Полиморфизм 1166А>С гена AGTR1 как маркер метаболических нарушений в популяции жителей-северян

ОБОСНОВАНИЕ

В настоящее время дислипидемии принято рассматривать в качестве одного из значимых факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний [1]. Состояние дислипидемии связано с хроническим воспалением, что, в свою очередь, потенцирует развитие многих заболеваний, таких как сахарный диабет 2 типа, хронические заболевания почек, а также сердечно-сосудистые заболевания [2]. По статистике ВОЗ, смертность от сердечно-сосудистых заболеваний занимает лидирующие позиции во всем мире, опережая смертность от онкологических и инфекционных патологий всех возрастных категорий, в том числе и молодого трудоспособного населения [3].

Учитывая роль генетической предрасположенности в развитии и прогрессировании данной патологии, в настоящее время применяется несколько исследовательских стратегий для раннего выявления и разработки методов профилактики и лечения в группах высокого риска, таких как, например, население северных регионов. Известно, что наиболее чувствительным показателем адаптационной резистентности у жителей Севера являются показатели эндокринно-метаболического гомеостаза [4]. При проживании в экстремальных экологических северных условиях в ответ на стрессовые факторы среды у северян наблюдается переключение энергетического обмена с углеводного типа на липидный. При этом меняются показатели липидного и углеводного обмена, гормонального статуса. Данные изменения находят свое отражение в увеличении степени напряженности в работе многих функциональных систем, что и позволяет относить жителей-северян к группе повышенного риска в отношении развития заболеваний сердечно-сосудистой системы, дислипидемий и инсулинорезистентности [5].

Молекулярно-эпидемиологические исследования однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) генов-кандидатов стали эффективным способом изучения патогенеза мультифакториальной патологии, такой как артериальная гипертензия, ожирение, сахарный диабет. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) представляет собой сложный многоуровневый механизм, регулирующий сосудистый тонус, метаболический гомеостаз, водный и электролитный баланс [6]. Например, на сегодняшний день идентифицировано более 150 генов-кандидатов артериальной гипертензии, и ген рецептора ангиотензина II типа I человека (AGTR1) является одним из них. Ген AGTR1 экспрессируется в организме человека, кодирует рецептор ангиотензина II 1-го типа, локализован на хромосоме 3q21-25 и состоит из 5 экзонов, 4 из которых не транслируются и альтернативно сплайсируются. Полиморфизм 1166A> C (rs5186) в 3’-нетранслируемой области гена AGTR1 может быть вовлечен в посттранскрипционную модификацию мРНК. Данный полиморфизм влияет на гипотензивную функцию антагонистов рецепторов ангиотензина II, изменяя чувствительность этих рецепторов [7]. Ряд исследований демонстрирует связь 1166A> C (rs5186) полиморфизма гена AGTR1 с гипертензией, сужением сосудов и задержкой натрия в организме [8][9].

Было установлено, что полиморфизмы гена AGTR1 тесно связаны с развитием артериальной жесткости, действуя в комбинации с другими полиморфизмами генов или отдельно [10]. В литературе представлены данные об ассоциации полиморфизма данного гена с развитием сахарного диабета и его осложнений. Так, в исследованиях T.S. Ahluwalia и соавт., 2009 [11], и V.N. Shah и соавт., 2013 [12], показана ассоциация аллеля C (A1166C) гена AGTR1 с сахарным диабетом 2-го типа (СД2) и генотипа CC с диабетической нефропатией у обследуемых Северной Индии. Однако другое исследование, проведенное P. Prasad и соавт., 2006 [13], не выявило ассоциаций у азиатских пациентов с СД2.

Вопрос вовлеченности полиморфизмов гена AGTR1 в механизмы развития ожирения до сих пор остается открытым. Существует несколько предположений относительно его роли, включая экспрессию AGTR1 в жировой ткани, его участие в производстве различных белков и молекул адипоцитами (простациклин, норэпинефрин, оксид азота). В исследованиях казахской популяции показана протективная роль генотипа АС гена AGTR1 (1166A>C, rs5186) в отношении ожирения [14], в то время как в румынской популяции выявлена значимая связь генотипов СС и АС с ожирением [15]. Однако в других исследованиях подобной ассоциации не обнаружено [16]. Поскольку в настоящее время в литературе не представлено достаточно результатов, демонстрирующих связь полиморфизма 1166А>С (rs5186) гена AGTR1 с нарушениями углеводного и липидного обменов в популяциях жителей-северян, наше исследование было направлено на попытку заполнить данный научный пробел.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью настоящего исследования явилось изучение полиморфизма 1166А>С (rs5186) гена AGTR1 как маркера метаболических нарушений в популяции жителей-северян.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. Исследование проведено на базе НИЦ «Арктика» ДВО РАН г. Магадана.

