The role of obesity in the implementation of genetic predisposition to the development of essential hypertension in men

Cover Page

Abstract


BACKGROUND: Obesity is considered a non-infectious pandemic, and the increase in its spread is a serious medical and social problem. High values of body mass index closely correlate with arterial hypertension and its complications, but the effect of obesity on the realization of hereditary susceptibility to essential hypertension (EH) remains poorly understood.

AIMS: To study the associations of polymorphic loci of MMPs with the development of EH in men depending on the presence of obesity.

MATERIALS AND METHODS: The study was conducted in a case-control design. Surveyed 821 men – 564 patients with hypertension and 257 patients of the control group. Groups of patients and controls were divided into subgroups depending on the presence of obesity. All men were genotyped for eight polymorphic loci of MMPs. Nonsynonymous SNPs were detected using the software SIFT (https://sift.bii.a-star.edu.sg/). The regulatory potential was studied using the HaploReg service (https://pubs.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php). The association of SNPs with the expression level was detected using GTEx-portal (http://www.gtexportal.org).

RESULTS: It was found that in obese men allele A (OR=2.01; p=0.01) and genotype GG (OR=0.42, p=0.01) of rs11568818 MMP7 are associated with the essential hypertension. In men without obesity allele 6A (OR=1.32; p=0.04) of rs3025058 MMР3 and genotypes GG (OR=1.52; p=0.04) and GA (OR=0.63; p=0.03)) of rs17577 MMP9 are associated with the development of the disease. These SNPs located in region of promoter and enhancer histone marks, in the region of hypersensitivity to DNAse-1, in binding sites of regulatory proteins and transcription factors. These SNPs associated with the level of gene expression.

CONCLUSIONS: In this study we established associations with the development of EH of SNP rs11568818 MMP7 in obese men and of SNPs rs3025058 MMР3 and rs17577 MMP9 in non-obese men.


ОБОСНОВАНИЕ

В настоящее время ожирение считается неинфекционной пандемией, а рост его распространения представляет собой серьезную медико-социальную проблему [1]. Известно, что среди больных ожирением повышен риск развития гипертонической болезни (ГБ), сахарного диабета, почечной недостаточности и др., при этом у мужчин риск развития осложнений в 3 раза выше по сравнению с женщинами [2–4]. Клинические и эпидемиологические исследования подтверждают тесную связь высоких значений индекса массы тела с повышением уровня артериального давления (АД) и развитием ГБ [5, 6]. Однако точные механизмы, определяющие повышение АД, ассоциированные с ожирением, остаются недостаточно изученными [7, 8].

Отложение избыточной жировой ткани в организме является сложным многокомпонентным процессом, при этом важную роль в опосредованном ожирением адипогенезе играют матриксные металлопротеиназы (ММР) [9]. Это группа структурно родственных цинк-зависимых протеиназ, обеспечивающих деградацию компонентов внеклеточного матрикса и участвующих в процессах ремоделирования, ангиогенеза, пролиферации, дифференцировки и метастазирования [10]. Ранее проведенные исследования показали вовлеченность генов ММР в развитие метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний [11–13], однако роль ожирения в реализации генетической предрасположенности к ГБ не была изучена. В связи с вышесказанным представляется актуальным изучение роли ожирения в характере ассоциаций полиморфных локусов генов-кандидатов ММР с развитием ГБ.

ЦЕЛЬ

Изучить ассоциации полиморфных локусов ММР с развитием ГБ у мужчин в зависимости от наличия ожирения.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Для осуществления поставленной цели нами было проведено обсервационное, одноцентровое, одномоментное, выборочное исследование в формате «случай–контроль».

Критерии соответствия

Пациенты с ГБ включались в соответствующую группу только после подтверждения диагноза лабораторно-инструментальными и клиническими методами обследования в соответствии с диагностическими рекомендациями Всероссийского научного общества кардиологов (ВНОК) [14].

В исследование включались неродственные лица русской национальности, являющиеся уроженцами Центрально-Черноземного региона России. Жителями Центрального Черноземья считали потомков лиц, имевших два и более поколения предков, проживавших на данной территории [15]. Критериями соответствия группе больных ГБ были систолическое АД ≥140 мм рт. ст. и/или диастолическое АД ≥90 мм рт. ст. (ВНОК, 2010). Критериями исключения из анализируемой группы были наличие в анамнезе симптоматических и/или вторичных гипертензий, печеночной и/или почечной недостаточности. Критерием соответствия контрольной группе были уровень систолического АД <140 мм рт. ст. и уровень диастолического АД <90 мм рт. ст., критерием исключения из группы контроля – наличие у мужчины метаболического синдрома, аутоиммунных и онкологических заболеваний.

Условия проведения и продолжительность исследования

Формирование групп пациентов осуществлялось на базе кардиологического отделения ОГБУЗ БОКБ Святителя Иоасафа в период с 2013 по 2016 гг.

