Геномные, протеомные и метаболомные предикторы атеросклероза у больных ожирением. Сообщение II

Резюме

Исследования метаболических нарушений у больных ожирением и атеросклерозом, включающие изучение геномных, биохимических, иммунных и других маркеров, в настоящее время весьма актуальны. Проведена оценка состояния сердечно-сосудистой системы 100 больных ожирением в возрасте от 18 до 66 лет, на основании которой были выделены 2 группы пациентов: 1-ю группу составили 50 больных ожирением без сосудистой патологии (38 женщин и 12 мужчин, средний возраст - 40,2±1,7 года; ИМТ - 36,40±0,22 кг/м2), 2-ю группу составили 50 пациентов с ожирением, осложненным атеросклерозом (36 женщин и 14 мужчин, средний возраст - 43,3±1,7 года; ИМТ - 39,94±0,72 кг/м2). Проведено исследование состояния липидного обмена и анализ полиморфных аллелей ε2, ε3, ε4 гена ApoE методом полимеразной цепной реакции. Полученные данные выявили клинически значимые предикторы атеросклероза у больных ожирением: увеличение содержания триглицеридов, окисленных липопротеинов низкой плотности, интерлейкина-6, адгезивных молекул sICAM, белка - транспортера жирных кислот L-FABP, снижение уровня адипонектина, а также позволили рассматривать носительство гомозиготного генотипа ε2/ε2 гена ApoE в качестве неблагоприятного прогностического маркера атеросклероза при ожирении.

Ключевые слова:ожирение, атеросклероз, полиморфизм, ген

Вопр. питания. 2015. № 5. С. 39-45.

Согласно современным представлениям, ожирение является компонентом кластера атерогенных факторов, включающего инсулинорезистентность, гиперхолестеринемию, гипертриглицеридемию, повышение уровня липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), что опосредует предрасположенность к развитию атеросклероза [1, 2].

Кроме того, нарушения обмена липидов, индуцированные накоплением жировой ткани, являются ключевыми модифицируемыми факторами риска развития артериальной гипертонии [2-4].

Основными триггерами атеросклероза являются дислипопротеинемии, воспаление и окислительный стресс [5, 6]. Доказано, что процесс атерогенеза начинается с дисфункции эндотелия и сопровождается накоплением липидных фракций в интиме сосудов. Однако нет достоверных данных о роли воспалительных цитокинов и окислительного стресса в развитии эндотелиальной дисфункции в комплексе с оценкой адипокинового профиля у пациентов с ожирением [7].

В связи с этим является актуальным проведение исследований метаболических нарушений у больных ожирением и атеросклерозом, включающих изучение геномных, протеомных, метаболомных и других маркеров [7, 8].

Клинические наблюдения свидетельствуют о необходимости изучения биомаркеров с характеристикой риска развития атеросклероза у больных ожирением - носителей различных полиморфных вариаций генов, продукты которых играют ключевую роль в метаболизме и транспорте липидов.

Наиболее перспективными в этом отношении являются гены белков - транспортеров липидных фракций, такие как аполипопротеин Е (ApoE), а также гены ферментов липолиза, включающие ген липопротеинлипазы (LPL) [3, 9].

Целью исследования явилось изучение геномных, протеомных и метаболомных предикторов атеросклероза у больных ожирением.

Материал и методы

Обследовано 100 больных ожирением в возрасте от 18 до 66 лет (26 мужчин и 74 женщины, средний возраст которых составил 41,9±1,2 года), находившихся на лечении в отделении профилактической и реабилитационной диетологии ФГБНУ "НИИ питания". Все больные относились к среднеевропейской российской популяции.

Всем больным проводились физикальное и антропометрическое исследование: определяли рост, массу тела с последующим расчетом индекса массы тела (ИМТ).

Оценка состояния сердечно-сосудистой системы, проводимая в отделении сердечно-сосудистой патологии ФГБНУ "НИИ питания", включала определение показателей кардиограммы с помощью аппарата "Cardiovit AT-2 plus" ("Schiller", Германия), данные эхокардиографии, полученные с помощью ультразвукового аппарата "Vivid 7" ("General Electric", США). Также больным проводили УЗ-допплерографию аорты и ее ветвей, брахиоцефальных и бедренных артерий. Критерием включения в основную группу было наличие гемодинамически значимого стеноза (>70%) аорты и ее ветвей, брахиоцефальных и бедренных артерий, кальциноз аорты и/или аортального и митрального клапанов. Критерием включения в группу сравнения стало отсутствие гемодинамически значимого атеросклероза. Допускалось наличие утолщения интима-медиа или атеросклеротических бляшек любой локализации со стенозированием менее 20%.

