Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_2994_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
121
развитию изолированных либо коморбидных патологических состояний,
становится предметом научно-обоснованного лечения в зависимости от фенотипа.
Помимо аллергических заболеваний, у пациентов с бронхиальной астмой
часто встречаются сопутствующие заболеваниями другой неаллергической
природы, которые влияют на утяжеление симптоматики бронхиальной астмы и,
как следствие, увеличивают расходы на лечение [Cazzola et al., 2022]. Поэтому их
раннее выявление и принятие своевременной и соответствующей тактики
лечения, влияет на исход бронхиальной астмы. В отличие от аллергических
заболеваний коморбидных с бронхиальной астмой, генетический вектор другого
спектра сопутствующих астме болезней, включая метаболические и сердечно-
сосудистые заболевания, недостаточно изучен. Исследованию генетического
компонента одной из формы коморбидности бронхиальной астмы с сердечно-
сосудистой патологией посвящена следующая глава.
122
ГЛАВА 4. ГЕНЫ-КАНДИДАТЫ СИНТРОПИИ «БРОНХИАЛЬНАЯ АСТМА
И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ»
Одной из особенностей клинического течения бронхиальной астмы является
её коморбидность с сердечно-сосудистыми заболеваниями [Stebbings, 1973; Dogra
et al., 2007; Johnson et al., 2010; Ferguson et al., 2014; Iribarren et al., 2012;
Christiansen et al., 2016; Tattersall et al., 2016; Zhang et al., 2022]. Более трети
пациентов с бронхиальной астмой отмечают симптомы артериальной гипертензии
[Patel et al., 2013], у них наблюдаются более выраженные атеросклеротические
изменения [Onufrak et al., 2007; Tattersall et al., 2022] и в целом высокие
показатели смертности от сердечно-сосудистых событий [Zhang et al., 2022].
Специфические признаки аллергического воспаления, характерные для
бронхиальной астмы, например, повышенный уровень эозинофилов, зачастую
являются индикаторами риска развития сердечной недостаточности и инсульта
[Pongdee et al., 2022], определяют коронарную нестабильность и худший
клинический исход после острого инфаркта миокарда [Niccoli et al., 2015].
По всей видимости, коморбидность способствует отягощенному течению,
как основного, так и сопутствующего заболевания. Отмечено, что тяжелое
течение бронхиальной астмы увеличивает риск коморбидности более чем в два
раза [Di Raimondo et al., 2020]. Сопутствующие бронхиальной астме болезни, как
правило, утяжеляют её течение [Zhang et al., 2009; Holguin et al. 2011], снижают
терапевтический контроль над ней [van Gent et al., 2007], что соответственно в
значительной степени ухудшает качество жизни пациентов с бронхиальной
астмой [Peters et al., 2018].
Среди основных причин в основе коморбидности бронхиальной астмы и
сердечно-сосудистых заболеваний рассматриваются патологические нарушения
регуляции тонуса гладкой мускулатуры [Salako, Ajayi, 2000], снижение функции
легких и сопровождающее системное воспаление [Ferguson, 2014]. Высокая
123
распространенность как бронхиальной астмы, так и сопутствующих сердечно-
сосудистых заболеваний в современном обществе, а также проблем, связанных с
лечением, делает актуальными исследования механизмов развития их
коморбидности, в том числе, молекулярно-генетических, и поиска эффективных
фармакологических мишеней для их лечения.
4.1. Материалы и методы исследования
4.1.1. Характеристика исследованных групп
На этапе поиска генов, связанных с развитием коморбидности бронхиальной
астмы и гипертонической болезни использованы три основные выборки
пациентов: (1) с «изолированной» бронхиальной астмой, (2) с бронхиальной
астмой в сочетании с гипертонической болезнью, (3) с гипертонической болезнью
без бронхиальной астмы в анамнезе. Пациенты были обследованы при
госпитализации в терапевтические и пульмонологические отделения медицинских
учреждений г. Томска в период 2017–2019 гг. Диагноз «бронхиальная астма» и
«гипертоническая болезнь» установлен на основании клинического обследования
пациентов согласно общепринятым критериям. Выборку пациентов с
«изолированной» бронхиальной астмой (n = 145, средний возраст 44,89 ± 8,86 лет)
составили 73,1 % женщин и 25,9 % мужчин; с «изолированной» гипертонической
болезнью в анамнезе (n = 144, средний возраст 51,27 ± 6,05 лет) – 32,6 % женщин
и 67,4 % мужчин; с бронхиальной астмой в сочетании с гипертонической
болезнью (n = 146, средний возраст 56,32 ± 10,47 лет) – 72,6 % женщин, 27,4 %
мужчин.
