CC BY
70
Медицинская иммунология 2011, Т. 13, № 1, стр. 87-92 © 2011, СПб РО РААКИ
Краткие сообщения
ОСОБЕННОСТИ ПОЛИМОРФИЗМА HSP70-2 И HSP70-HOM ГЕНОВ У ПАЦИЕНТОВ С ИНФАРКТОМ МИОКАРДА В АНАМНЕЗЕ
Шевченко А.В.1, Голованова О.В.1, Коненков В.И.1, Воевода М.И.2, Максимов В.Н.2
1 Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск
2 Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт терапии Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск
Резюме. Мы провели анализ ассоциированности аллельного полиморфизма генов белков теплового шока HSP70-2 в позиции 1267А^G и HSP70-НОМ гена в позиции 2437 Т^С у пациентов европеоидного происхождения, перенесших острый инфаркт миокарда (ИМ) с классическими факторами риска его развития.
Частота HSP70-HOM*TC гетерозиготного варианта достоверно выше в группе с индексом массы тела (ИМТ) выше 25 относительно здоровых, а частота HSP70-HOM*CC гомозиготного варианта, напротив, достоверно снижена в группе пациентов с ИМТ выше 25 относительно здоровых. При сравнении частот генотипов между группами пациентов с ИМТ выше 25 и пациентов с нормальным индексом массы тела достоверные различия сохраняются как для частот HSP70-HOM*TC гетерозиготного варианта, так и для HSP70-HOM*CC гомозиготного варианта.
Ключевые слова: инфаркт миокарда, гены белков теплового шока, полиморфизм генов, классические факторы риска ИМ
Shevchenko A.V., Golovanova O.V., Konenkov V.I., Voevoda M.I., Maximov V.N.
FEATURES OF HSP70-2 AND HSP70-HOM GENE POLYMORPHISM IN THE PATIENTS WITH A
history of myocardial infarction
abstract. We have performed an analysis of associations between allelic polymorphisms of heat shock protein (HSP) genes, i.e., HSP70-21267А^G and HSP70-НОМ 2437Т^С in Caucasian patients with acute myocardial infarction (AMI) in anamnesis, along with evaluation of common risk factors for MI. Frequency of HSP70-HOM*TC heterozygous variant proved to be significantly higher in the group with Kettle body mass index (BMI) exceeding 25, as compared with a group of relatively healthy persons. By contrary, frequency of HSP70-HOM*CC homozygosity in the MI group with BMI > 25 was significantly lower, than among healthy persons. When comparing genotype frequencies among MI patients with BMI > 25 and those with BMI<25, significance of the differences are retained, both for HSP70-HOM*TC heterozygosity and HSP70-HOM*CC homozygous state. (Med. Immunol., 2011, vol. 13, N1, pp 87-92)
Keywords: myocardial infarction, heat shock proteins, gene polymorphism, conventional risk factors
Адрес для переписки:
Шевченко Алла Владимировна,
НИИ клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН
630117, г. Новосибирск, ул. Академика Тимакова, 2. Тел.: (383) 227-01-94.
Факс: (383) 227-01-96.
E-mail: [email protected]
Введение
Корректность укладки, определяющая точность реализации генетической информации, зависит от функционирования белков теплового шока (hsp), выполняющих функцию молекулярных шаперонов в нормальной клеточной физиологии, а в стрессовых условиях обеспечивающих адаптационную и стрессовую толерантность [9].
87
Шевченко А.В. и др.
Медицинская Иммунология
Накопленные данные о высоком филогенетическом консерватизме белков теплового шока между видами сочетаются с данными о полиморфности кодирующих их генов. Полиморфизм может быть ассоциирован с различиями в клеточном ответе на стрессовую стимуляцию, включая инфекционные процессы и различные патологические состояния [13]. Hsp70 выделяют как один из основных кардиопротекторных стрессовых белков, участвующих в патогенезе гипертонии, атеросклероза, коронарной сердечной недостаточности [7, 8]. Кардиопротективный эффект экспрессии белков теплового шока достаточно хорошо освящен в литературе при ишемическом инфаркте и инсульте [10, 14]. Hsp70 семейство кодируется 3 полиморфными генами: HSP70-1, HSP70-2 и HSP70-НОМ, причем HSP70-1, HSP70-2
кодируют индуцибельные белки, а HSP70-НОМ— конститутивный белок. Полиморфные сайты HSP70-1, HSP70-2, HSP70-НОМ расположены в кодирующих регионах и влияют на структуру антиген-связывающих эпитопов [11].