На основании полученных результатов были выделены 2 группы больных: 1-ю группу составили 50 пациентов (38 женщин и 12 мужчин) с ожирением без сосудистой патологии (средний возраст - 40,2±1,7 года; ИМТ - 36,40±0,22 кг/м2), 2-ю группу составили 50 пациентов с ожирением (36 женщин и 14 мужчин), осложненным атеросклерозом (средний возраст - 43,3±1,7 года; ИМТ - 39,94±0,72 кг/м2).

Анализ полиморфных локусов Ser447Ter гена LPL, Arg158Cys (c.526C>T) иCys112Arg (c.388T>C) гена ApoE проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) при использовании детектирующего амплификатора "ДТ-96", амплификатора "Терцик" и детектора "Джин" ("ДНК-Технология", РФ) с наборами для ДНК-диагностики, разработанными ФГУП "ГосНИИгенетика" (РФ).

Определение содержания адипокинов (адипонектина, грелина, резистина, апелина и висфатина), цитокинов (ИЛ-6, ФНОα, ИЛ-1α), С-реактивного белка (CRP), окисленных липопротеинов низкой плотности (oxLDL), молекул адгезии sICAM (soluble intercellular cell adhesion molecule), транспортера жирных кислот L-FABP в сыворотке крови проводили с помощью иммуноферментного анализа (ELISA) с использованием коммерческих наборов фирм "BioVender R&D" (Чехия), "BioSource International Inc" (Бельгия), "Invitrogen", "Peninsula laboratories LLC", "Phoenix Pharmaceuticals Inc", "RayBio" (США), "Cusabiobiotech LTD" (Китай).

Состояние липидного обмена оценивали путем определения концентрации общего холестерина (ХС), триглицеридов (ТГ), ЛПНП, липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) методом турбидиметрии и спектрофотометрии на автоматическом анализаторе ConeLab60i ("ThermoFisher Scientific", Финляндия).

Для учета результатов и построения калибровочной кривой использовали вертикальный спектрофотометр "Sunrise" ("Tecan", Австрия).

Обработку полученных результатов проводили с использованием пакета статистических программ SPSS (США). При анализе определяли средние значения признака (M), стандартные ошибки среднего (m), среднеквадратичные отклонения (σ), а также медиану (Me), 25% и 75% квартили (Q1 и Q3). Для сравнения числовых данных (после проверки количественных данных на нормальное распределение) использовали t-критерий Стьюдента для 2 независимых выборок. Для сравнения непараметрических данных применяли критерий

Манна-Уитни (для 2 групп) для несвязанных совокупностей. Различия между показателями групп расценивались как статистически значимые при р<0,05 или высоко значимые при р<0,01. Достоверность различий в частоте встречаемости генов в группах оценивали с помощью критерия Пирсона с достоверностью 95%.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования распределения частот полиморфных маркеров Cys112Arg (c.388T>C) и Arg158Cys (c.526C>T) гена ApoE у пациентов с ожирением и атеросклерозом (АС) по сравнению с группой больных ожирением без осложнений представлены в табл. 1.

Сравнительный анализ распределения генотипов и аллелей полиморфного маркера Cys112Arg (аллель С) у больных с ожирением и АС не показал статистически достоверных отличий по сравнению с группой пациентов с неосложненным ожирением (p>0,05). Кроме этого, ни в одной из исследованных групп не выявлены носители гомозиготного генотипа С/С.

При изучении полиморфизма Arg158Cys гена ApoE в выборке больных с ожирением и АС выявлено, что частота встречаемости аллеля Т была ниже у больных с ожирением и АС, чем в группе сравнения (0,140 и 0,180 соответственно), однако установленные различия между группами не достигли уровня статистической значимости (p>0,05).

Таким образом, можно заключить, что носительство полиморфных маркеров Cys112Arg и Arg158Cys гена ApoE не оказывает влияния на процессы метаболизма, опосредующие риск развития атеросклероза при ожирении. Однако при изучении распределения аллелей гена LPL было установлено, что в группе больных с ожирением и АС по сравнению с пациентами с неосложненным ожирением аллель Ter (G) имеет значительно более низкую частоту встречаемости, что может указывать на его протективные свойства.