Время исследования. Набор материала продолжался с октября 2021 г. по февраль 2022 г.

Изучаемые популяции

Произведено изучение одной популяции мужчин-северян преимущественно европеоидов проживающих или рожденных на территории Магаданской области.

Критерии включения: 1) мужской пол, 2) условно здоровые, относящиеся к 1–2 группам здоровья, 3) неродственные мужчины.

Критерии исключения: 1) наличие подтвержденных хронических или инфекционных заболеваний, 2) наличие жалоб на состояние здоровья в период исследования.

Способ формирования выборки из изучаемой популяции

Исследуемая выборка сформирована сплошным методом из числа жителей-северян, удовлетворяющих критериям включения.

Дизайн исследования

Проведено одноцентровое экспериментальное поперечное одновыборочное сравнительное исследование.

Описание медицинского вмешательства (для интервенционных исследований)

Антропометрическое обследование проводилось в утренние часы (8:00–10:00). Протокол исследования включал следующие измерения: длина тела (см), масса тела (кг), окружность груди (см), окружность талии (см), индекс массы тела (ИМТ, кг/м²) рассчитывали как отношение массы тела (кг) к росту (м) в квадрате. Общее содержание жира (в % от массы тела) в организме измеряли с использованием метода биоэлектрического сопротивления с помощью биоимпедансного анализатора «Диамант-АИСТ» (Россия).С помощью тонометра (Nessei DS-1862, Япония) измеряли показатели систолического (САД, мм рт. ст.) и диастолического (ДАД, мм рт. ст.) артериального давления, пульса (ЧСС, уд./мин). У испытуемых проводили забор венозной крови натощак из локтевой вены вакуумной системой с консервантом (ЭДТА) в лаборатории ООО «Юнилаб-Хабаровск» для оценки показателей липидного и углеводного обменов, а также для молекулярно-генетического исследования.

Методы

Критерии соответствия определены на основании анкетирования участников исследования.

Экстракция ДНК осуществлялась стандартным методом с применением фенол-хлороформа. Для определения однонуклеотидного полиморфизма (SNP) гена AGTR1 (rs5186) использовали набор реагентов «SNP-Скрин» (производства «Синтол», Россия) методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ). Анализ глюкозы натощак определяли гексокиназным методом на биохимическом анализаторе AU 680 (Beckman Coulter, США). уровень инсулина определяли с использованием иммунохимического анализатора IMMULITE 2000XPi (Siemens, США) методом ферментативно-усиленной хемилюминесценции. Оценка инсулинорезистентности производилась на основе предложенной D.R Matthews. и соавт. (1985) формуле для расчета индекса НОМА-IR: (Инсулин (мкМе/мл) × Глюкоза (ммоль/л))/22,5 [17]. Гликированный гемоглобин (HbA_1с) определяли на автоматическом анализаторе D10 (Bio-Rad, США) с помощью референсного метода — жидкостной ионообменной хроматографии высокого давления. С-реактивный белок анализировали методом иммунотурбидиметрии на биохимическом анализаторе AU 680 (Beckman Coulter, США).

Содержание общего холестерина (ОХС, ммоль/л), триглицеридов (ТГ, ммоль/л), холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП, ммоль/л) и холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛПНП, ммоль/л) определялось колориметрическим фотометрическим методом с использованием AU 680 (Beckman Coulter, США). С использованием полученных показателей оценивали атерогенность липидного профиля на основе расчета коэффициента атерогенности (КА), который вычисляли по следующей формуле: КА=(ОХС–ЛПВП)/ЛПВП) [18]. Дислипидемию анализируемых характеристик определяли исходя из критериев Российских рекомендаций VII пересмотра 2020 г. [19] и на основе доклада экспертов NCEP [20].

Анализ в подгруппах

В зависимости от присутствия в генотипе респондентов полиморфного аллеля AGTR1*С вся анализируемая выборка была разделена на 2 группы: 1-я группа — жители-северяне с гомозиготным генотипом АА (n=55) и 2-я группа — жители-северяне носителей полиморфного аллеля AGTR1*С с генотипами АС и СС (n=46).

