Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Univerzita Komenského / Prírodovedecká fakulta / Biochemická variabilita

3 (geneticka_predispozicia.doc)

Genetická predispozícia pre aterosklerózu

    Využitie nových biochemických a genetických markerov na predikciu rizika vzniku aterosklerózy umožňuje vyhľadávanie rizikových jedincov dlho pred jej klinickou manifestáciou, čo sa darí najmä rýchlemu pokroku molekulárno-biologických techník. (Lopez-Miranda et al. 1994, Ordovas et al. 1998).

    Technológie rekombinantnej DNA umožnili štúdium rizikových génov na úrovni DNA. Viaceré polymorfizmy boli opísané pre gény apolipoproteínov alebo rôznych enzýmov, pričom niektoré sú združené s abnormálnymi fenotypmi. DNA markery niekedy korelujú so zmenami hladín lipoproteínov (LP), apolipoproteínov, či iných dôležitých biochemických parametrov v plazme, známych ako rizikové faktory pre aterosklerózu, v iných prípadoch predstavujú nezávislú predpoveď. Nemožno očakávať, že DNA markery nahradia kvantitatívne určovanie hladín napr. LP , ale spolu s týmto vyšetrením by sa mala zlepšiť detekcia aterosklerózy. Možno očakávať, že ďalšie štúdie umožnia určiť podstatu príslušných mutácií, čo v konečnom dôsledku umožní detekciu rizikových jedincov a zavedenie ochranno-liečebného účinku u nich (Ferák a Sršeň 1990).

    V priebehu posledných rokov nastal významný pokrok v definovaní genetických rizikových faktorov. Zoznam možných génov a ich polymorfizmov zúčastnených v patogenéze  kardiovaskulárnych ochorení je rozsiahly, pričom najvýznamnejšie poznatky sa získali v oblasti lipoproteínového metabolizmu. Niektoré z  polymorfizmov kandidátnych génov sú intenzívne študované a ich asociácia s cievnymi ochoreniami je dokumentovaná. Identifikácia génových variantov zahrnutých v procese aterosklerózy, jej vzniku a priebehu, vrátane jej komplikácií, nám umožňuje lepšie pochopiť etológiu a mechanizmus tohto ochorenia (Cambien 1997). Ide hlavne o štúdium kandidátnych génov, ktoré umožňuje testovať gény zodpovedajúce za variácie vo fenotype. Tento prístup zahŕňa testovanie, či polymorfizmus génov, ktoré môžu byť zodpovedné za ochorenie (odtiaľ termín kandidátne), koreluje v populácii alebo rodinných štúdiách s náchylnosťou k ochoreniu. Presnejšie táto metóda zahŕňa použitie genetických markerov (v géne alebo v jeho blízkosti) na zistenie, či tieto polymorfizmy sú asociované s fenotypom v populácii alebo segregujú s fenotypom v rodinách. Pričom polymorfizmy pre takéto štúdie môžu byť buď polymorfizmy proteínov alebo DNA polymorfizmy (Smolková 1998).

     Veľmi rozsiahle a početné štúdie možných vplyvov jednotlivých kandidátnych génov v rozvoji hypercholesterolémie, hypertenzie a diabetu 2. typu, v posledných desaťročiach nepriniesli veľké množstvo pozitívnych a potvrdených vplyvov. Hlavnou príčinou tohoto stavu je s veľkou pravdepodobnosťou to, že genetická determinácia všetkých týchto rizík je polygénna a účasť každého jednotlivého kandidátneho génu je malá, ak nie zanedbateľná. Genetická determinácia je vlastne individuálne zvýšená citlivosť k negatívnym vplyvom vonkajšieho prostredia (Poledne, Hubáček a Piťha 2002).

    K analýze genetickej determinácie predčasnej aterosklerózy prispieva v posledných rokoch analýza perimentálnych modelov transgénnych zvierat. Ich ateroskleróza je síce od ľudskej vzdialená viac ako iné experimentálne modely, ale tento prístup odhaduje účasť jednotlivých génov v patogénnom procese. Sú tiež vhodným prístupom k prvým pokusom o génovú terapiu aterosklerózy (Poledne 2002).

Polymorfizmus génu pre apolipoproteín E (APO E)

    Apolipoproteín E (apo E) hrá kľúčovú úlohu v metabolizme lipoproteínov (LP). Jednak je dôležitou štrukturálnou zložkou niekoľkých tried plazmatických LP a zároveň plní funkciu ligandu pre väzbu LP na bunkové receptory. Gén pre  apo E je lokalizovaný na 19. chromozóme. Gén tvoria 4 exóny a 3 intróny, jeho celková dĺžka s regulačnými oblasťami je približne 5500 bp, dĺžka vlastného génu a jemu zodpovedajúcej mRNA je 3 597 a 1 163 nukleotidov. Produkt translácie je 317 aminokyselín. Zo známej primárnej štruktúry Weisgraber et al. (1982) odhadli sekundárnu proteínovú štruktúru, ktorú tvorí alfa helix (62%), beta štruktúra skladaného listu (9%), beta ohyby (11%) a náhodné zvinutia (18%).