Как известно, ген ApoE экспрессируется в виде трех изоформ белка (АpoE2, АpoE3 и АpoE4), транскрипция которых определяется комбинацией различных полиморфных аллелей этого гена [10].

Так, полиморфизм ε3 кодирует белок, характеризующийся наличием цистеина в положении 112 и аргинина в положении 158 (cys112, arg158), полиморфизм ε2 кодирует белок, имеющий цистеин как в положении 112, так и 158 (cys112, cys158), а полиморфизм ε4 кодирует полипептид, содержащий аргинин в положениях 112 и 158 (arg112, arg158).

Анализ распределения частот полиморфизмов ε2, ε3 и ε4 гена ApoE у пациентов с ожирением и АС не показал статистически достоверных отличий по сравнению с группой больных с неосложненным течением заболевания (табл. 2).

Анализ распределения частот полиморфизма Ser447Ter гена LPL у больных ожирением и АС выявил достоверное снижение частоты встречаемости генотипа SerTer по сравнению с группой пациентов с неосложненным течением заболевания (p=0,04), что может указывать на протективное влияние этого генотипа.

Выявленное распределение свидетельствует, что развитие атеросклероза при ожирении может быть связано с носительством полиморфизма гена LPL. Однако полученные данные требуют проверки на более масштабной выборке.

При исследовании уровней адипокинов, цитокинов, показателей липидного и углеводного обмена выявлено достоверное увеличение содержания глюкозы (в 1,1 раза), ХС (в 1,2 раза), ТГ (в 1,7 раза), апелина (более чем в 2 раза), oxLDL (более чем в 5 раз), ИЛ-6 (более чем в 1,4 раза), sICAM (более чем в 1,1 раза), L-FABP (более чем в 1,2 раза) и снижение уровня адипонектина (более чем в 1,7 раза) у пациентов с ожирением и АС по сравнению с группой больных ожирением (табл. 3).

Полученные данные позволяют рассматривать указанные биомаркеры в качестве предикторов развития АС у больных ожирением.

Результаты исследования геномных, протеомных и метаболомных маркеров у больных ожирением и АС представлены в табл. 4 и 5. Проведенное исследование показало, что у носителей гетерозиготного генотипа ε2/ε3 гена ApoE не выявлено достоверных изменений углеводного, липидного обмена, адипокинового и цитокинового статусов по сравнению с носителями генотипа "дикого типа" - ε3/ε3.

При изучении протеомных и метаболомных маркеров у пациентов с ожирением и АС с генотипом ε3/ε4 гена ApoE обнаружено снижение уровня глюкозы, адипонектина и увеличение содержания oxLDL.

У больных ожирением и АС - носителей полиморфного генотипа ε2/ε2 отмечалось сниженное содержание адипонектина, ХС и повышенный уровень ТГ, адгезивных молекул sICAM, ИЛ-6, L-FABP по сравнению с больными - носителями генотипа ε3/ε3.

Поскольку наиболее выраженные изменения углеводного обмена, адипокинового, цитокинового статусов у пациентов с ожирением, осложненным АС, были выявлены у носителей генотипа ε2/ε2 гена ApoE, данный полиморфизм можно рассматривать в качестве маркера неблагоприятного течения АС при ожирении (рис.). Анализ протеомных и метаболомных маркеров у носителей различных полиморфизмов гена LPL не выявил достоверных различий.

У больных с ожирением и АС липидный профиль крови свидетельствует о глубоком нарушении элиминации липидных фракций и выраженном окислительном процессе, проявляющемся в увеличении содержания ТГ и oxLDL. Вероятно, в процессе атерогенеза ключевую роль играет комплекс генетических, иммунологических и метаболических механизмов. Кроме этого, полученные данные указывают на наличие дискоординационных изменений цитокинового статуса у больных с ожирением и АС. Многочисленные исследования показали, что адипонектин обладает противоатерогенным свойством, а снижение его концентрации является фактором риска развития сосудистой дисфункции [11-14].

Известно, что окисленные ЛПНП обладают способностью инфильтрировать стенки кровеносных сосудов. Поскольку oxLDL поглощаются макрофагами, их избыточное содержание приводит к перерождению макрофагов в пенистые клетки, что является предиктором формирования атеросклеротической бляшки. Кроме того, oxLDL вызывают повреждение клеток эндотелия, стимулируют моноциты, подавляют обратный транспорт макрофагов в кровеносное русло [15]. При генотипе ε2/ε2 выявлено увеличение содержания молекул адгезии и цитокинов, что может способствовать развитию воспалительного процесса в сосудистой стенке.

Таким образом, сравнительный анализ проатерогенных биомаркеров у больных с ожирением и АС выявил, что у носителей гомозиготного генотипа ε2/ε2 гена ApoE достоверно увеличивается содержание ТГ (на 47%), окисленных ЛПНП oxLDL (на 390%), ИЛ-6 (на 51%), адгезивных молекул sICAM (на 201%), белка - транспортера жирных кислот L-FABP (на 177%) и снижается уровень адипонектина (на 51%), что позволяет отнести их к клинически значимым предикторам АС. Полученные данные обосновывают целесообразность использования результатов геномных, протеомных и метаболомных исследований у больных ожирением в качестве прогностических маркеров развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Литература

1. Дедов И.И., Мельниченко Г.А. Ожирение: этиология, патогенез, клинические аспекты : руководство для врачей. М. : Медицинское информационное агентство, 2004. - 456 с.

2. Олейник О.А., Самойлова Ю.Г., Ворожцова И.Н. и др. Клиникометаболические и молекулярно-генетические механизмы формирования кардиоваскулярных осложнений при ожирении // Сибир. мед. журн. 2011. Т. 26. № 4. Вып. 2. С. 16-21.

3. Agarwal C., Obesity, Cohen H.W., Muzumdar R.H. et al. hyperglycemia and endothelial function in inner city Bronx adolescents: a crosssectional study // Int. J. Pediatr. Endocrinol. 2013. Vol. 1. P. 18.

4. Choquette A.C., Lemieux S., Tremblay A. et al. Evidence of aquantitative trait locus for energy and macronutrient intakes on chromosome 3q27.3: the Quebec Family Study // Am. J. Clin. Nutr. 2008. Vol. 4. P. 1142-1148.

5. Arai H. Oxidative modification of lipoproteins // Subcell. Biochem. 2014. Vol. 77. P. 103-114.

6. Assar M.E., Ruiz de Adana J.C., Angulo J. Preserved endothelial function in human obesity in the absence of insulin resistance // J. Transl. Med. 2013. Vol. 11. P. 263.

7. Мельниченко Г.А., Романцова Т.Е. Ожирение / под ред. И.И. Дедова, Г.А. Мельниченко. М. : Медицинское информационное агентство, 2006. 456 с.

8. Кравчун П.Г. , Кадыкова О.И., Габисония Т.Н. Роль адипоцитокинов в формировании нарушений липидного и углеводного обменов у кардиологических больных // Медицинские новости Грузии. 2012. № 12(213). С. 26-30.

9. Батурин А.К., Погожева А.В., Сорокина Е.Ю. и др. Изучение Trp64arg полиморфизма гена бета3-адренорецепторов у лиц с избыточной массой тела и ожирением // Вопр. питания. 2012. № 2. С. 23-27.

10. Lopez M.F., Krastins B., Ning M. The role of apolipoprotein E in neurodegeneration and cardiovascular disease // Expert Rev. Proteom. 2014. Vol. 11, N 3. P. 371-381.

11. Невзорова В.А., Помогалова О.Г., Настрадин О.В. Роль эндотелиальной дисфункции в прогрессировании метабо-лического синдрома от факторов риска до сосудистых ката // Тихоокеан. мед. журн. 2008. № 3. С. 69-74.

12. Appachi S., Kashyap S.R. Adiposopathy and cardiovascular disease: the benefits of bariatric surgery // Curr. Opin. Cardiol. 2013. Vol. 28, N 5. P. 540-546.

13. Веселовская Н.Г., Чумакова Г.А., Козаренко А.А. Адипокины как корригируемые факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний // Рос. кардиол. журн. 2010. № 6. С. 88-93.

14. Гинзбург, М.М., Крюков Н.Н. Ожирение. Влияние на развитие метаболического синдрома // Профилактика и лечение. М. : Медпрофилактика-М, 2002. 127 с.

15. Гуревич В.С. Современные представления о патогенезе атеросклероза // Болезни сердца и сосудов. 2006. № 4. С. 4-7.