Генетические основы диагностики ССЗ

Учебная цель: закрепить практические навыки ординаторов детских кардиологов по разделу “Генетические основы диагностики сердечно-сосудистых заболеваний”

Задачи
Знать основные типы генных мутаций и полимофизмов, обуславливающих риски развития и неблагоприятного течения кардиоваскулярных заболеваний
Уметь определять показания для генетического исследования у детей группы риска

Генетическая диагностика.
В настоящее время описано около 2,5 тысяч моногенных наследственных синдромов, при которых наблюдается вовлечение в патологический процесс сердца и/или сосудов.

Генетическая диагностика.
Известно около сотни наследственных заболеваний, при которых поражение сердца и сосудов являются ведущими в клинической картине .

Генетическая диагностика.
Из общей структуры даже таких классических мультифакториальных заболеваний, как ишемическая болезнь сердца и артериальная гипертензия, вычленяются все большее число моногенных форм, которые наследуются по менделевскому типу.

По сравнению с применяемыми функциональными методами диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, данный метод позволяет более точно спрогнозировать вероятность возникновения заболевания еще в раннем возрасте.

С учетом результатов генотипирования возможно проводить эффективную целевую профилактику заболевания сердечно-сосудистой системы.

направлена на регистрацию непосредственной причины заболевания в виде изменения нуклеотидной последовательности ДНК.
ДНК-диагностика

Выявление мутации в конкретном гене напрямую свидетельствует о наличии заболевания, независимо от степени выраженности клинических симптомов, и даже при их отсутствии.

Пресимптоматическая диагностика позволяет сформировать оптимальную тактику наблюдения для каждого пациента, с учетом генетических, анамнестических и электрокардиографических данных.

В зависимости от пораженного гена, по-разному оценивается влияние пола и возраста на риск кардио-васкулярной смерти .
Так, например, у пациентов с мутациями в гене SCN5A (LQT3) наблюдается наибольший процент летальных исходов во время острых кардиогенных эпизодов .
В недавнем исследовании Priory была проанализирована суммарная вероятность острых кардиогенных эпизодов (синкопе, остановка сердца, смерть) в зависимости от пораженного гена, пола и продолжительности QT и предложена стратификация риска развития первого эпизода желудочковой тахикардии, основывающаяся на генетических данных .
Хотя пораженный ген и оказывает ключевое влияние на клинический фенотип, различные мутации в пределах одного и того же гена могут детерминировать различные по тяжести проявления заболевания.

Описаны мутации, ассоциированные как с относительно благоприятным течением заболевания, так и с очень тяжелым прогнозом.
Данные об отдельных мутациях, являющихся причиной заболевания, могут иметь важное прогностическое значение.
В отсутствии адекватной терапии 10-летняя выживаемость после первого синкопального эпизода при синдроме удлиненного интервала QT составляет менее 50% .

Современные подходы к оценке риска внезапной смерти у таких пациентов и выбору тактики лечения в значительной степени должны базироваться на информации о молекулярно-генетической природе заболевания .
Большое значение имеет ДНК-диагностика для консультирования больных с первичными кардиопатиями. Описаны мутации, детерминирующие как относительно благоприятное, так и злокачественное течение кардиомиопатий .

Ген ангиотензин I-превращающего фермента (ACE).
Полиморфизм Alu Ins/Del.
Активность фермента в крови связана с наличием варианта D - делеции (отсутствии) Alu-последовательности внутри интрона гена АСЕ.
Носители I/I генотипа имеют самый низкий уровень фермента, в то время как у людей с D/D генотипом он максимален.
Генотип I/D характеризуется промежуточными уровнями АСЕ.
Наличие варианта D является фактором риска развития сердечно-сосудистых патологий.
Частота встречаемости варианта D - 45-55% в европейских популяциях.

Ген ангиотензин I-превращающего фермента (ACE).
Полиморфизм Alu Ins/Del.
Показания к анализу. Коронарная болезнь сердца, ишемическая болезнь сердца (ИБС), инфаркт миокарда, острый инфаркт миокарда, инсульт, диабетическая нефропатия, венозная тромбоэмболия, гипертоническая болезнь, сахарный диабет, курение.

AGTR1 (рецептор типа I ангиотензина-II)
Полиморфизм -1166 A>C
Рецептор типа I ангиотензина-II (AGTR1) обуславливает основные кардиоваскулярные эффекты ангиотензина-II.
Полиморфизм A1166C является показателем риска развития сердечно-сосудистых патологий.
Вариант 1166С встречается с частотой 30-40% в европейских популяциях.

AGTR1 (рецептор типа I ангиотензина-II)
Полиморфизм -1166 A>C
Показания к анализу:
гипертония,
диабетическая нефропатия,
ишемическая болезнь сердца,
сахарный диабет.

AGT (ангиотензиноген)
Полиморфизмы T174M (C>T) и M235T (T>C)
Ангиотензиноген (AGT) производится печенью и служит предшественником ангиотензина-II, обладающего вазопрессорной активностью.
Под действием ренина от ангиотензиногена отщепляется декапептид ангиотензин-I, из которого затем образуется ангиотензин-II.
Различные генетические варианты ангиотензиногена обуславливают различную физиологическую активность ангиотензина-II.
Полиморфизмы T174M и M235T гена AGT являются маркерами гипертонии и инфаркта миокарда.
Частота встречаемости в европейских популяциях генотипа 174M - 10-15%, генотипа 235T- 15-20%.

AGT (ангиотензиноген)
Полиморфизмы T174M (C>T) и M235T (T>C)
Показания к анализу:
гипертония,
старшая возрастная группа (>45 лет),
заместительная гормонотерапия,
инфаркт миокарда.

NOS3 (синтаза окиси азота)
Полиморфизм E298D (G->T)
Синтаза окиси азота (NOS3) синтезирует окись азота, принимающую участие в вазодилатации (расслаблении васкулярной мускулатуры).
Окись азота также влияет на ангиогенез и свертывание крови.
Вариант 298Asp полиморфизма Glu298Asp встречается с частотой 30-40% в европейских популяциях и является маркером кардиоваскулярных осложнений.

NOS3 (синтаза окиси азота)
Полиморфизм E298D (G->T)
Показания к анализу:
инфаркт миокарда,
сердечно-сосудистые заболевания,
нарушение артериальной вазодилатации (снижение сопротивления артерий кровотоку),
курение.

ApoE (аполипопротеин Е)
Полиморфизмы L28P (3100 T->C), ApoE*2 (Arg158Cys) и ApoE*4 (Cys112Arg)
Физиология и генетика. Аполипопротеин Е (ApoE) играет существенную роль в метаболизме липидов.
Синтезируется в печени и головном мозге.
Входит в состав хиломикронов и ЛПОНП, инициируя их захват и удаление через взаимодействие со специфическим рецептором на поверхности клеток печени.

ApoE (аполипопротеин Е)
Полиморфизмы L28P (3100 T->C), ApoE*2 (Arg158Cys) и ApoE*4 (Cys112Arg)
Физиология и генетика.
Участвует в иммунорегуляции, нервной регенерации и активации липазы печени, липазы липопротеинов и лецитин-холестерин ацилтрансферазы.
Необходим для доставки холестерина от глиальных клеток мозга до нейронов.
Эффективность взаимодействия ApoE с рецепторами определяется уникальным строением белковой молекулы.
Выделяют три изоформы ApoE: Е2, ЕЗ, Е4, которые определяются парной комбинацией аллелей ApoE*2 и ApoE*4 гена АpoЕ.

ApoE (аполипопротеин Е)
Полиморфизмы L28P (3100 T->C), ApoE*2 (Arg158Cys) и ApoE*4 (Cys112Arg)
Показания к анализу:
инфаркт миокарда,
атеросклероз
ишемическая болезнь сердца,
семейные дисбеталипопротеинемии,
гиперлипопротеинемии III и V типа,
ксантоматоз,
болезнь Альцгеймера,
сахарный диабет.

Ген метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR).
Метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR) играет ключевую роль в метаболизме фолиевой кислоты.
Фермент катализирует восстановление 5,10-метилентетрагидрофолята в 5-метилтетрагидрофолят.
Последний является активной формой фолиевой кислоты необходимой для образования метионина из гомоцистеина и далее - S-аденозилметионина, играющего ключевую роль в процессе метилирования ДНК.

Ген метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR).
Метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR) играет ключевую роль в метаболизме фолиевой кислоты.
Фермент катализирует восстановление 5,10-метилентетрагидрофолята в 5-метилтетрагидрофолят.
Последний является активной формой фолиевой кислоты необходимой для образования метионина из гомоцистеина и далее - S-аденозилметионина, играющего ключевую роль в процессе метилирования ДНК.
Дефицит MTHFR способствует не только тератогенному (повреждающему плод), но и мутагенному (повреждающему ДНК) действию.
При этом происходит инактивация многих клеточных генов, в том числе - онкогенов.

Ген MTHFR
локализован на хромосоме 1р36.3.
Известно около двух десятков мутаций этого гена, нарушающих функцию фермента.
Наиболее изученной мутацией является вариант, в котором нуклеотид цитозин (C) в позиции 677 заменен тимидином (T), что приводит к замене аминокислотного остатка аланина на остаток валина (позиция 222) в сайте связывания фолата.

Ген MTHFR
полиморфизм MTHFR обозначается как мутация C677T. У лиц, гомозиготных по данной мутации (генотип Т/Т), отмечается термолабильность MTHFR и снижение активности фермента примерно до 35% от среднего значения.
В целом по населению земного шара, мутация 677Т гена MTHFR распространена достаточно широко у представителей европейской.

Ген MTHFR
Показания к анализу:
ИБС,
инфаркт миокарда,
атеросклероз,
атеротромбоз.

Ген MTHFR

PPARD (рецептор активатора пролиферации пероксисом)
Полиморфизм T(–87)C (T294C)
PPARs - это группа ядерных рецепторов, которые выступают в роли транскрипционных факторов для ряда генов.
Выделяют 3 изоформы PPARs: альфа, гамма и дельта (бета).
Ген PPARD локализован в коротком плече 6-й хромосомы (6р21.2.1).

PPARD (рецептор активатора пролиферации пероксисом)
Полиморфизм T(–87)C (T294C)
Показано, что PPARD играет роль в β-окислении жирных кислот, а также защищает миоциты от апоптоза, вызванного окислительным стрессом, с помощью увеличения экспрессии каталазы, которая разлагает перекись водорода.
Полиморфизм T294C (также известен под обозначением T(–87)C) находится в 5’-нетранслируемой области 4 экзона.
Он проявляется в форме мисенс-мутации, где тимин заменяется на цитозин.
Распространенность аллеля С в европейской популяции 21%.

PPARD (рецептор активатора пролиферации пероксисом)
Полиморфизм T(–87)C (T294C)
Показания к анализу:
Сердечно-сосудистые заболевания в семейном анамнезе,
стенокардия,
нарушение ритма и проводимости,
перенесенный инфаркт миокарда,
хроническая сердечная недостаточность,
артериальная гипертония,
ожирение,
сахарный диабет,
высокий уровень жиров (холестерина, триглицеридов),
курение,
недостаточная физическая активность.

