Comparative characteristics of polymorphic allele propagation in the hemostasis system genes PAI-1 (-675 5G/4G) and FGB (-455 G/A) in sudden cardiac death and acute coronary syndrome in patients undergoing coronary artery stenting

Cover Page

Abstract


Aim. To give comparative characteristics of the prevalence of polymorphic alleles in the genes of the hemostatic system PAI-1 (-675 5G/4G) and FGB (-455 G/A) in patients with sudden cardiac death and those with acute coronary syndrome undergoing coronary artery stenting. Material and methods. Genetic typing of biological material (BM) was performed for the prevalence of polymorphic alleles in two genes of the hemostasis system. BM was selected from people with a diagnosis of coronary artery disease, divided into three comparison groups: I-suddenly deceased citizens with a diagnosis of coronary artery disease, II-patients with ACS who underwent urgent coronary artery stenting, and III-patients with a chronic form of coronary artery disease in whom endovascular surgery was performed as planned. Results. The calculated criterion χ2 of the prevalence of polymorphisms in the FGB (-455 G/A) and PAI-1 (-675 5G/4G) genes turned out to be more than the critical (tabular) value, which indicates an existing relationship between the presence of IHD and the carriage of one of the polymorphic alleles. Based on the same data, the χ2 criterion was calculated without taking into account data for a group of healthy citizens. For carriers of the polymorphic allele of the FGB gene (-455 G/A), no statistically significant differences were found. For carriers of the PAI-1 gene polymorphic allele (-675 5G/4G), statistically significant differences were found. Conclusions. ACS with a favorable outcome (subject to emergency surgical intervention) occurs at an earlier age than in patients diagnosed with coronary artery disease who die suddenly. The presence of a mutant allele in the PAI-1 gene (-675 5G/4G) requires further studies in order to expertly assess the death rate in patients after surgery with coronary stenting.


Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Диагностика, лечение и профилактика сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) по-прежнему остаются важнейшей проблемой в отечественной медицине. Наиболее часто врачи сталкиваются с ишемической болезнью сердца (ИБС). ИБС представляет собой острую или хроническую дисфункцию, возникающую в результате абсолютного или относительного уменьшения снабжения миокарда артериальной кровью [1, 2]. Независимо от формы течения, ИБС может сопровождаться развитием фатальных осложнений, приводящих к внезапной сердечной смерти (ВСС). В свою очередь ВСС является объектом пристального изучения судебно-медицинскими экспертами, т. к. зачастую смерть наступает в условиях неочевидности, подозрительных на насильственную смерть.

Факторы риска развития ИБС, ВСС принято разделять на основные и дополнительные [3], наследственные и приобретенные [4].

Острая окклюзия коронарных артерий, провоцирующая развитие ОКС, может быть обусловлена тромбообразованием, в том числе и по причине нарушений в системе гемостаза. Одним из эффективных хирургических методов лечения ОКС в настоящее время считается эндоваскулярное оперативное вмешательство в виде стентирования артериальных сосудов сердца [5, 6]. Тем не менее, как оценивать наличие наследственных факторов предрасположенности к повышенному тромбообразованию в случае летальных исходов после проведенного эндоваскулярного вмешательства по поводу развившегося ОКС, для судебно-медицинского эксперта остается не ясным. В связи с этим цель исследования — дать сравнительную характеристику распространенности полиморфных аллелей в генах системы гемостаза (PAI-1 (-675 5G/4G), FGB (-455 G/A)) при внезапной сердечной смерти и остром коронарном синдроме у пациентов, перенесших стентирование коронарных артерий.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Изучены данные трех медицинских организаций:

  • танатологического отдела Бюро судебно-медицинской экспертизы Ростовской области (I группа сравнения);
  • кардиохирургического отделения больницы скорой медицинской помощи (БСМП) г. Ростова-на-Дону (II группа сравнения);
  • кардиохирургического отделения клиники Ростовского государственного медицинского университета (ФГБОУ ВО РостГМУ МЗ РФ) (III группа сравнения).

