Esenciální hypertenze a Arg16Gly polymorfizmus genu pro β2-adrenergní receptor
Authors:
M. Jáchymová 1; K. Horký 2; A. Jindra 1; J. Peleška 3; J. Bultas 2; A. Linhart 2; Z. Hlubocká 2; S. Heller 2; M. Pavlikova 3
Authors‘ workplace:
Laboratoř molekulární kardiologie Ústavu klinické biochemie a laboratorní diagnostiky 1. lékařské fakulty UK a VFN, Praha, přednosta prof. MUDr. Tomáš Zima, DrSc.
1; II. interní klinika kardiologie a angiologie 1. lékařské fakulty UK a VFN, Praha, přednosta prof. MUDr. Michael Aschermann, DrSc., FESC
2; EuroMISE Centrum, Praha, přednostka prof. RNDr. Jana Zvárová, DrSc.
3
Published in:
Vnitř Lék 2005; 51(9): 945-949
Category:
Original Contributions
Overview
Záměr studie:
V multifaktoriální patogenezi esenciální hypertenze hraje sympatoadrenální aktivita významnou úlohu. Tkáňový účinek katecholaminů je zprostředkován adrenergními receptory. β2-adrenergní receptory se svým vazodilatačním účinkem podílejí na regulaci TK. Odchylky v jejich struktuře mohou vést k omezení schopnosti vazodilatace, a tím ke vzniku hypertenze. Polymorfizmus genu β2-adrenergního receptoru se tak jeví jako nadějný kandidátní gen pro analýzu jeho asociace s esenciální hypertenzí.
Soubory nemocných a metodika:
V této studii jsme sledovali vliv asociace polymorfizmu Arg16Gly genu pro β2-adrenergní receptor na výskyt a stupeň hypertenze. Porovnávali jsme četnost jednotlivých genotypů (GG, AG, AA) a alel (G a A) u 3 skupin osob středního věku: a) u kontrolní skupiny s normálním TK ≤ 140/90 mm Hg (N, n = 122), b) u pacientů s hypertenzí dobře kontrolovanou antihypertenzní léčbou (KH, n = 156) a c) u skupiny hypertoniků rezistentních na trojkombinaci antihypertenziv (RH, n = 73). Arg16Gly polymorfizmus genu pro β2-adrenergní receptor jsme stanovili PCR technikou z leukocytární DNA s následnou inkubací s restrikčním enzymem Ncol. Získané fragmenty jsme dělili pomocí elektroforézy na 3% Metaphore agarózovém gelu a barvili pomocí ethidium bromidu. Ke statistickému porovnání distribuce genotypů a alel mezi jednotlivými skupinami byl použit Kruskalův-Wallisův test (ANOVA), Fisherův exaktní test, χ2 test a test lineární asociace.
Výsledky:
Nenalezli jsme signifikantní rozdíly v zastoupení počtu genotypů a frekvenci alel mezi jednotlivými sledovanými skupinami. Avšak při spojení skupiny KH a RH do jednoho souboru (n = 229 pacientů) byl nalezen významný rozdíl ve frekvenci alel ve spojené skupině hypertoniků oproti normotonikům (χ2 = 4,5, p = 0,035). Toto pozorování bylo v souladu s testem lineární asociace mezi stupněm hypertenze a výskytem alely A (na 5% hladině významnosti) s posunem k nižšímu zastoupení alely A u vyšších stupňů hypertenze (RH). Při hodnocení průměrných hodnot TK byl nalezen trend k nižším hodnotám systolického i diastolického TK od genotypu GG, přes GA ke genotypu AA.
Závěry:
Naše současná pozorování podporují hypotézu, že se genetická odchylka genu pro β2-adrenergní receptor (Arg16Gly polymorfizmus) může v kombinaci s dalšími faktory podílet na ovlivnění výše TK, a tak přispět k vývoji esenciální hypertenze.
