РОЛЬ ГЕНА β1-АДРЕНОРЕЦЕПОРОВ В ГЕНЕЗЕ НАСЛЕДСТВЕННОГО СИНДРОМА СЛАБОСТИ СИНУСОВОГО УЗЛА

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

© ЧЕРНОВА А.А., НИКУЛИНА С.Ю., ШУЛЬМАН В.А., ВОЕВОДА М.И., МАКСИМОВ В. Н., КАЗАРИНОВА Ю.Л.

РОЛЬ ГЕНА ßl-АДРЕНОРЕЦЕПОРОВ В ГЕНЕЗЕ НАСЛЕДСТВЕННОГО СИНДРОМА СЛАБОСТИ СИНУСОВОГО УЗЛА.

А.А. Чернова, С.Ю. Никулина, В.А. Шульман, М.И. Воевода, В. Н. Максимов, Ю.Л. Казаринова Красноярская государственная медицинская академия им. В.Ф. Войно-

Ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И. П. Артюхов; ГУ НИИ терапии СО РАМН г. Новосибирск, директор - д. м. н., проф. М. И. Воевода.

Резюме. В настоящей работе впервые на клинико-генетическом материале выявлена ассоциация наследственного синдрома слабости синусового узла с полиморфизмом гена ßl-адренорецепторов.

Ключевые слова: синдром слабости синусового узла, полиморфизм, ген ßl-адренорецептора.

В настоящее время известна структура девяти адренергических (а1А, а1В, alD, а2А,а2В, а2С, ßl, ß2, ß3) рецепторов. Адренергические рецепторы состоят из 20-250 аминокислотных остатков в каждом, из трех внутриклеточных и трех внеклеточных «петель», семи трансмембранных доменов, внутриклеточного С- и внеклеточного N -концов [22]. Стимуляция ß-1 рецепторов в сердце вызывает положительный хронотропный и инотропный эффекты, в клетках юкст-гломерулярного аппарата почек повышение секреции ренина, а в клетках жировой ткани ускорение липолиза.

Ген ßl- адренорецепторов расположен на длинном плече 10 хромосомы (10q23-q25) [5]. Он кодирует белок, состоящий из 477 аминокислотных остатков, и содержит только информативные участки-экзоны. В кодирующей области гена ADRB1R обнаружено 7 полиморфизмов, приводящих к заменам Arg389Gly, Arg399Cys, Ala59Ser, Н1в402А^,8ег4901у, Pro418Ala, Thr404Ala.

Наибольшее количество исследований на мировом уровне идет по 2 из них, Arg389Gly и Ser49Gly.

Полиморфизм гена ßl- адренорецепторов обнаружен в 1999 году [16]. Arg389Gly располагается во внутриклеточном цитоплазматическом С- конце ßl-адренорецептора. Замена аминокислоты Arg на Gly в положении 389 изменяет сродство рецептора к G-белку, что оказывает влияние на весь процесс передачи нервного импульса.

K. La Rosee et al. установили, что полиморфизм Arg389Gly гена ßl-адренорецепторов отвечает за сокращение времени ответа катехоламинов -адреналина и норадреналина [11]. По данным китайских ученых Y. Liang et al., гомозиготы по данному аллелю имеют более высокий риск развития артериальной гипертензии [13]. C. Iwai et al. установили ассоциацию полиморфизма Arg389Gly с более высоким риском развития острого инфаркта миокарда [7] и супрессивный эффект развития желудочковой тахикардии при дилятационной кардиомиопатии [8]. K. Ranade et al. установили, что наличие данного полиморфизма не влияет на частоту сердечных сокращений (ЧСС) [19]. Полиморфизмы Arg389Gly и Ser49Gly, по данным S. G. Terra et al., связаны с ремоделированием левого желудочка [24].

Полиморфизм A145G гена ß1- адренорецепторов был идентифицирован в 2000 году B. Keavney et al. [10] и расположен во внеклеточном N-конце ß1-рецептора. K. Bengtsson et al. в 2001 году обнаружили отсутствие ассоциации полиморфизма A145G с риском развития артериальной гипертензии [1], M. Borjesson et al. наблюдали ассоциацию этого полиморфизма с сердечной недостаточностью [2]. S. Podlowski et al. [17] в 2000 году и Jahns et al. [18] в 2004 году была обнаружена связь между полиморфизмом A145G ß1-адренергического рецептора с развитием дилатационной кардиомиопатии.

Y. Linne et al. [14] и I. J. Dionne et al. [3] выявили связь наличия данных полиморфизмов с весом тела.

L. E. Wagoner et al. в 2005 году установили более высокий риск развития застойной сердечной недостаточности у больных, имеющих оба этих поли-

морфизма [25]. По данным H. Kanki et al., Arg389Gly и Ser49Gly, совместно с полиморфизмом Thr164Ile (beta2-AR), отвечают за развитие синдрома удлиненного QT [9].

Мексиканские ученые J. M. Fragoso et al. обнаружили более высокий риск развития идиопатической кардиомиопатии у больных с данными полиморфизмами [4]. Y. Inagaki et al. в 2006 году регистрировали их связь с открытоугольной глаукомой [6].

Leineweber K. et al. в 2004 году констатировали ассоциацию Arg389Gly и Ser49Gly гена ßl-адренорецептора с редким сердечным ритмом [12].

В целом, влияние полиморфизмов гена ßl- адренорецепторов на функцию синусового узла и развитие синдрома слабости синусового узла (СССУ) до настоящего времени было не исследовано.

Цель исследования: выявить частоты генотипов и аллелей по полиморфизму гена ß1- адренорецепторов у больных СССУ, их родственников I, II, III степени родства и лиц контрольной группы.

Материалы и методы

Настоящее исследование было проспективным. Из базы данных кафедры терапии №1 были отобраны 29 семей, имеющих первичный, наследственный СССУ. Среди пробандов было 20 женщин и 9 мужчин, средний возраст составил 58 ± 0,15 лет. Среди родственников I, II и III степени родства было 65 мужчин и 68 женщин, средний возраст 39 ± 0,13 лет.

Всем пробандам и их родственникам I, II, III степени родства было проведено клинико-инструментальное исследование: клинический осмотр, электрокардиография (ЭКГ), велоэргометрия, холтеровское мониторирование ЭКГ, атропино-вая проба, электрофизиологическое исследование (чреспищеводная стимуляция левого предсердия до и после медикаментозной вегетативной блокады), эхокар-диоскопия, кардиоритмография.

Молекулярно-генетическое исследование больных СССУ и их родственников I, II и III степени родства осуществлялось в лаборатории медицинской генетики ГУ НИИ терапии СО РАМН города Новосибирска, были взяты об-

разцы крови 108 человек, 16 пробандов и 33 их родственника I, II и III степени родства с наследственным СССУ, подтвержденным с помощью чреспи-щеводной стимуляции левого предсердия (ЧПСЛП), и 59 их здоровых родственников I, II, III степени родства.

Группа контроля представлена популяционной выборкой из 198 человек в возрасте 25-64 года - жителей Октябрьского района г. Новосибирска, обследованных в рамках программы ВОЗ «МОНИКА» (1994 г).

Для поиска информативных полиморфных маркеров гена ß1-адренорецептора мы провели анализ мировых баз данных по однонуклеотидным полиморфным маркерам (ОНП) генома человека. В результате для дальнейших исследований был выбран ОНП маркер гена ß1- адренорецепторов - NCBI SNP Ser49Gly с заменой аденина (А) на гуанин (G) в позиции 145.

Экстракция ДНК из крови осуществлялась методом фенол-хлороформной экстракции [26, 27].

Выявление полиморфного сайта гена ß-1-адренорецепторов A145=>G (Ser49Gly) выполнялось методом аллель-специфической полимеразной цепной реакции [17].

Структура праймеров: _общий 5’-TTGCT-GCCTC-CCGCC-AGCGA-TG-3’,

дикий 5’-TTGCT-GCCTC-CCGCC-AGCGA-CA-3’, мутантный 5’-TCACG-CACAG-CACGT-CCACT-GA-3’.

ПЦР-продукты идентифицировали методом гель-электрофореза в 4% полиакриламидном геле с последующей окраской бромистым этидием.

Определение аллелей гена BADR проводили по наличию или отсутствию в геле фрагмента размером 184 пар нуклеотидов.

норм мут норм мут норм мут норм мут норм мут

Рис. 1. Электрофореграмма различных генотипов гена ßl- адренорецепторов A145=>G (Ser49Gly) у обследуемых.

Статистическую обработку данных проводили на персональном компьютере типа "1ВМ РС" с использованием пакета программ "8Р88-11.5". Первым этапом определяли частоты аллелей и генотипов изучаемых генов-кандидатов.

Соответствие распределения аллелей и генотипов равновесию Харди-Вайнберга, сравнительный анализ частот генотипов вышеперечисленных генов с контрольной группой выполнялось с использованием критерия %2, двустороннего критерия Фишера.

Результаты и обсуждение

По полиморфизму 8ег4901у гена в1-адренорецепторов нами прогенотипи-ровано 49 больных с СССУ, 59 - их здоровых родственников I, II и III степени родства и 198 - лиц контрольной группы.

По результатам аллель-специфической полимеразной цепной реакции установлены 3 вида генотипов 01- адренорецепторов у больных СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы: 8ег498ег - гомозиготный дикий, 8ег4901у - гетерозиготный, 01у4901у - гомозиготный мутантный.

Рис. 2. Частота встречаемости генотипов гена в1- адренорецепторов у больных СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы.

Установлено (рис.2) достоверное преобладание гетерозиготного генотипа 8ег4901у у больных СССУ (36%) по сравнению с их здоровыми родственниками (25%) и лицами контрольной группы (19%).

Таблица 1

Частота встречаемости носителей аллеля Gly49 fil-адренорецептора у больных СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы (рандомизация по принципу: носители аллеля Gly49 против всех остальных).

При изучении данных по Ser49Ser достоверных различий между больными с СССУ, их здоровыми родственниками и лицами контрольной группы зарегистрировано не было.

В группе больных с СССУ отмечено статистически значимое преобладание носителей мутантного аллеля Gly49 (37%) в отличие от их здоровых родственников (30%) и лиц контрольной (22%) группы (табл.1).

У носителей мутантного аллеля Gly49 риск развития СССУ в 2 раза выше, чем в популяции.

Итак, наблюдается достоверное преобладание гетерозиготного генотипа Ser49Gly гена 01- адренорецепторов у больных СССУ в сравнении с их здоровыми родственниками и популяцией. Удельный вес и риск развития данного синдрома у носителей мутантного аллеля Gly49 в 2 раза выше, чем в популяции.

Таким образом, изученные генетические маркеры могут быть использованы для выявления предрасположенности к наследственному синдрому слабости синусового узла.

THE ROLE OF р 1-ADRENORECEPTORS IN GENESIS OF HEREDITARY SICK SINUS SYNDROME

A.A. Chernova, S.YU. Nikulina, V.A. Shulman, M.I. Voevoda, V.N. Maksimova, YU.L. Kazarinova

Krasnoyarsk state medical academy named in honour of V.F. Vojno-Yasenetskij

The associations of hereditary sick sinus syndrome with polymorphism of gene в 1-adrenoreceptors were revealed on clinical and genetic materials for the first time in this study.

Литература

1. Bengtsson K., Melander O., Orho-Melander et al. Polymorphism in the beta(1)-adrenergic receptor gene and hypertension // Circulation. -2001. - Vol. 104, N. 2. - P. 187-190.

2. Borjesson M., Magnusson Y., Hjalmarson A. et al. A novel polymorphism in the gene coding for the beta(1)-adrenergic receptor associated with survival in patients with heart failure // Eur Heart J. - 2000. - Vol. 21, N.

22. - P. 1853-1858.

3. Dionne I. J., Garant M. J., Nolan A. A. et al. Association between obesity and a polymorphism in the beta(1)-adrenoceptor gene (Gly389Arg ADRB1) in Caucasian women // Int J Obes Relat Metab Disord. - 2002. -Vol. 26, N. 5. - P. 633-639.

4. Fragoso J. M., Rodriguez-Perez J.M., Gonzalez J. et al. Beta1-adrenergic receptor gene polymorphisms in Mexican patients with idiopathic dilated cardiomyopathy //Exp Mol Pathol. - 2006. - Vol. 80, N. 3. - P. 279-282.

5. Hoehe, M.; Berrettini, W.; Leppert, M. et al. Genetic mapping of adrenergic receptor genes // Am. J. Hum. Genet. - 1989. - Vol. 45. - P.143.

6. Inagaki Y., Mashima Y., Fuse N. et al. Polymorphism of beta-adrenergic receptors and susceptibility to open-angle glaucoma // Mol Vis. -2006. - Vol. 12. - P.673-680.

7. Iwai C., Akita H., Kanazawa K. et al. Arg389Gly polymorphism of the human beta1-adrenergic receptor in patients with nonfatal acute myocardial infarction //Am Heart J. Jul . - 2003. - Vol.146, N.1- P.106-109.

8. Iwai C., Akita H., Shiga N. et al. Suppressive effect of the Gly389 allele of the beta1-adrenergic receptor gene on the occurrence of ventricular

tachycardia in dilated cardiomyopathy // Circ J. - 2002. - Vol. 66, N. 8.- P. 723-728.

9. Kanki H., Yang P., Xie H.G. et al. Kim RB, George AL Jr, Roden DM.Polymorphisms in beta-adrenergic receptor genes in the acquired long QT syndrome // J Cardiovasc. Electrophysiol. - 2002. - Vol. 13, N. 3.- P. 252-256.

10. Keavney B., McKenzie C., Parish S. et al. Large-scale test of hypothesized associations between the angiotensin-converting-enzyme insertion/deletion polymorphism and myocardial infarction in about 5000 cases and 6000 controls // Lancet . - 2000. - Vol. 355. - P. 434-442.

11. La Rosee K., Huntgeburth M., Rosenkranz S. et al. The Arg389Gly betal-adrenoceptor gene polymorphism determines contractile response to catecholamines // Pharmacogenetics. - 2004. - Vol. 14, N. 11. - P. 711-716.

12. Leineweber K., Buscher R., Bruck H. et al. Beta-adrenoceptor polymorphisms // Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. - 2004. - Vol. 369, N. 1. - P. 1-22.

13. Liang Y., Zhao Y. Y., Liu H. et al. The genotype analysis of beta adrenergic receptor gene family in high risk population of hypertension in northeast China // Zhonghua Yi Xue Yi Chuan Xue Za Zhi. - 2004. - Vol.

21, N. 2. - P. 124-127.

14. Linne Y., Dahlman I., Hoffstedt J. et al. Beta1-Adrenoceptor gene polymorphism predicts long-term changes in body weight // Int J Obes (Lond). - 2005. - Vol. 29, N. 5. - P. 458-462.

15. Magnusson Y., Levin M. C., Eggertsen R. et al. Ser49Gly of beta1-adrenergic receptor is associated with effective beta-blocker dose in dilated cardiomyopathy // Clin Pharmacol Ther. - 2005. - Vol. 78, N. 3. - P. 221231.

16. Mason D. A., Moore J. D., Green S. A. et al. A gain-of-function polymorphism in a G-protein coupling domain of the human beta-1-adrenergic receptor // J. Biol. Chem. - 1999. - Vol. 274. - P. 12670-12674.

17. Podlowski S., Katrin Wenzel , Hans P. Luther et al. 01-Adrenoceptor gene variations: a role in idiopathic dilated cardiomyopathy? //Journal of Molecular Medicine. - 2000. - Vol. 78, N. 2. - P. 87 - 93.

18. Jahns R., Boivin V., Hein L. et al. Direct evidence for a 01-adrenergic receptor - directed autoimmune attack as a cause of idiopatic dilated cardiomyopathy // J Clin Invest. - 2004. - Vol. 113, N. 10. - P. 14191429.

19. Ranade K., Jorgenson E., Sheu W. H. et al. A polymorphism in the beta1 adrenergic receptor is associated with resting heart rate //Am J Hum Genet. - 2002. - Vol. 70, N. 4. - P. 935-942.

20. Ryden M., Hoffstedt J., Eriksson P. et al. The Arg 389 Gly beta1-adrenergic receptor gene polymorphism and human fat cell lipolysis // Int J Obes Relat Metab Disord. - 2001. - Vol. 25, N. 11. - P.1599-1603.

21. Stein M. B , Schork N. J., Gelernter J. A polymorphism of the beta1-adrenergic receptor is associated with low extraversion // Biol Psychiatry. -2004. - Vol. 56, N. 4. - P. 217-224.

22. Strasser R. H., Ihl-Val R., Marquetant R. Molecular Review: Molecular biology of adrenergic receptors //J. of Hypert. - 1992. - Vol. 10. - P. 501-506.

23. Tafel J., Branscheid I., Skwarna B. et al. Variants in the human beta 1-, beta 2-, and beta 3-adrenergic receptor genes are not associated with morbid obesity in children and adolescents // Diabetes Obes Metab. - 2004.

- Vol. 6, N. 6. - P. 452-455.

24. Terra S. G., Hamilton K. K., Pauly D.F. et al. Beta1-adrenergic receptor polymorphisms and left ventricular remodeling changes in response to

beta-blocker therapy // Pharmacokinetic Genomics. - 2005. - Vol. 15, N. 4.

- P. 227-234.

25. Wagoner L. E., Craft L. L., Zengel P. et al. Polymorphisms of the beta1-adrenergic receptor predict exercise capacity in heart failure //Am Heart J. - 2002. - Vol. 144, N. 5. - P. 840-846.

26. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. - М. Мир. - 1984. - С. 357.

27. Смит К., Калко С., Кантор Ч. Пульс-электрофорез и методы работы с большими молекулами ДНК /Анализ генома / Под ред. К. Дейвиса / Пер. с англ. - М: Мир. - 1990. - С. 58-94.

Рис. 1. Электрофореграмма различных генотипов гена в1-

адренорецепторов Л145=>0 ($>ег4901у) у обследуемых.

%

90

80

70

60

50

40

30

20

10

78,0

70,0

63,0

8ег49Бег

Р 1-2 <0,01

36,0

Р 1-3 <0,01

Бег49С1у

5,0 3,0

0!у490!у

СССУ

0

0

Рис. 2. Частота встречаемости генотипов гена в1- адренорецепторов у больных СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы.

Таблица 1

Частота встречаемости носителей аллеля ау49 в1-адренорецептора у больных СССУ, их здоровых родственников и лиц контрольной группы (рандомизация по принципу: носители аллеля ау49 против всех

остальных).

Струк тура в исследуе мых группах Больные СССУ, (п= 49) (1) Здо родс ни (п ровые твен- ки, =59) (2) Контроль ная группа (п=198), (3) р1-2 р1-3 р2-3

п % п % п %

Генот ип Ser49Ser 31 3, о 41 70, 0 15 4 78, 0 0, Л 10 р0 0, Л 10 р0 0, Л 10 р0

Носит ели аллеля Gly49 18 37, 0 18 30, 0 44 22, 0 р<0, 05 р<0, 05 р>0, 05