Investigation of the correlation of allele polymorphism of renin-angiotensin system genes, nitric oxide synthase and folate cycle with the severity of ischemic stroke

Cover Page

Abstract


Aim. To study the frequency of polymorphic gene variants encoding proteins of renin-angiotensin system [AGT Thr174Met (rs 4762), AGT Met235Thr (rs699), AGTR1 A1166C (rs5186)], endothelial factors [NOS3 C786T (rs2070744)], and folate cycle enzymes [MTHFR C677T (rs1801133)] in patients with various ischemic stroke severity.

Methods. 98 patients with ischemic stroke verified by magnetic resonance imaging and computed tomography scan of the brain, were examined. The severity of stroke was assessed by National Institutes of Health Stroke Scale. The allelic variants of genes were typified by polymerase chain reaction with the detection of amplification products in the «real time» mode.

Results. The analysis of genetic polymorphism frequency of renin-angiotensin system did not reveal statistically significant differences in the study groups. The polymorphism of NOSC786T gene in the study was also not associated with the severity of ischemic stroke. Among the studied polymorphic variants, only the C677T polymorphism of MTHFR gene was revealed to be reliably associated with severe course of acute cerebral ischemia.

Conclusion. C677T polymorphism of MTHFR gene is reliably associated with severe course of acute cerebral ischemia; carriage of 677T allele of MTHFR gene in the studied category of patients can cause an increased level of homocysteine and have an adverse effect on the course of acute cerebral ischemia.


Ишемический инсульт — важнейшая медико-социальная проблема, обусловленная высокой долей в структуре общей заболеваемости, инвалидизации и смертности [1]. Частота инсультов в России — одна из самых высоких в мире, она составляет 350–400 случаев на 100 тыс. населения [2]. Вследствие этого изучение механизмов развития инсульта и разработка методов защиты мозга, программ восстановления и функционального выздоровления после инсульта представляют собой важные научные направления современной клинической и экспериментальной неврологии [3].

В последние годы были проведены исследования, посвящённые поиску молекулярно-генетических маркёров острого нарушения мозгового кровообращения [4, 5]. Определение таких маркёров, отвечающих за наследственную предрасположенность к цереброваскулярным заболеваниям, обусловливающих тяжесть острой ишемии мозга, является одной из приоритетных задач современной науки [6, 7]. Среди множества генов-кандидатов, способных оказать влияние на развитие ишемического инсульта, можно выделить несколько групп: гены ренин-ангиотензиновой системы [8], гены продукции оксида азота [9], гомоцистеинового метаболизма [10].

По результатам проведённых исследований обнаружено значительное количество полиморфных вариантов генов, способствующих развитию церебральной сосудистой патологии, что позволяет говорить об их роли в инициации возникающих расстройств. Кроме того, представляют интерес не только механизмы, способствующие развитию заболевания, но и маркёры, определяющие более тяжёлое течение заболевания и неблагоприятный его прогноз. Тяжесть течения острой недостаточности мозгового кровообращения ишемического генеза может быть обусловлена как совместным вкладом независимо действующих, так и влиянием взаимодействующих полиморфных вариантов различных генов. Изучение генетических факторов, способных оказать влияние на течение острой ишемии мозга, — актуальная задача.

Целью настоящего исследования был анализ частоты полиморфных вариантов ряда генов, кодирующих протеины различных звеньев ренин-ангиотензиновой системы [AGT Thr174Met (rs4762), AGT Met235Thr (rs699), AGTR1 A1166C (rs5186)], эндотелиальных факторов [NOS3 C786T (rs2070744)], ферментов фолатного цикла [MTHFR C677T (rs1801133)] у пациентов с ишемическим инсультом различной степени тяжести.

Обследованы 98 пациентов с ишемическим инсультом, верифицированным по результатам магнитно-резонансной и компьютерной томографии головного мозга. Возраст обследованных больных составил 65±7,8 года. Тяжесть инсульта оценивали по шкале инсульта Национального института здоровья (NIHSS — от англ. National Institutes of Health Stroke Scale). Критериями исключения были наличие исходной декомпенсации соматического заболевания, хронических дегенеративных заболеваний нервной системы, перенесённые черепно-мозговые травмы, онкологический анамнез, острая или хроническая интоксикация.

Геномную дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) выделяли из лейкоцитов периферической крови реагентами «ДНК-экспресс кровь» (ООО НПФ «Литех», Россия) и «ДНК проба-ГС-Генетика» (ООО «НПО ДНК-технология», Россия) согласно инструкции производителя тест-системы. Типирование аллельных вариантов генов проводили методом полимеразной цепной реакции с детекцией продуктов амплификации в режиме реального времени реактивами НПО «Литех» (Россия) и ООО «НПО ДНК-технология» (Россия) на амплификаторе «DT-lite» (ООО «НПО ДНК-технология», Россия).

Пациенты в зависимости от тяжести мозгового инсульта были разделены на две группы. Первую группу составили 63 ­пациента с инсультом лёгкой и средней степени тяжести, от 4 до 14 баллов по шкале NIHSS. Во вторую группу вошли 35 пациентов с тяжестью инсульта от 15 до 22 баллов.

Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета программ Statistica 6.0. Для сравнения распределений частот генотипов и аллелей использован критерий χ2 (Пирсона). За критическую величину значимости (p) было принято значение 0,05.

Анализ распределения генотипов и аллелей генов AGT Thr174Met (rs4762), AGT Met235Thr (rs699), AGTR1 A1166C (rs5186), NOS3 C786T (rs2070744) у больных ишемическим инсультом различной степени тяжести не выявил статистически значимых различий.

Частота полиморфных вариантов гена MTHFR C677T (rs1801133) представлена в табл. 1.

 

Таблица 1. Распределение генотипов и аллелей полиморфных вариантов гена MTHFR C677T (rs1801133) у больных ишемическим инсультом различной степени тяжести

Ген

Генотипы, аллели

Первая группа (n=63)

Вторая группа (n=35)

Абс.

%

Абс.

%

MTHFR C677T

С/С

С/Т

Т/Т

С

Т

25

38

88

38

40

60

70

30

17

17

1

54

16

49

49

2

51

49*

Примечание: * статистическая значимость различий по частоте аллелей MTHFR C677T между пациентами первой и второй групп (χ2=7,55; p=0,006).

 

Известно, что в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе при цереброваскулярной патологии, значительную роль играют гены-кандидаты, детерминирующие различные составляющие ренин-ангиотензиновой системы [4–7]. Последовательная активация различных звеньев этой системы начинается с ренина, который преобразует ангиотензиноген в неактивный предшественник ангиотензина II — ангиотензин I. Путём ограниченного протеолиза под действием протеолитических ферментов (ангиотензин-превращающего фермента, химазы) ангиотензин I превращается в ангиотензин II — основной эффекторный пептид ренин-ангиотензиновой системы.

Замена Thr на Met в кодоне 174 и Met на Thr в кодоне 235 гена AGT приводит к значительному повышению уровня ангиотензина II.

Ранее была показана ассоциация полиморфизма RS699 генотипа СС и аллеля С с риском формирования гипертонической болезни и развития инсульта [8]. В нашем исследовании анализ частоты полиморфных вариантов гена AGT у больных ишемическим инсультом различной степени тяжести не выявил статистически значимых различий в изучаемых группах пациентов. Вероятно, генотип СС и аллель С гена AGT могут увеличивать риск развития ишемического инсульта, но не влияют на тяжесть течения заболевания.

Реализация физиологических эффектов ангиотензина II происходит через рецепторы I и II типов. Наибольший интерес представляют рецепторы АТ1, поскольку их активация приводит к выраженному вазоконстриктивному, провоспалительному эффекту, что, вероятно, может оказывать влияние как на риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, так и на тяжесть их течения. Показано, что наличие аллеля 1166С гена AGTR1 увеличивает риск развития ишемической болезни сердца, ишемического инсульта, сердечной недостаточности и терминальной стадии почечной недостаточности, но не у пациентов с артериальной гипертензией [9]. Однако по результатам других исследователей данный полиморфизм не ассоциировался с риском развития инсульта [10]. Полученные нами результаты генотипирования не выявили ассоциации гена AGTR1 1166 и с тяжестью острой ишемии мозга.

Продукты гена эндотелиальной NO-синтазы (еNOS) опосредуют противовоспалительные, антипролиферативные эффекты, а также вазодилатацию. Выраженность физиологических эффектов фермента ­обусловлена заменой тимина на цитозин в положении 786, приводящей к снижению его экспрессии [11]. В отношении ассоциации полиморфизма гена eNOS с риском развития острой ишемии головного мозга получены противоречивые результаты. Так, в ряде исследований было показано отсутствие ассоциации этого полиморфизма с риском возникновения ишемического инсульта [12, 13]. Другими авторами выявлена взаимосвязь аллеля Т гена еNOS с вероятностью развития лакунарного инсульта [5]. В нашем исследовании полиморфизм гена NOS C786T не ассоциировался с тяжестью ишемического инсульта.

При изучении характера распределения генотипов и аллелей фермента метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) зарегистрировано более частое носительство аллеля 677Т во второй группе больных с тяжёлым вариантом течения ишемического инсульта. Известно, что наиболее распространённая генетически обусловленная причина гипергомоцистеинемии — замена цитозина на тимин в позиции 677 гена MTHFR. Гипергомоцистеинемия оказывает многокомпонентное патогенетическое действие: инициирует воспаление, усиливает свободнорадикальные процессы и эндотелиальную дисфункцию. Снижение концентрации гомоцистеина способствует профилактике развития острой недостаточности мозгового кровообращения [14]. Носительство аллеля 677Т гена MTHFR у ­изучаемой категории больных может ­обусловливать повышенный уровень гомоцистеина и оказывать неблагоприятное влияние на течение ишемического инсульта.

Вывод

Среди изученных полиморфных вариантов только полиморфизм C677T гена MTHFR достоверно связан с тяжёлым течением острой ишемии мозга. Использование в клинической практике рациональной системы профилактики, лечения и прогноза тяжести острой недостаточности мозгового кровообращения с учётом генетической предрасположенности позволит прогнозировать тяжесть заболевания.

 

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

O A Levashova

Author for correspondence.
olga.lewashowa@yandex.ru
Penza Institute for Further Training of Physicians Penza, Russia

N I Baranova

olga.lewashowa@yandex.ru
Penza Institute for Further Training of Physicians Penza, Russia

I G Zolkornyaev

olga.lewashowa@yandex.ru
Penza Institute for Further Training of Physicians Penza, Russia

  • Gusev E.I., Martynov M.Yu., Kamchatnov P.R. Ischemic stroke. Current state of the problem. Doktor.ru. 2013; (5): 2–7. (In Russ)
  • Vorob'ev P.A. Insul't. Normativnye dokumenty. (Stroke. Regulatory documents.) Moscow: N'yudiamed. 2010; 480 p. (In Russ.)
  • Suslina Z.A. Neurology at the border of centuries: achievements and prospects. Vestnik RAMN. 2012; (8): 57–65. (In Russ.)
  • Titov B.V., Matveeva N.A., Martynov M.Yu., Favorova O.O. Ischemic stroke as a complex polygenic disease. Molekulyarnaya biologiya. 2015; 49 (2): 224–248. (In Russ.)
  • Strambovskaya N.N. Association of polymorphic genetic markers with various options of ischemic stroke. Journal of Siberian Medical Sciences. 2015; (1): 1–12. (In Russ.)
  • Gayfullina F.G., Katmina M.N., Rizvanova F.F. et al. Role of genetic polymorphism in the pathogenesis of cerebrovascular disease. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 2012; 93 (4): 663–667. (In Russ.)
  • Korchagin V.I. Mironov K.O., Dribnokhodova O.P. et al. A role of genetic factors in the development of individual predisposition to ischemic stroke. Annaly klinicheskoy i eksperimental'noy nevrologii. 2016; 10 (1): 65–75. (In Russ.)
  • Platunova I.M., Nikulina S.Yu., Cherkashina I.I. et al. Association of polymorphism RS699 angiotensinogen gene (AGT) with hemorrhagic and ischemic strokes. Sibirskoe meditsinskoe obozrenie. 2013; (3): 26–30. (In Russ.)
  • Katsuya T., Morishita R. Gene polymorphism of angiotensin II type 1 and type 2 receptors. Curr. Pharm. Des. 2013; 19 (17): 2996–3001. doi: 10.2174/1381612811319170004.
  • Zhang H., Sun M., Sun T. et al. Association between angiotensin II type 1 receptor gene polymorphisms and ischemic stroke: a meta-analysis. Cerebrovasc. Dis. 2011; 32 (5): 431–438. doi: 10.1159/000330655.
  • Nakayama M., Yasue H., Yoshimura M. et al. T786C mutation in the 5ˊ-flankiring region of the endothelial nitric oxide synthase gene in associated with coronary spasm. Circulation. 1999; 99 (22): 2864–2870. doi: 10.1161/01.CIR.99.22.2864.
  • Bushueva O.Yu., Stetskaya T.A., Korogodina T.V. et al. Gender-specific differences of endothelial nitric oxide synthase E298D polymorphism and the risk of stroke. Klinicheskaya meditsina. 2015; 93 (2): 34–40. (In Russ.)
  • Kumar A., Misra S., Kumar P. et al. Association between endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms and risk of ischemic stroke: A meta-analysis. Neurol. India. 2017; 65 (1): 22–34. doi: 10.4103/0028-3886.198170.
  • Spence J.D. Homocysteine lowering for stroke prevention: Unravelling the complexity of the evidence. Int. J. Stroke. 2016; 11 (7): 744–747. doi: 10.1177/1747493016662038.

Views

Abstract - 31

PDF (Russian) - 64

PlumX


© 2018 Levashova O.A., Baranova N.I., Zolkornyaev I.G.

Creative Commons License

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


Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77-70434 от 20 июля 2017 года выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)