Klíčová slova:
esenciální hypertenze - polymorfizmus - β2-adrenergní receptor - patogenetická účast
Úvod
Arteriální hypertenze je multifaktoriální onemocnění, na kterém se komplexně podílí jednak genetické faktory, jednak změny zevního prostředí. Vyšší sympatická aktivita je zřejmá u řady pacientů s esenciální hypertenzí (EH) a sympatoadrenální hyperaktivita je zodpovědná za řadu odchylek prokazatelných u EH. Tak se geny ovlivňující produkci katecholaminů nebo geny ovlivňující aktivitu α- a β-adrenergních receptorů mohou podílet na vzniku EH [8,13].
β2-adrenergní receptory (B2AR) jsou exprimovány v mnoha tkáních jako např. srdci, adipocytech, bronchiálním a cévním hladkém svalstvu. Tyto receptory mimo jiné účinky zprostředkovávají také vazorelaxační účinek katecholaminů. Dlouhodobá redukce funkce B2AR s následným oslabením vazodilatace se může podílet na vzestupu TK u EH. Proto je věnována značná pozornost možné úloze B2AR genu jako kandidátnímu genu pro EH [3,22].
Gen pro B2AR je neintronový gen lokalizovaný na chromozomu 5q31-32. Doposud bylo popsáno 17 polymorfizmů jednotlivých nukleotidů (single nucleotide polymorphisms - SNP). Tři z nich, které ovlivňují změnu aminokyselin Arg16Gly, Gln27Glu a Thr164Ile, byly testovány in vitro, zda ovlivňují buněčné funkce [2,18,20].
Lidský B2AR zprostředkovává relaxaci cévního hladkého svalstva, a tím vede k vazodilatační odpovědi na adrenalin. Odchylky v genomu pro B2AR, např. ve smyslu polymorfizmu, mohou modifikovat tuto jejich základní funkci s omezením schopnosti vazodilatace po specifických podnětech. Zhoršení vazodilatace v přítomnosti normální nebo zvýšené vazokonstrikční odpovědi může vést ke zvýšené cévní reaktivitě, a tak k hypertenzi [5].
Jak molekulárně genetické, tak lidské cévní studie sledovaly úlohu B2AR u EH. Výsledky studií vztahů mezi polymorfizmem genu pro B2AR a hypertenzí jsou nejednotné. Kotanko et al [14] našli, že Gly16 polymorfizmus je asociován s hypertenzí u karibských Afričanů. Pozitivní asociace s hypertenzí byla také prokázána u bílých Evropanů [22], smíšené městské populace v Brazílii [19] a nedávno také u rodin čínského původu, avšak u německé populace je to spíše alela Arg26, která určuje genetickou predispozici k hypertenzi [22]. Nechybí ani protikladné studie, které nenašly asociaci polymorfizmu genu pro B2AR s EH [11,23,24].
Ani studie úlohy polymorfizmů Arg16Gly a Glu17Gln u zdravých dobrovolníků nedávají konzistentní výsledky. Některé z nich podporují nález snížené odpovědi na stimulaci β-adrenergními agonisty u homozygotů Gly16 [5,7], jiné se pak domnívají, že je to naopak Arg16 receptor, který podmiňuje cévní desenzitizaci [4]. Proto jsme si v předkládané studii položili otázku, zda je Arg16Gly polymorfizmus B2AR asociován s výskytem a tíží hypertenze i v naší české populaci.
Sledované soubory a metodika
V této naší práci navazující na naši dřívější studii [12] jsme se zaměřili na vliv polymorfizmu Arg16Gly genu B2AR na výskyt a tíži hypertenze. Vyšetřili jsme jednotlivé genotypy GG, GA a AA, stejně tak frekvenci jednotlivých alel A a G u kontrolních osob bez hypertenze (n = 122, K), u nemocných s EH, u kterých došlo při běžné kombinační léčbě k normalizaci TK (n = 156, KH) a u skupiny pacientů s hypertenzí, kde ani trojkombinací antihypertenziv obsahující diuretikum se nám nepodařilo snížit TK na cílové hodnoty TK, tj. TK < 140/90 mm Hg (n = 73, RH). Základní klinická a laboratorní data jsou shrnuta jako průměry jednotlivých skupin v tab. 1.