В I группу сравнения вошли случаи ВСС, обусловленной ИБС (n = 237).

II группа сравнения была представлена случаями ОКС у пациентов, находившихся на лечении в больнице скорой медицинской помощи (n = 100). Всем пациентам II группы сравнения было выполнено стентирование сегмента коронарных артерий в экстренном порядке.

III группа сравнения была представлена случаями ИБС у пациентов, находившихся на плановом лечении в кардиохирургическом отделении клиники РостГМУ (n = 100). Всем пациентам III группы сравнения в плановом порядке было выполнено стентирование сегмента коронарных артерий.

При изучении архивного материала производился учет половозрастных характеристик в отобранных группах.

В каждой из групп был осуществлен отбор биологического материала (кровь или буккальный эпителий) с целью проведения генетического типирования на предмет наличия мутаций и полиморфизмов в генах, кодирующих белки системы гемостаза. Забор биологического материала осуществлялся с добровольного согласия обследуемых, либо из архива Бюро судебно-медицинской экспертизы Ростовской области. Количество выполненных генетических исследований в каждой из анализируемых групп указано в табл. 1.

 

Таблица 1. Количество отобранных биологических образцов в группах сравнения

Table 1. The number of selected biological samples in comparison groups

Группа сравнения

Количество отобранных образцов для генетического типирования

Общее количество

в выборке

I группа сравнения

30

237

II группа сравнения

95

100

III группа сравнения

95

100

 

Идентификацию однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) генов FGB (-455 G/A), PAI-1 (-675 5G/4G) проводили методом энзиматической амплификации в реальном времени с помощью наборов реагентов серии «SNP-Скрин» (Синтол, Россия, Москва) с использованием компьютеризированного четырехканального устройства «АНК-32». Характеристика исследованных генов и их аллельных вариантов представлены в табл. 2.

 

Таблица 2. Характеристика исследованных генов и их аллельных вариантов

Table 2. Characteristics of the studied genes and their allelic variants

Ген, локализация

Название белкового продукта гена

Полиморфизм

FGB 4q28

Фибриноген

-455 G/A

rs1800790

PAI-1 7q21.3-q22

Ингибитор активации плазминогена

-675 5G/4G

rs1799768

 

Полученные количественные результаты подвергались обработке методом вариационной статистики в программе Microsoft Excel 2016 с определением среднего значения, ошибки среднего, 25-го и 75-го процентиля, медианы, минимального и максимального значений.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В I группе сравнения среднее значение возраста составило 71,34 ± 0,72 года (минимальное значение 35 лет, медиана 73 года, максимальное значение 92 года, 25% процентиль 64 года, 75% процентиль 79 лет). Дополнительно проведенное генетическое типирование на предмет распространенности полиморфных аллелей в генах PAI-1 (-675 5G/4G) и FGB (-455 G/A) выявило следующие особенности: носителями дикого генотипа в гене PAI-1 (-675 5G/4G) были 6 умерших (20%), гомозиготные и гетерозиготные мутантные аллели обнаружены в равном числе случаев — по 12 (40%). Носительство аллельных вариантов в гене FGB (-455 G/A) в данной группе сравнения было представлено следующим образом: с диким вариантом выявлено 70% случаев (n = 21), с гетерозиготным — 30% (n = 9).

Во II группе сравнения средний возраст пациентов составил 60,06 ± 0,96 года (минимальное значение 36 лет, максимальное значение 79 лет, медиана 60 лет, 25% процентиль 53 года, 75% процентиль 68 лет).

Дополнительно проведенное генетическое типирование на предмет распространенности полиморфных аллелей в генах PAI-1 (-675 5G/4G) и FGB (-455 G/A) выявило следующие особенности: носителей дикого генотипа в гене PAI-1 (5G/5G) было 4 (4,2%), с гомозиготным мутантным аллелем — 60 случаев (63,2%) и в гетерозиготном состоянии с мутантным аллелем — 31 (32,6%). Носителей гена FGB (-455 G/A) в диком аллельном состоянии было 56 (58,9%), в гетерозиготном — 30 (31,6%), в гомозиготном A/A — 9 (9,5%).

