Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Гены синдрома старения и преждевременная болезнь коронарных артерий

Aging syndrome genes and premature coronary artery disease
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1289285/

Это статья открытого доступа, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (), которая допускает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинальная работа была правильно указана.

Сосудистое заболевание является признаком старения, и коронарные сосудистые события являются основным источником заболеваемости и смертности при редких преждевременных старческих синдромах. Один такой синдром вызван мутациями в гене lamin A / C (LMNA), который также был вовлечен в семейную резистентность к инсулину. Второй ген, связанный с преждевременным старением человека и мышиных моделей, представляет собой ген KLOTHO, гипоморфный вариант которого (KL-VS) значительно чаще встречается у родственников первой степени у пациентов с преждевременной болезнью коронарных артерий (САПР). Мы оценили, связаны ли общие варианты генов LMNA или KLOTHO с строго определенным преждевременным САПР.

Мы выявили 295 пациентов с преждевременными острыми коронарными синдромами, подтвержденными ангиографией. Контрольная группа из 145 пациентов, не имеющих доказательств САПР, была набрана из амбулаторных реферальных клиник. Всестороннее гаплотипирование всего гена LMNA, включая промоторную и нетранслируемую области, проводили с использованием комбинации зондов TaqMan® и прямого секвенирования 14 гаплотипных меченых однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Вариант KL-VS гена KLOTHO вводили с использованием рестрикционного переваривания ПЦР-ампликона.

Два SNP, которые не находились в равновесии Харди Вайнберга, были исключены из анализа. Мы не обнаружили существенных различий в частотах аллелей, генотипов или гаплотипов в локусах LMNA или KLOTHO между двумя группами. Кроме того, не было доказательств избыточной гомозиготности в локусе LMNA.

Наши данные не подтверждают гипотезу о том, что преждевременный САПР связан с общими вариантами генов прогероидного синдрома LMNA и KLOTHO.

САПР является наиболее распространенной причиной смерти в развитом мире и все более важной причиной смертности в развивающихся странах. Доминирующая патофизиологическая парадигма в САПР такова, что наблюдается в относительно редкой унаследованной форме атеросклероза; Семейная гиперхолестеринемия, вызванная мутациями в LDL-рецепторе [1]. В этом состоянии первичная эндоцитарная аномалия приводит, по крайней мере частично, к избыточным повышениям холестерина ЛПНП, к очаговому эндотелиальному повреждению и хроническим воспалительным поражениям стенки артерий. В конечном счете через разрыв бляшки и тромбоз возникает эпизодическая окклюзия в конце артерии. Важно отметить, что, хотя более поздние этапы этого процесса имеют отношение ко многим формам САПР, ранняя травма неизвестна в большинстве форм сосудистых заболеваний, исключающих действительно профилактические стратегии. Недавно выявление менделевских форм ишемической болезни показало, что другие основные пути могут способствовать каждой стадии процесса [2,3]. Семейная история является основным фактором риска преждевременных ИБС, но генетический вклад в распространенные формы болезни неизвестен [4]. Высокая распространенность САПР в старших возрастных группах свидетельствует о том, что некоторые формы атеросклероза являются неотъемлемой частью процесса старения, а наследственные синдромы преждевременного старения (или прогероида) связаны с обширным сосудистым заболеванием [5]. Недавно выявлены каузальные гены, лежащие в основе двух таких редких менделевских форм старения.

Показано, что дискретные мутации в гене LMNA вызывают ряд унаследованных синдромов, включая вариант мышечной дистрофии Эмери-Дрейфуса, расширенную кардиомиопатию с болезнью кондукции и болезнь Шарко-Мари-Зуба [6]. Механизмы этой замечательной плейотропии неизвестны, но были отнесены к дискретным функциям различных ламинных доменов в отдельных тканях. По меньшей мере два синдрома, вызванные ламинными мутациями, включают преждевременную САПР. Некоторые мутации ламина приводят к частичной липодистрофии Даннигана, в которой САПР является заметной особенностью, особенно у женщин. Эти люди страдают от необычной формы резистентности к инсулину, с морфологическими аномалиями, включая гемифациальную потерю подкожной жировой ткани, а также гипертонию, дислипидемию и сосудистые заболевания. Пациенты в таких семействах также имеют повышенные уровни CRP и более низкие уровни лептина и адипонектина [7]. Было показано, что второе расстройство старения, Hugison-Gilford Progeria Syndrome (HGPS), является результатом повторных мутаций de novo одного нуклеотида в экзоне 11 гена LMNA, вызывающего прогероидное расстройство) [8,9]. HGPS характеризуется экстремальным «старением» в нескольких тканях, причем большинство пораженных людей умирают от атеросклеротического сосудистого заболевания в позднем подростковом возрасте. Во многих случаях HGPS также наблюдалась потеря зародышевой линии второго аллеля LMNA, предполагая, что соматические мутации в этом локусе могут приводить к более распространенным формам старения, возможно, с ограничением на ткани. Учитывая экстремальные формы сосудистого заболевания, наблюдаемые в этих двух ламинопатиях, а также сильная связь метаболического синдрома с САПР, мы исследовали роль изменения LMNA в преждевременных заболеваниях коронарных артерий.