ITGA2 (Интегрин альфа-2)
Аббревиатуры GPIa (гликобелок Ia), CD49B, VLA-2 (англ. «very late activation antigen 2») относятся к одному и тому же белку известному как альфа-2 интегрин.
Комплекс субъединиц альфа-2 и бета-1 является рецептором ламинина, коллагена, фибронектина и E-кадхерина.
Данный рецептор, в частности, влияет на адгезию тромбоцитов на коллагене и других субстратах, а также участвует в реорганизации межклеточного матрикса.
Генетические варианты GPIa могут приводить к изменению кинетики адгезии тромбоцитов.
Вариант C807T (соответствующий аминокислотному остатку F224) встречается с частотой 5..7% является маркером кардиоваскулярных заболеваний.
Показания к анализу. Кардиоваскулярные заболевания, инфаркт миокарда.

Ген хемокинового рецептора (CCR2).
Полиморфизм Ile64Val
Ген CCR2 кодирует 2 изоформы рецептора для моноцитов.
Данный рецептор является хемоаттрактантом, т.е. вызывает направленный хемотаксис моноцитов к очагу воспалительной реакции.
Известна точечная мутация A/G в положении 190 в гене ССR2, в результате которой валин заменяется на изолейцин в 64-й позиции белка CCR2.
В результате этой мутации происходит задержка проникновения ВИЧ в клетку.
Течение ВИЧ-инфекции отличается крайним непостоянством – у одних людей инфекция прогрессирует быстро, у других медленно.
При попадании в организм человека Вирус иммунодефицита проникает в CD4+ лимфоциты и поражает их, в результате чего их количество резко снижается.

Но у некоторых ВИЧ – инфицированных больных число лимфоцитов CD4+ не снижается и СПИД не развивается в течение 7 и более лет.
Это говорит о длительно не прогрессирующем течении инфекции впоследствии повышенной сопротивляемости иммунной системы организма.
Хемокиновый рецептор CCR2 известен как корецептор для проникновения вируса иммунодефицита в клетку.
Полиморфизм в гене CCR2 Ile64Val приводит к снижению прогрессии вируса в организме на начальной стадии его проникновения.
Показания к анализу. ВИЧ - инфекция, инфаркт миокарда.

ADRB2 (бета-2 адренорецептор)
Полиморфизм Arg16Gly, 47G>A
Адренорецепторы – класс рецепторов, сопряженных с G-белками и активируемых катехоламинами.

ADRB2 (бета-2 адренорецептор)
Полиморфизм Arg16Gly, 47G>A
Различают, по меньшей мере, 4 группы рецепторов, которые несколько отличаются по опосредуемым эффектам, локализации, а так же аффинитету к различным веществам: альфа-1, альфа-2, бета-1 и бета-2 адренорецепторы.

ADRB2 (бета-2 адренорецептор)
Полиморфизм Arg16Gly, 47G>A
В геноме человека ген бета-2 адренорецептора (ADRB2) локализован на участке q31.32 хромосомы 5.
Бета-2 рецепторы являются внесинаптическими, а также имеются на пресинаптической мембране постганглионарных нейронов симпатического отдела нервной системы.
Бета-2 рецепторы преобладают на гладких мышцах бронхиол и артериях скелетных мышц.

При их возбуждении обеспечивается тормозной эффект:
расширение сосудов (коронарных, скелетных мышц),
расслабление гладких мышц, дыхательных путей,
гликогенолиз и выход глюкозы в кровь,
в скелетных мышцах распад гликогена также усиливается, что сопровождается активацией катаболизма.
ADRB2 (бета-2 адренорецептор)
Полиморфизм Arg16Gly, 47G>A

Показания к анализу:
ночная астма,
ожирение,
метаболический синдром,
вазоспастическая стенокардия,
артериальная гипертензия.
ADRB2 (бета-2 адренорецептор)
Полиморфизм Arg16Gly, 47G>A

Гены, ответственные за синдром удлиненного интервала QT.
Из всех случаев врожденного LQTS:
LQT1- 42%,
LQT2 – 45%,
LQT3 – 8%,
LQT5 – 3%,
LQT6 – 2%.