Кроме того, для сравнения все пациенты из группы с коморбидностью
бронхиальной астмы и гипертонической болезни были разделены на 2 подгруппы,
различающиеся по времени манифестации каждого из заболеваний
124
относительно друг друга. Группа пациентов, у которых развитие бронхиальной
астмы предшествовало гипертонической болезни, состояла из 64 человек (49
женщин, 15 мужчин; средний возраст 61,2 года), альтернативная группа
индивидов, у которых развитие гипертонической болезни предшествовало
бронхиальной астме, состояла из 33 человек (22 женщины, 11 мужчин; средний
возраст 59,6 лет). В работе использовали такой показатель как «возраст начала
заболевания», который был получен при опросе пациентов/соответствующих
записей медицинских историй. За время начала заболевания принимали время
начала характерных для бронхиальной астмы (приступы удушья, одышка) и
гипертонической болезни (стойкое повышение артериального давления)
симптомов.
Симптоматическая артериальная гипертензия была исключена, в том числе в
нехарактерных случаях молодого возраста начала гипертензии для некоторых
пациентов. В случае если от начала одного заболевания в течение года был
поставлен второй диагноз, пациента относили в группу согласно очередности
постановки диагноза.
Контрольная группа для исследования коморбидности бронхиальной астмы и
гипертонической болезни включала индивидов с отсутствием клинических
проявлений бронхиальной астмы и гипертонической болезни (n = 152, 112
женщин, 40 мужчин; средний возраст пациентов в группе 47,8 ± 9,9 лет).
Все обследованные (пациенты и здоровые индивиды) принадлежат к
восточным европейцам (преимущественно русские), проживающим на
территории г. Томска и Томской области.
4.1.2. Молекулярно-генетические методы
Генотипирование образцов ДНК для исследования коморбидности
бронхиальной астмы и гипертонической болезни проводили с помощью масс-
спектрометрии на приборе Sequenom MassARRAY® (США). Панели, состоящие
125
из 96 регуляторных SNPs, созданы с помощью программного обеспечения
Genotyping Assay Design, проверяющего возможность мультиплексирования
выбранных маркеров и автоматически генерирующего последовательности
праймеров и зондов для генотипирования с помощью масс-спектрометрии на
приборе Sequenom MassARRAY® (США).
4.1.3. Статистические методы
Для анализа использованы общепринятые статистические методы и
подходы, а также специфические методы, разработанные для генетических
данных. Обязательным этапом процедуры анализа биологических данных была
выполнена проверка согласия с равновесием Харди–Вайнберга (РХВ) с помощью
точного теста Фишера [Вейр, 1995]. Анализ ассоциаций между SNPs и
заболеваниями был проведен с использованием логистической регрессии с
поправкой на возраст и пол. Была протестирована аддитивная генетическая
модель. Для оценки структуры неравновесия по сцеплению (LD) использовали
программу Haploview version 4.2 [Barrett et al., 2005]. Гаплотипы оценивали с
помощью алгоритма EM, аналогичного методу, описанному Qin et al. [2002].
Анализ ассоциаций гаплотипов с развитием заболеваний выполнен с
использованием логистической регрессии с поправкой на пол и возраст.
Использовали пакет haplo.stats для программной среды R [Sinnwell, Schaid, 2018].
Для визуализации различий между изолированными и коморбидными
заболеваниями использовали кластерный анализ по методу Уорда и многомерное
шкалирование [Сошникова и соавт., 1999], основанные на частотах аллелей
изученных регуляторных SNPs.
Для анализа ассоциации маркеров с развитием коморбидных заболеваний в
зависимости от дебюта каждого из них сравнивали частоты аллелей и генотипов в
разных группах больных и здоровых индивидов, используя критерий χ2 с
126
поправкой Йетса на непрерывность. Возраст начала заболеваний отклонялся от
нормального распределения, поэтому данные приведены в виде медианы (Me) ±
стандартное отклонение (SD). Корреляционный анализ оценивали с
использованием коэффициента корреляции Спирмена.
Статистический анализ был проведен в среде программирования R. Также
использовали пакет программ STATISTICA 10.0. Порог значимости был
установлен на уровне p < 0,05.
4.1.4. Биоинформатические методы
Поиск генов коморбидности бронхиальной астмы и сердечно-сосудистых
заболеваний, в том числе лекарственных мишеней как возможных кандидатов
исследуемой коморбидности, а также оценку побочных эффектов лекарственных
препаратов, используемых для их лечения, осуществляли в сотрудничестве с
коллегами из ФИЦ Институт цитологии и генетики CO РАН (ИЦиГ СО РАН), г.
Новосибирск, Россия (лаборатория компьютерной протеомики, зав. лабораторией
– канд. биол. наук В.А. Иванисенко) и Билефельдского университета, г.
Билефельд, Германия (отдел биоинформатики и медицинской информатики,
руководитель – профессор, доктор наук Р. Хофештадт).
В разделе описаны результаты поиска генов лекарственных мишеней
исследуемой коморбидности бронхиальной астмы и артериальной гипертензии, а
также эффекты лекарственных препаратов, применяемых для лечения
бронхиальной астмы, на возможное развитие артериальной гипертензии, и
наоборот, эффекты препаратов, применяемых для лечения артериальной
гипертензии, в отношении развития бронхиальной астмы. Сделан акцент именно
на артериальной гипертензии, которая является фактором риска и прогрессии
болезней сердечно-сосудистой системы. Для этого использовали ресурс KALIS,
который интегрирует данные о фармакологическом действии лекарственных
препаратов, лекарственных мишенях и данные о побочном действии лекарств
127
[Shoshi et al., 2017], а также ресурс DrugBank v5.0.9, представляющий наиболее
полное собрание данных о лекарствах и лекарственных мишенях
[https://www.drugbank.ca/]. Для идентификации наиболее значимых генов
лекарственных мишеней, активация или ингибирование которых способствует
и/или предотвращает развитие астмы и/или артериальной гипертензии, выполнен
анализ «сверхпредставленности» лекарственных мишеней для четырех групп, в
зависимости от показания/противопоказания использования лекарственного
препарата для терапии рассматриваемых заболеваний. «Сверхпредставленность»
генов проводились в TargetMine, используя параметры, предложенные по
умолчанию, и коррекцию на множественное тестирование с помощью метода
Бенджамини Хохберга [Chen et al., 2011]. Скорректированное пороговое p-
значение было установлено на уровне 0,05, считая более низкие значения
статистически значимыми. Кроме того, для поиска генов коморбидности
бронхиальной астмы и артериальной гипертензии выполнена реконструкция
ассоциативных и регуляторных сетей, связанных с этими заболеваниями, с
помощью ANDSystem [Ivanisenko et al., 2015]. Анализ выявленных в сетях генов
осуществлен с помощью подходов, комбинирующих стандартные методы
приоритизации и оригинальные критерии для ранжирования генов [Saik et al.,
2018].
Для идентифицированных генов лекарственных мишеней и приоритетных
генов, выявленных в результате анализа ассоциативных генных сетей, были
выбраны регуляторные полиморфные варианты (eQTL SNPs) как наиболее
интересные с точки зрения их возможного эффекта на риск развития
коморбидности бронхиальной астмы и артериальной гипертензии. Для выбора
eQTL SNPs использовали ресурсы GTEx [http://www.gtexportal.org] и Blood eQTL
[Westra et al., 2013]. Для каждого анализируемого гена, задействованного в
развитии коморбидности астмы и артериальной гипертензии, из баз данных были
выбраны все SNPs, являющиеся eQTL, отнесенные к данной категории на
основании анализа экспрессии генов в цельной крови. Из этого списка SNPs
128
приоритетными для дальнейшего генотипирования считали варианты,
распространенные среди европейцев (частота редкого аллеля не ниже 5 % среди
европейцев). Кроме того, в исследование включили два низкополиморфных
варианта в гене BHLHE40 (частота редкого аллеля <5 % среди европейцев),
включая rs2470643 и rs56135202, не являющихся eQTL, но важных с точки зрения
их потенциальной значимости в качестве маркеров коморбидности бронхиальной
астмы и сердечно-сосудистых заболеваний.
Выбранные для анализа SNPs были оценены с помощью ресурса
RegulomeDB (Таблица В.1), который представляет собой систему оценки с
категориями от 1 до 6, присвоенными на основании экспериментальных и
теоретических данных о регуляторных функциях рассматриваемого варианта.
Минимальный балл RegulomeDB предполагает высокую вероятность влияния
полиморфизма на изменение экспрессии соответствующего гена [Boyle et al.,
2012].
Выявленные с помощью биоинформатических методов SNPs (Таблица В.1)
были использованы для генотипирования у пациентов с коморбидными и
изолированными фенотипами, а также в контрольной группе, для определения их
значимости относительно развития «изолированных» и коморбидных форм
бронхиальной астмы и гипертонической болезни.
4.2. Результаты и обсуждение
4.2.1. Молекулярные мишени лекарств для терапии бронхиальной
астмы и гипертонической болезни
В некоторых случаях причиной развития сопутствующих патологических
состояний становится терапия основного заболевания. Например, широкое
действие некоторых препаратов, в частности кортизола может привести к разным
129
системным осложнениям, включая гипертонию, метаболический синдром,
повреждения костей и нейрокогнитивные нарушения [Barbot et al., 2020].