Второй ген, вовлеченный в прогерию, представляет собой KLOTHO, кодирующий мембранный белок неизвестной функции, разделяющий гомологию с бета-глюкозидазами. Целевое удаление локуса Klotho у мышей приводит к уменьшению долговечности, сосудистым заболеваниям, остеопорозу и хроническим заболеваниям легких [10]. Недавняя работа продемонстрировала нарушенный ангиогенез и васкулогенез у этих мышей с дефицитом Klotho [11]. Роль ортолога Клото в процессе старения человека была предложена путем обнаружения того, что специфическая аллель KLOTHO (KL-VS), которая изменяет аминокислотную чувствительность, недопредставлена ​​в более старших возрастных группах. Этот вывод был воспроизведен в трех этнически различных группах [12]. Лица, гомозиготные по аллелю KL-VS, в 2,6 раза меньше шансов выжить до 65 лет и более. Роль гена KLOTHO человека в сосудистых заболеваниях также была предложена в работе, демонстрирующей, что один и тот же аллель KL-VS связан с повышенным риском оккультного атеросклероза в образце высокого риска, состоящем из братьев и сестер лиц с преждевременным САПР. Этот эффект аллели KL-VS проявился даже после корректировки известных факторов риска [13]. Мы также изучили роль аллелей KL-VS в нашей группе пациентов с преждевременным САПР.

Предыдущие исследования этих двух генов старения в основном были ограничены редкими родственниками или когортами с прямым доказательством САПР. Мы протестировали гипотезу о том, что общие варианты в локусах LMNA и KLOTHO были связаны с ангиографически определенным преждевременным САПР в исследовании ассоциации случай-контроль.

В период с 1999 по 2003 год мы попытались нанять последовательных пациентов с преждевременным САПР, который был представлен в больницу Массачусетса, были завербованы. Критерии включения: документированный острый коронарный синдром (инфаркт миокарда или нестабильная стенокардия), подтвержденный на коронарной ангиограмме; и возраст ≤ 50 лет для мужчин или ≤ 55 лет для женщин. Критерии исключения: логистические трудности, исключающие регистрацию, историю семейной дислипидемии, диабет типа I, заболевание почечной недостаточности, историю недавней травмы, сепсиса или предшествующего грудного облучения. Все пациенты дали письменное информированное согласие до поступления в школу. Во время начальной госпитализации было проведено структурированное интервью и физическое обследование. Это включало подробную историю болезни, тщательную документацию по факторам риска сердечно-сосудистых заболеваний, текущим и прошлым лекарствам и всестороннюю историю семьи с использованием инструмента, который мы ранее проверяли. Гипертензия определялась как предыдущее применение антигипертензивной системы или документированное необработанное систолическое артериальное давление> 140 мм рт. Ст. Или диастолическое> 90 мм рт. Ст. Гиперхолестеринемию определяли как холестерин ЛПНП> 130 мг / дл. Сахарный диабет определялся как использование диеты, пероральных гипогликемических средств или инсулина для контроля уровня глюкозы в крови. Курение определяли как регулярное употребление табака на любом этапе предыдущего десятилетия. Образец крови для экстракции нуклеиновой кислоты был получен при регистрации. Параллельно за тот же период контрольная группа была набрана из амбулаторных реферальных клиник в Массачусетской больнице общего профиля. Эти контрольные субъекты были свободны от симптомов, указывающих на аномалии САПР или ЭКГ, и все они подверглись трансторакальной эхокардиографии, чтобы исключить наличие субклинической структурной болезни сердца.