В III группе сравнения средний возраст пациентов составил 64,89 ± 0,9 года (минимальное значение 43 года, максимальное значение 88 лет, медиана 66,5 лет, 25% процентиль 58 лет, 75% процентиль 70 лет). Носителей дикого генотипа в гене PAI-1 (-675 5G/4G) было 9 (9,47%), гомозиготных по мутантному аллелю (4G/4G) — 57 случаев (60%) и в гетерозиготном состоянии — 29 случаев (30,53%). Носителей дикого аллелея G/G в гене FGB (-455 G/A) среди анализируемых случаев было 67 (70,53%), с мутантным аллелем в гетерозиготном состоянии — 28 (29,47%), носителей с мутантным аллелем в гомозиготном состоянии не выявлено.

Сводные данные о количестве носителей однонуклеотидных полиморфных аллелей в исследуемых генах приведены в табл. 3.

 

Таблица 3. Распределение носителей с полиморфными аллелями в генах системы гемостаза в зависимости от группы сравнения

Table 3. Carrier distribution with polymorphic alleles in the hemostatic system genes, depending on the comparison group

Группы сравнения

Ген

Дикий тип генотипа (-/-) (в %)

Гетерозиготный вариант (+/-)

(в %)

Гомозиготный вариант

по полиморфному

аллелю (+/+) (в %)

I

PAI-1 -675 5G/4G

20

40

40

FGB -455 G/A

70

30

0

II

PAI-1 -675 5G/4G

4,2

32,6

63,2

FGB -455 G/A

58,9

31,6

9,5

III

PAI-1 -675 5G/4G

9,47

30,53

60

FGB -455 G/A

70,53

29,47

0

Практически здоровые граждане (Ростовская область) [7]

PAI-1 -675 5G/4G

27

53

20

FGB -455 G/A

97

3

0

 

Связь между распространенностью полиморфных аллелей в генах PAI-1 (-675 5G/4G) и FGB (-455 G/A) и наличием ИБС оценивалась с помощью расчета критерия χ 2. Так как в I, III группах и группе практически здоровых граждан не было выявлено носителей гомозиготного мутантного аллельного варианта в гене FGB (-455 G/A), то этот вариант не учитывался при дальнейшем статистическом анализе. Количество носителей соответствующего полиморфного аллеля в каждой группе сравнения было сведено в табл. 4.

 

Таблица 4. Распределение носителей с полиморфными аллелями в генах системы гемостаза в зависимости от группы сравнения для расчета критерия χ2

Table 4. Carrier distribution with polymorphic alleles in the hemostatic system genes, depending on the comparison group to calculate the χ2 test

Группы сравнения

I группа

II группа

III группа

Практ. здоровые

Всего

Полиморфизм

FGB -455 G/A

Дикий тип генотипа (-/-) (N)

21

56

67

97

241

Гетерозиготный вариант (+/-) (N)

9

30

28

3

70

Всего

30

86

95

100

311

Полиморфизм

PAI-1 -675 5G/4G

Дикий тип генотипа (-/-) (N)

6

4

9

27

46

Гетерозиготный вариант (+/-) (N)

12

31

29

53

125

Гомозиготный вариант

по полиморфному аллелю (+/+) (N)

12

60

57

20

149

Всего

30

95

95

100

320

 

В обоих случаях рассчитанный критерий χ 2 оказался больше критического (табличного) значения: для FGB (-455 G/A) — 140,44, для PAI-1 (-675 5G/4G) — 39,24; критические значения критерия при уровне значимости 0,01 составили 11,345 и 16,81 соответственно, что свидетельствует о существующей связи между наличием ИБС и носительством одного из полиморфных аллелей в генах FGB (-455 G/A) или PAI-1 (-675 5G/4G).

