ИССЛЕДОВАНИЕ МУТАЦИЙ В ГЕНЕ RYR2 У БОЛЬНЫХ С НАРУШЕНИЯМИ РИТМА СЕРДЦА
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С.Торайгырова
АБИЛОВА ЖАННУР МАКСУТОВНА
ИССЛЕДОВАНИЕ МУТАЦИЙ В ГЕНЕ RYR2 У БОЛЬНЫХ С НАРУШЕНИЯМИ РИТМА СЕРДЦА
Магистерская диссертация на соискание акдемической степени магистра
биологических наук
По специальности 6М060700 - Биология
Павлодар
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
СОКРАЩЕНИИ
ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы. Диссертационная работа была посвящена
изучению ассоциативных связей гена RYR2 с повышенным риском внезапной
сердечной смерти у больных с нарушениями ритма сердца (желудочковая
тахикардия).
Актуальность темы.
Диагностика и лечение сердечных аритмий являются одними из наиболее
важных в современной кардиологии, так как их наличие часто сопряжено с
высоким риском внезапной сердечной смерти (ВСС), которая составляет 25% от
всех случаев ненасильственной смерти. Ежегодно в США регистрируется 325
тыс. ВСС (0,1-0,2% взрослого населения) [1]. Из них в половине случаев ВСС
наступает у пациентов с ранее диагностированной ИБС [2].
Внезапная сердечная смерть является одной из наиболее острых нерешенных
проблем современной кардиологии. В промышленно развитых странах частота
случаев ВСС принимает угрожающие размеры. Она ежегодно уносит из жизни
множество активных, трудоспособных людей, причем около 20% умерших от ВСС
не имеют явного кардиологического заболевания [3-6]. ВСС наступает в
течение от нескольких минут до 24 часов с момента первого появления
симптомов и происходит в результате остановки сердечной деятельности на
фоне внезапной асистолии или фибрилляции желудочков у людей, находящихся до
этого в физиологически и психологически стабильном состоянии. Отсутствие
выраженных симптомов болезни перед смертью не является показателем того,
что данные лица были здоровы. Тяжелое сердечное заболевание может
оставаться нераспознанным. 20% случаев ВСС регистрируются во время
спортивных тренировок, 50% - при различных обстоятельствах в период
бодрствования и 30% - в период сна [4].
Изучение причин внезапной сердечной смерти имеет большое значение, так
как позволяет выделить группы риска, характерные для них клинико-
инструментальные критерии, определить обязательный план обследования
(например, в отношении членов семей, детей, решивших заниматься спортом),
разработать превентивные мероприятия.
Причины внезапной сердечной смерти различаются в зависимости от
возраста пациента. ВСС у детей представлена: I) синдромом внезапной смерти
детей младенцев (СВСМ); II) ВСС у детей с известными сердечными
заболеваниями (жизнеугрожающие нарушения ритма сердца, кардиомиопатии,
врожденные пороки сердца, первичная легочная гипертензия, аритмогенная
дисплазия правого желудочка и др); III) ВСС у считающихся здоровыми детей,
когда жизнеугрожающее состояние является первым симптомом болезни [5] .
Аритмиям принадлежит ведущая роль в патофизиологии ВСС. Имеются определеные
возрастные закономерности: у детей младшего возраста чаще (в 88% случаев)
регистрируется асистолия, в то время как в старших возрастных группах и у
детей с органической патологией независимо от возраста непосредственной
причиной ВСС в большинстве случаев является желудочковая тахикардия [6].
У взрослого населения, наиболее частой причиной внезапной смерти
является ишемическая болезнь сердца с различными формами кардиомиопатии,
которая является второй наиболее распространенной причиной [8-9]. Тем не
менее, у пациентов младше 35 лет, было показано влияние многих других
этиологий неишемического характера [10-13].
Хотя более 80% больных, умирающих внезапно от кардиальных причин, имеют
ИБС, пожилые пациенты с дилатационной кардиомиопатией и приобретенными
пороками сердца также подвержены риску ВСС [14]. ВСС также отмечена у
пожилых больных с гипертрофической кардиомиопатией [15-18], аритмогенной
правожелудочковой кардиомиопатией [11,12], а также у пациентов после
радикальной коррекции тетрады Фалло [13], особенно у больных с
левожелудочковой дисфункцией. Синдром Бругада и врожденный синдром
удлиненного интервала Q–T являются не столь частыми причиной внезапной
сердечной смерти у пожилых пациентов [19].
Механизмами, лежащими в основе развития внезапной сердечной смерти в
подавляющем большинстве случаев являются желудочковая тахикардия (ЖТ) и
фибрилляция желудочков (ФЖ) - 95%, а оставшиеся 5% приходятся на долю
брадиаритмий и асистолии [20-24]. Желудочковые аритмии часто встречаются в
молодом возрасте при структурно неизмененном сердце [25-28], и у пожилых
людей, и их частота возрастает при наличии структурного заболевания сердца,
встречаясь у 70–80% людей старше 60 лет [29].
Несмотря на наличие большого количества современных инструментальных
методов оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы, их
ипользование для оценки риска внезапной смерти не всегда является
информативным и, в сочетании со значительной стоимостью, ограничивает
возможности массового применения.
В связи с этим, актуальным является поиск биологических маркеров
предрасположенности к внезапной смерти и, прежде всего генетических,
позволяющих выявлять повышенный риск смертельного исхода задолго до его
наступления и соответственно предпринять необходимые лечебно-
профилактические мероприятия для его предупреждения. Одним из наиболее
эффективных подходов к выявлению генетической компоненты
мультифакторнальных заболеваний является изучение ассоциаций с
полиморфизмами генов-кандидатов [14].
Объектом исследования является ДНК больных с различными нарушениями
ритма сердца (желудочковая тахикардия) и практически здоровые
лица(контрольная группа).
Цель исследования.
Целью исследования является изучение связи и прогностической значимости
гена RYR2 с повышенным риском внезапной сердечной смерти у больных с
нарушениями ритма сердца (желудочковая тахикардия) в казахской популяции.
Исходя из этой цели исследования были поставлены следующие задачи:
1. Разработка клинической анкетыкарты пациентов, информированного
согласия. Рекрутинг участников исследования и рандомизация групп
исследования.
2. Лечение и мониторинг больных, сбор клинической информации,
проведение клинических анализов, забор крови.
3. Выделение ДНК из крови. Определение концентрации ДНК.
4. Дизайн праймеров гена RYR2
5. Генотипирование гена RYR2.
6. Представление результатов на конференциях, публикации тезисов.
Подготовка и подача материалов для публикации в научных
журналах.
Методы исследования.
Ислледование связи гена гена RYR2 с повышенным риском внезапной
сердечной смерти у больных с нарушениями ритма сердца (желудочковая
тахикардия) осущетвлены аналитическими, статистическими и молекулярно-
биологическими методами.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые было изучено
влиянеие гена RYR2 на развитие желудочковой тахикардии в казахской
популяции. Таким образом, выявление предикторов ВСС позволяет предупредить
неблагоприятное событие.
Впервые были выявлены новые мутации в казахской поуляции у пациента
CPVT (c.A13892T; p.D4631V) и новая мутация у одного пациента с VT
(c.G5428C; p.V1810L). Оба варианта находятся в филогенетически
консервативных регионах гена RYR2 и являются патологическими (рисунок 6).
Также были выявлены три известных синонимичных полиморфизма rs3765097,
rs2253273 и TMP ESP1 237 664 067 в исследуемой группе.
Также была обнаружена мутация (c.C7511T; p.T2504M), ранее выявленная у
больного с ARVD. Данный вариант находится в филогенетически консервативном
регионе гена RYR2 и является патологическим.
Теоритическое значимость исследования заключается в том, что впервые в
Республике Казахстан с использованием последних достижений молекулярной
биологии и генетики были изучены связь гена RYR2 с повышенным риском
внезапной сердечной смерти у больных с нарушениями ритма сердца
(желудочковая тахикардия).
Практическая значимость исследования заключается в том, что позволит
прогнозировать риск развития внезапной сердечной смерти на индивидуальном
уровне, таким образом, заранее предотвратить внезапную сердечную смерть и,
тем самым, позволит снизить смертность от сердечно - сосудистых заболеваний
в Казахстане.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.Обоснование выбора направления (обзор литературы)
Внезапная сердечная смерть (ВСС) - внезапное прекращение сердечной
деятельности, которое наступает вследствие кардиальной патологии в течение
1 часа от манифестации симптомов. В 85-90% случаев внезапная сердечная
смерть - тяжелый, молниеносно протекающий клинический вариант ИБС. Высокий
риск возникновения внезапной сердечной смерти отмечается у пациентов с
острым инфарктом миокарда, сердечной недостаточностью, аритмией [3].
ВСС является одной из наиболее острых нерешенных проблем современной
кардиологии. Она ежегодно уносит из жизни множество активных,
трудоспособных людей, причем около 20% умерших от ВСС не имеют явного
кардиологического заболевания. Ежегодно в США регистрируется 325 тыс.
случаев ВСС (0,1-0,2% взрослого населения). Из них в половине случаев ВСС
наступает у пациентов с ранее диагностированной ИБС.
Процент внезапной смерти варьируется в зависимости от возрастной группы
и диагностических критерий исследования. Последние популяционные
исследования [4-7] показали, что как минимум 3% внезапных смертей у детей и
молодых людей не имеют морфологических нарушений, обнаруженных при
вскрытии, и ВСС была определена как внезапная необъяснимая смерть (ВНС).
Причины внезапной сердечной смерти различаются в зависимости от
возраста пациента. У взрослого населения, наиболее частой причиной
внезапной смерти является ишемическая болезнь сердца с различными формами
кардиомиопатии, которая является второй наиболее распространенной причиной
[6-7]. Тем не менее, у пациентов младше 35 лет, было показано влияние
многих других этиологий неишемического характера [8-11]. До 1 года, первая
причина смерти – это синдром внезапной детской смерти (СВДС), где причина
смерти остается невыясненной после тщательного вскрытия. После первого
года, у детей и подростков, гипертрофическая кардиомиопатия, аритмогенная
кардиомиопатия правого желудочка, миокардит и врожденные аномалии
коронарных артерий часто являются причиной мертельной аритмии.
У лиц молодого возраста наиболее частыми причинами внезапной сердечной
смерти являются воспалительные заболевания миокарда, кардиомиопатии,
синдром удлиненного интервала QT, пороки сердца (в частности, сужение устья
аорты), аномалии грудной аорты при синдроме Марфана, аномалии коронарных
артерий, нарушения сердечного ритма и проводимости, иногда –
недиагностированный коронарный атеросклероз. Основными факторами,
провоцирующими внезапную сердечную смерть среди лиц молодого возраста,
являются: физическое экстремальное перенапряжение, употребление алкоголя и
наркотиков, прием некоторых лекарственных средств, выраженные электролитные
нарушения, алкогольные эксцессы.
Хотя более 80% больных, умирающих внезапно от кардиальных причин, имеют
ишемическую болезнь сердца, пожилые пациенты с дилатационной
кардиомиопатией и приобретенными пороками сердца также подвержены риску ВСС
[13, 14]. Внезапная сердечная смерть также отмечена у пожилых больных с
гипертрофической кардиомиопатией [15], аритмогенной правожелудочковой
кардиомиопатией [16], а также у пациентов после радикальной коррекции
тетрады Фалло [17], особенно у больных с левожелудочковой дисфункцией.
Синдром Бругада и врожденный синдром удлиненного интервала Q–T являются не
столь частыми причиной внезапной сердечной смерти у пожилых пациентов [18,
19].