Статистический анализ

Для статистической обработки результатов использовали пакет программ Statistica 7.0. Для характеристики признаков рассчитывали среднюю арифметическую величину (M) и ошибку средней величины признака (m). Межгрупповые различия определяли с помощью t-критерия Стьюдента. При этом критический уровень статистической значимости (р) принимали равным 0,05. Частоты генотипов и аллелей рассчитывали с использованием онлайн-калькулятора равновесия Харди–Вайнберга, представленного на сайте medstatistic.ru. Сравнение частот генотипов осуществляли с применением критерия χ² (Пирсона) (при p>0,05 равновесие выполняется).

Этическая экспертиза

Протокол исследования был одобрен Локальным этическим комитетом НИЦ «Арктика» ДВО РАН (протокол №002/021 от 26.11.2021 г.). Все пациенты перед включением в исследование были ознакомлены с целью, задачами и ходом исследования. До включения в исследование у всех участников было получено письменное информированное согласие на участие в исследовании. В соответствии с законом о персональных данных данные были деперсонизированы.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследованиях принял участие 101 доброволец в возрасте от 24 до 56 лет (средний возраст 43,7±1,4 года).

Проведенное SNP-тестирование 1166А>С (rs5186) полиморфизма гена AGTR1 выявило наличие двух аллелей в популяции жителей-северян: AGTR1*А и AGTR1*С, частота которых составила 74,50 и 25,50% соответственно. Частота генотипов АА, АС и СС 1166А>С гена AGTR1 составила 55, 39 и 6%. Уровень аллельного разнообразия по данному локусу равнялся 0,39.

Сравнительный анализ выделенных групп жителей-северян с учетом присутствия аллельного варианта AGTR1*С не выявил статистически значимых различий ни по одному из изучаемых соматометрических показателей (табл. 1).

Установлено, что доля лиц, характеризующихся избыточной массой тела, исходя из показателей ИМТ, превышающих диапазон, равный 25 кг/м², практически одинакова и составила в 1-й группе 62%, а во 2-й группе — 61%. Также было установлено, что напряженность работы сердечно-сосудистой системы, индексируемая такими параметрами, как САД, ДАД и ЧСС, не зависит от присутствия в генотипе полиморфного аллеля AGTR1*С и данные параметры значимо не отличались в двух исследуемых группах. Необходимо отметить, что в 1-й группе (жители-северяне с гомозиготным генотипом АА) частота встречаемости обследуемых с высоким нормальным артериальным давлением и артериальной гипертензией (АГ) по САД и ДАД составила 33 и 26%, а во 2-й группе (генотипы АС+СС) — 33 и 33% соответственно.

Далее нами были исследованы основные показатели углеводного и липидного обмена в выделенных группах, а также величины С-реактивного белка (полученные результаты представлены в таблице 2).

Из приведенных данных видно, что средние значения общего холестерина, ЛПНП, ТГ, КА, а также С-реактивного белка были статистически значимо выше в группе носителей аллельного варианта AGTR1*С по сравнению с группой гомозигот АА. При этом необходимо отметить статистически значимо более низкие показатели ЛПВП, гликемии натощак, HbA_1с, а также HOMA-IR во второй группе лиц с генотипами АС+CC гена AGTR1.

ОБСУЖДЕНИЕ

Репрезентативность выборок

Распределение частот генотипов 1166А>С (rs5186) гена AGTR1 соответствует равновесию Харди–Вайнберга (χ²=0,07, р>0,05). Полученные нами данные по распределению частот аллелей гена AGTR1 (rs5186) у жителей-северян сопоставимы с мировыми данными, полученными для других популяций Европы. По данным проекта ALFA [7], в мировых популяциях частота минорного аллеля AGTR1*С варьирует от 7% у африканцев до 29,5% у европейцев.

Сопоставление с другими публикациями

Сравнительный анализ основных антропометрических показателей, а также их расчетных индексов обследуемых двух групп не выявил межгрупповых значимых отличий по всем анализируемым характеристикам. Необходимо отметить, что, исходя из средних групповых величин ИМТ, все обследуемые жители-северяне характеризовались избыточной массой тела с общим содержанием жира в организме в пределах 20,7–20,8%, что соответствует нормативному референсу для данного показателя. При этом необходимо подчеркнуть, что результаты нашего исследования демонстрируют отсутствие влияния аллельного варианта AGTR1*С на развитие избыточной массы тела, что согласуется с полученными данными для египетской популяции [16], но не согласуется с полученными данными других авторов, в которых указывается на более высокие величины ИМТ у гомозигот АА гена AGTR1 [21], либо, напротив, что CC генотип AGTR1 (rs5186) может быть фактором риска центрального ожирения [15].

Следует отметить и отсутствие значимых межгрупповых отличий относительно основных характеристик сердечно-сосудистой системы, но при этом необходимо указать на достаточные высокие величины соответствующих показателей, средние величины которых вплотную приближаются к диапазону высокого нормального артериального давления с достаточной долей лиц, превышающих данный предел (в группе 1 — 33% по САД и 26% по ДАД и в группе 2 — 33% по САД и 33% по ДАД). Известно, что РААС представляет собой важный регулятор артериального давления [8]. При этом ангиотензин II является одним из основных компонентов РААС, играющей центральную роль в поддержании артериального давления [22]. Ангиотензин II связывается рецептором и через него выполняет свои действия как мощный вазоконстриктор и стимулятор гипертонии. В большей части исследований доказана ассоциация генотипа СС гена AGTR1 (rs5186) с предрасположенностью к артериальной АГ. Таким образом, AGTR1 (rs5186) играет важную роль в контроле артериального давления и участвует в патогенезе гипертонии [22]. Действительно, в исследованиях С.А. Бойцова [23] показано, что распространенность аллеля AGTR1*C (rs5186) среди пациентов с АГ была значимо выше, что позволило авторам исследования заключить, что генотип СС, как и носительство аллеля AGTR1*C (rs5186), может рассматриваться в качестве независимого фактора риска формирования АГ у молодых мужчин. Аналогичные выводы получены и в других работах [24]. Следует отметить, что результаты наших исследований здоровых жителей-северян не показали существенного вклада аллельного варианта AGTR1*C (rs5186) в формирование напряжения в работе сердечно-сосудистой системы. При этом известно, что экстремальные условия Севера оказывают гипертензивный эффект на организм человека [25], поэтому мы можем предположить, что столь выраженное влияние экстремальных факторов нивелирует вклад генетической компоненты на гемодинамические показатели в данном случае.

Иная картина была выявлена при анализе липидного профиля обследуемых мужчин в зависимости от наличия полиморфизма AGTR1*C (rs5186) гена AGTR1. Известно, что риск развития дислипидемии зависит от различных факторов и может возникнуть из-за сложного синергетического взаимодействия между генетическим фоном и факторами окружающей среды [26]. В наших исследованиях показано, что группа носителей аллельного варианта AGTR1*C (генотипы АС+СС) характеризовалась более неблагоприятными показателями липидограмм. Так, в данной выборке были отмечены значимо более высокие показатели общего холестерина, ЛПНП, а также ТГ и КА, на фоне значимо более низких показателей ЛПВП. Также следует отметить, что в группе носителей полиморфного аллеля AGTR1*C (rs5186) (генотипы АС+СС) в сравнении с группой 1 (генотип АА) была выявлена более высокая частота встречаемости гиперхолестеринемии (68% против 47% соответственно), гипертриглицеридемии (30% против 20% соответственно), гипоальфахолестеринемии (18% против 10% соответственно), повышенных величин ЛПНП (78% против 57% соответственно) и КА (70% против 45% соответственно). В целом наши исследования согласуются с литературными данными, демонстрирующими связи аллельного варианта AGTR1*C (rs5186) (генотипы CC+AC) с более высоким уровнем ТГ и более низким уровнем холестерина ЛПВП [15], более высоким уровнем холестерина ЛПНП [27] и в целом более высокую частоту дислипидемий [28][29].

Результаты наших исследования показали, что в группе мужчин — носителей полиморфного аллеля AGTR1*C (rs5186) гена AGTR1 были отмечены значимо более низкие величины уровня глюкозы натощак, HbA_1c с величинами HOMA-IR, свидетельствующими об отсутствии инсулинорезистентности. Тогда как для группы гомозигот АА, напротив, были характерны значимо более высокие показатели гликемии натощак и HbA_1c, величины которых, исходя из критериев Классификации и диагностики сахарного диабета (2020), определяются как состояние преддиабета (уровень глюкозы натощак 5,6–6,9 ммоль/л или уровень HbA_1c 5,7–6,4%) [30]. При этом величины HOMA-IR в данной группе превосходят верхнюю точку нормативного диапазона, равную 2,5 усл. ед., и свидетельствуют о признаках инсулинорезистентности у обследуемых первой группы (генотип АА). Необходимо отметить отсутствие значимых межгрупповых отличий относительно показателей базальной инсулинемии. Литературные данные по вовлеченности полиморфизма 1166А>С гена AGTR1 в развитие нарушений углеводного обмена и патогенеза СД2 типа немногочисленны и противоречивы. Так, в исследованиях K. Higashirua [31], показано, что ген AGTR1 может быть вовлечен в развитие нарушения углеводного обмена в части СД2 и инсулинорезистентности, тогда как другие исследователи не обнаружили подобной связи между полиморфизмом 1166А>С гена AGTR1 и диабетом [32]. Хотя механизмы резистентности к инсулину до сих пор не до конца понятны, было высказано предположение, что существует тесная регуляция и функциональное взаимодействие между резистентностью к инсулину и сигнальными путями ангиотензина. Исследование J.A. Miller и соавт. показало, что нормотензивные индивидуумы с генотипом AA имеют более высокую скорость клубочковой фильтрации, чем обследуемые с генотипом AC или CC на исходном уровне, тогда как у лиц с генотипом AA отмечена большая чувствительность к инфузии ангиотензина II [33]. Поэтому авторы [33] предположили, что индивидуумы с генотипом AA более чувствительны к ангиотензину II, который вместе с повышенной активностью РААС притупляет чувствительность к инсулину. РААС стимулирует — задерживает гипергликемию, изменяет секрецию инсулина и снижает чувствительность к инсулину [34]. Исследования показали, что активированный ангиотензин II в скелетных мышцах, жировой ткани и поджелудочной железе влияет на метаболизм глюкозы, что впоследствии приводит к резистентности к инсулину [35]. Недавние исследования показали, что блокада РААС повышает чувствительность к инсулину и улучшает нарушенную из-за ангиотензина II передачу сигналов инсулина, тем самым активируя транспортер глюкозы посредством транслокации из компартмента внутриклеточной мембраны во фракцию плазматической мембраны [36].

