Здоровая генетическая смерть
Кардиология
"Мы победили!" — произнес Фидиппид, древнегреческий гонец, пробежавший почти 200 миль за два дня в 490 году до н. э. в Афинах,— и упал замертво. Увы, это регулярное явление: умирают молодые спортсмены, находящиеся под медицинским контролем: камерунец Марк-Вивьен Фоэ, бразильцы Уго Кунью и Сержинью, словенец Неджад Ботойнич, грузин Шалва Алхазава, венгр Миклош Фехер, украинец Андрей Павицкий. У безвременной смерти людей молодого и среднего возраста, не жаловавшихся ни на недомогание, ни на сердечные боли, не имевших истории сердечно-сосудистых заболеваний, вполне могут быть генетические причины.
Генетические исследования позволят обнажить причины внезапной сердечной смерти
Фото: SCIENCE PHOT / SKX / Science Photo Library/ AFP
Внезапная сердечная смерть на сегодняшний день является самым распространенным исходом сердечно-сосудистых заболеваний. Она определяется как летальный исход, наступивший по причине кардиальной патологии в течение одного часа (или 24 часов при отсутствии свидетелей смерти) с момента возникновения симптомов недомогания у лиц, состояние которых оценивалось накануне трагического события как стабильное и не вызывающее опасений (согласно определению Европейского общества кардиологов). Чаще всего внезапная сердечная смерть развивается на фоне ишемической болезни сердца, чуть реже на фоне нарушений ритма сердца и еще реже на фоне другой сердечной патологии. Умирают внезапной сердечной смертью преимущественно мужчины молодого и среднего возраста. Пик смертности наступает в возрасте около 40 лет. Выживаемость лиц, перенесших остановку сердца, невысока и достигает уровня в 20% при условии, что пострадавший находится в лечебном учреждении, где ему могут оказать грамотную реанимационную помощь. Более 50% лиц с сердечно-сосудистой патологией умирают внезапно. Однако еще большее количество умерших внезапной сердечной смертью не имеют выявленного сердечно-сосудистого заболевания, и тогда внезапная сердечная смерть становится первым и последним симптомом патологии сердца.
Какова же природа внезапной сердечной смерти? Внезапная сердечная смерть развивается при взаимодействии внешних (факторов окружающей среды) и внутренних факторов (состояние человеческого организма). В свою очередь, внутренние факторы можно разделить на модифицируемые (на которые можно повлиять) и немодифицируемые (факторы, которые мы, к сожалению, пока изменить не в силах). Совокупность всех этих факторов и рассматривается как предрасположенность к внезапной сердечной смерти. К внешним факторам можно отнести чрезмерное употребление алкоголя, курение, неправильное питание, которые предрасполагают к развитию сердечно-сосудистой патологии, приводящей, соответственно, к внезапной сердечной смерти. К внутренним модифицируемым факторам риска внезапной сердечной смерти относятся изменения биохимических показателей крови (увеличение концентрации общего холестерина, липопротеинов низкой плотности, триглицеридов, уменьшение концентрации липопротеинов высокой плотности, увеличение концентрации глюкозы плазмы крови натощак), повышение частоты сердечных сокращений, изменения ритма сердца, повышение артериального давления, увеличение массы тела. К немодифицируемым, но крайне важным факторам риска внезапной сердечной смерти относятся генетические факторы. Генетические факторы — это те факторы, которые сопровождают человека на протяжении всей его жизни и их нельзя изменить. Но знание о существовании генетической предрасположенности к внезапной сердечной смерти для конкретного человека необходимо, поскольку позволяет начать профилактические мероприятия по предотвращению внезапного летального исхода задолго до развития клинической картины не только самой внезапной сердечной смерти, но и сердечно-сосудистого заболевания, которое лежит в ее основе.
Под генетическими факторами риска подразумевают изменения структуры молекулы ДНК — основы наследственности человеческого организма. Эти изменения (мутации) на молекулярном уровне могут быть представлены заменами одного нуклеотида на другой (однонуклеотидные замены/полиморфизмы), вставкой одного или нескольких нуклеотидов (инсерции), удалением одного или нескольких нуклеотидов (делеции) цепочки ДНК. С точки зрения внезапной сердечной смерти в мире активно изучаются молекулярно-генетические маркеры внезапной сердечной смерти. НИИ терапии и профилактической медицины в течение последних 20 лет занимается поиском изменений структуры ДНК, которые могут быть факторами риска внезапной сердечной смерти. За эти годы в отношении внезапной сердечной смерти изучено более 30 однонуклеотидных полиморфизмов, делеций и инсерций генов. Получены результаты по связи ряда полиморфизмов генов с внезапной сердечной смертью.