У пожилых больных в периинфарктном периоде остановка сердца (или
внезапная сердечная смерть) встречается чаще. Данные Второго национального
регистра по инфаркту миокарда (NRMI-2) свидетельствуют о том, что возраст
старше 75 лет связан с более высокой вероятностью внутригоспитальной
остановки сердца с коэффициентом риска 1,6 (доверительный интервал от 1,5
до 1,7) [20-33].
Неишемические причины внезапной сердечной смерти играют важную роль,
поскольку они часто включают в себя генетические заболевания [34]. Кроме
того, важно подчеркнуть, что данные причины внезапной смерти представляют
проблему в диагностике для патологов, поскольку они могут присутствовать с
минимальными результатами или даже в морфологически нормальном сердце.
Диагноз кардиомиопатии может быть затруднен в связи с их изменение
фенотипического выражения, а в случае аритмогенных аномалий отсутствуют
структурные результаты, которые могли бы помочь в диагностике [35].
Диагностика генетических причин внезапной смерти является важной,
потому что близкие родственники также подвергаются потенциальной опасности
фатальных сердечных состояний. Всеобъемлющее посмертное расследование имеет
жизненно важное значение для установления причины смерти и дает возможность
оценить потенциальный риск для семьи после соответствующего генетического
консультирования. Эффективная оценка родственникам генетическим
тестированием может предотвратить дальнейшие смерти в семье.
Генетика ВСС. За последнее десятилетие значительные успехи были
достигнуты в понимании клинических и генетических основ внезапной сердечной
смерти. Многие причины внезапной смерти, особенно у молодых, связаны с
генетическими нарушениями сердца, которые могут быть поделены на те, в
которых структурные аномалии известны, такие как гипертрофическая
кардиомиопатия и аритмогенная кардиомиопатия правого желудочка и
заболевания, при которых присутствует одна из основных аритмогенных
аномалий, таких как синдром удлиненного QT интервала, синдром Бругада,
катехоламинергическая полиморфная желудочковая тахикардия и синдром
укороченного интервала QT [34].
Внезапная смерть наступает среди половины молодых людей с крепким
здоровьем от 1 до 35 лет без каких либо симптомов, таким образом
чрезвычайную важность приобретает судебно-медицинское расследование и
вскрытие для определения причины и характера смерти [36]. Так называемое
молекулярное вскрытие - анализ генов может помочь в медико-правовом
исследовании в случаях ВСС. Это уменьшит процент отрицательных вскрытий и
предоставит необходимую информацию для родственников [35, 37].
Идентификация генетической основы внезапной сердечной смерти является
краеугольным камнем управления для семей, в которых произошла внезапная
смерть. На рисунке 1 обозначены основные генетические причины возникновения
внезапной сердечной смерти.
Рисунок 1 – Генетические причины возникновения внезапной сердечной
смерти
2 Болезнь миокарда и внезапная сердечная смерть (нарушения ритма у
пациентов со структурными аномалиями сердца и сосудов)
В большинстве случаев внезапная сердечная смерть регистрируется у
пациентов со структурными аномалиями сердца, которые являются результатом
врожденной патологии или могут возникать вследствие перенесенного инфаркта
миокарда. Острый тромбоз коронарных артерий может приводить как к эпизоду
нестабильной стенокардии и инфаркту миокарда, так и к внезапной сердечной
смерти.
Более чем в 80% случаев внезапная сердечная смерть возникает у больных
ИБС. Гипертрофическая и дилатационная кардиомиопатии, сердечная
недостаточность, заболевания клапанов сердца (например, аортальный стеноз)
повышают риск возникновения внезапной сердечной смерти. При этом наиболее
значимыми электрофизиологическими механизмами возникновения внезапной
сердечной смерти являются тахиаритмии (желудочковая тахикардия и
фибрилляция желудочков).
За последние 15 лет уделяется большое внимание генетическим факторам в
патогенезе кардиомиопатий. Стоит отметить, что знания о данных заболеваниях
значительно улучшились. Кардиомиопатия определяется как заболевание
миокарда с сердечной дисфункции и может осложняться сердечной
недостаточностью, аритмией и внезапной смерти [38]. В 1995 году целевая
группа ВОЗ и Международного общества и федерации кардиологов рекомендовала
разделение кардиомиопатий на две основные группы: специфические
кардиомиопатии, а также первичные кардиомиопатии. Первичные кардиомиопатии
– это заболевания связанные с самим миокардом себя и классифицируются
патофизиологически на четыре основные элементы: дилатационная
кардиомиопатия, гипертрофическая кардиомиопатия, рестриктивная
кардиомиопатия и аритмогенная кардиомиопатия правого желудочка.
Диагностика кардиомиопатий может быть затруднена в силу их
вариабельности фенотипической экспрессии. Кроме того, кардиомиопатия
характеризуется значительной генетической гетерогенностью на аллельных и
неаллельных уровнях. Наиболее частыми выявленными кардиомиопатиями являются
гипертрофическая кардиомиопатия и аритмогенная кардиомиопатия правого
желудочка. В зависимости от изучаемой популяции, это основные причины
внезапной смерти у молодых людей.
Гипертрофическая кардиомиопатия – это аутосомно-доминантное
заболевание, генетическим заболеванием с преобладанием 1:500 в общей
популяции здоровых молодых людей [39]. Гипертрофическая кардиомиопатия
(ГКМП) является болезнью миокарда; характеризуется гипертрофией левого и
изредка – правого желудочков, чаще асимметричной, сопровождается
неправильным, хаотичным расположением мышечных волокон [40]. Согласно B.
Maron et al гипертрофическая кардиомиопатия считается основной причиной ВСС
у спортсменов в Соединенных Штатах Америки [41].
ГКМП является самым распространенным генетическим сердечно-сосудистым
заболеванием, и что более важно является наиболее частой причиной внезапной
сердечной смерти у молодых, в том числе спортсменов [42]. Наследственный
характер части случаев гипертрофической кардиомиопатии обратил на себя
внимание еще в 60-е гг., до внедрения в клиническую практику
эхокардиографии. Позднее сплошное ультразвуковое обследование родственников
больных в больших семьях позволило установить ее семейный характер в 55–65%
случаев с наследованием преимущественно по аутосомно-доминантному типу с
различной пенетрантностыо и экспрессивностью [40].
Впервые точная локализация гена, ответственного за возникновение
гипертрофической кардиомиопатии, на хромосоме 14 была установлена в 1989 г.
J. Jarcho et al. Им оказался ген, кодирующий синтез изоформы р-тяжелых
цепей миозина, которые, в отличие от а-цепей, представлен преимущественно в
желудочках сердца.
К настоящему времени обнаружено более 40 видов различных мутаций этого
гена, обусловливающих замену одной аминокислоты другой, которые
локализуются в пределах первых 23 экзонов, кодирующих главным образом
синтез белков шаровидной головки молекулы миозина, ответственных за
связывание актина и АТФ. Мутации гена р-тяжелых цепей миозина определяются
примерно в 30% (до 50%) семейных случаев гипертрофической кардиомиопатии.
Olivotto et al [46] обнаружили, что больные с ГКМП с саркомер-
положительными мутациями имеют большую вероятность развития тяжелой
систолической и диастолической дисфункции левого желудочка. Данный генотип
влияет на возраст и начало заболевания гипертрофии левого желудочка.
Большинство больных с мутацией в гене тяжелой цепи β-миозина (MYH7) имеют
очевидный ГЛЖ во второй декаде жизни. С другой стороны, мутации в гене
миозин-связывающего белка С (MYBPC3) были связаны с задержкой начала ГКМП
(даже среди пожилых людей) [47].
Несколько исследований показали, что люди с многочисленными мутациями
обладают более выраженным фенотипом, и индивидуумы с гомозиготной или
тройной мутацией имеют особенно неблагоприятный прогноз [48, 49].
Фенотипические копии ГКМП, в которых гипертрофия сердца вызвана мутацией в
генах, отличающихся от тех, которые кодируют белки саркомера. Это относится
и к болезни Данона (в мутация в гене LAMP2), которая имеет летальный исход,
в частности, среди мужчин, и болезни Фабри, Х-хромосомное рецессивное
расстройство с накоплением гликосфинголипидов.
К основным патофизиологическим механизмам гипертрофической
кардиомиопатии относятся изменения систолической функции левого желудочка,
образование динамического градиента систолического давления в его полости,
нарушения диастолических свойств и ишемия миокарда. У части больных в
семейном анамнезе можно найти указание на случаи подобного заболевания или
внезапной смерти в относительно молодом возрасте. Так, описаны целые семьи,
страдающие злокачественной гипертрофической кардиомиопатией, приводящей к
внезапной смерти [50].
Считается, что примерно в 50% семейных и спонтанных случаев гены и их
мутации, с которыми связано развитие гипертрофической кардиомиопатии, еще
не идентифицированы. Идентификация мутаций, ответственных за возникновение
гипертрофической кардиомиопатии, кроме чисто научного имеет важное
клиническое значение для ранней диагностики и верификации диагноза
заболевания в спорных случаях, оценки прогноза и его модификации, а также
проведения этиотропной и патогенетической генной терапии.
Аритмогенная дисплазия правого желудочка (АДПЖ) является наследственным
заболеванием сердечной мышцы, которое в основном харатеризуется изменением
в правом желудочке (ПЖ). Распространенность АДПЖ в общей популяции
колеблется от 1 из 2000 до 1 из 5000.
Болезнь поражает мужчин чаще, чем женщин, с примерным соотношении 3:1.
АДПЖ признана причиной внезапной сердечной смерти среди молодых, также
рассматривается как наиболее распространенная причина внезапной смерти у
профессиональных спортсменов в Италии [51].
Аритмогенная дисплазия правого желудочка (АДПЖ) – патология неясной
этиологии, обычно представляющая собой изолированное поражение правого
желудочка (ПЖ); часто семейная, характеризующаяся жировой или фиброзно-
жировой инфильтрацией миокарда желудочков, сопровождающаяся желудочковыми
нарушениями ритма различной степени тяжести, включая фибрилляцию желудочков
[52, 53].
Термин аритмогенная дисплазия правого желудочка был предложен G.
Fontaine в 1977 г. В 1982 г. F.I. Marcus предложил термин аритмогенная
правожелудочковая кардиомиопатия, или аритмогенная болезнь ПЖ [54].
Распространенность АДПЖ мало изучена в связи с тем, что начало заболевания
часто протекает бессимптомно. В 80% случаев АДПЖ выявляется в возрасте до
40 лет, чаще у мужчин. По данным G. Thiene и соавт., у 20% из 60 умерших
внезапно в возрасте до 35 лет выявлены гистологические признаки АДПЖ [53].
D. Corrado et al считают аритмогенную дисплазию причиной внезапной смерти у
26% детей и подростков до 20 лет, умерших от сердечно-сосудистых причин
[55]. E. Larsson et al проанализировали данные аутопсии 16 молодых шведских
спортсменов, умерших внезапно; у каждого четвертого из них диагностирована
АДПЖ [56].
Причина заболевания остается в настоящее время неясной. Имеются данные
о наследственном характере дисплазии. В 1982 г. F. I. Marcus et al обратили
внимание на возможный семейный характер дисплазии [54]. A. Nava et al в
1988 г. обследовали 72 человек девяти семей в двух-трех поколениях и
выдвинули гипотезу об аутосомно-доминантном типе наследования с различной
степенью проявления и пенетрации [57]. Впоследствии были выявлены
генетические нарушения в пяти семьях с АДПЖ в хромосоме 14q23-24 . D. Li et
al причиной патологии считают нарушение в хромосоме 10р12-р14 [58]. Тем не
менее большинство пациентов не имеют семейного анамнеза или случаев ВСС у
ближайших родственников.