С-реактивный белок (СРБ) является чувствительным индикатором воспаления, уровень которого резко повышается в ответ на воспалительные стимулы. Появление высокочувствительных методов измерения низких уровней СРБ в сыворотке привело к накоплению доказательств того, что умеренно повышенные уровни СРБ, предположительно отражающие воспаление низкой степени, являются независимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний [37]. В наших исследованиях установлено, что в группе носителей полиморфизма 1166А>С гена AGTR1, по сравнению с группой гомозигот AA, были зафиксированы статистически значимо более высокие величины СРБ.

Клиническая значимость результатов

Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что полиморфизм 1166А>С (rs5186) гена AGTR1 у здоровых жителей-северян приводит к изменению значений липидограммы и может служить фактором риска развития дислипидемии, но в отношении параметров углеводного обмена обладает протективным действием и приводит к их оптимизации.

Ограничения исследования

В настоящем исследовании представлены данные о влиянии генетического полиморфизма 1166А>С (rs5186) гена AGTR1 на развитие дислипидемии и нарушения углеводного обмена. Однако эти показатели являются мультфакториальными, в детерминации которых, наряду с генетическими факторам,и существенную роль играют и факторы среды. Возможно, изменение метаболических показателей и особенности их нарушений в популяции жителей-северян связаны с изменением экспрессии генов под влиянием экстремальных условий Севера и типа питания.

Направления дальнейших исследований

В связи с вышесказанным представляется актуальным дальнейшее изучение функционирования генов под влиянием факторов среды (температурный режим, тип питания и пр.) для понимания молекулярно-физиологических механизмов эндокринно-метаболического гомеостаза и формирования нарушений здоровья населения Севера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено, что для лиц с генотипом АА характерен более благоприятный липидный профиль, проявляющийся значимо более низкими средними величинами ОХС и ЛПНП, КА и высокими значениями ЛПВП с более низкой частотой встречаемости дислипидемий по соответствующим показателям на фоне выявленной гипергликемии натощак, высокими значениями HbA_1c и выявленными признаками инсулинорезистентности. В целом показано, что повышение антиатерогенной защиты организма происходит за счет увеличения уровня ЛПВП и снижения уровня ЛПНП и ОХС, а также КА в группе гомозигот АА. Следует отметить, что наши результаты показали отсутствие взаимосвязи между полиморфизмом 1166А>С (rs5186) гена AGTR1 и АГ и избыточной массой тела, выборки не различались по анализируемым показателям.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Работа выполнена за счёт бюджетного финансирования ФГБУН Научно-исследовательского центра «Арктика» Дальневосточного отделения Российской академии наук в рамках выполнения темы «Изучение межсистемных и внутрисистемных механизмов реакций в формировании функциональных адаптивных резервов организма человека «Северного типа» на разных этапах онтогенеза лиц, проживающих в дискомфортных и экстремальных условиях с определением интегральных информативных индексов здоровья» (рег. номер АААА-А21-121010690002-2).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Безменова И.Н. — получение, анализ данных, интерпретация результатов, написание статьи; Аверьянова И.В. — дизайн исследования, концепция исследования, получение и анализ данных, интерпретация результатов, написание статьи.

Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.