Мы провели анализ ассоциированности аллельного полиморфизма генов белков теплового шока HSP70-2 и HSP70-НОМ у пациентов европеоидного происхождения, перенесших острый инфаркт миокарда с классическими факторами риска его развития.
Материалы и методы
Пациенты
Нами были обследованы 90 мужчин европеоидного происхождения, постоянно проживающих в сибирском регионе с ИМ в анамнезе в возрасте от 31 до 70 лет. Среди всех пациентов с инфарктом миокарда у 77,6% пациентов был диагностирован инфаркт миокарда с зубцом Q и у 22,4% — без зубца Q («ИМ с Q» — крупноочаговый или трансмуральный, «ИМ без Q» — мелкоочаговый или субэндокардиальный). Диагностика ИМ проводилась по стандартным показателям: ЭКГ, ЭхоКГ, АСТ, АЛТ, лейкоциты, СОЭ, ЛДГ, КФК.
Контрольную группу составили 95 практически здоровых лиц, этнически и географически соответствующих исследуемой группе пациентов. Кроме того, учитывая, что фактор профессиональной вредности значим для развития ССЗ, контрольная группа была набрана из работников этих же предприятий, ежегодно проходящих профилактический медицинский осмотр, сопоставимых по полу и возрасту, не имеющих заболева-
ний сердечно-сосудистой системы и каких-либо хронических заболеваний.
Методы
Индекс массы тела (ИМТ) вычисляли по формуле: ИМТ (кг/м2) = вес (кг)/рост2 (м2). Масса тела считалась избыточной при превышении ИМТ 25 кг/м2, ожирение — ИМТ > 30 кг/м2.
SNP полиморфизм кодирующего региона HSP70-2 гена исследовался в позиции 1267А^G и HSP70-НОМ гена в позиции 2437Т^С. Гено-типирование аллельных вариантов HSP70 генов осуществляли методом рестриктного анализа продуктов амплификации (RFLP-анализ). Полиморфные участки амплифицировали с использованием пары специфичных праймеров [12], затем продукты амплификации подвергались гидролизу эндонуклеазами рестрикции PstI и NcoI соответственно («СибЭнзим», Новосибирск).
Статистическая обработка результатов включала расчет частот генотипов и тестирование их распределения на соответствие равновесию Харди—Вайнберга (РХВ) с использованием критерия хи-квадрат. Относительный риск (OR — odds ratio) заболевания по конкретному генотипу вычисляли как отношение шансов [2]. Исследование одобрено локальным этическим комитетом НИИ клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН.
Результаты
Частоты генотипов HSP70-2 гена и HSP70-НОМ в группе здоровых и пациентов с ИМ находятся в равновесии Харди-Вайнберга. Анализ частот гаплотипов не выявил достоверных различий анализируемых полиморфных позиций двух генов (табл. 1).
Учитывая, что на развитие патологии существенное влияние оказывает целый ряд регулируемых и нерегулируемых факторов, мы провели анализ полиморфизма анализируемых генов у пациентов с учетом ИМТ (табл. 2), как регулируемого фактора и возраста (табл. 3), в качестве не регулируемого фактора риска ИМ.
Нами не выявлено достоверных различий в распределении частот генотипов HSP70-2 между группой пациентов с разным индексом массы тела и здоровыми. Частота HSP70-HOM гетерозиготного варианта достоверно выше в группе с ИМТ выше 25 относительно здоровых (OR = 3,07 p 0,039), а частота HSP70-HOM*CC гомозиготного варианта, напротив, достоверно снижена в группе пациентов с ИМТ выше 25 относительно здоровых (OR = 0,29 p 0,020). При
88
2011, Т. 13, № 1
Полиморфизм HSP70-2 и HSP70-HOMпри ИМ
ТАБЛИЦА 1. ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНОТИПОВ HSP70-2 И HSP70-HOMУ ПАЦИЕНТОВ, ПЕРЕНЕСШИХ ИНФАРКТ МИОКАРДА И ЗДОРОВЫХ ЛИЦ
Полиморфизм ИМ (%) Здоровые (%) 95% CI < OR > X2, df, Р
HSP70-2 N = 90 N = 95
A/A 40,00 41,05 0,51 < 0,96 > 1,80 X2 = 0,06 Df 2 Р 0,969
A/G 52,22 50,53 0,58 < 1,07 > 1,99
G/G 7,78 8,42 0,28 < 0,92 > 2,94
HSP70-HOM N = 55 N = 91
T/T 7,27 5,50 0,29 < 1,35 > 6,14 X2 = 1,48 Df 2 Р 0,477
T/C 34,54 26,37 0,67 < 1,47 > 3,24
C/C 58,19 68,13 0,31 < 0,65 > 1,38
ТАБЛИЦА 2. ОсОБЕННОсТИ Распределения гЕНОТИпОв HSP70-2 И HSP70-HOMу пАцИЕНТОв,
перенесших инфаркт миокарда и здоровых лиц c учетом индекса массы тела
Поли- морфизм HSP70 Пациенты ИМТ < 25 Паци- енты ИМТ 25-30 Пациенты ИМТ > 30 Здо- ровые лица 95% С < OR > ИМТ < 25 /здоровые 95% С < OR > ИМТ 25-30 / здоровые 95% С < OR > ИМТ > 30 / здоровые 95% С < OR > ИМТ > 30 / ИМТ < 25
HSP70-2 N = 34 N = 36 N = 18 N = 95
A/A 41,18 36,11 44,44 41,05 0,42 < 1,01 < 2,39 0,34 < 0,81 < 1,92 0,37 < 1,15 < 3,53 0,28 < 0,81 < 2,36
A/G 50 58,33 44,44 50,53 0,42 < 0,98 < 2,30 0,59 < 1,37 < 3,20 0,25 < 0,78 < 2,39 0,49 < 1,40 < 4,02
G/G 8,82 5,56 11,12 8,42 0,21 < 1,05 < 4,77 0,09 < 0,64 < 3,52 0,18 < 1,36 < 8,00 0,07 < 0,61 < 4,92
HSP70- HOM N = 23 N = 21 N = 10 N = 91
T/T 8,70 9,53 0 5,50 0,20 < 1,64 < 10,61 0,22 < 1,81 < 11,8 0,01 < 0,001 < 1,98 0,10 < 1,11 < 12,56
T/C 17,39 52,38 40 26,37 0,15 < 0,59 < 2,10 1,05 < 3,07 < 9,09 P 0,039 0,40 < 1,86 < 8,39 1,11 < 5,22 < 26,48 P 0,033
C/C 73,91 38,09 60 68,13 0,35 < 0,99 < 2,86 0,10 < 0,29 < 0,85 P 0,020 0,16 < 0,70 < 3,25 0,05 < 0,22 < 0,92 P 0,036
сравнении частот генотипов между группами пациентов с ИМТ выше 25 и пациентов с нормальным индексом массы тела достоверные различия сохраняются как для частот гетерозиготного
варианта (OR = 5,22 p 0,033), так и для HSP70-HOM*CC гомозиготного варианта (OR = 0,22 p 0,036). При делении пациентов с ИМ на группы по возрасту случая острого инфаркта миокарда
89
Шевченко А.В. и др.
Медицинская Иммунология
ТАБЛИЦА 3. ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНОТИПОВ HSP70-2 И HSP70-HOMУ ПАЦИЕНТОВ, ПЕРЕНЕСШИХ ИНФАРКТ МИОКАРДА С УЧЕТОМ ВОЗРАСТА И ЗДОРОВЫХ ЛИЦ
Полиморфизм ИМ до 60 лет ИМ после 60 лет Здоровые лица 95% CI < OR > ИМ до 60 лет / здоровые 95% CI < OR > ИМ после 60 лет / здоровые 95% CI < OR> ИМ до 60 лет / ИМ после 60 лет
HSP70-2 N = 50 N = 40 N = 95
A/A 34 47,5 41,05 0,34 < 0,74 < 1,60 0,58 < 1,30 < 2,92 0,22 < 0,57 < 1,45
A/G 60 42,5 50,53 0,69 < 1,47 < 3,12 0,32 < 0,72 < 1,62 0,72 < 1,85 < 4,77
G/G 6 10 8,42 0,14 < 0,69 < 3,07 0,28 < 1,21 < 4,82 0,17 < 0,57 < 1,93
HSP70-HOM N = 34 N = 21 N = 95
T/T 8,82 4,76 5,50 0,29 < 1,66 < 8,68 0,12 < 0,86 < 4,44 0,33 < 1,94 < 14,67
T/C 38,24 28,57 26,37 0,69 < 1,73 < 4,31 0,34 < 1,12 < 3,55 0,42 < 1,55 < 5,90
C/C 52,94 66,67 68,13 0,22 < 0,53 < 1,27 0,31 < 0,94 < 2,89 0,16 < 0,56 < 2,00
до 60 лет и от 60 лет и старше, не выявлено достоверных различий в распределении частот генотипов ни между двумя возрастными группами, ни при сравнении двух возрастных групп со здоровыми.
Обсуждение
Участие белков теплового шока в процессах атерогенеза и его последствий в настоящее время не подвергается сомнению. Показан высокий уровень hsp70 в атеросклеротических бляшках, причем наибольшая концентрация наблюдается в центральной, более утолщенной части атеромы, вокруг участков некроза, сывороточные титры анти-hsp антител положительно связаны с риском ИБС [1, 4]. В ряде исследований анализировалась ассоциация полиморфизма HSP70-1 с сердечно-сосудистыми патологиями, включая инфаркт миокарда [3, 6], выявлена ассоциация HSP70-2 полиморфизма с ишемией у пациентов пожилого возраста [5], HSP70-2 и HSP70-HOM генотипов у пациентов с повышенным риском высокогорной болезни сердца [15]. Известно, что этиология ИМ сложна и связана с взаимодействием большого количества внешних и внутренних факторов. Однако большинство взаимодействий, включая цитопротективное взаимодействие hsp70 со многими эффекторны-ми молекулами, не известно. Имеет ли полиморфизм HSP70 генов какое-либо биологическое или функциональное значение, неясно.
В проведенном нами исследовании полиморфизма кодирующих регионов генов HSP70-2 и HSP70-НОМ в группах пациентов с инфарктом миокарда в анамнезе относительно здоровых не выявлено каких-либо значимых различий. Нами обнаружены достоверные различия между пациентами с индексом массы тела выше 25 и здоровыми, между пациентами с индексом массы тела выше 25 и пациентами с нормальным индексом массы тела по частотам генотипов HSP70-НОМ. Полиморфизм HSP70-НОМв позиции 2437 соответствует замене Thr аминокислоты в позиции 493 на Met [11]. Согласно теории Pociot [12], замена Thr остатка (Т-аллельный вариант) может затрагивать эффективность hsp70-hom белка как молекулярного шаперо-на, снижая силу гидрофобного взаимодействия между шапероном и целевым белком. Показано, что пептид-связывающие домены hsp70 белков имеют структуру, очень схожую с молекулой I класса HLA, и гипотетическая модель пептид связывающего домена hsp70 была предложена исходя из этой модели. В предложенной структурной модели пептид-связывающего домена hsp70-hom, аминокислота в позиции 493 единственная из в-цепи, которая формирует дно пептид-связывающей бороздки. Если в структурной модели заменить полярный и нейтральный Thr на неполярный и гидрофильный Met, такая замена может влиять на дальнейшие hsp70 взаимодействия и, следовательно, изменять его спо-
90
2011, Т. 13, № 1
Полиморфизм HSP70-2 и HSP70-HOMпри ИМ
собность связывания и транспортировки некоторых вновь синтезируемых белков внутри клетки, а также утилизировать денатурированные белки, которые могут формироваться в результате повреждения при остром инфаркте миокарда. С другой стороны, HSP70-HOM ген, расположенный в регионе III класса HLA комплекса, может находиться в неравновесном сцеплении с генами HLA I и II или III класса, хотя на сегодняшний день о таких взаимодействиях, влияющих на ИМ, не известно.
В заключение хочется отметить, что основываясь на индивидуальных генетических особенностях структуры кодирующих последовательностей генов HSP70 в этиологии и патогенезе таких мультифакториальных заболеваний человека, как сахарный диабет, ишемическая болезнь сердца, можно не только расширить понимание механизмов развития этих патологий, но и прогнозировать степень риска развития их осложнений, таких как острые коронарные события, и на основе прогноза проводить ранние профилактические мероприятия. Поэтому анализ прогностического значения полиморфизма комплекса генов-кандидатов совместно со стандартными факторами риска заболеваемости и смертности является актуальным.
Список литературы
1. Berberian P.A., Myers W., Tytell M., Challa V., Bond M.G. Immunohistochemical localization of heat shock protein-70 in normal-appearing and atherosclerotic specimens of human arteries // American Journal of Pathology. — 1990. — Vol. 136 (1). — P. 71-80.