Для создания представительных гаплотипов в то LMNA локус, мы впервые собраны в силикомарганце 35,374 пара оснований эталонной последовательности, охватывающих всю кодирующую область гена, включая последовательности, приведенных на Lin и др [14], консенсус закончил последовательность и трассировки данных из области от Проект генома человека [15]. При необходимости проводилось дополнительное прямое секвенирование соответствующих геномных областей. Последовательность сборки и анализа выполнялась с помощью Vector NTI версии 8 (InforMax ™). SNP, охватывающие ген LMNA, были выбраны из dbSNP [16] и опубликованной литературы. Выбор был основан на геномическом охвате и, где возможно, на информационном содержании полиморфизма. Кроме того, были включены все распространенные (определяемые как присутствующие в ≥ 5% населения) SNP, изменяющие чувствительность аминокислоты.

Комбинацию анализов на основе TaqMan® и прямое секвенирование использовалось для ввода SNP в исходное подмножество исследуемой когорты. Детали зондов и праймеров приведены в таблице 5. Аллельную дискриминацию с использованием TaqMan® проводили с использованием 5 нг ДНК образца в реакции 25 мкл, содержащей 12,5 мкл TaqMan® Universal PCR Mix (Applied Biosystems), 300 нМ праймеров, 200 нМ TaqMan® MGB-зонды (Applied Biosystems). Условия реакции состояли из предварительной инкубации при 50 ° C в течение 2 минут, 95 ° C в течение 10 минут, затем циклического цикла для 40 циклов 95 ° C, 15 секунд; 60 ° C, 1 минута. Амплификации проводили на машине ABI Prism 7000 (Applied Biosystems) для непрерывного контроля флуоресценции. Секвенирование с прямым циклом использовалось для ввода одной серии тесно связанных SNP, как описано в таблице 5.

Для каждого SNM LMNA были определены частоты аллелей и проведено тестирование равновесия Харди Вайнберга. Гаплотипы в локусе LMNA были определены с использованием модифицированного алгоритма максимизации оценки, реализованного в программном пакете Haploview [17]. После подтверждения того, что специфические SNP не разделялись независимо, а были связаны с неравновесностью сцепления друг с другом, методы оценки частоты гаплотипов на основе максимизации ожиданий и проверки гипотезы на основе перестановки выполнялись, как описано ранее [18].

Аллель KL-VS была напечатана с использованием модификаций опубликованных условий [12]. Образец ДНК амплифицировали с помощью ПЦР (смысловой праймер 5′-GCCAAAGTCTGGCATCTCTA-3 ‘, антисмысловой праймер 5′-TTCCATGATGAACTTTTTGAGG-3’) при следующих условиях: 95 ° C в течение 2 минут, затем 35 циклов 94 ° C в течение 30 секунд , 60 ° C в течение 30 секунд и 72 ° C в течение 1 минуты с последующим 20-минутным окончанием 72 ° C. Продукты ПЦР затем расщепляли MaeIII (Roche) при 55 ° C в течение 16 часов и электрофоретически разделяли на 2% агарозном геле. Аллель KL-VS характеризуется диагностическими рестрикционными фрагментами MaeIII 265 и 185 б.п. соответственно. Частоты аллелей определяли путем подсчета генов.

Непрерывные переменные представлены как средства ± SD. Исходные характеристики сравнивались с использованием непарного t теста Стьюдента для непрерывных данных и точного критерия Хи-квадрата или Фишера для категориальных данных. Однолокусные тесты на связь между частотами аллелей SNP или частотами генотипа SNP и ситуационным контролем были проведены с использованием стандартных случайных тестов Chi-square. Основываясь на методе Чапмена и Нам и принимая частоту аллеля 0,20, наша конструкция исследования имеет 93% мощности для обнаружения разницы в частоте аллеля в 1,8 раза или более при α = 0,05 [19].

В течение учебного периода мы зарегистрировали 295 субъектов с преждевременным САПР и 145 контроля. Преждевременная когорта САК, как и ожидалось, проявляла более высокую долю при сахарном диабете, гипертонии и курении (см. Таблицу 1). Кроме того, преждевременная когорта САП была моложе и, скорее всего, страдала ожирением. Самопознаваемая этническая принадлежность была сходной между двумя когортами.

Два SNP (rs3204564 и rs536857), которые не находились в равновесии Харди Вайнберга, не были включены в последующие анализы. Средний интервал SNP составлял 1206 пар оснований в диапазоне от 146 до 7 063 п.о. (SNPs rs568035 и rs568036 смежны друг с другом). Анализ гаплотипов показал наличие 6 гаплотипов, причем наиболее часто встречающиеся на общей частоте 43,8% (см. Рис. 1 и таблицу 2). Частоты аллелей гаплотипа не сильно различались между пациентами и контрольной группой. Впоследствии каждый отдельный SNP тестировали независимо для связи с преждевременным САПР. Не было отмечено существенной разницы в частоте аллелей для любого SNP в гене LMNA между группой контроля и пациентами (см. Таблицу 3). В анализах, регулирующих возраст, ИМТ, пол, гипертонию, сахарный диабет, использование статинов и историю курения, мы не наблюдали никаких значительных ассоциаций.

Предыдущие исследования подтвердили, что частота несущей гетерозиготы для аллеля KL-VS составляет от 20 до 30%, а частота гомозиготности — от 1 до 4% [12]. Распределение аллелей очень схоже в наших пациентах и ​​контрольных когортах, и между этими группами не наблюдалось существенной разницы в частотах аллелей (см. Таблицу 4). Частота аллеля KL-VS составляла 14,0% у пациентов с преждевременным САПР по сравнению с 18,2% в контрольной популяции (p = 0,09).

Мы предположили, что общие вариации в локусах LMNA или KLOTHO могут приводить к типичным формам коронарной болезни в отсутствие прогероидных синдромов. Мы протестировали не только гипотезу о том, что аллели LMNA или KLOTHO будут связаны с преждевременным САПР (популяция, обогащенная унаследованными вкладами), но также предопределено, что такая преждевременная васкулопатия может быть связана с избытком гомозиготности в локусе LMNA. Наши данные свидетельствуют о том, что в рамках ограничений настоящего исследования отсутствует связь между распространенными изменениями в старении генов LMNA или KLOTHO и строго определенным преждевременным САПР. Кроме того, не было доказательств избыточной гомозиготности в локусе LMNA, что делает соматический «двухтактный» механизм в этом локусе менее вероятным как потенциальную причину САПР. Эти данные противоречат предыдущим результатам в небольших исследованиях и подчеркивают трудности, присущие исследованиям в области генетических ассоциаций.

Исследования генетической ассоциации, связанные с общими или «сложными» фенотипами в больших когортах пациентов, могут быть единственным методом, способным разгадать небольшие генетические эффекты населения, но эти исследования трудно воспроизвести и имеют ограниченную полезность при определении причинности [20-24]. Несколько внутренних ограничений подходов к генетическим ассоциациям вносят вклад в несоответствие между нашими результатами и предыдущими исследованиями локусов LMNA и KLOTHO, включая низкую предшествующую вероятность любой наблюдаемой ассоциации, стратификацию населения и разную степень неравновесия сцепления с соседними генами [20,25] , Одним из наиболее сложных потенциальных факторов, лежащих в основе этиологической гетерогенности, является увеличение относительно низкого разрешения многих традиционных клинических фенотипов [24]. Очевидно, что не все САПР вызваны одним и тем же механизмом, и существует разновидность биологического поведения различных синдромов, начиная от оккультной хронической ишемии и заканчивая ишемической внезапной смертью. Наследуемая основа для каждого из этих компонентов в «спектре» САПР может быть весьма различной. Эта фенотипическая гетерогенность остается важной проблемой, несмотря на наше строгое использование коронарных ангиографических диагнозов. Наше контрольное население было старше и имело мужское преобладание, как известные сердечно-сосудистые факторы риска. Пациентка имела более высокую распространенность сахарного диабета, гипертонии и курения. Это не является чем-то необычным, так как большинство пациентов с САПР уже зарегистрировали сердечно-сосудистые факторы риска [26], и вполне возможно, что многие «факторы риска» являются на самом деле проявлениями субклинических форм сосудистых заболеваний. Исключая пациентов с недифференцированным хроническим стабильным САПР, мы надеялись минимизировать фенотипическую гетерогенность. Тем не менее, остается возможным, что прогероидные гены, которые мы изучали, связаны с определенным подмножеством САПР, но не с преждевременными заболеваниями, представляющими собой острые коронарные синдромы.

Дополнительные факторы также могут объяснить наши выводы. Наше исследование не обнаружило бы соматических мутаций, присутствующих только в стенках сосуда. Хотя это относительно маловероятно, учитывая общие предшественники, разделяемые гематологическими и эндотелиальными линиями, мутации, ограниченные более дифференцированными клетками, не могут быть обнаружены. Связь между геном KLOTHO и преждевременным атеросклерозом, наблюдаемая в исследовании Arking и др. [13] может отражать случайную взаимосвязь между снижением выживаемости от других причин и общей чертой, но, изучая острые синдромы, мы могли выбрать различные подмножества болезней, в которых эффекты KLOTHO были разбавлены.

Наше исследование имеет несколько внутренних ограничений. Контрольная популяция не подвергалась инвазивному клиническому тестированию, чтобы окончательно исключить САПР, но тем не менее имела обширные неинвазивные оценки, включая эхокардиографию. Наблюдаемые частоты генотипов показывают, что текущее исследование адекватно рассчитано на коэффициент риска 1,8 или более [22], но вряд ли обнаружит эффекты с меньшим населением или большие эффекты от редких аллелей. Вклад редких аллелей будет лучше решен с использованием семейной стратегии [27].

Исследования ассоциации остаются спорными, и наше текущее исследование демонстрирует некоторые проблемы, с которыми сталкивается этот подход. Несмотря на строгий фенотипинг, детальное гаплотипирование и достаточную мощность для обнаружения генетического эффекта аналогичной величины по сравнению с предыдущими исследованиями САПР, мы не обнаружили существенных различий в генетической архитектуре между нашими исследованиями и группами контроля. Таким образом, мы показали, что гены, связанные с прогероидным синдромом, вряд ли окажут существенное влияние на развитие преждевременного атеросклероза, несмотря на четкое биологическое обоснование.

Несмотря на неоднородность САПР, понимание редких вариантов Менделя доказало свою широкую применимость. Идентификация новых путей через такие семейные формы САПР будет способствовать пониманию всех форм сосудистых заболеваний [2,3]. Анализ семейных семейных связей, вероятно, даст более надежные результаты, чем исследования ассоциации, и мы считаем, что все чаще будут использоваться в будущих исследованиях по генетике САПР. Некоторые нарушения, несомненно, являются результатом более распространенных древних аллелей, и понимание основной структуры гаплотипов генома человека облегчит их идентификацию [28]. Однако генетическая диссекция общих состояний потребует гораздо более тонко текстурированных фенотипов, чем те, которые традиционно используются в клинической медицине [24].

Общие варианты генов синдрома старения, ранее замешанные в САПР, не связаны с строго определенным преждевременным острым САПР. Этот отрицательный вывод может отражать конкретные тестируемые фенотипы и подчеркивает одно из основных ограничений исследований генетических ассоциаций, фенотипическую гетерогенность большинства «общих» заболеваний.

ИБС-коронарная болезнь сердца

LMNA-ламинированный A / C

HGPS-Hutchinson Gilford Progeria Syndrome

SNP-одиночный нуклеотидный полиморфизм

Автор (ы) заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

AFL участвовал в разработке исследования, проводил молекулярно-генетические исследования, участвовал в анализе последовательности и составлял рукопись. SK, PTE, CUC, SYS, BE и CAM, участвовали в наборе предметов. CAM и COD участвовали в разработке исследования и проводили статистический анализ. CAM и COD задумали исследование, участвовали в его разработке и координации и помогли подготовить рукопись. Все авторы прочитали и утвердили окончательную рукопись.

Доступ к этой публикации можно получить здесь:

AFL поддерживается Национальным советом медицинских исследований Сингапура. PTE поддерживается наградой K-23 от NIH (HL-71632).

График неравновесности связей демонстрирует наследование меченых SNP как единый блок в гене LMNA.

Исходная демография когорт обучения. Значения представлены в виде числа (в процентах), если не указано иное.

Распределение основных блоков гаплотипа в ЛМНА среди пациентов с преждевременной ИБС и контрольной популяцией.

SNP-идентификаторы; я-rs2485662; II-rs517606; III-rs593987; IV-rs528636; v-rs508641; VI-rs553016; VII-rs4641; VIII-rs7339; IX-rs568036; х-rs568035; XI-rs6669212.

* PCAD: Группа с преждевременной болезнью коронарной артерии

2 SNP (rs3204564 и rs536857), которые не находились в равновесии Харди Вайнберга, были исключены.

Частота основного SNP-аллеля в LMNA среди пациентов с преждевременным ИБС и контрольной популяцией.

* PCAD: Группа с преждевременной болезнью коронарной артерии

2 SNP (rs3204564 и rs536857), которые не находились в равновесии Харди Вайнберга, были исключены.

Частота генотипов KLVS в когорте

* PCAD: Группа с преждевременной болезнью коронарной артерии

Анализ SNP в LMNA. Детали праймеров и зондов, используемых в анализе TaqMan®, и условия ПЦР для прямого секвенирования.

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *