The role of ADRB1 genes polymorphism in examined patients with chronic rheumatic heart disease

Abstract


The study purpose is to evaluate effect of ADRB1 gene polymorphism on echocardiography indices and endothelial function in patients with chronic rheumatic heart disease. The sampling consisted of 128 patients with chronic rheumatic heart disease. The echocardiography was performed on Philips Affinity 50 device and evaluation of endothelial function was implemented on “AngioScan01” device. The genetic typing was carried out according polymorphic markers Gly49Ser and Gly389Arg. The nucleotide replacement of glycine with serine resulted in increasing of left sections of heart both at Ser49Ser (left atrium 5.65±0.09 cm; LVED 5.61±0.27 cm; LVES 3.76±0.16 cm), and Gly49Ser (left atrium 5.65±0.09 cm; LVED 5.61±0.27 cm; LVES 3.76±0.16 cm), The similar situation occurred when glycine was replaced with arginine: for Arg389Arg homozygotes (left atrium 5.63±0.12 cm; LVED 5.97±0.20 cm; LVES 3.97±0.16 cm); and heterozygotes Gly389Arg (LVED 5.60±0.08 cm; LVES 3.78±0.07 cm). Homozygosity of Ser49Ser in endothelial function led to low values of index augmentation (5.83±0.80%) and indicators reflecting function of small resistive arteries were the worst (1.30±0.07). Arg389Arg homozygotes had the worst endothelial function in system of large arteries (-20.40±0.68 ms). highest severity of arterial stiffness (23.00±0.68%) as compared with Gly389Gly homozygotes (8.92±0.99% and 62.67±1.41 years). ADRB1 gene polymorphism in subjects with HRBS leads to dilatation of left heart. The effect on endothelial dysfunction is multidirectional: Ser49Ser homozygosity leads to minimal arterial stiffness and changes in small resistive arteries; homozygosity of Arg389Arg leads to maximum changes in large conducting arteries and the highest rates of vascular stiffness.