Описание медицинского вмешательства

Для всех мужчин, включенных в исследование, рассчитывали индекс массы тела (ИМТ, кг/м2), определяли уровни общего холестерина (ОХС), холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС-ЛПВП), триглицеридов (ТГ). Содержание холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС-ЛПНП) вычисляли по формуле Фридвальда. Образцы крови для биохимического анализа отбирались после 8-часового голодания, анализ проводился в Белгородской областной клинической больнице Святителя Иоасафа.

Забор крови для генетического анализа производили из локтевой вены пробанда в объеме 5 мл. Выделение геномной ДНК из периферической крови проведено стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции. Исследование анализируемых полиморфных локусов осуществлялось с помощью полимеразной цепной реакции (real-time PCR) синтеза ДНК с использованием олигонуклеотидных праймеров и зондов. Всем больным с ГБ и мужчинам группы контроля проводилось генотипирование восьми полиморфных локусов MMP, которые были выбраны для исследования согласно представленным ранее критериям [16].

Анализ в подгруппах

В рамках исследования сформированные группы контроля и больных с ГБ были поделены на подгруппы в зависимости от наличия ожирения. Критерием включения в подгруппу пациентов с ожирением был ИМТ ≥30. Лица, у которых регистрировался ИМТ <30, включались в подгруппу без ожирения.

Этическая экспертиза

Исследование было одобрено локальным этическим комитетом медицинского факультета Белгородского государственного национального исследовательского университета, протокол № 8 от 10.04.2013 г. Все участники исследования подписали информированное согласие.

Статистический анализ

Оценку соответствия наблюдаемого распределения генотипов ожидаемому в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга проводили при помощи критерия χ². Анализ частот аллелей и генотипов в группах мужчин с гипертензией и группе контроля проводили в таблицах сопряженности 2×2 с использованием χ2-критерия с поправкой Йетса на непрерывность. Проведен статистический анализ клинических и клинико-лабораторных показателей у больных с АГ и в контрольной группе. Распределение показателей систолического и диастолического АД, ОХС, ХС-ЛПВП, ХС-ЛПНП и ТГ отличалось от нормального по критерию Шапиро-Уилка (р<0,05), поэтому для сравнительного анализа больных и контроля по этим показателям использовали критерий Манна–Уитни. Расчеты проводились в программе STATISTICA for Windows 10.0.

Характер ассоциации полиморфных локусов с формированием заболевания оценивался при помощи показателя отношения шансов (ОR – от англ. odds ratio) и его 95% доверительного интервала (95% СI – от англ. confidence interval). При ОR>1 полиморфный вариант cчитали фактором риска развития заболевания, ОR<1 – протективным фактором формирования заболевания, ОR=1 – взаимосвязь отсутствовала. Определение несинонимичных полиморфных локусов (nsSNP – от англ. nonsynonymous single nucleotide polymorphism) и оценку их предикторного значения осуществляли с помощью программного обеспечения (SIFT – от англ. Sоrting Tolеrant Frоm Intоlerant) (https://sift.bii.a-star.edu.sg/). Регуляторный потенциал однонуклеотидных полиморфизмов изучался с помощью онлайн-программы HaploReg (v4.1) (https://pubs.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php) [17]. Оценку влияния полиморфного маркера на экспрессию генов (cis-еQТL) проводили по данным проекта Gеnotype-Tissuе Exprеssion (GTEx) [18]. В исследование включались данные с p<8×10-5, pFDR (от англ. – false discovery rate) ≤0,05. Направленность связи аллельных вариантов полиморфного локуса с уровнем транскрипции гена определяли по коэффициенту линейной регрессии (β), характеризующему изменение нормализованного показателя генной экспрессии на один полиморфный генетический вариант (http://www.gtexpоrtal.оrg/).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

В исследование включен 821 пациент: 564 мужчины с ГБ и 257 индивидуумов контрольной группы. Характеристика обследованных групп представлена в таблице 1. Группы мужчин с ГБ и индивидуумы с нормотонией были сопоставимы по возрасту (р>0,05), но значимо отличались по ИМТ, уровню артериального давления, значениям ОС, ХС-ЛПВП и ХС-ЛПНП, ТГ (р<0,001). Среди мужчин, включенных в исследование, I степень АГ зарегистрирована у 54 пациентов (9,57%), II степень – у 196 (34,76%), III степень – у 314 (55,67%). Антигипертензивную терапию (ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, при необходимости – антагонисты рецепторов ангиотензина II, диуретики, комбинированные препараты) получали 462 пациента с АГ (81,91%), 102 мужчины (18,09%) не принимали антигипертензивных препаратов. Регулярно антигипертензивные препараты принимали 299 мужчин (53,01%), а 163 пациента (28,90%) лечились нерегулярно.