На основании тех же данных был рассчитан критерий χ 2 без учета данных по группе практически здоровых граждан. Для носителей полиморфного аллеля гена FGB (-455 G/A) статистически значимых различий не обнаружено (χ 2 = 0,659 при критическом значении χ 2 = 5,991). Для носителей полиморфного аллеля гена PAI-1 (-675 5G/4G) значение χ 2 составило 9,481 при уровне значимости p = 0,051 (критическое значение χ 2 составляет 9,440). Гетеро- и гомозиготный варианты по полиморфному аллелю преобладали у пациентов с хроническим и острым течением ИБС (II и III группы сравнения). Дикий генотип имел одинаковое распространение среди всех трех сравниваемых групп.

ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ современной литературы позволяет утверждать, что проблема внезапной сердечной смерти по-прежнему остается актуальной [8]. Бесспорным признается утверждение, что причиной внезапной смерти в большинстве случаев является ИБС, атеросклероз венечных (коронарных) артерий и, как следствие, развитие ОКС.

Проведенное нами исследование установило статистически значимое различие в среднем возрасте при попарном сравнении каждой из трех групп. Максимальное значение возраста было зафиксировано в группе внезапно умерших граждан, минимальное — в группе ОКС.

Современная стратегия лечения пациентов с ИБС, осложненной развитием ОКС, сводится к применению интервенционного хирургического метода — стентирования венечных (коронарных) артерий [5, 6]. В патогенезе развития ОКС ведущая роль отведена окклюзии коронарной артерии вследствие тромбообразования на поверхности изъязвленной атеросклеротической бляшки. Скорость тромбообразования, а в последующем и его лизис зависят от многих факторов, в том числе и от наследственных, обусловленных наличием полиморфных аллелей в генах, кодирующих белки системы гемостаза. Нет сомнений, что многие пациенты с ССЗ имеют наследственную предрасположенность к их развитию [9]. Однако, по мнению цитируемых авторов, «данные, сообщающие о частоте встречаемости полиморфизмов системы гемостаза у пациентов с ОКС, разрозненные и противоречивые». В настоящей работе была предпринята попытка оценки наследственных факторов предрасположенности к повышенному тромбообразованию с позиций судебно-медицинского эксперта при анализе случаев ВСС, в связи с чем были изучены биологические образцы от лиц, страдающих или страдавших острой и/или хронической формами ИБС. Во всех анализируемых группах были изучены данные о распространенности полиморфных аллей в генах, кодирующих всего два белка системы гемостаза, — ингибитора активации плазминогена PAI-1 (-675 5G/4G) и фибриногена FGB (-455 G/A).

Сравнение полученных результатов о количестве носителей полиморфных аллелей было произведено с ранее полученными нами результатами от лиц, признанных практически здоровыми [7] (см. табл. 3).

Установлено, что в группе лиц с ОКС, прооперированных в экстренном порядке (II группа), было выявлено увеличение количества носителей мутантного аллеля в гомозиготном состоянии в гене FGB (-455 G/A) по сравнению с группами лиц, которым в плановом порядке было выполнено стентирование коронарных артерий (III группа) или внезапно умерших (I группа). Однако анализ критерия χ 2 не установил статистически значимых различий.

Фибриноген (FGB beta polypeptide, фактор I) является белком острой фазы воспаления [10]. По данным литературы, вариант G-455A в гене β-субъединицы фибриногена (FGB) обусловливает повышенную транскрипцию гена и, соответственно, приводит к повышенному уровню фибриногена в крови, что влечет за собой увеличение вероятности образования тромбов [11]. Тем не менее необходимо отметить, что в группе внезапно умерших граждан носителей мутантного аллеля в гомозиготном состоянии не установлено. Данный факт свидетельствует в пользу того, что ведущим в патогенезе ВСС является нарушение сердечного ритма. Этим и объясняется относительно редкие находки тромбов в коронарных артериях у внезапно умерших граждан, тела которых были подвергнуты судебно-медицинскому исследованию с постановкой диагноза ИБС.