Известны основные факторы риска и сердечно-сосудистые заболевания, лежащие в основе внезапной сердечной смерти. Поэтому сначала в отношении связи с внезапной сердечной смертью мы рассматривали однонуклеотидные полиморфизмы, которые выявлены как маркеры риска этих состояний в российских и зарубежных исследованиях. В результате показана ассоциация с внезапной сердечной смертью для молекулярно-генетических маркеров ишемической болезни сердца: rs1010 гена VAMP8, rs20455 гена KIF6, rs2298566 гена SNX19 и молекулярно-генетического маркера нарушения ритма сердца rs35594137 гена GJA5.
В мире исследования по поиску молекулярно-генетических маркеров внезапной сердечной смерти также довольно актуальны и распространены. В ряде таких исследований выявлены однонуклеотидные полиморфизмы генов, которые связаны с внезапной сердечной смертью. Однако необходима их проверка на пригодность для использования в качестве маркеров повышенного риска развития внезапной сердечной смерти в российской популяции, поскольку каждая этническая, популяционная, возрастная и половая группа имеют свои генетические особенности и нельзя слепо экстраполировать результаты зарубежных исследований на собственную популяцию. Мы изучили часть из выявленных в зарубежных исследованиях молекулярно-генетических маркеров и показали ассоциацию с внезапной сердечной смертью для полиморфизмов rs1799983 гена NOS3, rs10918859 гена NOS1AP, rs2228314 гена SREBF2, rs187238 гена IL18.
С развитием генетики, молекулярной биологии и биоинформатики в настоящее время становятся все более доступны современные высокотехнологичные методы молекулярно-генетического анализа, такие как секвенирование следующего поколения и полногеномные ассоциативные исследования. Эти методы позволяют в довольно короткий промежуток времени получить список молекулярно-генетических маркеров того или иного заболевания. И исследователям остается только проверить их рутинными методами с целью отобрать молекулярно-генетические маркеры, которые вносят основной вклад в развитие патологии. Таким образом, следующим этапом нашего исследовательского проекта стало проведение собственного полногеномного ассоциативного исследования внезапной сердечной смерти, которое позволило выявить список вероятных молекулярно-генетических маркеров внезапной сердечной смерти, большинство из которых ранее даже и не подозревались в причастности к ее развитию. На сегодняшний день из этого списка подтверждена ассоциация с внезапной сердечной смертью однонуклеотидного полиморфизма rs35089892 гена CAMK2B.
Таким образом, на сегодня мы имеем девять молекулярно-генетических маркеров, которые ассоциированы с повышенным риском внезапной сердечной смерти. Полученные данные крайне важны: в будущем они помогут определять индивидуальный риск и предупреждать развитие внезапной сердечной смерти, используя выявленные маркеры в комплексе с внешними и внутренними модифицируемыми факторами риска этого трагического исхода сердечно-сосудистой патологии, которая зачастую "молчит" на протяжении всей жизни человека.
Проблема ВСС пока далека от решения. В настоящее время изучены на ассоциацию с ВСС 154 гена, в каждом известны сотни мутаций и полиморфизмов. Однако не придумано еще способов интерпретации даже нескольких десятков генетических маркеров в виде надежной оценки индивидуального риска развития ВСС, не говоря уже о результатах секвенирования целого генома. Описаны случаи, когда у долгожителей находили мутации, которые считаются предрасполагающими к ВСС, однако у них они не реализовали своего патогенного потенциала. Большинство случаев ВСС относится к категории мультфакториальных. То есть к печальному исходу приводит неблагоприятное сочетание внешних факторов и наследственной предрасположенности. Простой, но очень важный показатель последней — семейная история: кто, чем из родственников болел, в каком возрасте и от чего умер. Если в семейной истории есть случаи внезапной смерти до 55 лет у мужчин и 65 лет у женщин, то это повод проконсультироваться с кардиологом с целью исключения/профилактики наиболее частых причин ВСС.
Мы находимся на этапе накопления знаний. Ученые многих стран работают над решением проблемы ВСС. Постепенно начинает использоваться в практике судебно-медицинской экспертизы молекулярная аутопсия, то есть в случае ВСС в молодом возрасте секвенируют экзом/геном с целью поиска причинных мутаций.
А пока ученые ищут ответы на сложные вопросы, гораздо более простые методы (ЭКГ, УЗИ) и правильная организация работы позволяют в разы снизить частоту случаев ВСС у спортсменов. Статистика показала, что в тех странах, где эффективно работает спортивная медицина, частота ВСС среди спортсменов ниже, чем в популяции.
Знание о генетической предрасположенности к внезапной сердечной смерти позволяет начать профилактические мероприятия по предотвращению летального исхода задолго до развития клинической картины
Рис.1 Встречаемость у мужчин старше 50 лет вариантов однонуклеотидного полиморфизма (условный номер rs3864180) в гене GPC5 (кодирует белок глипикан 5, член семейства гепаринсульфатных протеогликанов), ассоциированном с внезапной сердечной смертью у мужчин
Рис.2 Встречаемость у мужчин моложе 50 лет вариантов однонуклеотидного полиморфизма (условный номер rs3010396) в гене CASQ2 (кодирует белок, связывающий кальций в клетках сердечной мускулатуры), ассоциированном с внезапной сердечной смертью у мужчин
Рис.3 Встречаемость у женщин вариантов однонуклеотидного полиморфизма (условный номер rs3010396) в гене CASQ2 (кодирует белок, связывающий кальций в клетках сердечной мускулатуры), ассоциированном с внезапной сердечной смертью
Материалы и методы исследования
Группа умерших была сформирована по критериям Всемирной организации здравоохранения в 1999-2012 годах. Аутопсийный материал взят от 352 внезапно умерших жителей Октябрьского района города Новосибирска. Средний возраст умерших — 53,2+8,7 года, мужчин — 70,9%, женщин — 29,1%. В группу включены случаи смерти, наступившей в течение одного часа или — при отсутствии свидетелей — в течение не более 24 часов и, по данным аутопсии, имевшей сердечный генез. В группу не включались умершие с морфологическими признаками инфаркта миокарда или кардиомиопатий.
Группа контроля, 195 человек, была подобрана из жителей того же Октябрьского района Новосибирска. Отбор велся по базе ДНК, сформированной во время исследования HAPIEE (Health, Alcohol & Psychosocial Factors in Eastern Europe) и MONICA (Monitoring of Trends & Determinants in Cardiovascular Deseases). Мужчины составили 64,5%, женщины — 35,5%, средний возраст группы — 53,5+8,3 года. Была также подобрана группа подростков, учащихся общеобразовательных школ того же Октябрьского района Новосибирска: 14-17 лет, средний возраст 15,5+0,9 года, мальчики — 83,0%, девочки — 17,0%, базой для этой группы послужило исследование НИИ терапии и профилактической медицины Сибирского отделения Российской академии медицинских наук.
ДНК выделялась методом фенолхлороформной экстракции из аутопсийного материала, которым служили ткани миокарда, и из крови людей из контрольных групп. Выбор однонуклеотидных полиморфизмов основывался на последних данных зарубежных исследователей, в том числе полногеномных, в которых показана ассоциация ВСС с рядом однонуклеотидных полиморфизмов генов GPC5, CASQ2, NOS1AP, GPD1L на фоне ИБС.
Для проверки ассоциации с ВСС в русской популяции были отобраны полиморфизмы rs3864180 гена GPC5, rs3010396 гена CASQ2, rs10918859 гена NOS1AP, rs9862154 региона гена GPD1L. Детекцию полиморфизма rs3864180 гена GPC5 проводили методом полимеразной цепной реакции с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. Генотипирование по полиморфизмам rs3010396 гена CASQ2, rs10918859 гена NOS1AP, rs9862154 региона гена GPD1L выполнено методом полимеразной цепной реакции в реальном времени на приборе AB 7900НT с использованием TaqMan-зондов (Applied Biosystems, США).
При статистической обработке результатов определены частоты генотипов и аллелей изучаемых однонуклеотидных полиморфизмов в группе с внезапной сердечной смертью и в контрольных группах и оценено — с использованием критерия хи-квадрат по Пирсону — соответствие частот генотипов равновесию Харди--Вайнберга в контрольной группе.
Относительный риск внезапной сердечной смерти по конкретному аллелю или генотипу вычисляли как отношение шансов с использованием точного двухстороннего критерия Фишера и критерия хи-квадрат по Пирсону. Далее в контрольной группе проводили анализ различий у носителей разных генотипов по нескольким показателям: систолическое, диастолическое, пульсовое давление, частота сердечных сокращений, уровень общего холестерина и липопротеидов низкой плотности, триглицеридов, индекс атерогенности, содержание глюкозы. Нормальность распределения значений показателей проверяли с помощью теста Колмогорова--Смирнова для одной выборки. В случае ненормального распределения значений использовали Н-тест Крускала--Уоллиса для двух и более выборок и U-тест Манна--Уитни для двух независимых выборок.
При разделении групп по возрасту был выбран рубеж 50 лет. Возраст старше 50 лет — один из факторов риска развития ишемической болезни сердца, наиболее частого субстрата для развития внезапной сердечной смерти. Таким образом, были условно разделены случаи внезапной сердечной смерти, в основе которых, скорее всего, лежит ишемическая болезнь сердца, и случаи внезапной сердечной смерти с другой патофизиологической основой.
Группа подростков включена в исследование с целью обнаружения возможной возрастной динамики частот генотипов и аллелей изучаемых полиморфизмов генов. Такой факт описан нами ранее для rs2228314 гена SREBF2.