 

Таблица 1. Клинические характеристики больных с гипертонической болезнью и лиц контрольной группы

Показатели

Мужчины с ГБ

(n=564)

Мужчины без ГБ (n=257)

р

Возраст (лет)

57,6±8,4

57,5±9,7

0,865

Индекс массы тела (кг/м2)

30,8±4,5

25,0±2,9

<0,001

Систолическое АД (мм рт. ст.)

175,5±23,2

121,6±10,4

<0,001

Диастолическое АД (мм рт. ст.)

104,7±12,3

79,2±7,0

<0,001

Общий ХС (ммоль/л)

5,7±1,1

5,1±1,0

<0,001

ХС-ЛПВП (ммоль/л)

1,3±0,4

1,5±0,4

<0,001

ХС-ЛПНП (ммоль/л)

3,7±1,1

3,2±0,7

<0,001

Триглицериды (ммоль/л)

1,8±1,0

1,1±0,7

<0,001

Примечание: данные представлены в виде абсолютного числа больных или среднего значения ± стандартное отклонение

 

Основные результаты исследования

Результаты сравнительного анализа частот аллелей и генотипов полиморфных локусов металлопротеиназ у больных с ГБ и в контрольной группе в зависимости от наличия ожирения представлены в табл. 2. Примечательно, что в группах пациентов с ожирением и без ожирения с развитием ГБ ассоциированы различные полиморфные локусы ММР. Выявлено, что аллель А rs11568818 гена ММР7 повышает риск возникновения ГБ у лиц с ожирением (OR=2,01; 95% СI=1,21-3,36; р=0,01), а генотип GG этого гена, напротив, оказывает протективное влияние при развитии заболевания (OR=0,42; 95% СI=0,21–0,83; р=0,01). Установлено, что с высоким риском развития ГБ у мужчин без ожирения ассоциированы генетический вариант 6А rs3025058 гена MMР3 (OR=1,32; 95% СI=1,01–1,73; р=0,04) и генотип GG rs17577 MMР9 (OR=1,52; 95% СI=1,01–2,29; р=0,04). Генотип GА локуса rs17577, напротив, оказывает протективный эффект при развитии заболевания у мужчин без ожирения (OR=0,63; 95% СI=0,41–0,96; р=0,03).

 

Таблица 2. Сравнительный анализ частот аллелей и генотипов полиморфизмов генов матриксных металлопротеиназ у мужчин в зависимости от наличия ожирения

Локусы

Аллели, генотипы

С ожирением

Без ожирения

Больные

(n=323)

абс. (%)

Контроль

(n=46)

абс. (%)

ОR (95% СI)

р

Больные

(n=241)

абс. (%)

Контроль

(n=211)

абс. (%)

ОR (95% СI)

р

MMР1

rs1799750

1G

344 (53,25)

47 (51,09)

1,09 (0,69–1,73)

0,78

258 (53,53)

219 (52,14)

1,05 (0,81–1,39)

0,72

2G

302 (46,75)

45 (48,91)

0,92 (0,58–1,45)

224 (46,47)

201 (47,86)

0,95 (0,72–1,24)

1G/1G

87 (26,93)

14 (30,44)

0,84 (0,41–1,75)

0,75

73 (30,29)

60 (28,57)

1,08 (0,71–1,67)

0,77

1G/2G

170 (52,63)

19 (41,30)

1,58 (0,81–3,09)

0,20

112 (46,47)

99 (47,14)

0,97 (0,66–1,43)

0,96

2G/2G

66 (20,44)

13 (28,26)

0,65 (0,31–1,39)

0,31

56 (23,24)

51 (24,29)

0,94 (0,60–1,49)

0,88

MMР2

rs243865

С

485 (75,08)

62 (67,39)

1,45 (0,88–2,39)

0,15

360 (74,69)

325 (77,01)

0,88 (0,64–1,21)

0,46

T

161 (24,92)

30 (32,61)

0,69 (0,42–1,13)

122 (25,31)

97 (22,99)

1,14 (0,83–1,56)

СС

186 (57,59)

19 (41,30)

1,93 (0,99–3,78)

0,05

133 (55,19)

125 (59,24)

0,85 (0,57–1,25)

0,44

СT

113 (34,98)

24 (52,17)

0,49 (0,25–0,96)

0,05

94 (39,00)

75 (35,55)

1,16 (0,78–1,73)

0,51

TT

24 (7,43)

3 (6,52)

1,15 (0,31–5,02)

0,99

14 (5,91)

11 (5,21)

1,12 (0,47–2,71)

0,94

MMР3

rs3025058

292 (45,20)

41 (44,56)

1,03 (0,65–1,63)

0,99

209 (43,54)

213 (50,47)

0,76 (0,58–0,99)

0,04

354 (54,80)

51 (55,44)

0,97 (0,61–1,55)

271 (56,46)

209 (49,53)

1,32 (1,01–1,73)

5А/5А

73 (22,60)

7 (15,22)

1,63 (0,66–4,17)

0,34

45 (18,75)

53 (25,12)

0,69 (0,43–1,10)

0,13

5А/6А

146 (45,20)

27 (58,69)

0,58 (0,30–1,13)

0,12

119 (49,58)

107 (50,71)

0,95 (0,65–1,41)

0,89

6А/6А

104 (32,20)

12 (26,09)

1,35 (0,64–2,87)

0,50

76 (31,67)

51 (24,17)

1,45 (0,94–2,25)

0,10

MMР7

rs11568818

А

276 (42,86)

25 (27,17)

2,01 (1,21–3,36)

0,01

189 (39,87)

189 (45,43)

0,80 (0,60–1,05)

0,11

G

368 (57,14)

67 (72,83)

0,50 (0,30–0,83)

285 (60,13)

227 (54,57)

1,26 (0,95–1,65)

АА

62 (19,25)

4 (8,69)

2,50 (0,81–8,55)

0,12

32 (13,50)

42 (20,19)

0,62 (0,36–1,05)

0,08

АG

152 (47,21)

17 (36,96)

1,52 (0,77–3,03)

0,25

125 (52,74)

105 (50,48)

1,09 (0,74–1,62)

0,70

GG

108 (33,54)

25 (54,35)

0,42 (0,21–0,83)

0,01

80 (33,76)

61 (29,33)

1,23 (0,81–1,87)

0,37

ММР8

rs1320632

А

589 (92,03)

80 (86,96)

1,73 (0,84–3,53)

0,15

441 (92,65)

383 (92,07)

1,09 (0,64–1,83)

0,84

G

51 (7,97)

12 (13,04)

0,57 (0,28–1,20)

35 (7,35)

33 (7,93)

0,92 (0,55–1,55)

АА

271 (84,69)

35 (76,09)

1,74 (0,77–3,85)

0,21

205 (85,42)

177 (85,10)

1,02 (0,59–1,79)

0,99

АG

47 (14,69)

10 (21,74)

0,62 (0,27–1,44)

0,31

31 (12,92)

29 (13,94)

0,92 (0,51–1,63)

0,86

GG

2 (0,62)

1 (2,17)

0,28 (0,02–7,95)

0,83

4 (1,66)

2 (0,96)

1,75 (0,27–9,87)

0,81

MMР8

rs11225395

С

360 (55,90)

43 (54,43)

1,06 (0,65–1,74)

0,90

258 (53,75)

217 (51,91)

1,08 (0,82–1,41)

0,63

Т

284 (44,10)

36 (45,57)

0,94 (0,57–1,55)

222 (46,25)

201 (48,09)

0,93 (0,71–1,22)

СС

103 (31,98)

9 (20,00)

1,88 (0,83–4,37)

0,14

70 (29,17)

61 (29,19)

1,01 (0,66–1,54)

0,99

СТ

154 (47,83)

25 (55,56)

0,73 (0,37–1,43)

0,42

118 (49,17)

95 (45,45)

1,16 (0,79–1,71)

0,49

ТТ

65 (20,19)

11 (24,44)

0,78 (0,36–1,74)

0,64

52 (21,66)

53 (25,36)

0,81 (0,51–1,29)

0,42

MMР9

rs17577

G

530 (82,81)

74 (80,43)

1,17 (0,65–2,10)

0,68

394 (82,43)

322 (77,78)

1,34 (0,95–1,89)

0,10

А

110 (17,19)

18 (19,57)

0,85 (0,47–1,54)

84 (17,57)

92 (22,22)

0,75 (0,53–1,05)

GG

220 (68,75)

31 (67,39)

1,06 (0,52–2,15)

0,99

165 (69,04)

123 (59,42)

1,52 (1,01–2,29)

0,04

90 (28,13)

12 (26,09)

1,07 (0,51–2,31)

0,98

64 (26,78)

76 (36,72)

0,63 (0,41–0,96)

0,03

АА

10 (3,12)

3 (6,52)

0,46 (0,11–2,21)

0,46

10 (4,18)

8 (3,86)

1,08 (0,39–3,08)

0,99

MMР12

rs652438

А

595 (92,39)

86 (93,48)

0,85 (0,32–2,14)

0,87

453 (94,37)

387 (93,48)

1,17 (0,65–2,10)

0,67

G

49 (7,61)

6 (6,52)

1,18 (0,47–3,16)

27 (5,63)

27 (6,52)

0,85 (0,48–1,53)

АА

275 (85,40)

40 (86,96)

0,88 (0,32–2,32)

0,96

215 (89,58)

182 (87,92)

1,18 (0,63–2,21)

0,68

АG

45 (13,98)

6 (13,04)

1,08 (0,41–3,02)

0,99

23 (9,59)

23 (11,11)

0,85 (0,44–1,63)

0,71

GG

2 (0,62)

0 (0)

lnfi

-

2 (0,83)

2 (0,97)

0,86 (0,09–8,62)

0,99

Примечание: OR – показатель отношения шансов; 95% CI – его 95% доверительный интервал; жирным выделены значимые различия.

 

Дополнительные результаты исследования

С использованием программного обеспечения HaploReg (v4.1) установлено, что полиморфный локус rs11568818 гена MMP7 располагается в регионе гиперчувствительности к ДНКазе-1 в клетках эндотелия, лимфобластоидных и гемопоэтических стволовых клетках, в головном мозге, поджелудочной и молочной железах. Данный локус располагается в области модифицированных гистонов (H3К4mе1 и H3К4mе3), маркирующих энхансеры и промоторы в 11 различных органах и тканях, в числе которых клетки периферической крови, эндотелиоциты, мезенхимальные стволовые клетки и др. Показано, что этот SNP локализован в сайтах связывания регуляторных белков TBP, c-FOS, c-Jun и в области регуляторных мотивов ДНК, отвечающих за связывание с 4 транскрипционными факторами. Выявлено, что аллель G повышает сродство к транскрипционным факторам Foxa_known1 (различие между ΔLOD scores (от англ. – logarithm of the odds) альтернативного (G) и референсного (А) аллелей составило -3,1), PLZF (ΔLOD scor=-1,5), Pou5f1_known2 (ΔLOD scor=-3,2) и снижает сродство к фактору транскрипции GR_known4 (LOD scor=0,8) (https://pubs.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php).

По данным базы HaploReg (v4.1), полиморфный маркер rs3025058 гена MMР3 локализован в регионе гистонов, маркирующих энхансеры (модифицированный гистон H3K4me1) в клетках эпителия и мезенхимы, в области гиперчувствительности к ДНКазе-1 в тимусе и в регионе регуляторных ДНК-мотивов, служащих сайтами связывания с транскрипционными факторами СIZ и Gfi1b. Установлено, что аллель 6А, являющийся «рисковым» для развития ГБ у мужчин без ожирения, снижает аффинность к транскрипционным факторам CIZ (различие между LOD scores аллелей 6А (alt) и 5А (ref) составило 1,3) и Gfi1b (ΔLOD scor=1,7). Полиморфный вариант rs17577 определяет несинонимическую замену аргинина на глутамин (Arg668Gln) в экзоне 12 гена МMР9 (22q13.12). Выявлено, что SIFT Score данной аминокислотной замены составляет 0,02, что характеризует ее предикторное значение как DELETERIOUS (SIFT Score ≤0,05). Полиморфный маркер rs17577 располагается в регионе модифицированных гистонов (H3K4me1 и H3K4me3), которые маркируют энхансеры и промоторы в мезенхимальных и гемопоэтических стволовых клетках, головном мозге, периферической крови, кардиомиоцитах и др. Локус находится в регионе гиперчувствительности к ДНКазе-1 в 22 тканях, а также локализован в сайтах связывания с регуляторными белками GAВP, CTСF, HАE2F1 и ZNF263.

С помощью онлайн-программы GTExpоrtal, которая содержит сведения об экспрессии генов в 48 различных органах и тканях in siliсo, проведен анализ ассоциаций rs11568818 ММР7 с уровнем экспрессии генов (http://www.gtexportal.org/). Выявлено, что полиморфный аллель G rs11568818 ассоциирован с низким уровнем экспрессии гена ММР7 в поджелудочной железе (β=-0,31; р=5,1×10-11; FDR≤0,05), легких (β=-0,35; р=8,1×10-14; FDR≤0,05), коже (β=-0,23; р=3,9×10-8; FDR≤0,05), желудке (β=-0,32; р=1,9×10-6; FDR≤0,05), печени (β=-0,46; р=1,2×10-5; FDR≤0,05).

Установлена связь полиморфного локуса rs17577 МMР9 с уровнями экспрессии гена SNX21 в скелетной мускулатуре (коэффициент линейной регрессии β аллеля G равен 0,19 при р=6,5×10-6; FDR≤0,05) и гена SLC12A5 в подкожно-жировой клетчатке (β=0,71; р=1,9×10-15; FDR≤0,05), аорте (β=0,66; р=3,3×10-8; FDR≤0,05), коронарной артерии (β=0,66; р=1,4×10-5; FDR≤0,05) и 9 других тканях (β=0,44–1,08; р=8,9×10-22–3,1×10-5).

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящем исследовании нами были установлены ассоциации полиморфных локусов ММР с развитием гипертензии у мужчин с ожирением и без ожирения. Установлена вовлеченность локуса rs11568818 гена ММР7 в развитие ГБ у лиц с ожирением. Получено, что данный полиморфный локус имеет значимый регуляторный потенциал – он расположен в регионе гистонов, маркирующих промоторы и энхансеры, в сайтах связывания регуляторных белков и транскрипционных факторов, в области, гиперчувствительной к действию ДНКазы-1, а также влияет на уровень экспрессии гена ММР7 в различных тканях. Результаты нашего исследования согласуются с данными, полученными при изучении шведского населения, где также были установлены ассоциации rs11568818 ММР7 с развитием сердечно-сосудистой патологии у пациентов с гиперхолестеринемией (р<0,01) [19]. Согласно базе GeneCards, ген ММР7 входит в кластер генов на 11 хромосоме и кодирует протеиназу матрилизин, которая характеризуется отсутствием консервативного гемопексинового домена на C-конце. ММР7 участвует в протеолитическом расщеплении эластина, желатинов типа I, III, IV, V, фибронектинов, протеогликанов, отвечает за миграцию, пролиферацию и апоптоз клеток, участвует в процессах ремоделирования внеклеточного матрикса и регенерации при повреждениях (http://www.genecards.org/).

У мужчин без ожирения установлена вовлеченность локусов rs3025058 MMР3 и rs17577 MMР9 в формирование гипертонической болезни. Оба полиморфных локуса, согласно проведенному исследованию, характеризуются значимым регуляторным потенциалом, а локус rs17577 является несинонимичной заменой и влияет на уровень экспрессии генов SNX21 и SLC12A5. Полученные нами данные согласуются с результатами других ассоциативных исследований: локус rs3025058 ассоциирован с высокими показателями артериального давления в австралийской популяции [20], а генотип 6А/6А rs3025058 связан с высоким риском развития гипертензии и инфаркта миокарда у польского населения [21]. В то же время, согласно литературным данным, генотип АА rs17577 ММР9 ассоциирован с высоким риском развития сердечно-сосудистой патологии у индивидуумов с ожирением в бразильской популяции, что не согласуется с полученными в настоящем исследовании данными [22]. Наблюдаемые отличия могут обуславливаться этническими различиями анализируемых групп и дизайном исследования.

Согласно данным GeneCards, ген ММР3 кодирует протеолитический фермент ММР3 (стромелизин 1), который отвечает за деградацию основных компонентов артериальной стенки – фибронектина, ламинина, протеогликанов, желатинов I–V типа, коллагенов III, IV, IX, X. Стромелизин 1 секретируется многими клетками, в том числе эндотелиоцитами, и участвует в цитокиновой сигнализации, что ведет к активации неспецифического воспаления и развитию гипертензии. Ген ММР9 кодирует ММР9 (желатиназа В), которая синтезируется моноцитами, макрофагами, клетками опухолей и гидролизует коллагены IV и V типов. Желатиназа В участвует в IL8-индуцированной мобилизации гемопоэтических клеток-предшественников и выступает индуктором высвобождения цитокинов и факторов роста (http://www.genecards.org/).

Резюме основного результата исследования

Установлено, что у мужчин с ожирением в формирование ГБ вовлечены аллель А (OR=2,01; р=0,01) и генотип GG (OR=0,42; р=0,01) полиморфного локуса rs11568818 гена ММР7. У мужчин без ожирения с развитием заболевания ассоциированы аллель 6А (OR=1,32; р=0,04) rs3025058 гена MMР3 и генотипы GG (OR=1,52; р=0,04) и GА (OR=0,63; р=0,03) rs17577 гена MMР9.

Обсуждение основного результата исследования

В работе установлены ассоциации полиморфных локусов ММР с формированием ГБ у мужчин с ожирением и без ожирения. Полученные нами результаты согласуются с результатами других ассоциативных исследований, проведенных ранее в Швеции, Австралии и Польше. Полиморфные локусы rs11568818 ММР7, rs3025058 MMР3 и rs17577 MMР9, ассоциированные с развитием ГБ, характеризуются значимым регуляторным потенциалом – они располагаются в регионе гистонов, маркирующих промоторы и энхансеры, в области гиперчувствительности к ДНКазе-1, в сайтах связывания регуляторных белков и транскрипционных факторов. Кроме того, локусы rs11568818 и rs17577 влияют на уровень экспрессии генов ММР7, SNX21 и SLC12A5. Наблюдаемые эпигенетические эффекты этих локусов могут быть медико-биологической основой их вовлеченности в развитие гипертонической болезни.

Ограничения исследования

Настоящее исследование имеет некоторые ограничения. Так, в работе рассматривались мужчины, но не рассматривались женщины; было проанализировано только восемь полиморфных локусов семи генов ММР; при формировании ГБ у больных с ожирением и без ожирения не анализировались ген-генные взаимодействия. Вышесказанное свидетельствует о необходимости проведения дальнейших исследований роли ожирения в реализации генетической предрасположенности к развитию ГБ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в настоящем исследовании выявлено модифицирующее влияние ожирения в реализации генетической предрасположенности к развитию ГБ у мужчин: установлены ассоциации с развитием ГБ полиморфного локуса rs11568818 гена ММР7 у мужчин с ожирением и локусов rs3025058 MMР3 и rs17577 MMР9 у мужчин без ожирения. Показаны значимые эпигенетические эффекты анализируемых полиморфных маркеров – они располагаются в регионе гистонов, маркирующих промоторы и энхансеры, в области гиперчувствительности к ДНКазе-1, в сайтах связывания регуляторных белков и транскрипционных факторов, а также влияют на уровень экспрессии генов ММР7, SNX21 и SLC12A5. Полученные данные расширяют представления о влиянии ожирения на реализацию наследственной предрасположенности к ГБ у мужчин.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Подготовка и публикация рукописи проведены на личные средства авторского коллектива.

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

Участие авторов. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией.

Maria I. Moskalenko

Belgorod National Research University

Author for correspondence.
Email: mariam31011989@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0769-4095
SPIN-code: 1429-0676

Russian Federation, 308015 Belgorod, Pobedy Street, 85

PhD in biology

Irina V. Ponomarenko

Belgorod National Research University

Email: ponomarenko_i@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5652-0166
SPIN-code: 5926-3601

Russian Federation, 308015 Belgorod, Pobedy Street, 85

MD, PhD

Alexey V. Polonikov

Kursk State Medical University

Email: polonikov@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-6280-247X

Russian Federation, 305041 Kursk, K. Marx Street, 3

MD, PhD

Inna N. Sorokina

Belgorod National Research University

Email: sorokina@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4517-7032
SPIN-code: 8862-0440

Russian Federation, 308015 Belgorod, Pobedy Street, 85

PhD in biology

Irina V. Batlutskaya

Belgorod National Research University

Email: bat@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0068-6586
SPIN-code: 2555-6176

Russian Federation, 308015 Belgorod, Pobedy Street, 85

PhD in biology

Mikhail I. Churnosov

Belgorod National Research University

Email: churnosov@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1254-6134

Russian Federation, 308015 Belgorod, Pobedy Street, 85

MD, PhD

  1. Nguyen DM, El-Serag HB. The Epidemiology of Obesity. Gastroenterol Clin North Am. 2010;39(1):1-7. doi: https://doi.org/10.1016/j.gtc.2009.12.014
  2. Wilson PWF, D’Agostino RB, Sullivan L, et al. Overweight and Obesity as Determinants of Cardiovascular Risk. Arch Intern Med. 2002;162(16):1867. doi: https://doi.org/10.1001/archinte.162.16.1867
  3. Polonikov AV., Ushachev DV., Ivanov VP, et al. Altered erythrocyte membrane protein composition mirrors pleiotropic effects of hypertension susceptibility genes and disease pathogenesis. J Hypertens. 2015;33(11):2265-2277. doi: https://doi.org/10.1097/HJH.0000000000000699
  4. Мурсалов А.У. Особенности оксидативного статуса у пациентов пожилого возраста с сахарным диабетом второго типа // Научные результаты биомедицинских исследований. – 2018. – Т.4. – №3. – С. 90–95. [Mursalov AU. Peculiarities of the oxidative status in elderly patients with type 2 diabetes mellitus. Research Results in Biomedicine. 2018;4(3):90-95. (In Russ).] doi: https://doi.org/10.18413/2313-8955-2018-4-3-0-9
  5. Kidambi S, Kotchen TA. Treatment of Hypertension in Obese Patients. Am J Cardiovasc Drugs. 2013;13(3):163-175. doi: https://doi.org/10.1007/s40256-013-0008-5
  6. Пивоваров А.В. Взаимосвязь инсулиноподобного фактора роста-1 и показателей углеводного обмена у больных с артериальной гипертензией и сахарным диабетом 2 типа // Научный результат. Медицина и фармация. – 2017. – Т.3. – №1. – С.8–14. [Pyvovarov AV. Relationship between insulin-like growth factor-1 and indicators of the carbohydrate metabolism in patients with comorbidity of arterial hypertension and type 2 diabetes mellitus. Res Result Med Pharm. 2017;3(1):8-14. doi: https://doi.org/10.18413/2313-8955-2017-3-1-8-14
  7. Andreassen OA, McEvoy LK, Thompson WK, et al. Identifying Common Genetic Variants in Blood Pressure Due to Polygenic Pleiotropy With Associated Phenotypes. Hypertension. 2014;63(4):819-826. doi: https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.113.02077
  8. Andreassen OA, McEvoy LK, Thompson WK, et al. Hypertension Editors’ Picks. Hypertension. 2015;65(4):819-826. doi: https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.03969
  9. Koh Y, Jaoude J. Matrix metalloproteinases in exercise and obesity. Vasc Health Risk Manag. 2016;12(4):287-295. doi: https://doi.org/10.2147/VHRM.S103877
  10. Nagase H, Visse R, Murphy G. Structure and function of matrix metalloproteinases and TIMPs. Cardiovasc Res. 2006;69(3):562-573. doi: https://doi.org/10.1016/j.cardiores.2005.12.002
  11. Boumiza S, Bchir S, ben Nasr H, et al. Role of MMP-1 (-519A/G, -1607 1G/2G), MMP-3 (Lys45Glu), MMP-7 (-181A/G), and MMP-12 (-82A/G) Variants and Plasma MMP Levels on Obesity-Related Phenotypes and Microvascular Reactivity in a Tunisian Population. Dis Markers. 2017;2017(3):1-16. doi: https://doi.org/10.1155/2017/6198526
  12. Albert C, Kube J, Albert A, et al. Cubilin Single Nucleotide Polymorphism Variants are Associated with Macroangiopathy While a Matrix Metalloproteinase-9 Single Nucleotide Polymorphism Flip-Flop may Indicate Susceptibility of Diabetic Nephropathy in Type-2 Diabetic Patients. Nephron. 2019;141(3):156-165. doi: https://doi.org/10.1159/000494391
  13. Москаленко М.И., Пономаренко И.В., Полоников А.В., Чурносов М.И. Полиморфный локус rs652438 гена MMP12 ассоциирован с развитием артериальной гипертензии у женщин. // Артериальная гипертензия. – 2019. – Т.25. – №1. – С. 60–65. [Moskalenko MI, Ponomarenko IV, Polonikov AV, Churnosov MI. Polymorphic locus rs652438 of the MMP12 gene is associated with the development of hypertension in women. Arterial΄naâ gipertenziâ. 2019;25(1):60-65. (In Russ).] doi: https://doi.org/10.18705/1607-419X-2019-25-1-60-65
  14. Чазова И.Е., Ратова Л.Г., Бойцов С.А., Небиеридзе Д.В. Диагностика и лечение артериальной гипертензии (Рекомендации Российского медицинского общества по артериальной гипертонии и Всероссийского научного общества кардиологов) // Системные гипертензии. – 2010. – Т.7. – №3. – С. 5–26. [Chazova IE, Ratova LG, Boitsov SA, Nebieridze DV. Recommendations for the management of arterial hypertension Russian Medical Society of Arterial Hypertension and Society of Cardiology of the Russian Federation. Sistemnye gipertenzii. 2010;7(3):5-26. (In Russ).]
  15. Сорокина И.Н., Рудых Н.А., Безменова И.Н., Полякова И.С. Популяционно-генетические характеристики и генетико-эпидемиологическое исследование ассоциаций генов-кандидатов с мультифакториальными заболеваниями // Научные результаты биомедицинских исследований. – 2018. – T.4. – №4. – С. 20–30. [Sorokina IN, Rudykh NA, Bezmenova IN, Polyakova IS. Population genetic characteristics and genetic epidemiological research of candidate genes associations with multifactorial diseases. Research Results in Biomedicine. 2018;4(4):20-30. (In Russ).] doi: https://doi.org/10.18413/2313-8955-2018-4-4-0-3
  16. Polonikov A V., Bushueva OY, Bulgakova I V, et al. A comprehensive contribution of genes for aryl hydrocarbon receptor signaling pathway to hypertension susceptibility. Pharmacogenet Genomics. 2017;27(2):57-69. doi: https://doi.org/10.1097/FPC.0000000000000261
  17. Ward LD, Kellis M. HaploReg v4: systematic mining of putative causal variants, cell types, regulators and target genes for human complex traits and disease. Nucleic Acids Res. 2016;44(D1):D877-D881. doi: https://doi.org/10.1093/nar/gkv1340
  18. Ward LD, Kellis M. Genetic effects on gene expression across human tissues. Nature. 2017;550(7675):204-213. doi: https://doi.org/10.1038/nature24277
  19. Jormsjö S, Whatling C, Walter DH, et al. Allele-Specific Regulation of Matrix Metalloproteinase-7 Promoter Activity Is Associated With Coronary Artery Luminal Dimensions Among Hypercholesterolemic Patients. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2001;21(11):1834-1839. doi: https://doi.org/10.1161/hq1101.098229
  20. Beilby J, Hung J, Chapman C, et al. 1161-173 Stromelysin-1 (MMP-3) gene 5A/6A promoter polymorphism is associated with blood pressure in a community population. J Am Coll Cardiol. 2004;43(5):A522. doi: https://doi.org/10.1016/S0735-1097(04)92212-7
  21. Sakowicz A, Fendler W, Lelonek M, et al. Genetic Polymorphisms and the Risk of Myocardial Infarction in Patients Under 45 Years of Age. Biochem Genet. 2013;51(3-4):230-242. doi: https://doi.org/10.1007/s10528-012-9558-5
  22. Luizon MR, Belo VA, Fernandes KS, et al. Plasma matrix metalloproteinase-9 levels, MMP-9 gene haplotypes, and cardiovascular risk in obese subjects. Mol Biol Rep. 2016;43(6):463-471. doi: https://doi.org/10.1007/s11033-016-3993-z

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Views

Abstract - 83

PDF (Russian) - 47

Cited-By


Dimensions


Copyright (c) 2020 Moskalenko M.I., Ponomarenko I.V., Polonikov A.V., Sorokina I.N., Batlutskaya I.V., Churnosov M.I.

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

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies