Генетические биомаркеры различных подтипов ишемического инсульта


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2020.3.96-99

Г.М. Минибаева, Л.Б. Новикова, Т.В. Викторова

Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, Россия
Актуальность. Ишемический инсульт (ИИ) – одна из главных причин смерти и инвалидности во всем мире. Выделяют атеротромботический (АТИ) и кардиоэмболический (КЭИ) подтипы ИИ. Для своевременной диагностики и прогнозирования исходов при разных подтипах ИИ важной задачей является выявление наиболее информативных биомаркеров, в т.ч. генетических.
Цель исследования: поиск генетических биомаркеров для прогнозирования исходов различных подтипов ИИ на основе анализа уровня экспрессии гена CD46.
Методы. В работе были использованы образцы РНК 79 неродственных индивидов, в т.ч. 21 пациента с КЭИ, 20 – с АТИ, 21 – с транзиторной ишемической атакой и 17 практически здоровых лиц. С целью изучения роли гена CD46 в развитии ИИ нами проводился молекулярно-генетический анализ уровня его экспрессии.
Результаты. Показана важная роль гена CD46 в развитии АТИ. Сравнительный анализ с контрольной группой показал, что у мужчин с АТИ наблюдалось значительное повышение уровня экспрессии гена CD46, тогда как у женщин, напротив, уровень экспрессии гена CD46 оказался существенно ниже.
Заключение. Полученные данные свидетельствуют о важной роли гена CD46 в развитии данной патологии и возможности его использования в качестве генетического биомаркера атеротромботического подтипа ИИ.
Ключевые слова: ишемический инсульт, атеротромботический инсульт, кардиоэмболический инсульт, биомаркеры, ген CD46

Введение

Одной из наиболее важных медико-социальных проблем здравоохранения являются сосудистые заболевания головного мозга, значимость которых определяется их высокой долей в структуре заболеваемости и смертности, а также значительными показателями трудовых потерь и инвалидизации населения [1]. Ежегодная смертность от инсультов в России превышает аналогичный показатель в мире и составляет 175 случаев на 100 тыс. населения в год. Перенесенный инсульт налагает особые обязательства на членов семьи больного, значительно снижая их трудовой потенциал, и ложатся тяжелым социально-экономическим бременем на общество в целом [2]. Важно и то обстоятельство, что в последние годы имеет место тенденция к «омоложению» инсульта. Наблюдается увеличение его распространенности среди лиц трудоспособного возраста, как у мужчин, так и у женщин [3]. Все это обусловливает повышенный научный интерес к проблеме инсульта, поиску путей его профилактики и эффективного лечения [4].

Хотя инсульт в 1,25 раза чаще развивается у мужчин, суммарное число женщин, умерших от этого заболевания, существенно выше, что, возможно, связано с большей продолжительностью жизни женщин [5]. В структуре церебрального инсульта преобладают ишемические поражения головного мозга, доля которых достигает 65–75% [6].

Выделены различные подтипы ишемического инсульта (ИИ), что определяется разницей в механизмах формирования ишемии. Так, в случае развития атеротромботического подтипа инсульта (АТИ) его причиной служит атеросклероз церебральных артерий крупного или среднего калибра. Этот тип ИИ формируется ступенеобразно и характеризуется нарастанием симптоматики на протяжении нескольких часов или суток. Кардиоэмболический подтип инсульта (КЭИ) развивается вследствие полной или частичной закупорки эмболом артерии мозга и характеризуется высокой смертностью. Для своевременной диагностики и прогнозирования исходов при разных подтипах ИИ важной задачей является выявление наиболее информативных биомаркеров, в т.ч. генетических.

Различия в патогенезе подтипов ИИ определяются особенностями молекулярно-генетических механизмов, вовлеченных в этот процесс.

G.C. Jickling et al. (2010, 2012) установили, что мРНК гена CD46 может использоваться в качестве потенциального маркера для дифференциальной диагностики разных подтипов ИИ, т.к. CD46 является частью каскада комплемента, который регулирует развитие воспаления, наиболее характерного для АТИ [7, 8].

Цель настоящего исследования состояла в поиске генетических биомаркеров для прогнозирования исходов различных подтипов ИИ на основе анализа уровня экспрессии CD46.

Дизайн исследования

Дизайн исследования заключался в сравнении уровня экспрессии CD46 в образцах периферической венозной крови в группах с разными подтипами ИИ и в зависимости от пола.

Методы

В работе были использованы образцы РНК 79 неродственных индивидов, проживавших на территории Республики Башкортостан.

В группу обследованных больных разными подтипами ИИ вошли 21 пациент с КЭИ и 20 – с АТИ. Кроме того, в качестве группы сравнения был обследован 21 пациент с диагнозом «транзиторная ишемическая атака» (ТИА).

Контрольную группу составили 17 практически здоровых индивидов, сопоставимых с больными по возрасту, полу и этнической принадлежности, без хронических заболеваний, в т.ч. без патологии сердечно-сосудистой системы в анамнезе.

С целью изучения роли гена CD46 в развитии ИИ нами проводился молекулярно-генетический анализ уровня его экспрессии. Образцы РНК выделяли из плазмы периферической венозной крови больных тризоловым методом. Целостность РНК оценивали электрофорезом в 1%-ном агарозном геле по соотношению интенсивностей полос, соответствовавших 28S и 18S рРНК. Синтез первой цепи кДНК проведен с помощью реакции обратной транскрипции. Анализ осуществлен методом ПЦР на термоциклере «RotorGeneQ» фирмы «QIAGEN» в режиме реального времени с использованием специфических олигонуклеотидных праймеров фирмы «Евроген».

Статистическую достоверность различий между группами оценивали с помощью Т-теста Стьюдента, критерий Краскела–Уоллиса (k) или Манна–Уитни для каждого гена в каждой группе по сравнению с контрольной группой [9].

Данное исследование одобрено Комитетом по медицинской этике ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России.

Результаты исследования

При исследовании уровня экспрессии гена CD46 у пациентов с ТИА и в зависимости от подтипов ИИ статистически значимых различий по сравнению с контрольной группой не выявлено. Так, уровень экспрессии гена CD46 в контрольной группе составил -0,34, при ТИА -0,75, при АТИ 5,11, при КЭИ -1,67 (k=2,945; р=0,40) (рис. 1). Отсутствие различий между исследуемыми группами обусловлено большой дисперсией (разбросом) показателя экспрессии в группах больных АТИ и КЭИ между мужчинами и женщинами.

97-1.jpg (56 KB)

С учетом различных патогенетических механизмов развития ТИА и ИИ у мужчин и женщин нами проведен анализ зависимости экспрессия гена CD46 от половой принадлежности.

Оказалось, что у мужчин группы больных ТИА уровень экспрессии гена CD46 составил 0,19, тогда как в группе контроля его значение было ниже, а именно -1,23 (U=12; p=0,094; рис. 2). У женщин наблюдалась противоположная картина: при развитии ТИА уровень экспрессии изучаемого гена был ниже, чем в группе контроля (-0,75 и 1,16 соответственно; U=12; p=0,088; рис. 3). В обоих случаях различия не достигли уровня статистической значимости, что, возможно, связано с небольшим объемом выборки пациентов с ТИА.

Однако при исследовании уровня экспрессии гена CD46 у пациентов с АТИ выявлены статистически значимые различия между мужчинами и женщинами (рис. 2, 3).

98-1.jpg (111 KB)

Так, у мужчин с АТИ наблюдалось значительное повышение уровня экспрессии гена CD46 по сравнению с группой контроля (7,18 и -1,23 соответственно; t=-2,53; p=0,024). Напротив, у женщин имела место обратная динамика: уровень экспрессии гена CD46 у больных оказался существенно ниже по сравнению с группой контроля (-2,11 и 1,16 соответственно; t=4,54; p=0,002).

Мы предполагаем, что выявленные различия между мужчинами и женщинами могут быть связанными с особенностями молекулярно-генетических механизмов воспаления в эндотелии сосудов, вовлеченных в патогенез развития АТИ, в частности гена CD46.

При анализе уровня экспрессии гена CD46 у больных КЭИ статистически значимых различий между больными и контролем, а также в зависимости от половой принадлежности не наблюдалось. Так, уровень экспрессии у мужчин составил 0,09, в контрольной группе – 1,23 (t=-0,67; p=0,516). В группе женщин уровень экспрессии гена CD46 оказался ниже, чем в контрольной группе (-5,92 и 1,16 соответственно; t=2,17; p=0,092), но различие также не было статистически значимым.

Полученные результаты можно объяснить отсутствием выраженных атеросклеротических изменений сосудов и воспалительного процесса в эндотелии при КЭИ.

Интересно отметить, что у женщин с наличием когнитивных расстройств уровень экспрессии гена CD46 оказался существенно выше, чем в контрольной группе (1,85 и 1,16 соответственно; U=7; р=0,042). У мужчин с наличием когнитивных расстройств различий в экспрессии изучаемого гена с контрольной группой не выявлено (U=49; р=0,423).

Обсуждение

ИИ известен своей высокой смертностью и заболеваемостью. Следовательно, необходимо определить более точные маркеры для различных подтипов инсульта, поскольку это будет иметь значение для своевременного выбора соответствующей терапии. Было продемонстрировано, что мРНК CD46 была в списке 40 мРНК, которые могут быть использованы в качестве потенциальных маркеров для различения подтипов ИИ. Среди этих 40 мРНК – CD46, по- видимому, непосредственно вовлечен в патофизиологию различных подтипов ИИ. CD46 является частью каскада комплемента, который регулирует воспаление, важнейший патологический процесс в патофизиологии ИИ. В этом исследовании мы показали, что уровень мРНК CD46 значительно изменяется при различных подтипах инсульта. Это наблюдение согласуется с современной литературой, которая предполагает, что атеросклероз, лежащий в основе патологии инсульта, в значительной степени обусловлен процессом воспаления [10].

Следует отметить, что дисфункция эндотелиальных клеток является важным признаком атеросклероза, и ранее сообщалось, что уровень белка CD46,повышен в атеросклеротической бляшке [11]. Следовательно, изменение регуляции мРНК CD46, обнаруженное у пациентов, согласуется с современными данными.

Заключение

Различия в патогенезе подтипов ИИ определяются разными генетическими механизмами, вовлеченными в развитие данного заболевания. Ранее было показано, что при ИИ происходит нарушение регуляции гена CD46 [12, 13]. В связи с этим изучение роли CD46 при различных подтипах ИИ представляется актуальной научной задачей.

В результате проведенного исследования нами показана важная роль гена CD46 в развитии атеротромботического подтипа ИИ. Сравнительный анализ с контрольной группой показал, что у мужчин с АТИ наблюдалось значительное повышение уровня экспрессии гена CD46, тогда как у женщин, напротив, уровень экспрессии гена CD46 оказался существенно ниже. Однако у женщин с когнитивными расстройствами уровень экспрессии гена CD46 оказался достоверно выше.

Полученные результаты свидетельствуют о важной роли гена CD46 в развитии данной патологии и возможности его использования в качестве генетического биомаркера атеротромботического подтипа ИИ.


Литература


1. Суслина З.А., Варакин Ю.Я., Верещагин Н.В. Сосудистые заболевания головного мозга. М.: МЕДпресс-информ, 2009. 352 с.


2. Гусев Е.И., Скворцова В.И., Стаховская Л.В. Проблемы инсульта в Российской Федерации: время активных действий. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2007;8:4–10.


3. Гусев Е.И., Мартынов М.Ю., Камчатнов П.Р. и др. Церебральный инсульт. Consilium Medicum. 2014;12:13–7.


4. Гераскина Л.А. Кардиоэмболический инсульт: многообразие причин и современные подходы к профилактике. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2013;5(4):60–5.


5. Машин В.В., Котова Е.Ю., Пинкова Е.А. Заболеваемость и факторы риска инсульта. Возможности профилактики. Неврологический вестник им. В.М. Бехтерева. 2007;XXXIX(вып. 1


6. Инсульт: диагностика, лечение, профилактика Под ред З.А. Суслиной, М.А. Пирадова. М.: МЕДпресс-информ, 2008. 288 с.


7. Jickling G.C., Xu H., Stamova B., et al. Signatures of cardioembolic and large-vessel ischemic stroke. Ann Neurol. 2010;68(5):681–92. Doi: 10.1002/ana.22187.


8. Jickling G.C., Stamova B., Ander B.P., et al. Prediction of cardioembolic, arterial, and lacunar causes of cryptogenic stroke by gene expression and infarct location. Stroke. 2012;43(8): 2036–41. Doi: 10.1161/STROKEAHA.111.648725.


9. Wang Z.Y., Sun Z.R., Zhang L.M. The relationship between serum mannose-binding lectin levels and acute ischemic stroke risk. Neurochem Res. 2014;39(2):248–53. Doi: 10.1007/s11064-013-1214-x.


10. Hansson GK, Robertson AK, Söderberg-Nauclér C. Inflammation and atherosclerosis. Annu Rev Pathol. 2006; 1: 297–329. 10.1146/annurev.pathol.1.110304.100100


11. Seifert PS, Hansson GK. Complement receptors and regulatory proteins in human atherosclerotic lesions. Arteriosclerosis. 1989; 9(6): 802–11.


12. Song F.Y., Wu M.H., Zhu L.H., et al. Elevated Serum Mannose-Binding Lectin Levels Are Associated with Poor Outcome After Acute Ischemic Stroke in Patients with Type 2 Diabetes. Mol Neurobiol. 2015;52(3):1330–40. Doi: 10.1007/s12035-014-8941-0.


13. Széplaki G., Szegedi R., Hirschberg K., et al. Strong complement activation after acute ischemic stroke is associated with unfavorable outcomes. Atherosclerosis. 2009;204(1):315–20. Doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2008.07.044.


Об авторах / Для корреспонденции


Автор для связи: Гузель М. Минибаева, аспирант кафедры неврологии ИДПО, Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, Россия; e-mail: Guzel-hisamieva@rambler.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2078-6931 
Адрес: 450008, Россия, Уфа, ул. Ленина, 3 


Бионика Медиа