Несколько генетических исследований выявили мутации в различных
компонентах десмосомы сердечной мышцы, которые играют важную роль в
патогенезе АДПЖ. Десмосомы занимают ключевую роль в поддержке структурной
устойчивости через межклеточную адгезию и в регуляции электрической
проводимости кальциевого гомеостаза. Дефекты в компонентах десмосом
возможно предрасполагают к отделению и смерти миоцитов, воспаление, замене
фиброзной и жировой ткани, и аритмии желудочков [59].
Известны восемь генов, связанные с аутосомно-доминирующей АДПЖ – TGFB3
(название локуса: ARVD1; белок: трансформирующий ростовой фактор, бета-3),
RYR2 (ARVD2; рецептор рианодина 2), TMEM43 (ARVD5, трансмембранный белок
43), DSP (ARVD8; десмоплакин), PKP2 (ARVD9; плакофилин-2), DSG2 (ARVD10;
десмоглеин-2), DSC2 (ARVD11; десмоколин-2), и JUP (ARVD12; соединительный
плакоглобин). Из них 5 генов (плакофилин-2, десмоглеин-2, десмоплакин,
десмоколл В-2 и соединительный плакоглобин) кодируют основные компоненты
десмосомы сердечной мышцы. В настоящее время известные в этих генах мутации
составляют 50% пробандов с АДПЖ. Мутации в PKP2 (кодирующий плакофилин-2),
представляют собой наиболее распространенный тип, с преобладанием 11-43%
[59, 60]. Четыре дополнительных генов, связанных с аутосомно-доминирующей
АДПЖ были обозначены, но не определены (названия локусов: ARVD3, ARVD4,
ARVD6 и ARVD7).
Внезапная смерть морфологически нормального сердца (нарушения ритма у
пациентов без структурных аномалий сердца и сосудов).
Причинами желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков на
молекулярном уровне могут быть нейрогормональные нарушения, нарушения
транспорта ионов калия, кальция, натрия, дисфункция натриевых каналов. От 2
до 5% молодых людей и спортсменов умирают внезапно без очевидных
органических заболеваний сердца, и причина остановки сердца у таких людей,
вероятно, связана с первичными электрическими заболеваниями сердца, такими
как наследственные дефекты ионных каналов (каналопатии), включая синдром
удлиненного интер-вала Q–T, синдром Бругада и катехоламинергическую
полиморфную желудочковую тахикардию [61-64].
Синдром удлиненного интервала Q-T – это синдром, поражающий каждого
5000-го человека, характеризуется нарушениями реполяризации и удлинением
интервала Q–T (корригированного по ЧСС ( QTc)), аномалиями зубца Т,
относительной брадикардией, патологией проводящей системы сердца и
желудочковыми тахиаритмиями (желудочковой тахикардией, желудочковой
фибрилляцией, torsades de pointes).
Доминантными симптомами являются синкопе и внезапная смерть. Синдром
удлиненного интервала Q–T приблизительно в 50% случаев является врожденным.
Наиболее частая форма, синдром Romano-Ward, наследуется аутосомно-
доминантным путем. Другие формы, синдромы Jervell и Lange-Nielsen,
передаются аутосомно-рецессивным путем и сопровождаются значительной
глухотой [65].
Определены геноспецифичные триггеры для кардиальных нарушений при трех
наиболее частых генетических вариантах заболевания. Индивидуумы с синдромом
удлиненного интервала Q–T1 (мутации в генах KCNQ1 или KvQT1,
программирующих ионный канал, проводящий ток калия Iks) наиболее подвержены
кардиальным нарушениям, происходящим при физической нагрузке [66], особенно
при плавании [67, 68]. Пациенты с синдромом удлиненного интервала Q–T2,
имеющие мутации в гене KCNH2 (или HERG), кодирующем канал, проводящий ток
калия Ikr, подвержены кардиальным нарушениям, происходящим в покое или при
эмоциональном возбуждении и, что характерно, при наличии звуковых стимулов
[68, 69]. И наконец, пациенты с синдромом удлиненного интервала Q–T3,
носители мутации в гене SCN5A, кодирующем натриевый канал кардиомиоцитов,
подвержены кардиальным нарушениям, происходящим в покое и во время сна
[66]. Описание подтипов синдрома удлиненного интервала Q–T представлено в
таблице 1.
Ген KCNJ2 кодирует внутренний выпрямляющий калиевый канал Kir2.1,
широко представленный в миокарде, где он действует как определяющий фактор
4-й фазы реполяризации и мембранного потенциала покоя. Мутации KCNJ2
обнаружены приблизительно у 40% больных с синдромом Андерсена.
Таблица 1 – Подтипы синдрома удлиненного интервала Q-T
Вариант Ген Хромосома Функция
LQT1 KCNQ1 11p15.5 IKs альфа субъединица
LQT2 KCNH2 7q35-35 IКr альфа субъединица
LQT3 SCN5A 3p21-23 INa альфа субъединица
LQT4 ANK2 4q25-2 Таргетный протеин
LQT5 KCNE1 21p22.1-22-2 IКs бета субъединица
LQT6 KCNE2 21p22.1-22-2 IКr бета субъединица
LQT7 KCNJ2 17p23.1-24.2 IK1
LQT8 CACNA1C 12p13.3 ICa альфа субъединица
JLN1 KCNQ1 11p15.5 IKs альфа субъединица
JLN2 KCNE1 21p22.1-22-2 IКr бета субъединица
Синдром укороченного интервала Q–T был открыт I. Gussak et al. Носители
данного синдрома имеют интервал Q–T менее 340 мс и зачастую – менее 300 мс.
Синдром сопровождается пароксизмальной предсердной фибрилляцией, коротким
рефрактерным периодом и началом проявлений в раннем детском возрасте (до 1
года). При синдроме укороченного интервала Q–T, который передается
аутосомно-доминантным путем, часто возникает внезапная смерть.
Первым идентифицированным геном синдрома укороченного интервала Q–T
является KCNH2 [70], который, как выяснилось, способствует мутации, ведущей
к выраженному увеличению тока Ikr. C. Bellocq et al [71] описали другую
мутацию, реализующуюся по типу усиления функции (gain-of-function
mutation), влияющую на ген KCNQ1, у 70-летнего мужчины с идиопатической
фибрилляцией желудочков и укороченным интервалом Q–T на ЭКГ. Третьим геном
является KCNJ2, идентифицированный S. Priori et al [72] как причина
патологического укорочения реполяризации желудочков с причудливой фор-мой
волны Т (исключительно быстрое терминальное колено и квазинормальные
сегмент ST и восходящая волна Т) (таблица 2).
Интересно отметить, что все три гена синдрома укороченного интервала
Q–T (KCNH2, KCNQ1 и KCNJ2) также вызывают и синдром удлиненного интервала
Q–T. ЭКГ-фенотипы зависят от противоположных биофизических последствий,
лежащих в основе мутаций, реализующихся по типу потери функции (loss-of-
function mutation), связанных с синдромом удлиненного интервала Q–T, и по
типу усиления функции (gain-of-function mutation), являющихся причиной
синдрома укороченного интервала Q–T.
Таблица 2 – Генетические варианты синдрома укороченного интервала Q-T
Название Хромосомный Наследование Ген Протеин Ссылка
локуса локус
SQTS1 7q3p2135-q36 Аутосомно-домиKCNH2 IKr калиевый R.Brugada
нантный канал, альфа et al [70]
субъединица
(HERG)
SQTS2 11p15.5 Аутосомно-домиKCNQ1 IKs калиевый C. Bellocq
нантный канал, альфа et al [71]
субъединица
(KvLQT1)
SQTS3 17q23.1-q24.2 Аутосомно-домиKCNJ2 IKl калиевый S. Priori
нантный канал, (Kir2,1) et al [72]
Генетический анализ может помочь идентифицировать немых носителей
мутаций синдрома укороченного интервала Q–T, однако риск кардиальных
проявлений у генетически пораженных индивидуумов с нор-мальной ЭКГ в
настоящее время неизвестен. Также, в связи с небольшим числом идентифици-
рованных в настоящее время больных с синдромом укороченного интервала Q–T,
генетический анализ не является столь полезным для стратификации риска.
Синдром Бругада – это наследственное заболевание ионных каналов,
характеризующееся специфическими ЭКГ-признаками, которые включают
дугообразную элевацию сегмента ST в правых прекардиальных отведениях (как
спонтанную, так и вызванную фармакологически, блокаторами натриевых
каналов) в сочетании с синкопальными состояниями или остановкой сердца,
связанными с аритмией, возможностью индукции программированной желудочковой
стимуляцией или семейным анамнезом ВСС.
Мутация гена натриевого канала сердца (SCN5A) была обнаружена у 30%
людей с синдромом Бругада. Фибрилляция желудочков, ведущая к ВСС, обычно
возникает в покое или во многих случаях ночью (во время сна), вследствие
повышенной вагусной активности иили снижения симпатической активности.
Повышенное адренергическое влияние, которое возникает во время спортивной
активности, может ингибировать и теоретически снижать риск ВСС.
С другой стороны, адаптация вегетативной нервной системы к
систематическим тренировкам ведет к повышению тонуса вагуса в покое и во
время восстановительного периода после физической нагрузки, что может
увеличить вероятность смерти в покое или после физического напряжения
спортсменов с синдромом Бругада [61].
Катехоламинергическая желудочковая тахикардия – это наследственное
заболевание ионных каналов, клинически характеризующееся полиморфной или
двунаправленной желудочковой тахикардией, вызванной физической нагрузкой,
которая может перейти в фибрилляцию желудочков. В отличие от синдрома
удлиненного Q–T и синдрома Бругада, это состояние не сочетается с
аномалиями на 12-канальной ЭКГ и остается нераспознанным, пока человек не
пройдет стресс-ЭКГ-пробу. Было описано, что генетически дефективные
рианодиновые рецепторы сердца способствуют аномальному высвобождению
кальция из саркоплазматического ретикулума. Соответственно потенциальная
аритмия вызывается триггерной активностью миокарда, что обусловлено
процессами поздней постдеполяризации, которые провоцируются увеличением
содержания межклеточного кальция и активизируются адренергической
стимуляцией, как, например, во время занятий спортом [63].
Генетический анализ может быть полезен для идентификации немых
носителей мутаций, связанных с синдромом Бругада, таким образом, чтобы они
оставались под клиническим наблюдением с целью выявления ранних проявлений
синдрома. Более того, будучи идентифицированными, немые носители мутаций
должны получать генетическую консультацию о риске передачи болезни
потомству. Современный уровень знаний не позволяет генетическому прогнозу
внести вклад в стратификацию риска.
Таким образом, выявление предикторов ВСС позволяет предупредить
неблагоприятное событие. Так как около 80% случаев внезапной сердечной
смерти обусловлены ИБС, то первичная профилактика ВСС должна быть
направлена на предупреждение атеросклероза и модификацию других факторов
риска развития ишемической болезни сердца (ожирение, сахарный диабет,
курение, гиподинамия и т. д.). Меры вторичной профилактики заключаются в
ранней диагностике и лечении патологических состояний, являющихся причиной
внезапной сердечной смерти (сердечная недостаточность со сниженной фракцией
выброса левого желудочка, ДКМП, нарушения ритма, геномные заболевания и
др.). Дисфункция левого желудочка всегда является неблагоприятным
предиктором внезапной сердечной смерти.
Своевременная диагностика ВСС коррелирует с эффективностью мероприятий
по сердечно-легочной реанимации (СЛР). После успешного проведении СЛР
пациентам проводится диагностика заболеваний, явившихся причиной внезапной
сердечной смерти. Лечение тахиаритмий с применением автоматического
дефибриллятора или путем имплантации кардиовертера-дефибриллятора снижает
частоту возникновения ВСС и показатели смертности у пациентов, перенесших
внезапную сердечную смерть. Наилучший прогноз после дефибрилляции у больных
с желудочковыми тахикардиями.
Влияние генетических факторов на развитие и течение заболевания, выбор
оптимальной тактики лечения, эффекты от проводимой терапии весьма
многообразны. Дальнейшее развитие и совершенствование диагностических
подходов и медицинской помощи больным невозможно без комплексного учета
этих факторов.
Внезапная сердечная смерть продолжает оставаться одной из главных
причин смертности во всех развитых странах. Важно подчеркнуть, что
количество исследований причин и механизмов ВСС увеличивается, и многое
будет меняться в соответствии с теми новыми данными, которые появятся по
данной проблеме. Свидетельством большого количества научных работ,
посвященных внезапной сердечной смерти, является растущее количество
публикаций, в котором, безусловно, увеличивается и количество работ по
генетическим аспектам. Особенно с развитием геномных технологий и
секвенированием геномов человека появилась возможность для раскрытия новых
механизмов различных заболеваний, разработки методов прогноза и
профилактики. Своевременное обновление этой информации будет исключительно
важным для клиницистов, занимающихся больными, имеющими риск внезапной
сердечной смерти [73–77].
3 Механизмы сокращения клеток сердечной мышцы
Сердечная мышца относится к возбудимым тканям, клетки которых в ответ
на тот или иной раздражитель (электрический, химический, механический)
могут генерировать электрические потенциалы действия – характерные
изменения мембранного потенциала клетки, приводящие к ее возбуждению [78,
85]. Более того, некоторые виды клеток могут возбуждаться самопроизвольно.
В основе механизма генерации потенциала действия клетками лежит изменение
проницаемости мембран клеток для некоторых ионов (натрия, кальция, калия),
активирующие ионные токи через специальные структуры клеточной мембраны —
ионные каналы. Процессы, обеспечивающие сокращение клетки в ответ на
электрическую стимуляцию объединяются понятием электромеханического
сопряжения в сердечных клетках. Для мышечного сокращения необходимо
повышение внутриклеточной концентрации Са2+ от уровня покоя (около 0.1 мкМ)
до 1 мкМ [8]. Сердечные мышечные клетки (кардиомиоциты) включают в себя два
основных типа по структуре и функциям: кардиомиоциты рабочего миокарда и
клетки водителей сердечного ритма. Первый тип отвечает за механическое
сокращение сердца, второй – за формирование устойчивого ритма сердечных
сокращений [9].
Структура сердечной клетки является достаточно сложной [9, 10]: каждая
клетка состоит из нескольких десятков повторяющихся сократительных единиц –
саркомеров, длина которых около 2 мкм; поперечных трубочек (Т-трубочки, Т-
тубулы), представляющих собой глубокие впячивания мембраны, опоясывают весь
кардиомиоцит и локализуются у концов каждого саркомера. Сокращение
саркомера обеспечивается мышечными волоконами (миофибриллами),
расположенными вдоль саркомера и опоясанными сложной сетью внутриклеточных
хранилищ ионов кальция, включающих продольный саркоплазматический ретикулум
(СР), терминальные цистерны (ТЦ) (или люмен), примыкающие к мембране T-
тубул (Рисунок 2).
а. б
Рисунок 2 Структура сердечной клетки. а. Снимок кардиомиоцита,
полученный при помощи электронной микроскопии. б. Трехмерная реконструкция
кардиомиоцита.Обозначения: 1 — сарколемма; 2 — саркоплазматический
ретикулум; 3 —
миофибриллы.
На мембране СР в местах контакта СР с Т-тубулами располагается группа
специализированных Са2+-высвобождающих каналов, сопряженных с рианодиновыми
рецептороами (RyR-каналы), через которые происходит высвобождение Са2+ из
СР. Высвобождение носит триггерный характер, так как открытие RyR-каналов
происходит в ответ на приток относительно небольшого количества Са2+ через
ионные каналы, расположенных на мембране клетки – каналы L-типа или
дигидропиридиновые рецепторы (Рисунок 3)[8, 10].
Рисунок 3. Схема Са2+-высвобождающей единицы.
На мембране СР RyR-каналы образуют группы (кластеры), состоящие из
нескольких сотен каналов. Существуют структуры, состоящие из кластера RyR-
каналов вместе с несколькими L-каналами клеточной мембраны, люменом СР и
диадным пространством между мембранами СР и примыкающими Т-тубулами. Данные
структуры называются Са2+ высвобождающими единицами (Release Unit) (ВЕ,
рисунок 3). В кардиомиоците насчитывается несколько десятков тысяч ВЕ; они
формируют кальций-высвобождающую систему клетки (Рисунок 4).
Рисунок 4. Схема кальциевой динамики в сердечной клетке. Схема
сопряжения L и RyR-каналов. Адаптировано из [6].
4 Рианодиновый рецептор – основной элемент управления кальциевой
динамикой в клетке
RYR-канал является гигантским макромолекулярным комплексом (рис. 1.4),
тетрамером, объединяющим четыре субъединицы (полипептидные цепи) с
молекулярной массой 567 кДа каждая [2, 13]. Активность RYR модулируется под
действием растительного алкалоида рианодина из коры Ryania speciosa, что и
определило его название рианодиновый рецептор. Существуют три изоформы
RyR-каналов: RYR1 (клетки скелетной мускулатуры и мозжечка), RYR2 (клетки
сердечной мышцы и мозга), RYR3 (клетки гладкой мускулатуры). Они
различаются по своей структуре и динамическим параметрам. Как уже было
сказано выше, RyR-каналы располагаются на мембране СР; при переходе в
открытое состояние через них происходит высвобождение ионов Са2+ из
просвета ТЦ (люмена). Согласно данным электронной микроскопии [12], RYR-
канал имеет форму четырехлистника со стороной 27 нм (Рисунок 5).
Рисунок 5. Трехмерная реконструкция рианодинового канала. а. Вид сбоку.
б.Вид со стороны саркоплазмы. в. Вид со стороны ТЦ саркоплазматического
ретикулюма.
В процессе открытия RYR-канала изменяется его конформационное
(структурное) состояние: данный белок изменяется по форме и структуре,
переходя в проводящее состояние (Рисунок 6).
Рисунок 6. Открытое (слева) и закрытое (справа) конформационное
состояние RyR-канала. Штрихованной линией обозначены трансмембранные
сегменты канала, угол между которыми увеличивается при переходе в открытое
состояние. Адаптировано из [7].
На рисунке 7 приведены результаты экспериментальных исследований
структуры мембраны СР [13]; видно, что на мембранах RYR-каналы объединены в
кластеры (решетки) (от 100 до 300 каналов в каждой). Каналы в решетке
упорядочены и находятся под определенным углом друг к другу, также
экспериментальные данные многих исследовательских групп говорят о
существовании взаимодействия между каналами в кластере благодаря наличию
между ними специфических связывающих белков [12-15].
а б
в
Рисунок 7. Кластеры RYR-каналов на мембране СР. (а) Изображение,
полученное с помощью электронной микроскопии. (б) Увеличенное и
обработанное изображение. (в) Схематическое изображение расположения RYR-
канал в кластере.
1. Роль гена RYR2 и риск развития желудочковой тахикардии
Желудочковые аритмии, регистрируемые у пациентов со ≪здоровым≫ сердцем
и нормальной электрокардиограммой, ранее в большинстве случаев
рассматривались как идиопатические. Молекулярно-генетические исследования
показали, что мутация в генах, кодирующих сократительные протеины сердечной
мышцы, является одним из субстратов развития ≪идиопатической≫ аритмии [13].
Открытие гена двунаправленной желудочковой тахикардии (ЖТ) позволило
выдвинуть и продемонстрировать гипотезу о том, что стресс-индуцированные
жизнеугрожающие аритмии (двунаправленная ЖТ, полиморфная ЖТ,
катехоламинэргическая ЖТ), развивающиеся у молодых лиц со ≪здоровым≫
сердцем, представляют собой фенотипические варианты одного и того же
заболевания [7, 15].
Впервые семейная полиморфная желудочковая тахикардия (СПЖТ) была
описана в 1978 г. Coumel и соавт. Затем A. Leenhardt и соавт. в 1995 г.
опубликовали серию наблюдений, в которых была зарегистрирована стресс
индуцированная двунаправленная ЖТ на фоне ≪здорового≫ сердца [8].
Приблизительно в одной трети этих случаев имелись случаи внезапной смерти в
семье в молодом возрасте иили стресс-обусловленные синкопе. Исследователи
установили, что ЭКГ-картина желудочковой тахикардии в данном случае похожа
на таковую при дигиталисной интоксикации. Авторы рассматривали замедленную
постдеполяризацию как возможный аритмогенный механизм тахикардии. Было
высказано предположение о генетическом характере заболевания с неполной
пенетрантностью гена или наличием мутации de novo.В 1999 г. H. Swan и
соавт. описали аритмический синдром с аутосомно-доминантным типом
наследования, который характеризуется полиморфной желудочковой тахикардией,
индуцируемой физической нагрузкой, при отсутствии документированного
заболевания сердца [19]. Это исследование положило начало генетической
расшифровке аритмии. Было показано, что у пациентов имеются изменения в
хромосоме 1, локусах lq42–q43. Необходимо отметить, что 2-й тип
аритмогенной дисплазии правого желудочка также обусловлен мутациями в этих
локусах, что позволило предположить аллельный характер заболеваний (эта
гипотеза было доказана Tiso и соавт. в 2001 г.).Ключевая роль в сопряжении
возбуждения и сокращения мышцы сердца принадлежит кардиальному
рианодиновому рецептору (RyR2) (ген которого лоцируется в хромосоме 1q42-
43). Изменение потенциала действия вызывает движение ионов Ca2+ через
сарколемму L-типа кальциевых каналов внутрь кардиомиоцитов. Это в свою
очередь приводит к высвобождению избыточного количества ионов кальция из
саркоплазматического ретикулума в цитоплазму клетки через второй тип
рианодинового рецептора. В состав этого рецептора входят дополнительные
регуляторные протеины, такие как кальстабин 2 (FKBP12.6, стабилизирующий
закрытое состояние Ca2+-канала) и кальсеквестрин 2 (CASQ2, являющийся
важнейшим резервуаром кальция внутри саркоплазматического ретикулума).
Рецептор активируется низкими концентрациями Са2+ и подавляется высокими,
причем связывание cпецифического активатора увеличивает чувствительность к
Са2+. Катехоламины, выбрасываемые в кровь в момент стресса иили физической
нагрузки, вызывают сокращение сердечной мышцы по механизму Са2+-
индуцированного выброса Са2+ за счет фосфорилирования протеинкиназы
рианодинового рецептора. S. Priori и соавт. в 2000 г. выявили мутации гена
RyR2 в четырех семьях с типичной клинической картиной СПЖТ и семейным
анамнезом внезапной смерти в молодом возрасте, продемонстрировав таким
образом значение этого гена в развитии аритмии (рис. 1). Тот факт, что
только у 4 из 12 пробандов был найден измененный ген, позволил
авторампредположить генетическую гетерогенность заболевания. Мутация RyR2
гена обусловливает аутосомно-доминантный вариант СПЖТ [7, 15]. Рецессивный
тип СПЖТ был описан Lahat и соавт., изменения в данном случае затрагивают
кальсеквестрин-ген (CASQ2). Молекулярный патогенез СПЖТ тем не менее до
конца не ясен. Предполагается, что в развитии аритмии может иметь значение
повышение базального уровня RyR2-канала, изменение его фосфорилирующей
способности, нарушение взаимодействия этого канала с другими молекулами или
ионами (например, на уровне кальстабина и кальсеквестрина 2) или нарушение
его активации вне- и внутриклеточными ионами кальция [6]. В настоящее время
СПЖТ разделяют на два типа по наличию или отсутствию мутации в RYR2 гене
(генный и негенный варианты) [14]. Основные клинические характеристики
заболевания были даны A. Leenhardt и соавт. в 1995 г. [8]. Прежде всего
необходимо подчеркнуть, что основной жалобой ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Павлодарский государственный университет
им. С.Торайгырова
АБИЛОВА ЖАННУР МАКСУТОВНА
ИССЛЕДОВАНИЕ МУТАЦИЙ В ГЕНЕ RYR2 У БОЛЬНЫХ С НАРУШЕНИЯМИ РИТМА СЕРДЦА
Магистерская диссертация на соискание акдемической степени магистра
биологических наук
По специальности 6М060700 - Биология
Павлодар
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
СОКРАЩЕНИИ
ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы. Диссертационная работа была посвящена
изучению ассоциативных связей гена RYR2 с повышенным риском внезапной
сердечной смерти у больных с нарушениями ритма сердца (желудочковая
тахикардия).
Актуальность темы.
Диагностика и лечение сердечных аритмий являются одними из наиболее
важных в современной кардиологии, так как их наличие часто сопряжено с
высоким риском внезапной сердечной смерти (ВСС), которая составляет 25% от
всех случаев ненасильственной смерти. Ежегодно в США регистрируется 325
тыс. ВСС (0,1-0,2% взрослого населения) [1]. Из них в половине случаев ВСС
наступает у пациентов с ранее диагностированной ИБС [2].
Внезапная сердечная смерть является одной из наиболее острых нерешенных
проблем современной кардиологии. В промышленно развитых странах частота
случаев ВСС принимает угрожающие размеры. Она ежегодно уносит из жизни
множество активных, трудоспособных людей, причем около 20% умерших от ВСС
не имеют явного кардиологического заболевания [3-6]. ВСС наступает в
течение от нескольких минут до 24 часов с момента первого появления
симптомов и происходит в результате остановки сердечной деятельности на
фоне внезапной асистолии или фибрилляции желудочков у людей, находящихся до
этого в физиологически и психологически стабильном состоянии. Отсутствие
выраженных симптомов болезни перед смертью не является показателем того,
что данные лица были здоровы. Тяжелое сердечное заболевание может
оставаться нераспознанным. 20% случаев ВСС регистрируются во время
спортивных тренировок, 50% - при различных обстоятельствах в период
бодрствования и 30% - в период сна [4].
Изучение причин внезапной сердечной смерти имеет большое значение, так
как позволяет выделить группы риска, характерные для них клинико-
инструментальные критерии, определить обязательный план обследования
(например, в отношении членов семей, детей, решивших заниматься спортом),
разработать превентивные мероприятия.
Причины внезапной сердечной смерти различаются в зависимости от
возраста пациента. ВСС у детей представлена: I) синдромом внезапной смерти
детей младенцев (СВСМ); II) ВСС у детей с известными сердечными
заболеваниями (жизнеугрожающие нарушения ритма сердца, кардиомиопатии,
врожденные пороки сердца, первичная легочная гипертензия, аритмогенная
дисплазия правого желудочка и др); III) ВСС у считающихся здоровыми детей,
когда жизнеугрожающее состояние является первым симптомом болезни [5] .
Аритмиям принадлежит ведущая роль в патофизиологии ВСС. Имеются определеные
возрастные закономерности: у детей младшего возраста чаще (в 88% случаев)
регистрируется асистолия, в то время как в старших возрастных группах и у
детей с органической патологией независимо от возраста непосредственной
причиной ВСС в большинстве случаев является желудочковая тахикардия [6].
У взрослого населения, наиболее частой причиной внезапной смерти
является ишемическая болезнь сердца с различными формами кардиомиопатии,
которая является второй наиболее распространенной причиной [8-9]. Тем не
менее, у пациентов младше 35 лет, было показано влияние многих других
этиологий неишемического характера [10-13].
Хотя более 80% больных, умирающих внезапно от кардиальных причин, имеют
ИБС, пожилые пациенты с дилатационной кардиомиопатией и приобретенными
пороками сердца также подвержены риску ВСС [14]. ВСС также отмечена у
пожилых больных с гипертрофической кардиомиопатией [15-18], аритмогенной
правожелудочковой кардиомиопатией [11,12], а также у пациентов после
радикальной коррекции тетрады Фалло [13], особенно у больных с
левожелудочковой дисфункцией. Синдром Бругада и врожденный синдром
удлиненного интервала Q–T являются не столь частыми причиной внезапной
сердечной смерти у пожилых пациентов [19].
Механизмами, лежащими в основе развития внезапной сердечной смерти в
подавляющем большинстве случаев являются желудочковая тахикардия (ЖТ) и
фибрилляция желудочков (ФЖ) - 95%, а оставшиеся 5% приходятся на долю
брадиаритмий и асистолии [20-24]. Желудочковые аритмии часто встречаются в
молодом возрасте при структурно неизмененном сердце [25-28], и у пожилых
людей, и их частота возрастает при наличии структурного заболевания сердца,
встречаясь у 70–80% людей старше 60 лет [29].
Несмотря на наличие большого количества современных инструментальных
методов оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы, их
ипользование для оценки риска внезапной смерти не всегда является
информативным и, в сочетании со значительной стоимостью, ограничивает
возможности массового применения.
В связи с этим, актуальным является поиск биологических маркеров
предрасположенности к внезапной смерти и, прежде всего генетических,
позволяющих выявлять повышенный риск смертельного исхода задолго до его
наступления и соответственно предпринять необходимые лечебно-
профилактические мероприятия для его предупреждения. Одним из наиболее
эффективных подходов к выявлению генетической компоненты
мультифакторнальных заболеваний является изучение ассоциаций с
полиморфизмами генов-кандидатов [14].
Объектом исследования является ДНК больных с различными нарушениями
ритма сердца (желудочковая тахикардия) и практически здоровые
лица(контрольная группа).
Цель исследования.
Целью исследования является изучение связи и прогностической значимости
гена RYR2 с повышенным риском внезапной сердечной смерти у больных с
нарушениями ритма сердца (желудочковая тахикардия) в казахской популяции.
Исходя из этой цели исследования были поставлены следующие задачи:
1. Разработка клинической анкетыкарты пациентов, информированного
согласия. Рекрутинг участников исследования и рандомизация групп
исследования.
2. Лечение и мониторинг больных, сбор клинической информации,
проведение клинических анализов, забор крови.
3. Выделение ДНК из крови. Определение концентрации ДНК.
4. Дизайн праймеров гена RYR2
5. Генотипирование гена RYR2.
6. Представление результатов на конференциях, публикации тезисов.
Подготовка и подача материалов для публикации в научных
журналах.
Методы исследования.
Ислледование связи гена гена RYR2 с повышенным риском внезапной
сердечной смерти у больных с нарушениями ритма сердца (желудочковая
тахикардия) осущетвлены аналитическими, статистическими и молекулярно-
биологическими методами.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые было изучено
влиянеие гена RYR2 на развитие желудочковой тахикардии в казахской
популяции. Таким образом, выявление предикторов ВСС позволяет предупредить
неблагоприятное событие.
Впервые были выявлены новые мутации в казахской поуляции у пациента
CPVT (c.A13892T; p.D4631V) и новая мутация у одного пациента с VT
(c.G5428C; p.V1810L). Оба варианта находятся в филогенетически
консервативных регионах гена RYR2 и являются патологическими (рисунок 6).
Также были выявлены три известных синонимичных полиморфизма rs3765097,
rs2253273 и TMP ESP1 237 664 067 в исследуемой группе.
Также была обнаружена мутация (c.C7511T; p.T2504M), ранее выявленная у
больного с ARVD. Данный вариант находится в филогенетически консервативном
регионе гена RYR2 и является патологическим.
Теоритическое значимость исследования заключается в том, что впервые в
Республике Казахстан с использованием последних достижений молекулярной
биологии и генетики были изучены связь гена RYR2 с повышенным риском
внезапной сердечной смерти у больных с нарушениями ритма сердца
(желудочковая тахикардия).
Практическая значимость исследования заключается в том, что позволит
прогнозировать риск развития внезапной сердечной смерти на индивидуальном
уровне, таким образом, заранее предотвратить внезапную сердечную смерть и,
тем самым, позволит снизить смертность от сердечно - сосудистых заболеваний
в Казахстане.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.Обоснование выбора направления (обзор литературы)
Внезапная сердечная смерть (ВСС) - внезапное прекращение сердечной
деятельности, которое наступает вследствие кардиальной патологии в течение
1 часа от манифестации симптомов. В 85-90% случаев внезапная сердечная
смерть - тяжелый, молниеносно протекающий клинический вариант ИБС. Высокий
риск возникновения внезапной сердечной смерти отмечается у пациентов с
острым инфарктом миокарда, сердечной недостаточностью, аритмией [3].
ВСС является одной из наиболее острых нерешенных проблем современной
кардиологии. Она ежегодно уносит из жизни множество активных,
трудоспособных людей, причем около 20% умерших от ВСС не имеют явного
кардиологического заболевания. Ежегодно в США регистрируется 325 тыс.
случаев ВСС (0,1-0,2% взрослого населения). Из них в половине случаев ВСС
наступает у пациентов с ранее диагностированной ИБС.
Процент внезапной смерти варьируется в зависимости от возрастной группы
и диагностических критерий исследования. Последние популяционные
исследования [4-7] показали, что как минимум 3% внезапных смертей у детей и
молодых людей не имеют морфологических нарушений, обнаруженных при
вскрытии, и ВСС была определена как внезапная необъяснимая смерть (ВНС).
Причины внезапной сердечной смерти различаются в зависимости от
возраста пациента. У взрослого населения, наиболее частой причиной
внезапной смерти является ишемическая болезнь сердца с различными формами
кардиомиопатии, которая является второй наиболее распространенной причиной
[6-7]. Тем не менее, у пациентов младше 35 лет, было показано влияние
многих других этиологий неишемического характера [8-11]. До 1 года, первая
причина смерти – это синдром внезапной детской смерти (СВДС), где причина
смерти остается невыясненной после тщательного вскрытия. После первого
года, у детей и подростков, гипертрофическая кардиомиопатия, аритмогенная
кардиомиопатия правого желудочка, миокардит и врожденные аномалии
коронарных артерий часто являются причиной мертельной аритмии.
У лиц молодого возраста наиболее частыми причинами внезапной сердечной
смерти являются воспалительные заболевания миокарда, кардиомиопатии,
синдром удлиненного интервала QT, пороки сердца (в частности, сужение устья
аорты), аномалии грудной аорты при синдроме Марфана, аномалии коронарных
артерий, нарушения сердечного ритма и проводимости, иногда –
недиагностированный коронарный атеросклероз. Основными факторами,
провоцирующими внезапную сердечную смерть среди лиц молодого возраста,
являются: физическое экстремальное перенапряжение, употребление алкоголя и
наркотиков, прием некоторых лекарственных средств, выраженные электролитные
нарушения, алкогольные эксцессы.
Хотя более 80% больных, умирающих внезапно от кардиальных причин, имеют
ишемическую болезнь сердца, пожилые пациенты с дилатационной
кардиомиопатией и приобретенными пороками сердца также подвержены риску ВСС
[13, 14]. Внезапная сердечная смерть также отмечена у пожилых больных с
гипертрофической кардиомиопатией [15], аритмогенной правожелудочковой
кардиомиопатией [16], а также у пациентов после радикальной коррекции
тетрады Фалло [17], особенно у больных с левожелудочковой дисфункцией.
Синдром Бругада и врожденный синдром удлиненного интервала Q–T являются не
столь частыми причиной внезапной сердечной смерти у пожилых пациентов [18,
19].
У пожилых больных в периинфарктном периоде остановка сердца (или
внезапная сердечная смерть) встречается чаще. Данные Второго национального
регистра по инфаркту миокарда (NRMI-2) свидетельствуют о том, что возраст
старше 75 лет связан с более высокой вероятностью внутригоспитальной
остановки сердца с коэффициентом риска 1,6 (доверительный интервал от 1,5
до 1,7) [20-33].
Неишемические причины внезапной сердечной смерти играют важную роль,
поскольку они часто включают в себя генетические заболевания [34]. Кроме
того, важно подчеркнуть, что данные причины внезапной смерти представляют
проблему в диагностике для патологов, поскольку они могут присутствовать с
минимальными результатами или даже в морфологически нормальном сердце.
Диагноз кардиомиопатии может быть затруднен в связи с их изменение
фенотипического выражения, а в случае аритмогенных аномалий отсутствуют
структурные результаты, которые могли бы помочь в диагностике [35].
Диагностика генетических причин внезапной смерти является важной,
потому что близкие родственники также подвергаются потенциальной опасности
фатальных сердечных состояний. Всеобъемлющее посмертное расследование имеет
жизненно важное значение для установления причины смерти и дает возможность
оценить потенциальный риск для семьи после соответствующего генетического
консультирования. Эффективная оценка родственникам генетическим
тестированием может предотвратить дальнейшие смерти в семье.
Генетика ВСС. За последнее десятилетие значительные успехи были
достигнуты в понимании клинических и генетических основ внезапной сердечной
смерти. Многие причины внезапной смерти, особенно у молодых, связаны с
генетическими нарушениями сердца, которые могут быть поделены на те, в
которых структурные аномалии известны, такие как гипертрофическая
кардиомиопатия и аритмогенная кардиомиопатия правого желудочка и
заболевания, при которых присутствует одна из основных аритмогенных
аномалий, таких как синдром удлиненного QT интервала, синдром Бругада,
катехоламинергическая полиморфная желудочковая тахикардия и синдром
укороченного интервала QT [34].
Внезапная смерть наступает среди половины молодых людей с крепким
здоровьем от 1 до 35 лет без каких либо симптомов, таким образом
чрезвычайную важность приобретает судебно-медицинское расследование и
вскрытие для определения причины и характера смерти [36]. Так называемое
молекулярное вскрытие - анализ генов может помочь в медико-правовом
исследовании в случаях ВСС. Это уменьшит процент отрицательных вскрытий и
предоставит необходимую информацию для родственников [35, 37].
Идентификация генетической основы внезапной сердечной смерти является
краеугольным камнем управления для семей, в которых произошла внезапная
смерть. На рисунке 1 обозначены основные генетические причины возникновения
внезапной сердечной смерти.
Рисунок 1 – Генетические причины возникновения внезапной сердечной
смерти
2 Болезнь миокарда и внезапная сердечная смерть (нарушения ритма у
пациентов со структурными аномалиями сердца и сосудов)
В большинстве случаев внезапная сердечная смерть регистрируется у
пациентов со структурными аномалиями сердца, которые являются результатом
врожденной патологии или могут возникать вследствие перенесенного инфаркта
миокарда. Острый тромбоз коронарных артерий может приводить как к эпизоду
нестабильной стенокардии и инфаркту миокарда, так и к внезапной сердечной
смерти.
Более чем в 80% случаев внезапная сердечная смерть возникает у больных
ИБС. Гипертрофическая и дилатационная кардиомиопатии, сердечная
недостаточность, заболевания клапанов сердца (например, аортальный стеноз)
повышают риск возникновения внезапной сердечной смерти. При этом наиболее
значимыми электрофизиологическими механизмами возникновения внезапной
сердечной смерти являются тахиаритмии (желудочковая тахикардия и
фибрилляция желудочков).
За последние 15 лет уделяется большое внимание генетическим факторам в
патогенезе кардиомиопатий. Стоит отметить, что знания о данных заболеваниях
значительно улучшились. Кардиомиопатия определяется как заболевание
миокарда с сердечной дисфункции и может осложняться сердечной
недостаточностью, аритмией и внезапной смерти [38]. В 1995 году целевая
группа ВОЗ и Международного общества и федерации кардиологов рекомендовала
разделение кардиомиопатий на две основные группы: специфические
кардиомиопатии, а также первичные кардиомиопатии. Первичные кардиомиопатии
– это заболевания связанные с самим миокардом себя и классифицируются
патофизиологически на четыре основные элементы: дилатационная
кардиомиопатия, гипертрофическая кардиомиопатия, рестриктивная
кардиомиопатия и аритмогенная кардиомиопатия правого желудочка.
Диагностика кардиомиопатий может быть затруднена в силу их
вариабельности фенотипической экспрессии. Кроме того, кардиомиопатия
характеризуется значительной генетической гетерогенностью на аллельных и
неаллельных уровнях. Наиболее частыми выявленными кардиомиопатиями являются
гипертрофическая кардиомиопатия и аритмогенная кардиомиопатия правого
желудочка. В зависимости от изучаемой популяции, это основные причины
внезапной смерти у молодых людей.
Гипертрофическая кардиомиопатия – это аутосомно-доминантное
заболевание, генетическим заболеванием с преобладанием 1:500 в общей
популяции здоровых молодых людей [39]. Гипертрофическая кардиомиопатия
(ГКМП) является болезнью миокарда; характеризуется гипертрофией левого и
изредка – правого желудочков, чаще асимметричной, сопровождается
неправильным, хаотичным расположением мышечных волокон [40]. Согласно B.
Maron et al гипертрофическая кардиомиопатия считается основной причиной ВСС
у спортсменов в Соединенных Штатах Америки [41].
ГКМП является самым распространенным генетическим сердечно-сосудистым
заболеванием, и что более важно является наиболее частой причиной внезапной
сердечной смерти у молодых, в том числе спортсменов [42]. Наследственный
характер части случаев гипертрофической кардиомиопатии обратил на себя
внимание еще в 60-е гг., до внедрения в клиническую практику
эхокардиографии. Позднее сплошное ультразвуковое обследование родственников
больных в больших семьях позволило установить ее семейный характер в 55–65%
случаев с наследованием преимущественно по аутосомно-доминантному типу с
различной пенетрантностыо и экспрессивностью [40].
Впервые точная локализация гена, ответственного за возникновение
гипертрофической кардиомиопатии, на хромосоме 14 была установлена в 1989 г.
J. Jarcho et al. Им оказался ген, кодирующий синтез изоформы р-тяжелых
цепей миозина, которые, в отличие от а-цепей, представлен преимущественно в
желудочках сердца.
К настоящему времени обнаружено более 40 видов различных мутаций этого
гена, обусловливающих замену одной аминокислоты другой, которые
локализуются в пределах первых 23 экзонов, кодирующих главным образом
синтез белков шаровидной головки молекулы миозина, ответственных за
связывание актина и АТФ. Мутации гена р-тяжелых цепей миозина определяются
примерно в 30% (до 50%) семейных случаев гипертрофической кардиомиопатии.
Olivotto et al [46] обнаружили, что больные с ГКМП с саркомер-
положительными мутациями имеют большую вероятность развития тяжелой
систолической и диастолической дисфункции левого желудочка. Данный генотип
влияет на возраст и начало заболевания гипертрофии левого желудочка.
Большинство больных с мутацией в гене тяжелой цепи β-миозина (MYH7) имеют
очевидный ГЛЖ во второй декаде жизни. С другой стороны, мутации в гене
миозин-связывающего белка С (MYBPC3) были связаны с задержкой начала ГКМП
(даже среди пожилых людей) [47].
Несколько исследований показали, что люди с многочисленными мутациями
обладают более выраженным фенотипом, и индивидуумы с гомозиготной или
тройной мутацией имеют особенно неблагоприятный прогноз [48, 49].
Фенотипические копии ГКМП, в которых гипертрофия сердца вызвана мутацией в
генах, отличающихся от тех, которые кодируют белки саркомера. Это относится
и к болезни Данона (в мутация в гене LAMP2), которая имеет летальный исход,
в частности, среди мужчин, и болезни Фабри, Х-хромосомное рецессивное
расстройство с накоплением гликосфинголипидов.
К основным патофизиологическим механизмам гипертрофической
кардиомиопатии относятся изменения систолической функции левого желудочка,
образование динамического градиента систолического давления в его полости,
нарушения диастолических свойств и ишемия миокарда. У части больных в
семейном анамнезе можно найти указание на случаи подобного заболевания или
внезапной смерти в относительно молодом возрасте. Так, описаны целые семьи,
страдающие злокачественной гипертрофической кардиомиопатией, приводящей к
внезапной смерти [50].
Считается, что примерно в 50% семейных и спонтанных случаев гены и их
мутации, с которыми связано развитие гипертрофической кардиомиопатии, еще
не идентифицированы. Идентификация мутаций, ответственных за возникновение
гипертрофической кардиомиопатии, кроме чисто научного имеет важное
клиническое значение для ранней диагностики и верификации диагноза
заболевания в спорных случаях, оценки прогноза и его модификации, а также
проведения этиотропной и патогенетической генной терапии.
Аритмогенная дисплазия правого желудочка (АДПЖ) является наследственным
заболеванием сердечной мышцы, которое в основном харатеризуется изменением
в правом желудочке (ПЖ). Распространенность АДПЖ в общей популяции
колеблется от 1 из 2000 до 1 из 5000.
Болезнь поражает мужчин чаще, чем женщин, с примерным соотношении 3:1.
АДПЖ признана причиной внезапной сердечной смерти среди молодых, также
рассматривается как наиболее распространенная причина внезапной смерти у
профессиональных спортсменов в Италии [51].
Аритмогенная дисплазия правого желудочка (АДПЖ) – патология неясной
этиологии, обычно представляющая собой изолированное поражение правого
желудочка (ПЖ); часто семейная, характеризующаяся жировой или фиброзно-
жировой инфильтрацией миокарда желудочков, сопровождающаяся желудочковыми
нарушениями ритма различной степени тяжести, включая фибрилляцию желудочков
[52, 53].
Термин аритмогенная дисплазия правого желудочка был предложен G.
Fontaine в 1977 г. В 1982 г. F.I. Marcus предложил термин аритмогенная
правожелудочковая кардиомиопатия, или аритмогенная болезнь ПЖ [54].
Распространенность АДПЖ мало изучена в связи с тем, что начало заболевания
часто протекает бессимптомно. В 80% случаев АДПЖ выявляется в возрасте до
40 лет, чаще у мужчин. По данным G. Thiene и соавт., у 20% из 60 умерших
внезапно в возрасте до 35 лет выявлены гистологические признаки АДПЖ [53].
D. Corrado et al считают аритмогенную дисплазию причиной внезапной смерти у
26% детей и подростков до 20 лет, умерших от сердечно-сосудистых причин
[55]. E. Larsson et al проанализировали данные аутопсии 16 молодых шведских
спортсменов, умерших внезапно; у каждого четвертого из них диагностирована
АДПЖ [56].
Причина заболевания остается в настоящее время неясной. Имеются данные
о наследственном характере дисплазии. В 1982 г. F. I. Marcus et al обратили
внимание на возможный семейный характер дисплазии [54]. A. Nava et al в
1988 г. обследовали 72 человек девяти семей в двух-трех поколениях и
выдвинули гипотезу об аутосомно-доминантном типе наследования с различной
степенью проявления и пенетрации [57]. Впоследствии были выявлены
генетические нарушения в пяти семьях с АДПЖ в хромосоме 14q23-24 . D. Li et
al причиной патологии считают нарушение в хромосоме 10р12-р14 [58]. Тем не
менее большинство пациентов не имеют семейного анамнеза или случаев ВСС у
ближайших родственников.
Несколько генетических исследований выявили мутации в различных
компонентах десмосомы сердечной мышцы, которые играют важную роль в
патогенезе АДПЖ. Десмосомы занимают ключевую роль в поддержке структурной
устойчивости через межклеточную адгезию и в регуляции электрической
проводимости кальциевого гомеостаза. Дефекты в компонентах десмосом
возможно предрасполагают к отделению и смерти миоцитов, воспаление, замене
фиброзной и жировой ткани, и аритмии желудочков [59].
Известны восемь генов, связанные с аутосомно-доминирующей АДПЖ – TGFB3
(название локуса: ARVD1; белок: трансформирующий ростовой фактор, бета-3),
RYR2 (ARVD2; рецептор рианодина 2), TMEM43 (ARVD5, трансмембранный белок
43), DSP (ARVD8; десмоплакин), PKP2 (ARVD9; плакофилин-2), DSG2 (ARVD10;
десмоглеин-2), DSC2 (ARVD11; десмоколин-2), и JUP (ARVD12; соединительный
плакоглобин). Из них 5 генов (плакофилин-2, десмоглеин-2, десмоплакин,
десмоколл В-2 и соединительный плакоглобин) кодируют основные компоненты
десмосомы сердечной мышцы. В настоящее время известные в этих генах мутации
составляют 50% пробандов с АДПЖ. Мутации в PKP2 (кодирующий плакофилин-2),
представляют собой наиболее распространенный тип, с преобладанием 11-43%
[59, 60]. Четыре дополнительных генов, связанных с аутосомно-доминирующей
АДПЖ были обозначены, но не определены (названия локусов: ARVD3, ARVD4,
ARVD6 и ARVD7).
Внезапная смерть морфологически нормального сердца (нарушения ритма у
пациентов без структурных аномалий сердца и сосудов).
Причинами желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков на
молекулярном уровне могут быть нейрогормональные нарушения, нарушения
транспорта ионов калия, кальция, натрия, дисфункция натриевых каналов. От 2
до 5% молодых людей и спортсменов умирают внезапно без очевидных
органических заболеваний сердца, и причина остановки сердца у таких людей,
вероятно, связана с первичными электрическими заболеваниями сердца, такими
как наследственные дефекты ионных каналов (каналопатии), включая синдром
удлиненного интер-вала Q–T, синдром Бругада и катехоламинергическую
полиморфную желудочковую тахикардию [61-64].
Синдром удлиненного интервала Q-T – это синдром, поражающий каждого
5000-го человека, характеризуется нарушениями реполяризации и удлинением
интервала Q–T (корригированного по ЧСС ( QTc)), аномалиями зубца Т,
относительной брадикардией, патологией проводящей системы сердца и
желудочковыми тахиаритмиями (желудочковой тахикардией, желудочковой
фибрилляцией, torsades de pointes).
Доминантными симптомами являются синкопе и внезапная смерть. Синдром
удлиненного интервала Q–T приблизительно в 50% случаев является врожденным.
Наиболее частая форма, синдром Romano-Ward, наследуется аутосомно-
доминантным путем. Другие формы, синдромы Jervell и Lange-Nielsen,
передаются аутосомно-рецессивным путем и сопровождаются значительной
глухотой [65].
Определены геноспецифичные триггеры для кардиальных нарушений при трех
наиболее частых генетических вариантах заболевания. Индивидуумы с синдромом
удлиненного интервала Q–T1 (мутации в генах KCNQ1 или KvQT1,
программирующих ионный канал, проводящий ток калия Iks) наиболее подвержены
кардиальным нарушениям, происходящим при физической нагрузке [66], особенно
при плавании [67, 68]. Пациенты с синдромом удлиненного интервала Q–T2,
имеющие мутации в гене KCNH2 (или HERG), кодирующем канал, проводящий ток
калия Ikr, подвержены кардиальным нарушениям, происходящим в покое или при
эмоциональном возбуждении и, что характерно, при наличии звуковых стимулов
[68, 69]. И наконец, пациенты с синдромом удлиненного интервала Q–T3,
носители мутации в гене SCN5A, кодирующем натриевый канал кардиомиоцитов,
подвержены кардиальным нарушениям, происходящим в покое и во время сна
[66]. Описание подтипов синдрома удлиненного интервала Q–T представлено в
таблице 1.
Ген KCNJ2 кодирует внутренний выпрямляющий калиевый канал Kir2.1,
широко представленный в миокарде, где он действует как определяющий фактор
4-й фазы реполяризации и мембранного потенциала покоя. Мутации KCNJ2
обнаружены приблизительно у 40% больных с синдромом Андерсена.
Таблица 1 – Подтипы синдрома удлиненного интервала Q-T
Вариант Ген Хромосома Функция
LQT1 KCNQ1 11p15.5 IKs альфа субъединица
LQT2 KCNH2 7q35-35 IКr альфа субъединица
LQT3 SCN5A 3p21-23 INa альфа субъединица
LQT4 ANK2 4q25-2 Таргетный протеин
LQT5 KCNE1 21p22.1-22-2 IКs бета субъединица
LQT6 KCNE2 21p22.1-22-2 IКr бета субъединица
LQT7 KCNJ2 17p23.1-24.2 IK1
LQT8 CACNA1C 12p13.3 ICa альфа субъединица
JLN1 KCNQ1 11p15.5 IKs альфа субъединица
JLN2 KCNE1 21p22.1-22-2 IКr бета субъединица
Синдром укороченного интервала Q–T был открыт I. Gussak et al. Носители
данного синдрома имеют интервал Q–T менее 340 мс и зачастую – менее 300 мс.
Синдром сопровождается пароксизмальной предсердной фибрилляцией, коротким
рефрактерным периодом и началом проявлений в раннем детском возрасте (до 1
года). При синдроме укороченного интервала Q–T, который передается
аутосомно-доминантным путем, часто возникает внезапная смерть.
Первым идентифицированным геном синдрома укороченного интервала Q–T
является KCNH2 [70], который, как выяснилось, способствует мутации, ведущей
к выраженному увеличению тока Ikr. C. Bellocq et al [71] описали другую
мутацию, реализующуюся по типу усиления функции (gain-of-function
mutation), влияющую на ген KCNQ1, у 70-летнего мужчины с идиопатической
фибрилляцией желудочков и укороченным интервалом Q–T на ЭКГ. Третьим геном
является KCNJ2, идентифицированный S. Priori et al [72] как причина
патологического укорочения реполяризации желудочков с причудливой фор-мой
волны Т (исключительно быстрое терминальное колено и квазинормальные
сегмент ST и восходящая волна Т) (таблица 2).
Интересно отметить, что все три гена синдрома укороченного интервала
Q–T (KCNH2, KCNQ1 и KCNJ2) также вызывают и синдром удлиненного интервала
Q–T. ЭКГ-фенотипы зависят от противоположных биофизических последствий,
лежащих в основе мутаций, реализующихся по типу потери функции (loss-of-
function mutation), связанных с синдромом удлиненного интервала Q–T, и по
типу усиления функции (gain-of-function mutation), являющихся причиной
синдрома укороченного интервала Q–T.
Таблица 2 – Генетические варианты синдрома укороченного интервала Q-T
Название Хромосомный Наследование Ген Протеин Ссылка
локуса локус
SQTS1 7q3p2135-q36 Аутосомно-домиKCNH2 IKr калиевый R.Brugada
нантный канал, альфа et al [70]
субъединица
(HERG)
SQTS2 11p15.5 Аутосомно-домиKCNQ1 IKs калиевый C. Bellocq
нантный канал, альфа et al [71]
субъединица
(KvLQT1)
SQTS3 17q23.1-q24.2 Аутосомно-домиKCNJ2 IKl калиевый S. Priori
нантный канал, (Kir2,1) et al [72]
Генетический анализ может помочь идентифицировать немых носителей
мутаций синдрома укороченного интервала Q–T, однако риск кардиальных
проявлений у генетически пораженных индивидуумов с нор-мальной ЭКГ в
настоящее время неизвестен. Также, в связи с небольшим числом идентифици-
рованных в настоящее время больных с синдромом укороченного интервала Q–T,
генетический анализ не является столь полезным для стратификации риска.
Синдром Бругада – это наследственное заболевание ионных каналов,
характеризующееся специфическими ЭКГ-признаками, которые включают
дугообразную элевацию сегмента ST в правых прекардиальных отведениях (как
спонтанную, так и вызванную фармакологически, блокаторами натриевых
каналов) в сочетании с синкопальными состояниями или остановкой сердца,
связанными с аритмией, возможностью индукции программированной желудочковой
стимуляцией или семейным анамнезом ВСС.
Мутация гена натриевого канала сердца (SCN5A) была обнаружена у 30%
людей с синдромом Бругада. Фибрилляция желудочков, ведущая к ВСС, обычно
возникает в покое или во многих случаях ночью (во время сна), вследствие
повышенной вагусной активности иили снижения симпатической активности.
Повышенное адренергическое влияние, которое возникает во время спортивной
активности, может ингибировать и теоретически снижать риск ВСС.
С другой стороны, адаптация вегетативной нервной системы к
систематическим тренировкам ведет к повышению тонуса вагуса в покое и во
время восстановительного периода после физической нагрузки, что может
увеличить вероятность смерти в покое или после физического напряжения
спортсменов с синдромом Бругада [61].
Катехоламинергическая желудочковая тахикардия – это наследственное
заболевание ионных каналов, клинически характеризующееся полиморфной или
двунаправленной желудочковой тахикардией, вызванной физической нагрузкой,
которая может перейти в фибрилляцию желудочков. В отличие от синдрома
удлиненного Q–T и синдрома Бругада, это состояние не сочетается с
аномалиями на 12-канальной ЭКГ и остается нераспознанным, пока человек не
пройдет стресс-ЭКГ-пробу. Было описано, что генетически дефективные
рианодиновые рецепторы сердца способствуют аномальному высвобождению
кальция из саркоплазматического ретикулума. Соответственно потенциальная
аритмия вызывается триггерной активностью миокарда, что обусловлено
процессами поздней постдеполяризации, которые провоцируются увеличением
содержания межклеточного кальция и активизируются адренергической
стимуляцией, как, например, во время занятий спортом [63].
Генетический анализ может быть полезен для идентификации немых
носителей мутаций, связанных с синдромом Бругада, таким образом, чтобы они
оставались под клиническим наблюдением с целью выявления ранних проявлений
синдрома. Более того, будучи идентифицированными, немые носители мутаций
должны получать генетическую консультацию о риске передачи болезни
потомству. Современный уровень знаний не позволяет генетическому прогнозу
внести вклад в стратификацию риска.
Таким образом, выявление предикторов ВСС позволяет предупредить
неблагоприятное событие. Так как около 80% случаев внезапной сердечной
смерти обусловлены ИБС, то первичная профилактика ВСС должна быть
направлена на предупреждение атеросклероза и модификацию других факторов
риска развития ишемической болезни сердца (ожирение, сахарный диабет,
курение, гиподинамия и т. д.). Меры вторичной профилактики заключаются в
ранней диагностике и лечении патологических состояний, являющихся причиной
внезапной сердечной смерти (сердечная недостаточность со сниженной фракцией
выброса левого желудочка, ДКМП, нарушения ритма, геномные заболевания и
др.). Дисфункция левого желудочка всегда является неблагоприятным
предиктором внезапной сердечной смерти.
Своевременная диагностика ВСС коррелирует с эффективностью мероприятий
по сердечно-легочной реанимации (СЛР). После успешного проведении СЛР
пациентам проводится диагностика заболеваний, явившихся причиной внезапной
сердечной смерти. Лечение тахиаритмий с применением автоматического
дефибриллятора или путем имплантации кардиовертера-дефибриллятора снижает
частоту возникновения ВСС и показатели смертности у пациентов, перенесших
внезапную сердечную смерть. Наилучший прогноз после дефибрилляции у больных
с желудочковыми тахикардиями.
Влияние генетических факторов на развитие и течение заболевания, выбор
оптимальной тактики лечения, эффекты от проводимой терапии весьма
многообразны. Дальнейшее развитие и совершенствование диагностических
подходов и медицинской помощи больным невозможно без комплексного учета
этих факторов.
Внезапная сердечная смерть продолжает оставаться одной из главных
причин смертности во всех развитых странах. Важно подчеркнуть, что
количество исследований причин и механизмов ВСС увеличивается, и многое
будет меняться в соответствии с теми новыми данными, которые появятся по
данной проблеме. Свидетельством большого количества научных работ,
посвященных внезапной сердечной смерти, является растущее количество
публикаций, в котором, безусловно, увеличивается и количество работ по
генетическим аспектам. Особенно с развитием геномных технологий и
секвенированием геномов человека появилась возможность для раскрытия новых
механизмов различных заболеваний, разработки методов прогноза и
профилактики. Своевременное обновление этой информации будет исключительно
важным для клиницистов, занимающихся больными, имеющими риск внезапной
сердечной смерти [73–77].
3 Механизмы сокращения клеток сердечной мышцы
Сердечная мышца относится к возбудимым тканям, клетки которых в ответ
на тот или иной раздражитель (электрический, химический, механический)
могут генерировать электрические потенциалы действия – характерные
изменения мембранного потенциала клетки, приводящие к ее возбуждению [78,
85]. Более того, некоторые виды клеток могут возбуждаться самопроизвольно.
В основе механизма генерации потенциала действия клетками лежит изменение
проницаемости мембран клеток для некоторых ионов (натрия, кальция, калия),
активирующие ионные токи через специальные структуры клеточной мембраны —
ионные каналы. Процессы, обеспечивающие сокращение клетки в ответ на
электрическую стимуляцию объединяются понятием электромеханического
сопряжения в сердечных клетках. Для мышечного сокращения необходимо
повышение внутриклеточной концентрации Са2+ от уровня покоя (около 0.1 мкМ)
до 1 мкМ [8]. Сердечные мышечные клетки (кардиомиоциты) включают в себя два
основных типа по структуре и функциям: кардиомиоциты рабочего миокарда и
клетки водителей сердечного ритма. Первый тип отвечает за механическое
сокращение сердца, второй – за формирование устойчивого ритма сердечных
сокращений [9].
Структура сердечной клетки является достаточно сложной [9, 10]: каждая
клетка состоит из нескольких десятков повторяющихся сократительных единиц –
саркомеров, длина которых около 2 мкм; поперечных трубочек (Т-трубочки, Т-
тубулы), представляющих собой глубокие впячивания мембраны, опоясывают весь
кардиомиоцит и локализуются у концов каждого саркомера. Сокращение
саркомера обеспечивается мышечными волоконами (миофибриллами),
расположенными вдоль саркомера и опоясанными сложной сетью внутриклеточных
хранилищ ионов кальция, включающих продольный саркоплазматический ретикулум
(СР), терминальные цистерны (ТЦ) (или люмен), примыкающие к мембране T-
тубул (Рисунок 2).
а. б
Рисунок 2 Структура сердечной клетки. а. Снимок кардиомиоцита,
полученный при помощи электронной микроскопии. б. Трехмерная реконструкция
кардиомиоцита.Обозначения: 1 — сарколемма; 2 — саркоплазматический
ретикулум; 3 —
миофибриллы.
На мембране СР в местах контакта СР с Т-тубулами располагается группа
специализированных Са2+-высвобождающих каналов, сопряженных с рианодиновыми
рецептороами (RyR-каналы), через которые происходит высвобождение Са2+ из
СР. Высвобождение носит триггерный характер, так как открытие RyR-каналов
происходит в ответ на приток относительно небольшого количества Са2+ через
ионные каналы, расположенных на мембране клетки – каналы L-типа или
дигидропиридиновые рецепторы (Рисунок 3)[8, 10].
Рисунок 3. Схема Са2+-высвобождающей единицы.
На мембране СР RyR-каналы образуют группы (кластеры), состоящие из
нескольких сотен каналов. Существуют структуры, состоящие из кластера RyR-
каналов вместе с несколькими L-каналами клеточной мембраны, люменом СР и
диадным пространством между мембранами СР и примыкающими Т-тубулами. Данные
структуры называются Са2+ высвобождающими единицами (Release Unit) (ВЕ,
рисунок 3). В кардиомиоците насчитывается несколько десятков тысяч ВЕ; они
формируют кальций-высвобождающую систему клетки (Рисунок 4).
Рисунок 4. Схема кальциевой динамики в сердечной клетке. Схема
сопряжения L и RyR-каналов. Адаптировано из [6].
4 Рианодиновый рецептор – основной элемент управления кальциевой
динамикой в клетке
RYR-канал является гигантским макромолекулярным комплексом (рис. 1.4),
тетрамером, объединяющим четыре субъединицы (полипептидные цепи) с
молекулярной массой 567 кДа каждая [2, 13]. Активность RYR модулируется под
действием растительного алкалоида рианодина из коры Ryania speciosa, что и
определило его название рианодиновый рецептор. Существуют три изоформы
RyR-каналов: RYR1 (клетки скелетной мускулатуры и мозжечка), RYR2 (клетки
сердечной мышцы и мозга), RYR3 (клетки гладкой мускулатуры). Они
различаются по своей структуре и динамическим параметрам. Как уже было
сказано выше, RyR-каналы располагаются на мембране СР; при переходе в
открытое состояние через них происходит высвобождение ионов Са2+ из
просвета ТЦ (люмена). Согласно данным электронной микроскопии [12], RYR-
канал имеет форму четырехлистника со стороной 27 нм (Рисунок 5).
Рисунок 5. Трехмерная реконструкция рианодинового канала. а. Вид сбоку.
б.Вид со стороны саркоплазмы. в. Вид со стороны ТЦ саркоплазматического
ретикулюма.
В процессе открытия RYR-канала изменяется его конформационное
(структурное) состояние: данный белок изменяется по форме и структуре,
переходя в проводящее состояние (Рисунок 6).
Рисунок 6. Открытое (слева) и закрытое (справа) конформационное
состояние RyR-канала. Штрихованной линией обозначены трансмембранные
сегменты канала, угол между которыми увеличивается при переходе в открытое
состояние. Адаптировано из [7].
На рисунке 7 приведены результаты экспериментальных исследований
структуры мембраны СР [13]; видно, что на мембранах RYR-каналы объединены в
кластеры (решетки) (от 100 до 300 каналов в каждой). Каналы в решетке
упорядочены и находятся под определенным углом друг к другу, также
экспериментальные данные многих исследовательских групп говорят о
существовании взаимодействия между каналами в кластере благодаря наличию
между ними специфических связывающих белков [12-15].
а б
в
Рисунок 7. Кластеры RYR-каналов на мембране СР. (а) Изображение,
полученное с помощью электронной микроскопии. (б) Увеличенное и
обработанное изображение. (в) Схематическое изображение расположения RYR-
канал в кластере.
1. Роль гена RYR2 и риск развития желудочковой тахикардии
Желудочковые аритмии, регистрируемые у пациентов со ≪здоровым≫ сердцем
и нормальной электрокардиограммой, ранее в большинстве случаев
рассматривались как идиопатические. Молекулярно-генетические исследования
показали, что мутация в генах, кодирующих сократительные протеины сердечной
мышцы, является одним из субстратов развития ≪идиопатической≫ аритмии [13].
Открытие гена двунаправленной желудочковой тахикардии (ЖТ) позволило
выдвинуть и продемонстрировать гипотезу о том, что стресс-индуцированные
жизнеугрожающие аритмии (двунаправленная ЖТ, полиморфная ЖТ,
катехоламинэргическая ЖТ), развивающиеся у молодых лиц со ≪здоровым≫
сердцем, представляют собой фенотипические варианты одного и того же
заболевания [7, 15].
Впервые семейная полиморфная желудочковая тахикардия (СПЖТ) была
описана в 1978 г. Coumel и соавт. Затем A. Leenhardt и соавт. в 1995 г.
опубликовали серию наблюдений, в которых была зарегистрирована стресс
индуцированная двунаправленная ЖТ на фоне ≪здорового≫ сердца [8].
Приблизительно в одной трети этих случаев имелись случаи внезапной смерти в
семье в молодом возрасте иили стресс-обусловленные синкопе. Исследователи
установили, что ЭКГ-картина желудочковой тахикардии в данном случае похожа
на таковую при дигиталисной интоксикации. Авторы рассматривали замедленную
постдеполяризацию как возможный аритмогенный механизм тахикардии. Было
высказано предположение о генетическом характере заболевания с неполной
пенетрантностью гена или наличием мутации de novo.В 1999 г. H. Swan и
соавт. описали аритмический синдром с аутосомно-доминантным типом
наследования, который характеризуется полиморфной желудочковой тахикардией,
индуцируемой физической нагрузкой, при отсутствии документированного
заболевания сердца [19]. Это исследование положило начало генетической
расшифровке аритмии. Было показано, что у пациентов имеются изменения в
хромосоме 1, локусах lq42–q43. Необходимо отметить, что 2-й тип
аритмогенной дисплазии правого желудочка также обусловлен мутациями в этих
локусах, что позволило предположить аллельный характер заболеваний (эта
гипотеза было доказана Tiso и соавт. в 2001 г.).Ключевая роль в сопряжении
возбуждения и сокращения мышцы сердца принадлежит кардиальному
рианодиновому рецептору (RyR2) (ген которого лоцируется в хромосоме 1q42-
43). Изменение потенциала действия вызывает движение ионов Ca2+ через
сарколемму L-типа кальциевых каналов внутрь кардиомиоцитов. Это в свою
очередь приводит к высвобождению избыточного количества ионов кальция из
саркоплазматического ретикулума в цитоплазму клетки через второй тип
рианодинового рецептора. В состав этого рецептора входят дополнительные
регуляторные протеины, такие как кальстабин 2 (FKBP12.6, стабилизирующий
закрытое состояние Ca2+-канала) и кальсеквестрин 2 (CASQ2, являющийся
важнейшим резервуаром кальция внутри саркоплазматического ретикулума).
Рецептор активируется низкими концентрациями Са2+ и подавляется высокими,
причем связывание cпецифического активатора увеличивает чувствительность к
Са2+. Катехоламины, выбрасываемые в кровь в момент стресса иили физической
нагрузки, вызывают сокращение сердечной мышцы по механизму Са2+-
индуцированного выброса Са2+ за счет фосфорилирования протеинкиназы
рианодинового рецептора. S. Priori и соавт. в 2000 г. выявили мутации гена
RyR2 в четырех семьях с типичной клинической картиной СПЖТ и семейным
анамнезом внезапной смерти в молодом возрасте, продемонстрировав таким
образом значение этого гена в развитии аритмии (рис. 1). Тот факт, что
только у 4 из 12 пробандов был найден измененный ген, позволил
авторампредположить генетическую гетерогенность заболевания. Мутация RyR2
гена обусловливает аутосомно-доминантный вариант СПЖТ [7, 15]. Рецессивный
тип СПЖТ был описан Lahat и соавт., изменения в данном случае затрагивают
кальсеквестрин-ген (CASQ2). Молекулярный патогенез СПЖТ тем не менее до
конца не ясен. Предполагается, что в развитии аритмии может иметь значение
повышение базального уровня RyR2-канала, изменение его фосфорилирующей
способности, нарушение взаимодействия этого канала с другими молекулами или
ионами (например, на уровне кальстабина и кальсеквестрина 2) или нарушение
его активации вне- и внутриклеточными ионами кальция [6]. В настоящее время
СПЖТ разделяют на два типа по наличию или отсутствию мутации в RYR2 гене
(генный и негенный варианты) [14]. Основные клинические характеристики
заболевания были даны A. Leenhardt и соавт. в 1995 г. [8]. Прежде всего
необходимо подчеркнуть, что основной жалобой ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
