфным локусам: rs4646994 ACE, rs4961 ADD1, rs1801253 ADRB1, rs1801253 AGT, rs5186 ATGR1, rs1403543 ATGR2, rs1799998 CYP11B2, rs5065 hANP, rs1799983 NOS3(e), rs5443 GNB3, которые были отобраны на основании обзора литературы и были ассоциированы с гипертонией в нескольких исследованиях зарубежных авторов. Была выявлена ассоциация генотипа Т/Т rs5443 гена GNB3 с дебютом гипертонической болезни в возрасте моложе 50 лет, у пациентов Западной Сибири (отношение шансов = 3,5 доверительный интервал = [1.544-7.868] chi2 = 9.61, p=0.002). Носительство аллея С являлось протективным признаком. Вероятно, присутствие генотипа Т/Т приводит к усилению сосудосуживающих реакций в ответ на стресс. Генотипирование пациентов по полиморфному локусу rs5443 может быть полезно для выявления лиц с высоким риском развития ГБ, с целью дальнейшей индивидуальной профилактики. По другим полиморфным локусам достоверных ассоциаций не получено.

В продолжении собственных исследований на следующем этапе работы будет проводиться сопоставление молекулярно-генетических результатов с состоянием здоровья пациентов; дополнительное кардиологическое дообследование пациентов с выявленными полиморфизмами в генах предрасположенности к патологии сосудистой стенки. Далее будут разрабатываться рекомендации по персонализированной профилактике и лечению заболеваний с учётом особенностей генотипа. Представляется особенно важным в современных условиях комплексное изучение патогенетических и фармакогенетических механизмов артериальной гипертонии, так как использование новых знаний позволит снизить количество сердечно-сосудистых осложнений АГ, таких как острый инфаркт миокарда и инсульт головного мозга, сохраняя высокое качество жизни пациентов [8].

Изучение взаимодействия молекулярно-генетических маркёров и средовых факторов риска способствует развитию широко обсуждаемой в последнее время персонализированной предиктивной медицины, которая призывает использовать новые методы молекулярного анализа для улучшения оценки предрасположенности к болезни и повышения эффективности профилактики и лечения [2].

Литература