Ключевые слова: артериальная гипертензия, генетические факторы риска, полиморфизм генов, ренин-ангиотензин-альдостероновая система, частота сокращений сердца
Проблема артериальной гипертензии (АГ) в настоящее время является одной из наиболее актуальных в клинической медицине, поскольку данное заболевание оказывает определяющее влияние на структуру сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности [1, 3, 5]. Медико-социальная значимость АГ обусловлена ее распространенностью в популяции, высокой летальностью, связанной с этим заболеванием, значительной стоимостью диагностики и лечения АГ, а также тем, что при определении тактики ведения больного с АГ недостаточно учитывают известные факторы риска [2, 4, 10, 35, 42]. Это определило поиск генетической природы АГ.
Наследственные факторы риска являются наиболее значимыми среди предикторов АГ, они определяют развитие, течение и прогноз заболевания. Более того, в исследованиях [22, 24, 30, 38] установлено, что полиморфизм ряда генов оказывает большее влияние на течение и осложнения АГ, чем на ее развитие.
В литературе [10, 60] данную группу факторов объединяют понятием “наследственность”, хотя истинный спектр факторов значительно шире, чем выявление отягощенного семейного анамнеза. Изучение “наследственности” [10, 60] и “врожденных генетически детерминированных факторов риска АГ” [18, 32, 33, 44] происходило поэтапно. Одним из первых сообщений о наследственном характере АГ считают работу W. Morganue [2, 38], опубликованную в 1761 г. В 1923 г. W. Weitz [60] установил, что у 77 % пациентов с АГ в семейном анамнезе причиной смерти являлись сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) и инсульт (в группе контроля – у 30 %), а у братьев и сестер больных с АГ уровень артериального давления (АД) был достоверно выше, чем у братьев и сестер лиц с нормальным АД. Эти факты позволили автору высказать предположение о доминантном наследованииАГ, которое было подтверждено в независимых исследованиях D. Ayman (1934) [10]. В 60–80-е годы ХХ века определены положительные корреляционные связи между вероятностью развития АГ и наличием ее у родственников первой степени родства в парах: мать–ребенок, отец–ребенок, братья–сестры, моно- и дизиготные близнецы. Эти данные нашли подтверждение в более поздней работе A. Garcia-Hernandez [28], в которой автор установил, что наличие АГ у близких родственников является достоверным и независимым фактором риска развития этого заболевания. Особенно высокий риск имеется у родственников первой степени родства. По мере уменьшения степени родства уменьшается и степень генетического риска. Чем моложе возраст, в котором возникла АГ у больного, тем выше риск развития заболевания у членов его семьи. Роль наследственной предрасположенности особенно ярко проявляется в пубертатном, молодом и зрелом возрасте. У лиц старше 70 лет генетический риск развития заболевания значительно уменьшается и практически приближается к популяционному.
Первыми в серии новых исследований по поиску генетической природы АГ были работы, посвященные изучению модели наследственной спонтанной гипертонии у крыс [49]. Модели АГ у крыс были получены посредством селекции животных с повышенным АД в неинбредной популяции, что позволило концентрировать аллели нескольких локусов, ассоциированных с гипертензией. К настоящему времени наиболее изученными являются линии spontaneously hypertensive rats (SHR), spontaneously hypertensive rats/stroke-prone (SHR/SP), Lyone и линия солечувствительных крыс Dahl [35, 38, 59]. Все эти модели являются сложными (в каждой из них с развитием АГ ассоциировано несколько хромосомных локусов), что свидетельствует о том, что заболевание обусловлено немоногенным патологическим процессом, а экспрессией относительно небольшого числа генов (“главных” генов). В 1996 г. M.A. Patton [49] высказал предположение о том, что экспрессия “главных” генов определяет появление в фенотипе немодифицируемых факторов риска, определяющих течение и прогноз заболевания.
Изучение наследственности на молекулярном уровне позволило раскрыть первичные механизмы действия гена. В настоящее время выделены наиболее значимые гены, обусловливающие полиморфизм регуляторных и ферментативных систем при АГ. Экспрессия совокупности генов, определяющих профиль ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), реализуется в фенотипе высоким уровнем АД и гипертрофией левого желудочка (ГЛЖ) [19, 20, 27, 48, 56, 57]. Генетически детерминированный полиморфизм b-адренергических рецепторов обусловливает дисбаланс вегетативной нервной системы (ВНС) – выраженную симпатикотонию на фоне угнетения парасимпатической нервной системы [13, 54].
В рекомендациях по АГ, изданных в течение последних двадцати лет, уровень АД характеризуют как наиболее значимый фактор риска АГ. РААС, являясь одним из важных звеньев в системе регуляции АД человека, представляет собой каскад реакций, в результате которых ренин превращает ангиотензиноген (АТГ) в ангиотензин І (А І), который под действием протеиназ (главным образом ангиотензинпревращающего фермента (АПФ)) преобразуется в ангиотензин ІІ (A II) – активный вазоконстриктор. Изучению генетического полиморфизма ключевых компонентов РААС (ренина, АТГ, АПФ) посвящено значительное количество исследований [14, 15, 26, 30, 31, 40, 43]. В частности, в эксперименте [11] у SHR выявлена деформация гена 13-й хромосомы, что определяет высокий уровень ренина и развитие АГ.
Высокий уровень АТГ, регистрируемый у больных с АГ, также обусловлен полиморфизмом соответствующего гена. Молекулярный вариант гена АТГ (1-я хромосома по каталогу McKusick – 01q 42-43), где метионин (генотип ММ) замещен тирозином (генотип ТТ) в 235-й аминокислотной позиции, – М235Т – ассоциирован с эссенциальной АГ и преэклампсией [55]. Ген АТГ является полиморфным, в частности у 20 % европейской популяции в 235-й позиции молекулы АТГ может находиться тиронин (генотип ТТ) вместо метионина (генотип ММ). У лиц с генотипом ТТ содержание АТГ в крови увеличено на 15–45 % по сравнению с носителями генотипа ММ [39]. Однако, по данным J. Staessen [58], полиморфизм гена обнаруживают лишь у 20 % лиц европеоидной расы и не выявляют у лиц негроидной расы и жителей Азии.
Полиморфизм гена АПФ обусловлен наличием или отсутствием Alu-повтора
– вставки длиной в 278 пар нуклеотидов, локализованной в 16-м интроне [18].
Лиц, имеющих этот повтор, обозначают как носителей инсерции (І-аллель);
при отсутствии этого повтора – как имеющие деллецию
(D-аллель). В популяции гомозиготы по І-аллелю (генотип II) и гомозиготы
по D-аллелю (генотип DD) составляют по 25 % каждая; гетерозиготы (генотип
ID) – 50 %. Активность АПФ у носителей генотипа II – наименьшая, у носителей
генотипа DD – в два раза больше, а носители гетерозиготы (генотип ID) имеют
промежуточную активность этого фермента [8, 23, 27, 33]. Во Фремингемском
исследовании [48] было показано, что генетический полиморфизм АПФ достоверно
влияет на вариабельность АД, а у лиц с генотипом DD уровень диастолического
АД несколько выше по сравнению с носителями генотипа ІІ. Эти особенности
характерны для мужчин, у лиц женского пола результаты исследования были
отрицательными [7, 25, 36].
Причиной предрасположенности к АГ могут стать мутационные аллели гена рецептора А ІІ [12, 32]. A. Rolfs [53] удалось установить полиморфизм рецептора А ІІ в 570, 1062 и 1166 позициях. В более поздней работе E. Reissell (1999) [52] доказано влияние полиморфизма гена рецептора А ІІ в позиции 1166 на систолическую функцию левого желудочка (ЛЖ), а также определена связь между С-аллелем (цитозин вместо аденозина – А-аллель), увеличением конечно-диастолического диаметра ЛЖ и снижением скорости мышечного сокращения миокарда ЛЖ, независимо от пола, массы тела, курения, приема алкоголя.
Гиперактивность симпатической нервной системы – один из ведущих патогенетических механизмов повышения АД при АГ – наблюдается у 30 % больных [38]. Симпатикотония (проявляющаяся посредством повышения АД, синусовая тахикардия, увеличение сердечного выброса, почечная вазоконстрикция, задержка жидкости в организме) реализуются посредством повышения концентрации норадреналина (адреналина) в плазме крови, либо за счет увеличения количества адренергических рецепторов [41]. В настоящее время вопрос о неизменно высокой концентрации норадреналина (адреналина) в плазме крови у больных с АГ однозначно не решен. Что касается увеличения количества адренергических рецепторов, то эта структурная особенность в достаточной мере изученана циркулирующих лимфоцитах. В лимфоцитах SHR обнаружено значительное увеличение количества b2-адренорецепторов, по сравнению с крысами WKY (с нормальным АД) [13]. Более того, у SHR со стабильно высоким уровнем АД плотность сердечных b1-адренорецепторов избирательно уменьшена, а b2-адренорецепторов – не изменена или повышена. Результаты исследований, проведенных на добровольцах, аналогичны таковым у лабораторных животных. Так, у пациентов с пограничной и умеренной АГ количество b2-адренорецепторов значительно выше, чем у сопоставимых по возрасту лиц контрольной группы с нормальным АД, и коррелирует с уровнем АД [17]. В генетических исследованиях животных и человека [13, 54] выявлен генетический субстрат, определяющий плотность и полиморфизм b-адренорецепторов. Установлено, что кодон 16 (Arg16Gly) и кодон 27 (Gln27Glu) обусловливают полиморфизм гена b2-адренорецептора и его влияние на антропометрические, эндокринные, метаболические и гемодинамические признаки. Включение Arg389Gly или Ser49Gly в локус соответствующего гена определяет полиморфизм b2-адренорецепторов, влияющих на развитие АГ. Эти данные были получены при исследовании 292 больных с АГ и 265 здоровых добровольцев. Частота встречаемости в генотипе Arg389Gly и Ser49Gly в обеих группах была одинаковой, но у лиц, гомозиготных по Arg389 аллели гена b2-адренорецептора, риск развития АГ был выше. Подобные данные были получены K. Warren [59] в ходе сравнительного исследования двух сопоставимых групп крыс: SHR и WKY.
Следствием хронически повышенного АД является ГЛЖ. Поражение сердца как органа-мишени и фактора, определяющего стратификацию риска и прогноз при АГ, может развиться у каждого пациента с длительно повышенным АД, но только у 50 % возникают признаки, свидетельствующие об этом [24]. Данный факт является общепризнанным и согласуется с рекомендациями ВОЗ [6], однако не объясняет избирательное развитие ГЛЖ у больных с АГ [21, 29]. Первым указанием на связь ГЛЖ с отягощенным по АГ семейным анамнезом, а также предпосылкой для проведения генетических исследований было сообщение [10, 47, 60] о том, что у лиц, имеющих отягощенную по АГ наследственность, величина толщины задней стенки ЛЖ и межжелудочковой перегородки достоверно превышает эти показатели у лиц без наследственной предрасположенности к АГ.
В генетических исследованиях [16, 37, 43] учеными была обнаружена связь D-аллеля гена АПФс ГЛЖ у больных с АГ. Установлено, что у лиц обоих полов гомозиготное (DD) и гетерозиготное (ID) состояния сочетаются с эхокардиографическими показателями ЛЖ, которые свидетельствуют о наличии ГЛЖ. При этом частота D-аллеля у этих больных была выше, чем у лиц без ГЛЖ – D-аллель является маркером ГЛЖ независимо от пола. Кроме того, D-аллель гена коррелирует с содержанием АПФ и А ІІ и, контролируя рост гладкомышечных клеток и кардиомиоцитов, определяет степень ГЛЖ. Следовательно, D-аллель гена АПФ обусловливает не только функциональное состояние РААС, обеспечивающее высокий уровень АД, но и развитие ГЛЖ [34]. По некоторым наблюдениям [50], ГЛЖ связана и с гиперактивностью симпатической нервной системы, симпатикотония является независимым от уровня АД патогенетическим и, возможно, генетическим фактором развития ГЛЖ [46].
Результаты сравнительного клинико-инструментального исследования больных с АГ и здоровых добровольцев позволили выявить ряд особенностей, характерных для лиц, страдающих АГ. Более высокие значения частоты сокращений сердца (ЧСС) у больных с АГ, раннее развитие АГ у молодых людей с тахикардией, тахикардия у детей, родители которых страдают АГ, – все вышеприведенные факты позволили предположить, что увеличение ЧСС является наиболее ранним генетически обусловленным клиническим маркером развития АГ [12, 51]. Это предположение подтверждено результатами исследования [47], в котором было показано, что в общей популяции увеличение ЧСС обусловливает увеличение АД и, возможно, развитие АГ. По данным M.V. Pitzalis [51], такая связь имеет место только у лиц мужского пола. Генетический субстрат, определяющий связь между ЧСС и АГ, однозначно был установлен R. Kreutz [45]. Он проанализировал связь между высокой ЧСС и АГ у 115 SHR/SP и крыс WKY, и обнаружил, что у SHR/SP локус в 3-й хромосоме (HR-SPI) прямо участвует в регуляции ЧСС, не оказывая влияния на АД. Высказывается предположение о наличии подобных локусов и в хромосомах человека.
На основании результатов многочисленных генетических исследований были выделены наиболее весомые, контролируемые “главными” генами, связанные между собой факторы, определяющие течение и прогноз АГ: уровень АД, состояние ВНС, ГЛЖ.
Анализируя взаимосвязь модифицируемых и немодифицируемых факторов риска АГ, F. Ayala [9] сформулировал концепцию, согласно которой развитие любого признака (в данном случае заболевания) определяется и генотипом, и условиями внешней среды. АГ не относится к числу наследственных болезней, она гетерогенна как по числу и характеру наследуемых факторов, создающих предрасположенность к болезни, так и по количеству механизмов, участвующих в регуляции АД. Совокупность вариантных аллелей создает наследственную предрасположенность к развитию заболевания, которая реализуется под воздействием средовых (модифицируемых) факторов. В то же время, коррекция данных факторов при немедикаментозном лечении АГ не является эффективной. Признание роли внешних факторов в повышении заболеваемости АГ не уменьшает доминирующей роли генетических факторов риска.
Таким образом, увеличение в популяции количества больных с АГ и рост смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, являющихся осложнениями АГ, служат достаточным основанием для поиска новых генетически детерминированных факторов риска заболевания. Перспективными должны стать целенаправленные исследования по изучению генетического субстрата АГ, что позволит однозначно определить патофизиологические механизмы заболевания, а также разработать медикаментозную стратегию ведения больных с учетом врожденных, генетически обусловленных факторов АГ.
Литература
Hereditary risk factors of arterial hypertension
N.I. Yabluchansky, H.G. Datsenko, I.G. Krajz
The analysis of the genetic factors risk influence problem on the development of arterial hypertension (AH) in population was carried out. Study of the chronological stages of the problem is presented. Among genes, structural polymorphism of which is discussed as the cause of disease development, most important are the genes of renin-angiotensin system proteins and genes defining polymorphism of b-adrenergic receptors, which in their turn stimulate hypertrophy of left ventricle development. Heart rate is also related to genetic risk factors. The problem of AH hereditary risk factors is one of the most important in modern cardiology from point of view of both mechanisms and clinical applications, especially concerning the peculiarities of pharmacologic disease correction, taking into account the given indices.