Развитие фибрилляции предсердий, лидирующей причины смерти от сердечно-
сосудистых заболеваний [Ардашев с соавт., 2019], вызывает серьезную
озабоченность и не только в связи с приемом препаратов для лечения заболеваний
сердечно-сосудистого спектра, но и использования химиотерапевтических
средств, нестероидных противовоспалительных и ряд других лекарственных
препаратов [Tamargo et al., 2012]. Поэтому анализ побочных эффектов лекарств,
используемых для лечения бронхиальной астмы и артериальной гипертензии,
является важным для оценки потенциальной возможности их влияния на развитие
коморбидности [Zolotareva et al., 2019]. Для анализа использованы различные
источники, в том числе привлечен ресурс KALIS [Shoshi et al., 2017],
разработанный на основе информации о побочных эффектах большинства,
используемых в мире лекарственных препаратов, важным достоинством которого
является постоянная обновляемость информации.
Согласно полученным данным, используемые для лечения бронхиальной
астмы лекарства (включая моноклональные антитела, глюкокортикоиды и β
2
-
адреномиметики) имеют существенный побочный эффект в виде развития
артериальной гипертензии (Таблица 14).
Таблица 14 – Лекарства, используемые в терапии бронхиальной астмы, с побочным эффектом в
виде развития артериальной гипертензии
Наименование
Фармакологическая группа
Частота эффекта
Тоцилизумаб
Моноклональные антитела (анти IL6R)
1/10000
Будесонид
Глюкокортикостероиды
Неизвестно
Метилпреднизолон
Глюкокортикостероиды
Неизвестно
Преднизолон
Глюкокортикостероиды
Неизвестно
Фенотерол
Селективный бета2-адреномиметик
1/1000
Сальбутамол
Селективный бета2-адреномиметик
1/1000
130
Семь препаратов, используемые для лечения артериальной гипертензии,
противопоказаны для пациентов с бронхиальной астмой, включая тимолол,
надолол, соталол, пиндолол, карведилол, лабеталол, пропранолол (анаприлин).
Все эти препараты относятся к классу неселективных бета-адреноблокаторов и
могут усугублять течение астмы.
Обнаружено, что 109 генов значительно «сверхпредставлены» среди всех
идентифицированных лекарственных мишеней (Таблица 15) [Zolotareva et al.,
2019]. Во всех четырех группах лекарственных препаратов, дифференцированных
по показанию/противопоказанию для лечения бронхиальной астмы/артериальной
гипертензии, наиболее значимыми оказались гены лекарственных мишеней,
кодирующие адренергические рецепторы.
Таблица 15 – «Сверхпредставленные» гены лекарственных мишеней в группах,
дифференцированных в зависимости от показания/противопоказания лекарственных
препаратов для лечения бронхиальной астмы и артериальной гипертензии
Группа
Число
лекарств
Число
мишеней
Наиболее значимые гены лекарственных мишеней
1
2
3
4
Для лечения
астмы
61
81
ADORA1, ADORA2, ADORA2B, ADORA3, ADRB1,
ADRB2, ADRB3, ANXA1, CYSLTR1, HDAC2, IL5,
NR3C1, PDE3A, PDE4A, PDE4B, PDE4C
Противопоказан
ы для лечения
астмы
45
142
ABCC1, ABCC2, ADRB1, ADRB2, AKR1C3, ALOX5,
IKBKB, KCNQ2, KCNQ3, PPARA, PPARG, PRKAA1,
PRKAB1, PRKAB2, PTGDR2, PTGS1, PTGS2
Для лечения
артериальной
гипертензии
99
128
ACE, ADRA1A, ADRA1B, ADRA1D, ADRA2A,
ADRA2B, ADRB1, ADRB2, AGTR1, AGTR2,
BDKRB1, CA1, CA4, CACNA1B, CACNA1C,
CACNA1D, CACNA1F, CACNA1H, CACNA1S,
CACNA2D1, CACNA2D2, CACNA2D3, CACNB1,
CACNB3, CACNB4, CACNG1, KCNH2, KCNH6,
KCNH7, NR3C2, SCNN1A, SCNN1B, SCNN1D,
SCNN1G, SLC12A, SLC12A3
Противопоказан
ы для лечения
артериальной
гипертензии
94
188
ADRA1A, ADRA1B, ADRA1D, ADRA2A, ADRA2B,
ADRA2C, ADRB1, ADRB2, ADRB3, ANXA1, FGA,
FLT1, FLT4, HTR1A, HTR1B, HTR1D, HTR1E,
HTR1F, HTR2C, HTR7, ITGA2B, ITGB3, MAOA,
MAOB, NR3C1, PAH, PDGFRB, PGR, PLAUR, PLG,
PTGS2, SERPINB2, SERPINE1, SLC18A1, SLC18A2,
SLC6A2, SLC6A3, SLC6A4, TAAR1, VKORC1
Примечание. Жирным шрифтом выделены лекарственные мишени, сверхпредставленные более
чем в одной группе.
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана