CC BY
94. Haffner S, Lehto S, Ronemma T, Pyorala K et al. Mortality from coronary heart disease in subjects with type 2 diabetes and in nondiabe-tic subjects with and without prior myocardial infarction. N Engl J Med 1998; 339:229-345. Liebl A Complications, co-morbidity, and blood glucose control in type 2 diabetes mellitus patients in Germany - results from the CO-DE2 study Exp Clin Endocrinol Diabetes 2002; 110:10-6.
6. Mantzoros C. Leptin and the hypothalamus: neuroendocrine regulation of food intake. MolPsychiatry 1999; 4:8-12.
7. WinocourPH, Kaluvya S, Rasmatyia K Relationship between insu-linemia, body mass index and lipoprotein composition in healthy, nondiabetic men and women Arterioscler and Thromb 1998; 12: 393-402.
Роль полиморфизма гена коннексина 40 в генезе наследственного синдрома слабости синусового узла
С.Ю.Никулина1, А.А.Чернова1, В.А.Шульман1, Т.С.Кукушкина1, М.И.Воевода2, В.Н.Максимов2 'Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого; 2ГУ НИИ терапии СО РАМН, Новосибирск
Резюме. В настоящей работе впервые на клинико-генетическом материале выявлена ассоциация наследственного синдрома слабости синусового узла с полиморфизмом гена коннексина 40. Впервые выявлено, что гетерозиготный вариант генотипа гена коннексина 40 достоверно чаще встречается у больных с синдромом слабости синусового узла и их здоровых родственников по сравнению с лицами контрольной группы.
Ключевые слова: синдром слабости синусового узла, полиморфизм, ген коннексина 40. Гетерозиготный полиморфизм гена коннексина 40 способствует возникновению наследственного синдрома слабости синусового узла (СССУ).
Role of connexin 40 gene polymorphism in the pathogenesis of hereditary sick sinus syndrome
S.Y.Nikulina1, A.A.Chernov1, V.A.Schulman1, T.S.Kukushkina1, M.I.Voevoda2, V.N.Maksimov2 'Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F.Voyno-Yasenetsky 2State Institution «Research Institute for Therapy SB RAMS», Novosibirsk
Summary. In this study for the first time on clinical-genetic material an association of the hereditary sick sinus syndrome (SSS) with the connexin 40 gene polymorphism was found.
For the first time it was revealed that the heterozygous variant of connexin 40 gene genotype was significantly more common in patients with SSS and their healthy relatives in comparison with subjects of the control group. Key words: sick sinus syndrome, polymorphism, connexin 40 gene.
Сведения об авторах
Чернова Анна Александровна - асс. каф. внутренних болезней №1 КГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенец-кого. E-mail: [email protected]
Никулина Светлана Юрьевна - д-р мед. наук, проф., зав. каф. внутренних болезней №1 КГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого. E-mail: [email protected]
Шульман Владимир Абрамович - д-р мед. наук, проф. каф. внутренних болезней №1 КГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого
Кукушкина Татьяна Сергеевна - клинический ординатор каф. внутренних болезней №1 КГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого
Воевода Михаил Иванович - директор ГУ НИИ терапии СО РАМН
Максимов Владимир Николаевич - науч. сотр. ГУ НИИ терапии СО РАМН. E-mail: [email protected]
В основе нарушения ритма лежит изменение основных свойств клеток проводящей системы сердца (ПСС) - автоматизма, возбудимости и проводимости. Основная структура ПСС - пейсме-керная клетка, обладающая в отличие от остальных способностью к самогенерации импульсов. Это свойство обусловлено электрофизиологическим феноменом спонтанной деполяризации - самопроизвольным током ионов через мембрану клетки в фазе покоя, благодаря которому изменяется разность потенциалов по обе стороны мембраны и создаются условия для генерации импульса.
Способность к спонтанной деполяризации различна на разных уровнях проводящей системы: клетки синусового узла генерируют в минуту 60-80 импульсов, атриовентрикулярного соединения - 40-60, ножки пучка Гиса и волокна Пуркинье - менее 40 импульсов в минуту. Однако при определенных условиях пейсмекерная активность клеток ПСС может повышаться, а иногда пейсмекерные свойства могут проявляться у клеток, которые ранее ими не обладали, - так называемый «аномальный автоматизм». Скорость проведения импульса по отделам ПСС в значительной степени связывают с преобладанием в мем-
| www.con-med.com | КАРДИОСОМАТИКА | ТОМ 2 | № 1 | 41
Частота встречаемости генотипов гена Сх40 у больных с диагнозом СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы
Генотипы Больные с диагнозом СССУ (п=71) Здоровые родственники (п=44) Контрольная группа (п=197) Р1-2 Р1-3 Р2-3
абс. % абс. % абс. %
44вО 3 4,23 3 6,82 25 12,69 р>0,05 р>0,05 р>0,05
44GA 32 45,07 20 45,45 58 29,44 р>0,05 р<0,05 р>0,05
44М 36 50,7 21 47,73 114 57,87 р>0,05 р>0,05 р>0,05
Примечание. Различия по исследуемым показателям рассчитаны с использованием критерия х2.
Частота встречаемости генотипов гена коннексина 40 у больных с диагнозом СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы.
бране клеток быстрых натриевых или медленных кальциевых каналов. Электрофизиологические свойства ПСС обусловливаются функцией ионных каналов кардиомиоцитов и их §ар-соединений. Строение, форма и белковый состав этих соединений определяются генами, изменения структуры которых могут приводить к структурным и функциональным нарушениям клеточных мембран и межклеточных соединений. Нарушения функционирования ионных каналов и межклеточных взаимоотношений при соответствующих условиях, например при избыточном влиянии катехоламинов, могут быть пусковым элементом аритмий. В плане генов, влияющих на структурные особенности ПСС, в настоящее время имеются данные о связи у мышей вариабельности структуры гена транскрипционного фактора ИЛЬ, контролирующего экспрессию коннексина 40, одного из белков межклеточных §ар-соединений, с фатальными аритмиями при отсутствии макроскопических структурных аномалий проводящей системы [1]. При частичном снижении экспрессии гена структурных аномалий сердца не определяется, но сохраняется высокая частота внезапной смерти за счет развития фатальных желудочковых аритмий и нарушений атриовентрикулярной проводимости [2]. Этот эффект также объясняется и тем, что при отсутствии фактора ИЛЬ в эмбриональном периоде возникает дефицит рецептора нейротропина йсС, определяющего специализацию миокардиоцитов атриовентри-кулярного соединения [3].
Патогенетическим звеном нарушения внутриклеточной проводимости является снижение количества или изменение структуры белков коннексинов -специализированных мембранных структур, осуществляющих прямую связь с соседними клетками. В человеческом геноме идентифицировано 20 видов коннексинов, в миокарде предсердий преобладающим является коннексин 40 (Сх40) [4]. Таким образом, многообразие коннексинов придает специфи-
ческие свойства межклеточным контактам для контроля потока молекулярной информации и определяет свойства ППС в норме и в патологии. У мышей с дефицитом гена Сх40 наблюдается замедление меж-предсердного проведения, увеличивается риск развития предсердных аритмий и дисфункции синусового узла [5]. У человека мутации в области промотора гена Сх40 (44G>A), снижающие его активность, приводят к аномальному распределению §ар-кана-лов и, как следствие, к электрофизиологической гетерогенности. Этот эффект наблюдается у лиц с пароксизмами фибрилляции предсердий на фоне функционирования дополнительных путей проводящей системы, где миокард предсердий более уязвим к возникновению микрореентри [6].
В связи с приведенными данными представляет значительный интерес исследование полиморфизма генов, кодирующих белки, определяющие структурное и функциональное состояние ПСС, и изучение его связи с разными нарушениями ритма.
Материалы и методы
Настоящее исследование было проспективным. Из базы данных кафедры терапии №1 КГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого были отобраны 29 семей, имеющих первичный наследственный СССУ. Среди пробандов было 20 женщин и 9 мужчин, средний возраст составил 58±0,15 года. Среди родственников 1, 2 и 3-й степени родства было 65 мужчин и 68 женщин, средний возраст - 39±0,13 года.
Всем пробандам и их родственникам 1, 2 и 3-й степени родства было проведено клинико-инструмен-тальное исследование: клинический осмотр, электрокардиография, велоэргометрия, холтеровское мониторирование эхокардиограммы, атропиновая проба, электрофизиологическое исследование (чреспищеводная стимуляция левого предсердия до и после медикаментозной вегетативной блокады), эхокардиоскопия, кардиоритмография.
Молекулярно-генетическое исследование больных с диагнозом СССУ и их родственников 1, 2 и 3-й степени родства проводилось в лаборатории медицинской генетики ГУ НИИ терапии СО РАМН города Новосибирска.
Для определения полиморфизма гена Сх40 были взяты образцы крови 312 человек, из которых 71 -больные с диагнозом СССУ, 44 - их здоровые родственники 1, 2 и 3-й степени родства и 197 человек контрольной группы.
Экстракция ДНК из крови осуществлялась методом фенол-хлороформной экстракции [7, 8].
Для детекции однонуклеотидного полиморфного маркера гена Сх40, локализованного в промоторе (замена G на А в позиции - 44), выполнялась аллель-специфическая полимеразная цепная реакция (ПЦР) по методике МЛгоиг1 [6].
42 | КАРДИОСОМАТИКА | ТОМ 2 | № 1 | www.con-med.com |
Для детекции однонуклеотидного полиморфного 44G>A гена Сх40 использовали следующие прайме -ры: 5'-CCCTCTTTTTAATCGTATCTGTGGC-3' (прямой) и 5'-GGTGGAGGGAAGAAGACTTTTAG-3' (обратный). После ПЦР продукт длиной 150 нуклеотидных пар обрабатывается рестриктазой ИаеШ. При наличии G аллеля продукт разрезается на 126 фрагментов и 24 нуклеотидных пары [9].
Статистическую обработку данных проводили на персональном компьютере типа 1ВМ PC с использованием пакета программ Statistica 7.0. Первым этапом определяли частоты аллелей и генотипов изучаемых генов-кандидатов.
Соответствие распределения аллелей и генотипов равновесию Харди-Вайнберга, сравнительный анализ частот генотипов перечисленных генов с контрольной группой выполнялись с использованием критерия х2, двустороннего критерия Фишера.
Результаты и обсуждение
По полиморфизму 44G>A гена Cx40 были прогено-типированы: 71 больной с диагнозом СССУ, 44 их здоровых родственника 1, 2 и 3-й степени родства, 197 лиц контрольной группы.
По результатам аллель-специфической ПЦР выявлены 3 вида генотипов ADRA2B у больных с диагнозом СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы: II - гомозиготный дикий, ГО - гетерозиготный, DD - гомозиготный мутантный (см. таблицу).
Установлено (см. рисунок) достоверное преобладание гетерозиготного генотипа 44G>A у больных с диагнозом СССУ (45,07±5,9%) по сравнению с лицами контрольной группы (29,44±3,2%).
Согласно результатам МЛю^ была выявлена ассоциация гомозиготного полиморфизма с возникновением микрореентри в предсердиях как первичного электрофизиологического дефекта. Предположено, что при мутантном гомозиготном генотипе активность промотора гена снижается вдвое, что отражается на количестве белка, особенно если учесть короткие сроки жизни коннексина 40 (приблизительно 2 ч). При гетерозиготном генотипе активность промотора гена носит усредненный характер. Возникающая анизотропия вследствие неравномерности распределения межклеточных щелевых контактов предрасполагает к появлению зон с однонаправленным блокированием импульса, гетерогенной рефрактер-ностью клеток и отсутствию зон с восстановленной возбудимостью в пределах миокарда предсердий. По-видимому, у обладателей гетерозиготного генотипа
срабатывает фактор «усреднения» электрофизиологических параметров миокардиоцитов, определяя относительно благоприятный прогноз не только в плане развития микрореентри, но и других аритмий. Так, в популяции Нидерландов частота встречаемости ге-терозигот составляет 31%, а гомозигот по мутантному аллелю - 6% [10].
В других работах по изучению полиморфизма 44G>A продемонстрировано, что в сочетании с мутациями в гене SCN5A, кодирующем натриевые ионные каналы, носительство редкого гомозиготного генотипа предрасполагает к угнетению функции автоматизма в миокардиоцитах предсердий, «остановке предсердий» [11]. У больных с диагнозом СССУ, в основе которого лежит снижение автоматизма, по-видимому, снижено «нейтрализующее» действие му-тантного аллеля. Повышение концентрации катехо-ламинов и ионов Ca при интактной проводимости щелевых контактов способно поддерживать анормальную автоматическую активность миокардиоци-тов предсердий.
Литература
I.1. Hewett LW, Sedmera D et al. Knockout of the neural and heart expressed gene HF-1b results in apical deficits of ventricular structure and activation. Cardiovasc Res 2005; 67:548-60.
2. Nguyen-Tran VTD, Kubalak SW, Minamisawa S, Fiset S. A noval genetic pathway for sudden cardiac death nia defects in the transition between ventricular and conduction system cell lineages. Cell2000; 102:671-82.
3. Amand TR, Lu JT, Chien KR. Defects in cardiac conduction system lineages and malignant arrhythmias: developmental pathways and disease. Novartis Found Symp 2003; PMID: 12956335 [PubMed -indexed for MEDLINE].
4- Willecke K, ElbergerJ, Degen J et al. Structural and functional diversity of connexin genes in the mouse and human genome. Biol Chem 2002;383: 725-375. Hagendorff A, Schumacher B, Kirchhoff S et al. Conduction disturbances and increased atrial vulnerability in Connexin 40-deficient mice analyzed by transesophageal stimulation. Circulation 1999; 99 (11): 1508-15.
6. FirouziM, Ramanna H, Kok B et al. Association of Human Conne-xin40 Gene Polymorphisms With Atrial Vulnerability as a Risk Factor for Idiopathic Atrial Fibrillation. Circ Res 2004; 95: e29.
7. Маниатис Т., Фрич Э., СэмбрукДж. Методы генетической инженерии Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984.
8. Смит К, Калко С,, Кантор Ч. Пульс-электрофорез и методы работы с большими молекулами ДНК Под ред. КДейвиса. Пер. с англ. Анализ генома.М.: Мир, 1990; с. 58-94.
9. JuangJM, Chern YR, Tsai CT et al. The association of human connexin 40 genetic polymorphisms with atrial fibrillation. IntJ Cardiol 2007; 116 (1): 107-12.
10. Groenewegen WA, FirouziM, Bezzina CR et al. A Cardiac Sodium Chanall Mutation Cosegregates With a Rare Connexine40 Genotype in Familial Atrial Standstill. Circ Res 2003; 92:14-22.
II. Gollob MH, Jones DL, Krahn AD et al. Somatic mutations in the connexin 40 gene (GJA5) in atrialfibrillation NewEngJ Med2006; 354: 2677-88.
*
| www.con-med.com | КАРДИОСОМАТИКА | ТОМ 2 |№ 1 | 43