Full Text

Введение В литературе часто обсуждается генетическая предрасположенность к хронической сердечной недостаточности (ХСН) и ее связь с единичной нуклеотидной заменой генов. В первую очередь обсуждается полиморфизм генов, связанных с ренин-ангиотензиновой (РААС) [1] и симпатоадреналовой системами (САС) [2], влияющими на течение и прогрессирование ХСН [3]. И если для РААС чаще обсуждаются ген, кодирующий ангиотензиноген (находится на коротком плече 1-й хромосомы в локусе 1q42), или ген, кодирующий ангиотензиновые рецепторы 1-го типа, то для САС изучаются гены адренергических рецепторов. Предполагается, что их активность при ХСН снижается, что приводит к активации САС. Значимым для клинической практики считается полиморфизм гена ADRB1, который кодирует β1-адренорецептор и локализуется на 10-й хромосоме в локусе 10q25.3. Рассматривается до десятка полиморфизмов, более значимыми из которых являются Gly49Ser и Gly389Arg. В одном случае Gly49Ser происходит замена глицина на серин, что приводит к более высокому уровню экспрессии гена [4], в другом - Gly389Arg глицина на аргинин, что приводит к более высокой активности β1-адренорецепторов в ответ на его взаимодействие с агонистами (норадреналином и адреналином) [5]. Полиморфный маркер Gly389Arg располагается во внутриклеточной части β1-адренорецептора, а Gly49Ser - во внеклеточной части рецептора [6]. Мутации в рецепторах приводят и к изменению в работе миокарда, однако полученные при этом результаты противоречивы [7]. Так, сократительная способность миокарда у носителей Arg389 в 1,5 раза выше, чем у носителей Glu389 [8]. Применение β-блокатора (карведилол) в одних работах показывает значительное снижение сократительной способности миокарда у носителей Arg389 гена ADRB1 [9], в других исследованиях применение карведилола улучшало сократительную способность у носителей Arg389 в сравнении с Glu389. Применение метопролола у исследуемых с аллелем Glu49 по сравнению с Ser49 у гомозигот приводило к уменьшению конечного диастолического размера [10]. Но основное внимание в исследованиях уделяется ХСН, вызванной артериальной гипертензией, коронарным атеросклерозом [11] или сахарным диабетом [12]. Работ, посвященных ХСН, обусловленной хронической ревматической болезнью сердца (ХРБС) [13] и влиянием мутаций β1-адренорецептора на ХСН при приобретенных пороках сердца, немного. Целью исследования стала оценка влияния полиморфизма генов ADRB1 на показатели эхокардиографии и эндотелиальной функции у пациентов с ХРБС. Материалы и методы В исследование было включено 128 пациентов с ХРБС (84,37% женщин и 15,63% мужчин), проходивших стационарное лечение в кардиологических отделениях областного кардиологического диспансера и подписавших информированное согласие. Средний возраст исследуемых был 58,96±0,34 года, рост - 163,06±0,32 см, масса тела - 77,05±0,61 кг. Критерием включения в исследование являлось наличие митрального стеноза (как достоверного признака ревматического порока сердца). Все включенные пациенты получали по поводу ХСН селективные β-блокаторы: бисопролол - 57 (44,5%) пациентов, метопролол - 58 (45,3%), карведилол - 13 (10,2%) и ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ): периндоприл - 56 (43,8%), лизиноприл - 36 (28,1%), фозиноприл - 28 (21,9%), рамиприл - 8 (6,2%) исследуемых. Критериями исключения были отсутствие признаков митрального стеноза на эхокардиограмме, оперативное вмешательство на клапанах или имплантация кардиостимулятора, наличие сахарного диабета, стенокардии напряжения, бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких. Эхокардиография выполнялась на аппарате Philips Affinity 50 с оценкой линейных размеров сердца и градиентов давления на клапанах: конечный диастолический размер (КДР) и конечный систолический размер (КСР) левого желудочка (ЛЖ), левое предсердие (ЛП), правое предсердие (ПП), правый желудочек (ПЖ), толщина межжелудочковой перегородки (ТМЖП), толщина задней стенки ЛЖ (ТЗСЛЖ), площадь митрального отверстия (SMo), фракция выброса (ФВ), давление на трикуспидальном клапане (ТК). Для