2. Bland J. M., Altman D.G. Education and debate. The odds ratio // BMJ. — 2000. — Vol. 320. — P. 1468.
3. Bolla M.K., Miller G.J., Yellon D.M., Evans A., Luc G., Cambou J.P., Arveiler D., Cambien F., Latchman D.S., Humphries S.E., Day I.N. Analysis of the association of a heat shock protein70-1 gene promoter polymorphism with myocardial infarction and coronary risk traits // Dis Markers. — 1998. — Vol. 13. - P. 227-235.
4. Giacconi R., Caruso C., Lio D., Muti E., Cipriano C., Saba V., Boccoli G., Gasparini N., Malavolta M., Mocchegiani E. 1267 HSP70-2 polymorphism as a risk factor of statins on adhesion molecule expression in endothelial cells for carotid plaque rupture and cerebral ischaemia in old type 2
diabetes-atherosclerotic patients // Mech Ageing Dev. - 2005. - Vol. 126. - P. 866-873.
5. Giacconi R., Cipriano C., Muti E., Costarelli L., Malavolta M., Caruso C., Lio D., Mocchegiani E. Involvement of -308 TNF-a and 1267 Hsp70-2 polymorphisms and zinc status in the susceptibility of coronary artery disease (CAD) in old patients // Biogerontology. - 2006. - Vol. 7 (56). - P. 347-356.
6. He M., Guo H., Yang X., Zhang X., Zhou L., Cheng L., Zeng H., Hu F.B., Tanguay R.M., Wu T. Functional SNPs in HSPA1AGene Predict Risk of Coronary Heart Diseas // PLoS ONE - 2009. -Vol. 4 (3). - P. 4851.
7. Jayakumar J., Suzuki K., Khan M., Smolenski R.T., Farrell A., Latif N., Raisky O., Abunasra H., Sammut I.A., Murtuza B., Amrani M., Yacoub M.H. Gene transfer for myocardial protection: transfection of donor hearts with heat shock protein 70 gene protects cardiac function against ischemia-reperfusion injury // Circulation. -2000. - Vol. 102 (3). - P. 302-306.
8. Jong P.R., Schadenberg A.W.L., Jansen N.J.G., Prakken B.J. Hsp70 and cardiac surgery: molecular chaperone and inflammatory regulator with compartmentalized effect // Cell Stress and Chaperones. - 2009. - Vol. 14. - P. 117-131.
9. Macario A. J. L., de Macario E. C. Molecular chaperones: Multiple functions, pathologies, and potential application // Frontiers in Bioscience. -2007. - Vol. 12 (1). - P. 2588-2600.
10. Meng X., Harken A.H. The interaction between HSP70 and TNF-a expression: a novel mechanism for protection of the myocardium against postinjury depressio // Shock. - 2002. - Vol. 17 (5). -P. 345-353.
11. Milner C.M., Champell R.D. Structure and expression of the three MHC-linked HSP70 genes // Immunogenetics. - 1990. - Vol. 32. -P. 242-251.
12. Pociot F., Ronningen K.S., Nerup J. Polymorphic analysis of the human MHC-linked heat shock protein 70 (HSP70-2) and HSP70-Hom genes in insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) // Scand. J. Immunol. - 1993. - Vol. 38. - P. 491-495.
13. Robitaille J., Perusse L., Bouchard C., Vohl M.-C. Risk Factors and Chronic Disease. Genes, Fat Intake, and Cardiovascular Disease Risk Factors in the Quebec Family Stud // Obesity. -2007. - Vol. 15 (9). - P. 2336-2347.
14. Suzuki K., Sawa Y., Kagisaki K., Taketani S., Ichikawa H., Kaneda Y., Matsuda H. Reduction in
91
Шевченко А.В. и др.
Медицинская Иммунология
myocardial apoptosis associated with over expression of heat shock protein 70 // Basic Res Cardiol. — 2000. - Vol. 95. - P. 397-403.
15. Zhou F., Wang F., Li F., Yuan J., Zeng H., Wei Q., Tanguay R.M, Wu T. Association of hsp70-2 and hsp-hom gene polymorphisms with risk of acute
high-altitude illness in a Chinese populatio // Cell Stress Chaperones. — 2005. — ЛЫ. 10 (4). — P. 349356.
поступила в редакцию 09.06.2010 отправлена на доработку 16.06.2010 принята к печати 21.06.2010
92