    Genetický polymorfizmus prvýkrát popísal Utermann et al. (1975, 1977). Apo E gén je kódovaný troma najvýznamnejšími alelami označovanými ε2, ε3, ε4. Spomínané tri alely môžu kombináciami tvoriť až šesť fenotypových prejavov. Jednotlivé alely sa geneticky líšia substitúciami báz v pozíciách 158 a 112 dôsledkom čoho sú odlišné vlastnosti ich produktov. Každá izoforma apo E má svoju fyzikálnu a fyziologickú charakteristiku a je asociovaná s inými ochoreniami. Bodová substitúcia spôsobuje zámenu cysteínu za arginín. Alela ε3 obsahuje v pozícii 112-cysteín a v pozícii 158-arginín, alela ε2 obsahuje v oboch pozíciách cysteín a alela ε4 obsahuje v oboch pozíciách arginín.

Jednotlivé genotypy apoE sa dajú určiť pomocou metódy RFLP za použitia restrikčných miest restrikčnej endonukleázy Hha I, ktoré sú zároveň polymorfnými miestami. Pre jednotlivé genotypy je charakteristická dĺžka restrikčných fragmentov, ktoré sa líšia veľkosťou a oddeľujú sa elektroforézou na polyakrylamidovom géli.

    V porovnaní s ε3, alela ε2 je asociovaná s nižšími hodnotami celkového cholesterolu v plazme, LDL-cholesterolu, apo B a o niečo vyššími hladinami triglyceridov. Nositelia alely ε4 majú opačné charakteristiky, preto sú z hľadiska účasti na vývine aterosklerózy rizikovejší (Weisgraber et al. 1982, Mahley a Innerarity 1983). V niektorých štúdiách sa  však nepodarilo preukázať vzťah medzi genotypmi apo E a KVO (Lehtinen et. al. 1995, Malle et al. 1996).

Polymorfizmus  pre angiotenzín konvertujúci enzým (ACE)

    Jedným zo sledovaných kandidátnych génov pre kardiovaskulárnych ochorení je gén pre angiotenzín konvertujúci enzým (ACE).

    ACE ovplyvňuje metabolizmus dvoch dôležitých vazoaktívnych peptidov – angiotenzinu II a bradykínu. Angiotenzin II vzniká účinkom ACE z neaktívneho dekapeptidu angiotenzínu I a má vazokonstrikčné účinky a zároveň aktivuje proliferáciu buniek hladkého svalstva. Bradykín je štiepený ACE na neaktívny kinín, je významným vazodilatátorom a má inhibičný účinok na proliferáciu buniek hladkého svalstva. ACE teda ovplyvňuje vazodilatáciu kardiovaskulárneho systému a reguluje svalový tonus a elektrolytickú rovnováhu (Hubáček a Poledne 1999).

    Gén pre ACE je lokalizovaný na 17. chromozóme, pričom približne 17000 nukleotidov je usporiadaných do 26 exónov a 25 intrónov. Exóny kódujú približne 4 300 nukleotidov dlhú mRNA, prepisom ktorej vzniká 1 306 aminokyselín dlhý ACE polypeptid (vrátane 29 aminokyselín signálneho peptidu) (Soubrier et al. 1993).

    V géne bolo popísaných niekoľko polymorfizmov, pričom najčastejšie sledovaným je inzerčno/delečný polymorfizmus charakterizovaný prítomnosťou inzercie (I) alebo delécie (D) 287 nukleotidov alu sekvencie v intróne 16.

Plazmatická hladina ACE je stabilná u každého jednotlivca, ale interindividuálne sa líši, pričom homozygoti D/D majú hladinu ACE takmer dvojnásobnú oproti homozygotom I/I (Tiret et al. 1992).

O´Malley et al. (1999) uvádza mnohé štúdie, ktoré sledovali vzťah D/D genotypu ku zvýšenému výskytu aterosklerózy, hypertenzie či infarktu myokardu u jej nositeľov. Jednoznačná rizikovosť alely D sa však nepodarilo preukázať. Dá sa iba konštatovať, že  delečná alela je rizikovým faktorom kardiovaskulárnych ochorení,  aj keď nie tak silným ako sa pôvodne predpokladalo (Samani et al. 1996). ACE-inhibícia má svoje orgánovo-protektívne vlastnosti, z ktorých najvýznamnejšie sú kardioprotektívne, vaskuloprotektívne i renoprotektívne. Ich komplexný mechanizmus účinku sa ukázal v mnohých klinických sledovaniach, v priaznivom vplyve pri liečbe artériovej hypertenzie, srdcovom zlyhaní, u pacientov po prekonanom infarkte myokardu, pri diabetickej nefropatii, aj u pacientov v koncovom štádiu renálneho zlyhania.