объективизации функционального класса (ФК) ХСН использовался тест 6-минутной ходьбы, выполнявшийся по стандартной методике. Оценка эндотелиальной дисфункции (ЭД) проводилась на аппарате «АнгиоСкан 01» [14] с определением индекса аугментации, индекса окклюзии по амплитуде, сдвига фаз между каналами, возраста сосудистой стенки. Генотипирование проводилось по полиморфным маркерам Gly49Ser, Gly389Arg методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) c электрофоретической схемой детекции результата «SNP-ЭКСПРЕСС» (НПФ «Литех», Россия). ДНК выделялась из лейкоцитов венозной крови. Исследование выполнялось на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории (ЦНИЛ) ФГБОУ ВО «Рязанский ГМУ» Минздрава России. Частота полиморфизма и соответствие частот генотипов равновесию Харди-Вайнберга (с использованием χ2) были следующими: Gly49Gly - 62,5%, Gly49Ser - 31,25%, Ser49Ser - 6,25% (χ2=0,52; р=0,471); Gly389Gly - 48,44%, Gly389Arg - 43,75%, Arg389Arg - 7,81% (χ2=1,89; р=0,169). Исследуемые были сопоставимы по полу (Gly49Ser χ2=0,64; р=0,727; Gly389Arg χ2=0,52; р=0,773), росту (Gly49Ser р=0,959; Gly389Arg р=0,509), массе тела (Gly49Ser р=0,202; Gly389Arg р=0,077) и возрасту (Gly49Ser р=0,395; Gly389Arg р=0,230). По частоте сопутствующих заболеваний, которые могли влиять на результаты эхокардиографии, группы были сопоставимы: артериальная гипертензия (Gly49Ser χ2=0,61; р=0,739; Gly389Arg χ2=1,29; р=0,525); фибрилляция предсердий (Gly49Ser χ2=0,85; р=0,655; Gly389Arg χ2=0,10; р=0,951). Для статистической обработки данных была использована программа IBM SPSS Statistics 23.0. Нормальность распределения количественных показателей определялась с помощью критерия Шапиро-Уилка. При нормальном распределении рассчитывалось М (среднее), m (стандартная ошибка), ДИ (95% доверительный интервал для среднего), р (достигнутый уровень значимости). Различия считались статистически значимыми при p<0,05. Качественные показатели в группах сравнивались с использованием критерия χ2, для множественных сравнений применялся ANOVA. Результаты исследования ps201906.4e00021.jpg В группе исследуемых, гомозиготных по Gly49Gly (табл. 1), отмечались как минимальные линейные размеры левых отделов сердца (ЛП - 4,68±0,06 см; КДР - 5,35±0,08 см; КСР - 3,49±0,04 см), ПЖ - 2,78±0,07 см, так и наименьшие значения ТМЖП - 0,95±0,01 см - и ТЗСЛЖ - 0,96±0,02 см. Разницы между группами исследуемых по SMo не получено. У гомозигот Ser49Ser были наибольшие линейные размеры ЛП - 5,65±0,09 см, ПЖ - 3,23±0,10 см, максимальные значения гипертрофии миокарда ЛЖ (ТМЖП - 1,18±0,07 см; ТЗСЛЖ - 1,15±0,06 см) и показатели давления на ТК - 37,33±1,75 мм рт. ст. Функция эндотелия в мелких резистивных артериях (табл. 2) была нарушена у всех исследуемых с полиморфизмом Gly49Ser, с наихудшим показателем в группе гомозигот Ser49Ser (1,30±0,07). По крупным артериям оценка вазомоторного отклика также во всех группах показала нарушение эндотелиальной функции с минимальными нарушениями в группе гомозигот Ser49Ser, но разница была статистически незначима. В этой же группе показатель индекса увеличения (аугментации), отражающий жесткость сосудистой стенки, был минимальный (5,83±0,80%), как и возраст сосудистой стенки (53,67±1,11 года). Значения дистанции теста 6-минутной ходьбы между исследуемыми не различались (р=0,935): Gly49Gly 328,83 (95% ДИ 313,65-344,02) м; Gly49Ser 319,87 (95% ДИ 297,50-342,24) м; Ser49Ser 324,71 (95% ДИ 282,81-366,61) м. В группе исследуемых, гомозиготных по Arg389Arg (табл. 3), отмечались наибольшие линейные размеры левых отделов сердца (ЛП - 5,63±0,12 см; КДР - 5,97±0,20 см; КСР - 3,97±0,16 см) и ПП 5,25±0,09 см. С другой стороны, у гомозигот Gly389Gly были не только минимальные значения размеров ЛЖ (КДР - 5,43±0,06 см; КСР - 3,49±0,05 см), но и наибольшие размеры ПЖ - 2,82±0,05 см и показатели гипертрофии ЛЖ (ТМЖП - 1,07±0,03 см, ТЗСЛЖ - 1,08±0,03 см). В группе гетерозигот Gly389Arg значения размеров ЛЖ (КДР - 5,60±0,08 см; КСР - 3,78±0,07 см) также преобладали над гомозиготами Gly389Gly. Статистически значимой разницы между группами исследуемых по SMo не было, хотя минимальная площадь была у исследуемых гомозигот Arg389Arg (1,38±0,13 см2). ps201906.4e00023.jpg ps201906.4e00025.jpg По системе мелких резистивных артерий (табл. 4) функция эндотелия у гомозигот Arg389Arg была наибольшей (2,05±0,40), но со сниженными показателями в других группах статистически значимого различия не было. Оценка сдвига фаз между каналами показала наибольшие нарушения по крупным артериям в группе гомозигот Arg389Arg (-20,40±0,68 мс), а наилучшая функция эндотелия по крупным сосудам - в группе гомозигот Gly389Gly (-4,71±1,86 мс). Также наихудшие значения жесткости артерий по индексу аугментации (23,00±0,68%) и возрасту сосудистой стенки (76,00±5,67 года) были в группе гомозигот Arg389Arg. Результаты дистанции теста 6-минутной ходьбы в группах исследуемых не различались (р=0,815): Gly389Gly 325,40 (95% ДИ 308,32-340,49) м; Gly389Arg 324,40 (95% ДИ 308,32-340,49) м; Arg389Arg 342,85 (95% ДИ 286,83-398,87) м. Обсуждение ps201906.4e00027.jpg Замена глицина на серин, которая вызывает большую экспрессию гена [4], приводила у гомозигот Ser49Ser с ХРБС к дилатации левых камер сердца и ПЖ, гипертрофии ЛЖ. Аналогичной по расширению полостей сердца была ситуация у гетерозигот Gly49Ser, но с промежуточными значениями по гипертрофии ЛЖ. Влияния полиморфизма на SMo не выявлено, и можно предположить, что вышеперечисленные изменения у пациентов с ХРБС связаны с полиморфизмом Gly49Ser, а не с площадью левого атриовентрикулярного отверстия. В случае замены глицина на аргинин, приводящей к высокой активности β1-адренорецепторов в ответ на контакт с агонистами [5, 15], также развивалась дилатация левых отделов сердца и ПП у гомозигот Arg389Arg и дилатация ЛЖ у гетерозигот Gly389Arg. А вот значения гипертрофии ЛЖ, в отличие от исследуемых с полиморфизмом Gly49Ser, были наибольшими у гомозигот Gly389Gly. Возможно, на показатели гипертрофии влияет расположение полиморфных маркеров: Gly389Arg во внутриклеточной части рецептора, а Gly49Ser - во внеклеточной [6]. По площади митрального отверстия между группами исследуемых с полиморфизмом Gly389Arg статистически значимой разницы не получено, как и при полиморфизме Gly49Ser. И можно предположить отсутствие вклада SMo в размеры сердца и влияние на них полиморфизма Gly389Arg. Что касается изменений эндотелиальной функции, то помимо ХСН, развивающейся при ХРБС, необходимо учитывать расположение β1-адренорецептора в юкстагломерулярном аппарате почек и влияние на уровень ренина. Так, гомозиготность Ser49Ser приводила, с одной стороны, к невысоким значениям жесткости сосудистой стенки и минимальным показателям возраста сосудистой стенки, а с другой - у этих исследуемых значения, отражающие функцию мелких резистивных артерий, были наихудшими. У исследуемых с полиморфизмом Gly389Arg влияния на мелкие резистивные артерии полиморфизма не выявлено, зато гомозиготы по Arg389Arg имели наихудшие показатели эндотелиальной функции в системе крупных артерий по показателю сдвига фаз между каналами, что может быть связано с разным ответом на получаемые пациентами β-адреноблокаторы [5]. И у гомозигот Arg389Arg, в отличие от группы Ser49Ser, были больше выраженность жесткости артерий и возраст сосудистой стенки в сравнении с гомозиготами Gly389Gly. Вероятно, изменения обусловлены тем, что активность рецепторов в ответ на норадреналин и адреналин в этих группах исследуемых (с заменой глицина на аргинин) выше, чем в случае Gly389Gly. Заключение Полиморфизм генов β1-адренорецепторов с заменой глицина на аргинин (Gly389Arg) и глицина на серин (Gly49Ser) у исследуемых с ХРБС приводит к дилатации левых отделов сердца. Влияние на ЭД разнонаправленное. Гомозиготность по Ser49Ser приводит к минимальным показателям жесткости артерий и изменениям в мелких резистивных артериях. Гомозиготность Arg389Arg приводит к максимальным изменениям ЭД в крупных проводящих артериях и наибольшим показателям сосудистой жесткости. Исследование не имело спонсорской поддержки. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

V. S. Petrov

The Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “The Academician I. P. Pavlov Ryazan State Medical University” of Minzdrav of Russia

Email: dr.vspetrov@gmail.com

E. A. Smirnova

The Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “The Academician I. P. Pavlov Ryazan State Medical University” of Minzdrav of Russia


References

  1. Берстнева С. В., Шаханов А. В., Янкина С. В. Гены, кодирующие компоненты ренин-ангиотензиновой системы и факторы эндотелия, в развитии диабетической нефропатии при сахарном диабете 2 типа. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2018;6(3):420-8. doi: 10.23888/HMJ201863420-428
  2. Булашова О. В., Хазова Е. В., Ослопов В. Н. Роль генетических факторов в формировании хронической сердечной недостаточности. Казанский медицинский журнал. 2013;94(3):362-6.
  3. Самородская И. В., Семенов В. Ю., Бойцов С. А. Влияние медицинских и немедицинских факторов на смертность населения: генетические, фенотипические и поведенческие факторы. Проблемы социальной гигиены и история медицины. 2018;26(5):260-5.
  4. Pacanowski A. M., Johnson J. A. ADRB1 Gene Summary. Pharmacol. Rev. 2007;59(1):2-4. doi: 10.1124/pr.59.1.6
  5. Muszkat M., Stein C. M. Pharmacogenetics and response to beta-adrenergic receptor antagonists in heart failure. Clin. Pharmacol. Ther. 2005;77(3):123-6. doi: 10.1016/j.clpt.2004.10.007
  6. Леванов А. Н., Игнатьев И. В., Сычев Д. А. Связь генетического полиморфизма бета-адренорецепторов с эффективностью терапии бета-адреноблокаторами у больных с сердечно-сосудистой патологией. Саратовский научно-медицинский журнал. 2009;5(1):41-4.
  7. Мартынович Т. В., Акимова Н. С., Федотов Э. А. Анализ генетических факторов у больных хронической сердечной недостаточностью. Международный медицинский журнал. 2014;(1): 21-9.
  8. Rochais F., Vilardaga J. P., Nikolaev V. O. Real-time optical recording of beta1-adrenergic receptor activation reveals supersensitivity of the Arg389 variant to carvedilol. J. Clin. Invest. 2007;117(1):229-35. doi: 10.1172/JCI30012
  9. Mialet P. J., Rathz D. A., Petrashevskaya N. N. Beta 1-adrenergic receptor polymorphisms confer differential function and predisposition to heart failure. Nat. Med. 2003;9(10):1300-5. doi: 10.1038/nm930
  10. Terra S. G., McGorray S. P., Wu R. Association between beta-adrenergic receptor polymorphisms and their G-protein-coupled receptors with body mass index and obesity in women: a report from the NHLBI-sponsored WISE study. Int. J. Obes. (Lond). 2005;29(7):746-54. doi: 10.1038/sj.ijo.0802978
  11. Skrzynia C., Berg J. S., Willis M. S. Genetics and Heart Failure: A Concise Guide for the Clinician. Curr. Cardiol. Rev. 2015;11(1):10-7. doi: 10.2174/1573403X09666131117170446
  12. Марданов Б. У., Мамедов М. Н., Ахмедова Э. Б. К вопросам течения и прогноза кардиоваскулярных заболеваний у больных сахарным диабетом. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2015;14(1):83-9. doi: 10.15829/1728-8800-2015-1-83-89
  13. Петров В. С. Результаты 5-летнего наблюдения за пациентами с ревматическими пороками сердца. Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2015;(3):83-7. doi: 10.17816/pavlovj2015383-87
  14. Парфенов А. С. Ранняя диагностика сердечно-сосудистых заболеваний с использованием аппаратно-программного комплекса «Ангиоскан-01». Поликлиника. 2012;(2):1-5.
  15. Бунова C. C., Усачева Е. В., Замахина О. В. Влияние полиморфизма генов ADRB1, ADRB2 и CYP2D6 на эффективность и безопасность β-блокаторов у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2014;(4):5-10.

Statistics

Views

Abstract - 100

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2019 АО "Шико"

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Mailing Address

Address: 105064, Vorontsovo Pole, 12, Moscow

Email: ttcheglova@gmail.com

Phone: +7 903 671-67-12

Principal Contact

Tatyana Sheglova
Head of the editorial office
FSSBI «N.A. Semashko National Research Institute of Public Health»

105064, Vorontsovo Pole st., 12, Moscow


Phone: +7 903 671-67-12
Email: redactor@journal-nriph.ru

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies