Генетическая предрасположенность к развитию мерцательной аритмии у больных гипертонической болезнью

Мерцательная аритмия (МА) — одно из самых распро­страненных нарушений ритма сердца, нуждающихся в лечении. Она встречается в 0,4% случаев, а среди гос­питализированных больных — в 2—5% случаев.

Патогенез МА обусловлен возникновением множествен­ных очагов «повторного входа» (re-entry) в фибриллирующих предсердиях. Важная роль в патогенезе МА принадлежит также увеличению неравномерности рефрактерного периода в миофибриллах и замедлению скорости проведения элект­рического импульса по миокарду предсердий. Известна роль ряда заболеваний в формировании предрасположенности к этому нарушению ритма. Гипертоническая болезнь (ГБ) находится в ряду наиболее частых причин МА, однако до настоящего времени патогенетические механизмы, реализуемые в этом случае, мало изучены.

Генетическая предрасположенность к МА впервые была описана в 1943 г. [1]. В настоящее время существует мнение, что семейные случаи МА возникают значительно чаще, чем считалось ранее [2]. Есть данные литературы и о возможной ассоциации с МА генетических маркеров, связанных с регуляцией артериального давления и гипертрофией миокарда, процессами воспаления: гена эндотелиальной NO-синтетазы, гена ангиотензинпревращающего фермента, гена β₃-субъединицы белка G, гена синтетазы простациклина, гена β₂-адренорецептора, гена интерлейкина-6.

Однако в первую очередь исследуются ассоциации полиморфизма генов, кодирующих компоненты ионных каналов — коннексина, калиевых каналов.

Целью исследования было изучение ассоциации генов β-адренорецепторов 1, 2 и 3-го типов (ADRB1, ADRB2, ADRB3), коннексина (CX40) и вольтаж-запираемого калиевого канала 2-го типа (KCNH2) с возникновением МА у больных ГБ.

Материал и методы

В исследование вошли 102 больных гипертонической болезнью (ГБ), наблюдавшихся амбулаторно и стацио­нарно в Городской клинической больнице № 51 Москвы в период с декабря 2005 г. по июнь 2008 г.

Группу больных ГБ, осложненной развитием мерцатель­ной аритмией (МА), составил 51 больной. Для каждого больного, страдающего МА, был подобран больной конт­рольной группы, страдающий артериальной гипертонией, сопоставимый по полу, возрасту, классу артериальной гипертонии, индексу Кетле, наличию сопутствующей ишемической болезни сердца, сахарного диабета.

В исследование не включали больных, перенесших инфаркт миокарда, с декомпенсированной сердечной недостаточностью, с тромбоэмболическим синдромом, с клапанными пороками сердца, с известными заболе­ваниями щитовидной железы на момент обследования и другими явными причинами развития МА.

Клиническая характеристика больных МА и больных конт­рольной группы представлена в табл. 1. Группы были полностью сопоставимы по основным клиническим характеристикам, однако у больных с МА длительность ГБ была несколько меньше (12,2±0,8 и 15,9±1,5 года соответственно; р=0,044).

Таблица 1. Клиническая характеристика больных мерцательной аритмией и контрольной группы.

Примечание. Здесь и в табл. 3, 4: ГБ — гипертоническая болезнь; МА — мерцательная аритмия; ИБС — ишемическая болезнь сердца; ГБ — гипертоническая болезнь; САД — систолическое артериальное давление; ДАД — диастолическое артериальное давление. * — данные представлены в виде абсолютного числа больных.

Эхокардиографию (ЭхоКГ) проводили на ультразву­ковом аппарате ACUSON-128XP (Acuson, США). ЭхоКГ в покое выполняли в В- и М-режимах с использованием стандартных позиций. Измеряли линейные показатели, рассчитывали объемы левого желудочка (ЛЖ) и предсердий, фракции выброса ЛЖ. Допплерографическое исследование использовали для оценки диастолической функции ЛЖ и выраженности регургитаций.

Массу миокарда левого желудочка (ММЛЖ) рассчитывали по формуле R. DevereuxnN. Reichek (1977) [3], индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ) — как отношение массы миокарда ЛЖ к площади поверхности тела.

ЭхоКГ у больных с МГ проводили не ранее чем через 3 нед после восстановления синусового ритма.

Для определения аллелей и генотипов генов-кандидатов выделяли геномную ДНК из венозной крови обследуемых методом фенолхлороформной экстракции. Амплификацию полиморфных участков генов проводили на амплификаторе РНС-2 (Techne, Великобритания). Агарозные гели окраши­вали бромистым этидием, полиакриламидные — нитратом серебра. Аллели и генотипов изученных полиморфных маркеров генов-кандидатов определяли с помощью мето­дик, описанных нами ранее [4]. В табл. 2 представлены гены и их полиморфные маркеры, выбранные в качестве возможных генов-кандидатов.

Таблица 2. Последовательности праймеров и рестиктазы полиморфных участков генов CX40, KCNH2, ADRB1, ADRB2 и ADRB3.

Статистическую обработку данных проводили с помо­щью стандартного статистического пакета программ SPSS 13.0. Для количественных переменных рассчитывали средние величины и их ошибки. Для оценки достовер­ности их различия использовали тест Манна—Уитни. Дискретные величины сравнивали по критерию χ² Пирсона. Когда ожидаемое число наблюдений в любой из клеток таблицы сопряженности было менее 5, исполь­зовали точный критерий Фишера, указывали величину р для его двустороннего варианта.

Оценку независимости влияния клинических и гене­тических показателей на риск развития МА проводи­ли методом логистической регрессии. Клинические показатели, связь которых с МА носила достоверный характер в однофакторном регрессионном анализе (p<0,05), включали в многофакторный регрессионный анализ. В качестве многофакторного анализа использо­вали бинарный логистический регрессионный анализ, который выполняли с использованием метода Уилка.

Правильность распределения частот генотипов опре­делялась соответствием равновесию Харди—Вайнберга (p_i²+2p_ip_j+p_j²=1) и рассчитывалась при помощи програм­много калькулятора Knud Christensen.

Для всех видов анализа статистически значимыми считали различия при p<0,05.

Результаты

Группа больных МА и контрольная были сопостави­мы по основным клиническим характеристикам. При сравнении основных эхокардиографических параметров у больных основной и контрольной группы оказалось, что толщина стенок миокарда, размеры ЛЖ, ММЛЖ, ИММЛЖ у больных двух групп достоверно не разли­чаются. Не было выявлено и достоверных различий по диастолической функции ЛЖ (табл. 3). У больных с МА отмечалась тенденция к увеличению переднезаднего размера левого предсердия — ЛП (4,16±0,081 и 3,95±0,087 см соответственно; р=0,064). Объем ЛП оказался у этих больных достоверно большим (88,7±4,13 и 65,4±3,96 мл соответственно; р=0,001).

Таблица 3. Эхокардиографические характеристики больных МА и контрольной группы.

Примечание. ЛП — левое предсердие; ТЗСЛЖ — толщина задней стенки левого желудочка; ТМЖП — толщина межжелудочковой перегородки; КДР — конечный диастолический размер левого желудочка; КСР — конечный систолический размер левого предсердия; А_mах — максимальная скорость позднего наполнения левого желудочка; E_max — максимальная скорость раннего наполнения левого желудочка.

Распределение частот генотипов всех изученных нами полиморфных маркеров генов-кандидатов соответствовало уравнению Харди—Вайнберга. Генотипы двух изученных полиморфных маркеров гена CX40 оказались сцепленными и находились в полном неравновесии по сцеплению. Частоты генотипов полиморфных маркеров Ser49Glu гена ADRB1, G(-44)A и A71Gгена CX40, Lys897Thr гена KCNH2, у больных с МА и у больных ГБ достоверно не различались.

Для полиморфного маркера Trp64Arg гена ADRB3 частота аллеля Trp оказалась достоверно больше, а частота аллеля Arg достоверно меньше в группе больных с МА. У больных ГБ без МА достоверно выше была частота генотипа Arg/Arg (табл. 4).

Таблица 4. Частоты аллелей и генотипов полиморфных маркеров генов-кандидатов у больных МА и контрольной группы.

Примечание. ОШ — отношение шансов; ДИ - доверительный интервал; нд — недостоверные различия.

Поскольку у больных с МА оказалась больше длительность ГБ, а также был выявлен больший объем ЛП при ЭхоКГ, для оценки независимости ассоциации этих факторов, а также полиморфизма гена ADRB3 с МА был проведен регрессионный анализ (рисунок). Независимую ассоциацию с МА показали объем ЛП (отношение шансов — ОШ 8,82; p=0,009) и носительство аллеля Trp полиморфного маркера Trp64Arg гена ADRB3 (ОШ 4,78; p=0,047).

Обсуждение

Как продемонстрировано в крупных эпидемиологических исследованиях, ГБ у многих больных ассоциируется с риском развития МА. Однако до настоящего времени не расшиф­рованы механизмы развития аритмии в этом случае.

Во Фрамингемском исследовании было обнаружено, что больший размер ЛП является предиктором развития МА у лиц старше 60 лет. В итальянской популяции на группе из 2482 больных ГБ, наблюдавшихся в течение 16 лет, было показано, что риск развития МА независимо ассоциирован с возрастом больных и наличием гипертрофии миокарда. Размер ЛП оказался независимым предиктором развития постоянной формы МА [5]. В когортном исследовании с участием 1655 больных ГБ было показано, что размер ЛП ассоциирован с МА только у пожилых больных (старше 65 лет). У молодых пациентов, по-видимому, играют роль другие факторы [6]. Механизм влияния артериальной гипер­тонии на риск развития МА связывают с развитием гипер­тонического сердца, нарушением диастолической функции миокарда, увеличением объемов и размеров ЛП, что вызы­вает задержку проведения возбуждения по предсердиям. Увеличение размеров ЛП выявляется почти у 44% больных ГБ, чаще у больных с гипертрофией ЛЖ, ожирением [7]. Показано, что повышение давления в ЛП и увеличение его объема у больных ГБ ассоциировано с увеличением дли­тельности зубца Р на сигнал-усредненной ЭКГ, что может быть предиктором развития МА [8]. Увеличение размера ЛП у больных ГБ коррелирует с увеличением жесткости артерий и увеличением пульсового давления, в свою очередь являющихся предикторами развития МА [9]. Взаимосвязь размера ЛП с риском МА и жесткостью артерий может быть опосредована активностью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и процессов воспаления.

У лиц молодого возраста ассоциация размера ЛП и риска развития МА выявляется реже, чем в старших возрастных группах. Распространенность МА у больных моложе 55 лет составляет, по разным данным, от 3 до 11%. Именно среди лиц с ранним дебютом МА описано боль­шинство семейных случаев заболевания. Однако случаев моногенных форм мало. МА имеет сложный патогенез и при изучении наследственной предрасположенности к ней рассматривается целый ряд генов-кандидатов, кодирующих ионные каналы, структурные белки, гены медиаторов воспаления, гены β-адренорецепторов, NOS₃, компонентов ренин-ангиотензиновой системы.

Коннексины — семейство белков, участвующих в обра­зовании межклеточных каналов. Эти белки играют запирательную функцию и участвуют в регуляции меж­клеточных ионных токов. Коннексин 40 экспрессируется в кардиомиоцитах и связан с регуляцией проводящей системы сердца. Это позволяет рассматривать ген CX40 как один из генов-кандидатов для развития МА. CX40 картирован в хромосоме 1q21. В гене СХ40 чаще всего изучается замена A-44G в промотере гена. При исследо­вании уровня экспрессии коннексина у носителей разных генотипов было показано, что замена G на А существенно снижает активность промотера и уровень экспрессии гена [10]. При изучении ассоциации полиморфизма гена СХ40 с развитием МА было показано, что маркеры A-44G и G71Aэтого гена находятся в выраженном неравновесии по сцеплению (р=0,001). При этом с риском развития МА ассоциирован гаплотип -44A/71G этого гена [11]. Аллели A и Gявляются минорными, их частота в популяции не превышает 7%. Как было показано в электрофизиологическом исследовании, носительство этих аллелей ассоциировано с повышением коэффициента дисперсии рефрактерности, что предрасполагает к появлению МА [12]. Ассоциация генотипа АА полиморфного маркера A-44G гена СХ40 с повышением коэффициента диспер­сии была подтверждена и другими исследователями [13]. В нашем исследовании нами было продемонстрировано полное неравновесие по сцеплению двух полиморфных маркеров гена CX40. Ассоциации полиморфизма гена CX40 с развитием МА выявлено не было, что может быть связано с относительно небольшим размером нашей выборки.

Калиевый вольтаж-запираемый канал подсемейства Н₂ экспрессируется в нервной ткани и миокарде. С мутаци­ей гена этого канала связаны развитие некоторых форм синдрома удлиненного интервала QT и увеличение риска развития желудочковых нарушений ритма. Это отно­сится к мутации ALA561VAL, ASN470ASP, VAL822MET, GLY628SER и некоторым другим (всего более 20 мутаций). Указанные изменения в структуре канала меняют его конформацию, и канал дольше остается открытым.

Ген KCNH2 рассматривается и как кандидатный для изу­чения предрасположенности к развитию МА. В китайской популяции в исследовании случай—контроль у 297 больных МА и 297 больных контрольной группы, полностью сопос­тавимой с группой больных МА по основным клиническим параметрам, изучены генотипы 4 полиморфных маркеров rs1805120, rs1036145, rs3807375 и rs2968857 гена KCNH2. Генотип GG полиморфного маркера rs1805120 оказался ассоциированным с увеличением риска развития МА в 45 раз [14]. В большом немецком исследовании на группе из 671 больного МА и 694 лицах группы контроля была изучена ассоциация полиморфизма гена KCNH2 с развитием МА. Были изучены 40 маркеров внутри этого гена. С развитием МА оказалось ассоциировано только носительство аллеля К полиморфного маркера K897I. Ассоциация оставалась достоверной и после распределения групп по полу и воз­расту [15]. Однако в нашем исследовании ассоциации этого полиморфного маркера с МА показано не было.

Все основные эффекты активации симпатического отдела вегетативной нервной системы опосредуются через специфические адренорецепторы. Основные сердечно­сосудистые эффекты активации симпатического отдела вегетативной нервной системы, положительный хроно- и инотропный эффект опосредуются через активацию β-адренорецепторов, которые наиболее распространены в сердечной мышце. Рецепторы 2-го типа в сердце пред­ставлены как в желудочках, так и в предсердиях, при этом эффект при их стимуляции совпадает с таковыми при стимуляции рецепторов 1-го типа. Соотношение первого и второго типа рецепторов в сердечной мышце примерно 2:1. В значительном количестве эти рецепторы экспрессируются на мембранах пейсмекерных клеток, что свидетельствует об их важной роли в регуляции ритма сердца. Это позволяет рассматривать гены, кодирующие β-адренорецепторы, как гены-кандидаты для разви­тия МА. Лучше всего изучены полиморфные маркеры внутри гена ADRB1. Ген локализован в 10-й хромосоме в регионе 10q23—q25. Описаны 33 полиморфных мар­кера. Наибольший интерес представляет полиморфный маркер Arg389Gly, располагающийся в домене, связанном с белком G. Полиморфные маркеры Ser49Gly и Ala59Ser расположены в лиганд-связывающем домене. Показана ассоциация полиморфизма гена ADRB1с частотой сердеч­ных сокращений (ЧСС) в покое и реакцией ее на физи­ческую нагрузку. Впервые ассоциация полиморфного маркера Gly49Ser гена ADRB1 с ЧСС покоя была показана К. Ranade и соавт. (2002). У гомозиготных носителей аллеля Ser ЧСС была максимальной [16].

Полиморфный маркер Gly398Arg гена ADRB1оказался ассоциирован с реакцией ЧСС и артериального давления (АД) на физическую нагрузку. Это было выявлено в рам­ках Finnish Cardiovascular study, в котором участвовали 890 человек. Все обследованные выполняли стандартный нагрузочный тест с измерением ЧСС, систолического и диастолического АД до физической нагрузки и на ее фоне. Реакция этих параметров на нагрузку сопостав­лялась с генотипами β-адренорецепторов. Аллель Arg389оказался ассоциирован с более выраженной реакцией систолического АД на нагрузку. Полиморфный маркер Gly49Ser не был связан с реакций ЧСС и АД [17].

Активно изучается ассоциация ADRB1 с развитием арте­риальной гипертонии, сердечной недостаточности, эффек­тивностью β-адреноблокаторов, однако работ об ассоциации гена ADRB1 с нарушениями ритма мало. В российской популяции была показана связь гетерозиготного генотипа полиморфного маркера Ser49Gly гена ADRB1 с развитием первичной и вторичной МА [18]. В нашем исследовании ассоциации генотипа полиморфного маркера Arg389Gly гена ADRB1 с развитием МА не выявлено.

Ген ADRB2 локализуется в регионе 5q31—q32 5-й хро­мосомы. Для гена ADRB2 описаны 12 замен в кодиру­ющей части, 5 из этих полиморфных маркеров приво­дят к аминокислотным заменам: Gly16ARg, Gln27Glu, Val134Met, Thr164Ile и Ser220Cys. Все эти маркеры могут быть связаны с функциональными свойствами рецептора. Рассматривается также влияние гаплотипов всех этих полиморфных маркеров на риск развития сердеч­но-сосудистых заболеваний и эффективность терапии [19]. Ассоциации изучаемых полиморфных маркеров гена ADRB2 с развитием МА не выявлено ни по данным литературы, ни в нашем собственном исследовании.