Association of the polymorphic marker Glu23Lys in the KCNJ11 gene with hypertension in Kyrgyz patients

Full Text

АГ — артериальная гипертония АД — артериальное давление ГМКС — гладкие мышечные клетки сосудов ДИ — доверительный интервал ИМТ — индекс массы тела ОБ — окружность бедер ОТ — окружность талии ОШ — отношение шансов ПЦР — полимеразная цепная реакция СД-2 — сахарный диабет 2-го типа В Кыргизской Республике артериальная гипертония (АГ) из-за высокой распространенности среди населения вызывает серьезную популяционную угрозу. Согласно данным эпидемиологического исследования, проведенного в республике в 2013 г., распространенность АГ среди лиц 18—65 лет составила 44%, причем у женщин она оказалась выше в 1,4 раза, чем у мужчин (46,7 и 33,2% соответственно) [1]. Тонус сосудов, определяющий параметры системной гемодинамики, регулируется взаимосвязанными друг с другом генетически детерминированными миогенными, гуморальными и нейрогенными механизмами. Согласно современной мембранной теории Ю.В. Постнова первичным звеном в патогенезе эссенциальной АГ является генетический дефект регулирующих трансмембранный поток ионов кальция клеточных мембран, при нарушении которых в цитоплазме гладких мышечных клеток сосудов (ГМКС) увеличивается уровень внутриклеточного кальция, ведущий к сужению артериол и, следовательно, развитию АГ [2]. В ГМКС в трансмембранном переносе ионов кальция участвуют зависимые от АТФ калиевые каналы (К+АТФ-каналы), которые исполняют роль метаболического сенсора и важны с точки зрения локальной метаболической регуляции кровотока [3]. При нарушении функции К+АТФ-канала в цитоплазме ГМКС повышается уровень кальция, что ведет к вазоконстрикции и стойкому повышению артериального давления (АД) [4]. В формировании зависимого от АТФ калиевого канала принимают участие два белка — Kir6.2 и SUR2B. С помощью белка Kir6.2 образуется порообразующая субъединица канала, а с помощью SUR2B — регуляторная субъединица [5]. Зависимые от АТФ калиевые каналы имеют по своей структуре трансмембранную топологию и находятся в мембране β-клеток поджелудочной железы, кардиомиоцитов, ГМКС и в мозге [6, 7]. Белок Kir6.2 состоит из 390 аминокислотных остатков. Аминокислотная последовательность белка Kir6.2 закодирована в гене KCNJ1, расположенном в хромосоме 11р15.1 [8]. В 1-м экзоне гена KCNJ1 имеется однонуклеотидный полиморфизм rs5219, в котором происходит замена нуклеотида гуанина аденином в позиции 67 G→A, приводящая к замене глутаминовой кислоты лизином в позиции 23 аминокислотной последовательности белка Kir6.2 (Glu23Lys) [8]. Предполагают, что аллельные варианты локуса Glu23Lys, изменяя структуру белка Kir6.2 и соответственно функциональную активность зависимых от АТФ калиевых каналов ГМКС, могут влиять на тонус сосудов. Так, показано, что у японцев и корейцев полиморфный маркер Glu23Lys гена KCNJ11 ассоциирован с АГ [9, 10]. Цель нашего исследования состояла в изучении ассоциации полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 с развитием АГ у пациентов киргизской национальности. Материалы и методы В исследование случай—контроль включили 214 человек киргизской национальности, из которых у 152 имелась АГ (82/54% мужчин и 70/46% женщин), а 109 являлись условно здоровыми лицами (61/56% мужчин и 48/44% женщин) без сердечно-сосудистых и других тяжелых сопутствующих заболеваний (группа контроля). Средний возраст обследованных лиц составил 55,2±10,1 года. Протокол исследования, одобренный Национальным центром кардиологии Министерства здравоохранения Кыргизской Республики, включал измерение систолического и диастолического АД (САД и ДАД) и антропометрических показателей: масса тела, рост, окружность талии (ОТ), окружность бедер (ОБ), расчет индекса массы тела (ИМТ) и отношение ОТ/ОБ. АГ верифицировали при повышении АД более 140/90 мм рт.ст. Все пациенты, включенные в данное исследование, ознакомлены с целью работы и подписали добровольное письменное согласие на русском или киргизском языках. Генотипирование полиморфизма Glu23Lys гена KCNJ11 проводили в образцах ДНК методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием праймеров 5´-GACTCTGCAGTGAGGCCCTA-3´ и 5´-ACGTTGCAGTTGCCTTTCTT-3´с последующим применением эндонуклеазы BanII. Результаты ПЦР и рестрикции детектировали в 4% агарозном геле и фотографировали гель-документирующей системой Gel-Doc-It, UVP(см. рисунок). Электрофоретическое разделение генотипов полиморфного локуса Glu23Lys гена KCNJ11 в 4% агарозном геле. Генотипу Lys23Lys соответствуют фрагмент ДНК длиной 178,32 п.н., Glu23Lys — 178, 150, 32, 28 п.н., Glu23Glu — 150, 32, 28 п.н. Фрагменты длиной 32 и 28 п.н. не видны из-за низкой молекулярной массы. М — ДНК-маркер молекулярной массой 100—1000 п.н. Статистический анализ. Обработку полученных данных проводили с помощью пакета программ GraphPadPrismv 5.04. Данные представлены в виде абсолютного числа больных с данным генотипом и процента от их числа в группе. Наблюдаемое частотное распределение генотипов проверяли на соответствие закону Харди—Вайнберга с помощью критерия χ2. Для сравнения частот аллелей и генотипов между группами использовали критерий χ2 с поправкой Йетса на непрерывность. Рассчитывали 95% доверительный интервал (ДИ). Об ассоциации аллелей или генотипов с предрасположенностью к заболеванию судили по величине отношения шансов (ОШ). При О.Ш. 1 ассоциации нет, ОШ >1 — положительная ассоциация заболевания с аллелем или генотипом и ОШ <1 — отрицательная ассоциация. Для всех видов анализа статистически значимым считали р<0,05. Результаты Распределение генотипов соответствовало ожидаемому при распределении Харди—Вайнберга (χ2=0,26; р=0,60 в группе с АГ и χ2=2,24; р=0,13 в контрольной группе). По результатам генотипирования частота генотипов полиморфизма Glu23Lys гена KCNJ11 значительно различалась между группой пациентов с АГ и контрольной (см. таблицу). У пациентов с АГ статистически значимо чаще регистрировались генотипы Lys23Lys и Glu23Lys, а гомозиготный генотип Glu23Glu, напротив, в контрольной группе встречался чаще, чем в основной (χ2=8,04; р=0,018). Распространенность аллеля 23Lys в группе с АГ статистически значимо выше, чем в контроле (χ2=7,36; р=0,0067). Носительство аллеля 23Lys повышало риск развития АГ в 1,68 раза (ОШ 1,68 при 95% ДИ от 1,17 до 2,41), носительство аллеля Glu23, напротив, оказывало протективное действие (ОШ 0,60 при 95% ДИ от 0,41 до 0,86). Таким образом, у киргизов полиморфный маркер Glu23Lys гена KCNJ11 ассоциирован с развитием А.Г. Маркером повышенного риска развития АГ является аллель 23Lys. Распределение аллелей и генотипов полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 в группе контроля и у больных АГ киргизской национальности Наши результаты согласуются с данными, полученными при обследовании японцев и корейцев. У японцев, носителей аллеля 23Lys гена KCNJ11, риск развития АГ повышен в 1,3 раза (ОШ 1,32 при 95% ДИ от 1,09 до 1,60; p=0,004), у корейцев — 1, 65 раза (ОШ 1,65) при 95% ДИ от 1,28 до 2,12; p<0,001) [9, 10]. Обсуждение Известно, что у азиатов по сравнению с американцами и европейцами высокое АД плохо контролируется и часто приводит к развитию инсульта мозга, являющегося ведущей причиной инвалидности и преждевременной смерти населения. Согласно данным регионального бюро ВОЗ Кыргизская Республика по стандартизированному показателю смертности от мозгового инсульта занимает первое место в Евроазиатском регионе, а следовательно и первое место в мире (60,67 случая на 100 тыс. населения) [11, 12]. Угрожающий рост заболеваемости АГ и вызванных ею осложнений диктует необходимость изучения генетических закономерностей развития данной патологии. По результатам полногеномного исследования GWAS, проведенного в 2011 г., у человека идентифицировано 29 вариантов полиморфных маркеров (28 локусов различных генов), ассоциированных с АГ [13]. Если ассоциация ряда полиморфных маркеров отдельных генов (АСЕ, AGT, eNOS, MTHFR, ADRB1, GNB3,EDN1) с АГ широко изучалась в различных европейских и азиатских популяционных группах [13—15], то исследований, касающихся ассоциаций полиморфного маркера Glu23Lysгена KCNJ11 с АГ, немного и они проводились в основном у азиатов, в частности у японцев и корейцев [9, 10]. В имеющихся источниках литературы полиморфизм Glu23Lys гена KCNJ11 в большинстве случаев изучался у больных сахарным диабетом 2-го типа (СД-2), так как К+АТФ-каналы β-клеток поджелудочной железы играют ключевую роль в секреции инсулина [15]. По данным этих исследований, проведенных в разных этнических популяциях, выявлена ассоциация полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 с СД-2 [8—10, 16—18]. У киргизов полиморфный маркер Glu23Lys гена KCNJ11 ассоциированс А.Г. Повышенный риск развития АГ чаще имеют лица с аллелью 23Lys гена KCNJ11 (ОШ 1,68 при 95% ДИ от 1,17 до 2,41), чем лица, имеющие аллель Glu23 (ОШ 0,60 при 95% ДИ от 0,41 до 0,86). Носителями аллеля 23Lys в гетерозиготном варианте являлись 47% больных с АГ и в гомозиготном варианте — 21%, что свидетельствует о высокой распространенности аллеля 23Lys в генотипе киргизов. В пределах одного и того же локуса существуют функциональные различия между аллелями, что служит причиной аллельной дифференциации работы белков. Полиморфизм Glu23Lys гена KCNJ11 обусловлен заменой нуклеотида гуанина (G) аденином (А) в 67-м положении [8]. Белки Kir6.2, синтезирующиеся с этих двух вариантов ДНК, различаются последовательностью аминокислот в 23-м положении. Замена глутаминовой кислоты (Glu) лизином (Lys) в 23-м положении белка Kir6.2 отражается на функционировании канала. Предполагают, что при наличии аллеля 23Lys чувствительность к АТФ в зависимых от АТФ калиевых каналах ГМКС нарушена, что приводит к нарушению гомеостаза, развитию АГ и ее осложнений. У японцев и корейцев пациенты с аллелью 23Lys имели более высокий уровень АД, чем имеющие аллель Glu23 [9, 10]. У американцев с АГ аллель 23Lys ассоциирован с увеличением размера левого желудочка и его гипертрофией [19]. Таким образом, результаты наших и проведенных исследований свидетельствуют о потенциальной роли полиморфного маркера Glu23Lys гена KCNJ11 в развитии сердечно-сосудистой патологии. Заключение Изучение роли генотипов и аллелей полиморфных локусов генов в формировании АГ в различных этнических группах позволяет глубже понять молекулярно-генетические механизмы индивидуальной вариабельности А.Д. Кроме того, результаты генотипирования важны в плане использования отдельных генотипов и аллелей в качестве маркеров генетического риска при медико-генетическом прогнозировании заболеваемости. Выявление группы лиц, генетически склонных к развитию АГ, дает возможность разработать для них превентивные мероприятия, позволяющие снизить риск развития АГ и ее осложнений. Конфликт интересов отсутствует.

About the authors

Zh T Isakova

E T Talaibekova

D A Asambaeva

A S Kerimkulova

O S Lunegova

A A Aldashev

References

Supplementary files