Krev ke genetickému vyšetření byla odebírána z kubitální žíly u pacientů po 15minutovém klidu na lůžku. DNA ke stanovení genomu byla extrahována z leukocytů periferní krve a Arg16Gly polymorfizmus genu pro B2AR byl detegován pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) s užitím restrikčního enzymu Ncol. Fragmenty vzniklé po opakované inkubaci byly separovány pomocí elektroforézy na 3% Metaphore agarózovém gelu a znázorněny barvením pomocí ethidium bromidu (obr. 1). Produkt PCR o 207 bp zůstal nerozštěpen v přítomnosti alely Arg16, zatímco v přítomnosti alely Gly16 byl produkt štěpen na 2 fragmenty o 189 a 18 bp. Výsledky Arg/Arg homozygotů byly potvrzeny reamplifikací. Všechny alely byly odečítány jedním pracovníkem.
Získané výsledky byly statisticky zpracovány a jsou vyjádřeny jako průměry jednotlivých skupin ± SE. Pro neparametrické srovnání bylo užito χ2 testu. Vliv jednotlivých alel byl posuzován pomocí logistické regresní analýzy. Rozdíly mezi jednotlivými skupinami byly testovány pomocí Mannova-Whitneyova testu, z dalších statistických metod bylo využito analýzy variance (ANOVA), Kruskalova-Wallisova testu, Fischerova exaktního testu a testu lineární asociace. Výsledky s p < 0,05 byly považovány za signifikantní.
Výsledky
Klinická charakteristika sledovaných souborů kontrol a pacientů s hypertenzí je shrnuta v tab. 1. Nemocní s hypertenzí měli ve srovnání s kontrolní skupinou normotoniků lehce vyšší průměrný věk a vyšší průměrný systolický i diastolický TK. Zvýšení TK bylo výraznější u skupiny rezistentních hypertoniků, a to i přes léčbu trojkombinací antihypertenziv. Abychom si ověřili reprodukovatelnost našich navazujících studií a pro jejich srovnání byla k současným sledovaným souborům osob středního věku přiřazena i skupina mladších normotenzních mužů, vyšetřovaných za stejných podmínek a stejnými metodami v naší dřívější studii [12].
O rozložení četnosti jednotlivých genotypů GG, GA a AA, včetně četnosti alel G a A v jednotlivých sledovaných skupinách dává přehled tab. 2. Pro získání většího souboru jsme, vedle individuálního hodnocení skupiny hypertoniků dobře reagujících na léčbu a hypertoniků rezistentních k léčbě, ještě obě skupiny spojili do jednoho společného souboru hypertoniků a porovnávali pak se skupinou normotoniků.
Ve frekvenci genotypů a alel studovaného polymorfizmu B2AR mezi souborem dříve sledovaných mladých normotoniků a současně prezentovaným souborem normotoniků středního věku byla nápadná shoda, svědčící pro dobrou reprodukovatelnost a přesnost užité metody.
V prezentované studii jsme nenalezli statisticky významné rozdíly v četnosti genotypů a alel Arg16Gly polymorfizmu genu pro B2AR mezi normotoniky, hypertoniky reagujícími na léčbu a nemocnými rezistentními k antihypertenzní léčbě. Naproti tomu test na lineární asociaci mezi stupněm hypertenze a výskytem alely A naznačuje posun směrem k nižšímu zastoupení alely A u vyšších stupňů hypertenze (p = 0,031).
Ve spojeném souboru pacientů s kontrolovanou i rezistentní esenciální hypertenzí (n = 229 pacientů) byl naznačen u hypertoniků trend k nižší četnosti AA proti GG genotypu a prokázán signifikantní rozdíl v četnosti alel na 5% hladině významnosti ve smyslu nižší frekvenci alely A a vyšší frekvenci alely G. Toto pozorování je v souhlasu s výsledkem testu lineární asociace (p = 0,013).
Diskuse
V multifaktoriální patogeneze EH se uplatňuje řada regulačních mechanizmů. Mezi nimi významnou roli zaujímá bezesporu i vysoká sympatoadrenální aktivita. Ta je určována na jedné straně vysokou biosyntézou a uvolňováním katecholaminů, jejich plazmatickou hladinou, ale na 2. straně rovněž aktivací sympatoadrenálních receptorů v efektorových tkáních. Prokázali jsme dříve [17] asociaci mezi polymorfizmem genu pro tyrozin-hydroxylázu a strukturou levé komory srdeční u mladých, dosud normotenzních mužů. V předkládané studii se zabýváme především polymorfizmem B2AR. β2-adrenergní receptory ovlivňují kardiovaskulární aparát komplexně: ovlivněním vazodilatace, srdeční frekvence a srdečního výdeje, až po zvýšené uvolňování noradrenalinu ze sympatických zakončení a metabolické účinky ovlivňující lipolýzu v adipocytech [1,15,16]. V souvislosti s metabolickými vlivy B2AR je i nález Bengtssona et al [2] vyšší pravděpodobnosti vzniku hypertenze u pacientů s diabetes mellitus 2. typu - homozygotních nositelů Arg16 alely, zvláště u štíhlých pacientů.
Odchylky v genomu pro B2AR ve smyslu např. polymorfizmu mohou modifikovat jejich základní funkci a u B2AR omezením schopnosti vazodilatace po specifických podnětech vést ke zvýšení TK a po dlouhodobém působení ke vzniku hypertenze [5]. Svědčí pro to i experimentální nálezy nižší systémové vazodilatace u homozygotů Gly16 po stimulaci B2AR salbuterolem.
Výsledky dosavadních studií polymorfizmů B2AR však nedávají jednoznačné konzistentní výsledky. Příčinou mohou být etnické a rasové rozdíly mezi jednotlivými studovanými kohortami, dále rozdíly ve věku, pohlaví, přítomnost obezity a dalších fenotypických rozdílů [6,9,21]. Z výsledků je patrné, že B2AR nepůsobí na výši TK přímo, ale prostřednictvím a v kontextu s celou řadou intermediárních fenotypů. Některé práce pak neprokazují žádnou asociaci mezi polymorfizmy genu pro B2AR a hypertenzí [23,24], ale spíše mezi Gly16 polymorfizmem a astmatem bronchiálním [20]. Z tohoto hlediska jsou zajímavé nálezy Iaccarina et al [9], kteří při sledování 3 polymorfizmů genu pro B2AG (Arg16Gly, Gln27Glu, Ileu164Thr) nenašli asociaci žádného z těchto polymorfizmů s hypertenzí, ale u varianty alely Glu27 byla prokazatelná asociace s poškozením cílových orgánů, např. 1,4krát vyšší riziko vzniku srdeční hypertrofie, korelace s větším vnitřním systolickým a diastolickým objemem levé komory. Cévní poškození nebylo ovlivněno popsanými polymorfizmy, a to přes nález vyššího výskytu dyslipidemie u varianty Glu27 alely. Naproti tomu Pereira et al [19] u etnicky smíšené brazilské populace pomocí univariační (jednosměrné) analýzy prokázali asociaci systolického TK s genotypem Arg16Gly a Thr164Ile. V této studii mnohočetná logistická regresní analýza prokázala 1,48krát zvýšení rizika hypertenze u nositelů Gly16/Gly16 genotypu a 1,31krát vyšší riziko obezity u Gln27/Gln27 genotypu nebo 1,48krát vyšší riziko obezity u nositelů alely A. Tyto nálezy ukazují na možnost pevné, ale komplexní genetické vazby mezi B2AR variantami, hypertenzí a obezitou, tak jak to vyplývá z klinických pozorování např. u nemocných s metabolickým syndromem. Studium vztahu mezi polymorfizmy B2AR prokázalo také vztah incidence kardiovaskulárních příhod u starších osob [6] s nižším rizikem výskytu koronárních příhod u Gln27 homozygotů, stejně jako u homozygotů Gly16 oproti nositelům alely Arg16.
V naší studii jsme sledovali zastoupení jednotlivých genotypů a alel B2AR polymorfizmu genu u poměrně rozsáhlých souborů kontrolních normotenzních osob středního věku a porovnávali je se soubory hypertoniků dobře a špatně reagujících na antihypertenzní léčbu a ve sloučeném souboru všech hypertoniků. U našich souborů jsme nalezli trend k nižšímu výskytu genotypu AA a výskytu alely A oproti GG genotypu u pacientů s hypertenzí a plynulý nárůst genotypu GG a vyšší zastoupení alely G, zvláště při sloučení obou skupin hypertoniků do jednoho souboru. Tento nález je v souhlasu i s nálezy dalších autorů [3,22]. V naší studii test lineární asociace mezi stupněm hypertenze a výskytem alely A naznačil nižší výskyt alely A u vyšších stupňů hypertenze a ve spojeném souboru hypertoniků nižší frekvenci alely A a vyšší výskyt alely G u hypertoniků ve srovnání s normotenzní skupinou. Podobně i Snieder et al [21] při sledování polymorfizmu Arg16Gly pro B2AR u mladých Američanů evropského i afrického původu prokázali, že nositelé 1 nebo 2 Gly alel mají vyšší hodnoty systolického a pulzního tlaku.
Nepodařilo se nám, na rozdíl od sledování polymorfizmů jiných kandidátních genů, najít jednoznačný specifický rozdíl pro skupinu hypertoniků rezistentních k léčbě jako např. u studie nitric-oxid syntázy u podobných souborů nemocných [10].
Tyto naše výsledky spolu s výsledky některých dalších autorů podporují názor, že genetická variabilita genu pro B2AR se podílí na predispozici k vyššímu TK a vzniku hypertenze. Avšak rozdílnosti mezi jednotlivými studiemi ukazují, že účinek B2AR genu není asi přímý, ale je zprostředkován v součinnosti a interakcí s řadou odchylek dalších genotypů a intemediárních fenotypů.
Závěr
Naše studie polymorfizmu genu pro B2AR naznačuje, že rozdíly ve frekvenci alel u hypertoniků spolu s posunem k nižšímu zastoupení alely A (wild type) u vyšších stupňů hypertenze (hypertenze rezistentní na antihypertenzní léčbu) naznačuje možnost, že genetická odchylka B2AG genu pro adrenergní receptor v kombinaci s dalšími genetickými a získanými odchylkami může přispívat ke vzniku a vývoji hypertenze a některých dalších přidružených chorob, jako jsou např. obezita, dyslipoproteinemie nebo metabolický syndrom.
Řešení výzkumného grantu bylo podpořeno projektem IGA MZ ČR číslo NA-7171-3.
RNDr. Marie Jáchymová
www.vfn.cz
e-mail: mjach@lf1.cuni.cz
Doručeno do redakce: 3. 12. 2004
Přijato po recenzi: 11. 1. 2005
Sources
1. Arner P. Control of lipolysis and its relevance to development of obesity in man. Diab Met Rev 1988; 4: 507-515.
2. Bengtsson K, Orho-Melander M, Melander O et al. β2-adrenergic receptor gene variation and hypertension in subjects with type 2 diabetes. Hypertension 2001; 37: 1303-1308.
3. Busjahn A, Li GH, Faulhaber HD et al. β2-adrenergic receptor gene-variations, blood pressure, and heart size in normal twins. Hypertension 2000; 35: 555-560.
4. Dishy V, Sofowora GG, Xie HG et al. The effect of common polymorphisms of the β2- adrenergic receptor on agonist mediated vascular desensitization. N Engl J Med 2001; 345: 1030-1035.
5. Gratze G, Fortin J, Labugger R et al. β2-adrenergic receptor variants affects resting blood pressure and agonist-induced vasodilatation in young adult Caucasians. Hypertension 1999; 33: 1425-1430.
6. Heckbert SR, Hindorff LA, Edwards KL et al. β2-adrenergic receptor polymorphisms and risk of incident cardiovascular events in the elderly. Circulation 2003; 107: 2021-2024.
7. Hoit BD, Suresh DP, Craft L et al. β2-adrenergic receptor polymorphism at amino acid 16 differentially influence agonist stimulated blood pressure and peripheral blood flow in normal individuals. Am Heart J 2000; 139: 537-542.
8. Horký K. Genetické aspekty hypertenze. In: Souček M et al. Klinická patofyziologie hypertenze. Praha: Grada Publishing 2002: 17-20.
9. Iacarino G, Lanni F, Cipolleta E et al. The Glu27 allel of the beta2 adrenergic receptor increases the risk of cardiac hypertrophy in hypertension. J Hypertens 2004; 22: 2117-2122.
10. Jachymova M, Horky K, Bultas J et al. Association of the Glu298Asp polymorphisms in the endothelial nitric oxide synthase gene with essential hypertension resistant to conventional therapy. Bioch Biophys Res Comm 2001; 284: 426-430.
11. Jia H, Sharma P, Hopper R et al. β2 adrenoceptor gene polymorphisms and blood pressure variations in East Anglian Caucasians. J Hypertens 2000; 18: 687-693.
12. Jindra A, Horky K, Peleska J et al. Association analysis of Arg16Gly polymorphism of the beta2-adrenergic receptor gene in offspring from hypertensive and normotensive families. Blood Pressure 2002; 11: 213-217.
13. Julius S. The evidence for a pathophysiologic significance of the sympathetic overactivity in hypertension. Clin Exp Hypertens 1996; 18: 305-321.
14. Kotanko P, Binder A, Tasker J et al. Essential hypertension in African Carribeans associates with a variant of the β2-adrenoceptor. Hypertension 1997; 30: 773-776.
15. Lafontan M, Barbe P, Galitzky J et al. Adrenergic regulation of adipocyte metabolism. Hum Reprod 1997; 12(Suppl I): 6-20.
16. Lee YW, Oh VMS, Garcia E et al. Haplotypes of the beta2-adrenergic receptor gene are associated with essential hypertension in a Singaporean Chinese population. J Hypertens 2004; 22: 211-2116.
17. Linhart A, Jindra A, Golan L et al. Associations between tyrosine hydoxylase polymorphisms and left ventricular structure in young normotensive men. Brit J Biochem Science 2002; 59: 90-94.
18. McGraw DW, Forbes SL, Kramer LA et al. Polymorphisms of the 5´ leader cistron of the human β2-adrenergic receptor regulate receptor expression. J Clin Invest 1998; 102: 1927-1932.
19. Pereira AC, Floriano MS, Mota GF et al. β2-adrenoceptor functional gene variants, obesity, and blood pressure levels interactions in general population. Hypertension 2003; 42: 685-692.
20. Reihsaus E, Innis M, MacIntyre N et al. Mutations in the gene encoding for the β2-adrenergic receptor in normal and asthmatic subjects. Am J Respir Cell Mol Biol 1993; 8: 334-339.
21. Snieder H, Dong Y, Barbeau P et al. β2-adrenergic receptor gene and resting hemodynamics in European and African American youth. Am J Hypertens 2002; 15: 973-979.
22. Timmermann B, Mo R, Luft FC et al. β2-adrenoceptor genetic variation is associated with genetic predisposition to essential hypertension: The Bergen Blood Pressure Study. Kidney Int 1998; 53: 1455-1460.
23. Tomaszewski M, Brain NJR, Charchar FJ et al. Essential hypertension and β2-adrenergic receptor gene. Linkage and association analysis. Hypertension 2002; 40: 286-291.
24. Xie HG, Stein M, Kim RB et al. Human beta2-adrenergic receptor polymorphisms: no association with essential hypertension in black or white Americans. Clin Pharmacol Ther 2000; 67: 670-675.
Labels
Diabetology Endocrinology Internal medicineArticle was published in
Internal Medicine
![Issue 9](https://www.prolekare.cz/media/cache/resolve/journal_issue/media/image_pdf/856b2102c9e8cefefd8f81d0ace9b4da.jpeg)
2005 Issue 9
Most read in this issue
- Karcinoid
- Poruchy metabolizmu železa II.
- Migraeflux v akutní léčbě migrény
- Význam vyšetření kontraktilní rezervy levé komory dobutaminovou echokardiografií u nemocných s pokročilým chronickým srdečním selháním