Полученные данные в отношении количества носителей мутантного аллеля в гене PAI-1 (-675 5G/4G) позволило установить высокий процент носителей как в гомозиготном, так и гетерозиготном состоянии во всех исследуемых группах. По данным литературы, PAI-1 (ингибитор активатора плазминогена SERPINE1, PAI-I) является одним из основных компонентов тромболитической плазминоген-плазминовой системы [12]. Вариант 4G приводит к повышенной экспрессии гена и, соответственно, к повышенному уровню PAI-1 в крови. Следовательно, тромболитическая система менее эффективна, и скорость лизиса вновь образованного тромба, а тем самым и реканализация тромбированного сосуда замедляются. Вариант 4G/4G ассоциирован с наличием семейного анамнеза ИБС [13].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что ОКС с благоприятным исходом (при условии экстренного оперативного вмешательства) возникает в более раннем возрасте по сравнению с внезапно умершими гражданами с диагнозом ИБС.

Для всех групп сравнения с диагнозом ИБС характерно преобладание мутантных аллелей в генах системы гемостаза по сравнению с контрольной группой практически здоровых граждан.

Статистически значимые различия между группами сравнения с диагнозом ИБС установлены лишь для носителей мутантных аллелей в гене PAI-1.

Наличие мутантного аллеля в гене PAI-1 требует дальнейших исследований в целях экспертной оценки смертельного исхода у пациентов после выполненного оперативного вмешательства со стентированием коронарных сосудов.

About the authors

Dmitriy P. Berezovskiy

I.M. Sechenov First Moscow State University (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: dpb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8502-1331
SPIN-code: 4063-5837
Scopus Author ID: 634134

Russian Federation, Moscow

Doc. Sci. (Med.), Ass. prof., I. M. Sechenov First Moscow State University

Irina A. Kolomoets

Rostov State Medical University

Email: ira.kolomoets.73@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7736-1400
SPIN-code: 5514-9370
Scopus Author ID: 832351

Russian Federation, Rostov-on-Don

Assistant, Rostov State Medical University

Stanislav S. Bachurin

Rostov State Medical University

Email: bachurin_ss@rostgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4349-5897
SPIN-code: 3150-6795
Scopus Author ID: 780600

Russian Federation, Rostov-on-Don

Cand. Sci. (Chem.), Rostov State Medical University

Vladimir N. Egorov

Rostov State Medical University

Email: suslik78@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0661-9985
SPIN-code: 6911-1023
Scopus Author ID: 645942

Russian Federation, Rostov-on-Don

Cand. Sci. (Med.), Ass. Prof., Rostov State Medical University

Tatiana V. Tayutina

Rostov State Medical University

Email: tarus76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5421-4202
SPIN-code: 7371-6260
Scopus Author ID: 635604

Russian Federation, Rostov-on-Don

Cand. Sci. (Med.), Ass. Prof., Rostov State Medical University

References

  1. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Сердечно-сосудистая хирургия-2010. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2011. 192 с. [Bokeria L.A., Gudkova R.G. Serdechno-sosudistaya khirurgiya-2010. Serdechno-sosudistaya khirurgiya-2010. Bolezni i vrozhdennyye anomalii sistemy krovoobrashcheniya. Moscow: Bakulev’s SCCVS RAMS, 2011. 192 p. (In Russ.)]
  2. Бокерия Л.А., Пирцхалаишвили З.К., Сигаев И.Ж., и др. Современные подходы к диагностике и хирургическому лечению брахиоцефальных артерий у больных ишемической болезнью сердца. Вестник Российской академии медицинских наук. 2012;67(10):4–11. [Bokeria L.A., Pirtskhalaishvili Z.K., Sigaev I.J., et al. Modern approaches to the diagnosis and surgical treatment of brachiocephalic arteries in patients with coronary heart disease. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012;67(10):4–11. (In Russ.)]. https://doi.org/10.15690/vramn.v67i10.410
  3. Malakar A.K., Choudhury D., Halder B., et al. A review on coronary artery disease, its risk factors, and therapeutics. J Cell Physiol. 2019;234(10):16812−16823. https://doi.org/10.1002/jcp.28350
  4. Fishman G.I., Chugh S.S., di Marco J.P., et al. Sudden cardiac death prediction and prevention: report from a national heart, lung, and blood institute and heart rhythm society workshop. Circulation. 2010;122(22):2335−2348. https://doi.org/10.1161/circulationaha.110.976092
  5. Raggi P. [Coronary artery calcium: pathogenesis and cardiovascular risk. (In Italian)]. Giornale Italiano di Cardiologia (Rome). 2019;20(7):401−408. https://doi.org/10.1714/3190.31683
  6. Moreyra E. Jr., Lorenzatti D., Moreyra C., et al. [Comparison of risk scores to predict subclinical atherosclerosis. (In Spanish)]. Medicina (B Aires). 2019;79(5):373−383.
  7. Березовский Д.П., Варавва Т.А., Фалеева Т.Г., и др. Судебно-медицинская оценка наследственной предрасположенности к тромбофилии в случаях тромботических осложнений механической травмы. Судебно-медицинская экспертиза. 2014;57(1):22−25. [Berezovskii D.P., Varavva T.A., Faleeva T.G., et al. Forensic medical evaluation of hereditary predisposition to thrombophilia in the case of thrombotic complications of a mechanical injury. Russian journal of forensic medicine. 2014;57(1):22−25. (In Russ.)]
  8. Chen C.F., Jin C.L., Liu M.J., Xu Y.Z. Efficacy, safety, and in-hospital outcomes of subcutaneous versus transvenous implantable defibrillator therapy: A meta-analysis and systematic review. Medicine (Baltimore). 2019;98(19):e15490. https:// doi.org/10.1097/MD.0000000000015490
  9. Воронова И.Л., Шавкунов С.А., Павлова Т.В., и др. Анализ распространенности генных полиморфизмов системы гемостаза у пациентов с острым коронарным синдромом. В кн.: Молекулярная диагностика-2017. Т. 2. М., 2017. С. 124−125. [Voronova I.L., Shavkunov S.A., Pavlova T.V., et al. Analysis of the prevalence of gene polymorphisms of the hemostasis system in patients with acute coronary syndrome. In: Molecular diagnosis-2017. Vol. 2. Moscow; 2017. Р. 124−125. (In Russ.)]
  10. Refaai M.A., Riley P., Mardovina T., Bell P.D. The clinical significance of fibrin monomers. Thromb Haemost. 2018;118(11): 1856−1866. https://doi.org/10.1055/s-0038-1673684
  11. Shah S.A., Kondkar A.A., Ashavaid T.F. An in-house multilocus SNP genotyping assay for evaluation of complex genetic diseases. Scand J Clin Lab Invest. 2016;76(7):590−595. https://doi.org/10.1080/00365513.2016.1218535
  12. Akhter M.S., Biswas A., Abdullah S.M., et al. The role of PAI-1 4G/5G promoter polymorphism and its levels in the development of ischemic stroke in young Indian population. Clin Appl Thromb Hemost. 2017;23(8):1071−1076. https:// doi.org/10.1177/1076029617705728
  13. Margaglione M., Brancaccio V., Giuliani N., et al. Increased risk for venous thrombosis in carriers of the prothrombin G→A20210 gene variant. Ann Intern Med. 1998;129(2):89−93. https://doi.org/10.7326/0003-4819-129-2-199807150-00003

Statistics

Views

Abstract - 43

PDF (Russian) - 21

PlumX

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2020 Berezovskiy D.P., Kolomoets I.A., Bachurin S.S., Egorov V.N., Tayutina T.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies