Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ РАЗВИТИЯ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ РЕТИНОПАТИИ

Щулькин А.В. 1 Колесников А.В. 1 Баренина О.И. 1 Никифоров А.А. 1
1 ГБОУ ВПО «Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России
В статье представлены современные данные о патогенезе пролиферативной и непролиферативной диабетической ретинопатии. На основе патогенеза выделены заинтересованные гены, которые могут лежать в основе наследственной предрасположенности к данному заболеванию. В работе описаны следующие гены: AKR1B1, кодирующий альдозоредуктазу, NOS, кодирующие NO-синтазы, ACE, кодирующий ангиотензин-превращающий фермент, VEGF, кодирующий сосудистый эндотелиальный фактор роста. Проведен обзор мета-анализов исследований по изучению ассоциации полиморфных маркеров данных генов с риском развития диабетической ретинопатии. На базе представленных данных сделан вывод о том, что полиморфизмы гена AKR1B1 ((А-С)n динуклеотидный полиморфный маркер на 5’ конце гена и полиморфный маркер rs759853 в промоторе гена), кодирующего альдозоредуктазу, и гена VEGF (rs2010963), кодирующего фактор роста эндотелия сосудов, являются значимыми факторами, предрасполагающими к развитию диабетической ретинопатии.
диабетическая ретинопатия
полиморфизм
генетика
1. A Systematic Meta-Analysis of Genetic Association Studies for Diabetic Retinopathy / S. Abhary [et al.] // Diabetes. – 2009. – Vol. 58, Is. 9. – P. 2137–2147.
2. An (A-C)n dinucleotide repeat polymorphic marker at the 5’ end of the aldose reductase gene is associated with early onset diabetic retinopathy in NIDDM patients / B.C. Ko [et al.] // Diabetes. – 1995. – Vol. 44. – P. 727–732.
3. An insertion/deletion polymorphism in the angiotensin-I converting enzyme gene accounting for half the variance of serum enzyme levels / B. Rigat [et al.] // Clin. Invest. – 1990. – Vol. 86. – P. 1343–1346.
4. Constitutive nitric oxide synthase expression in retinal vascular endothelial cells is suppressed by high glucose and advanced glycation end products / U. Chakravarthy [et al.] // Diabetes. – 1998. – Vol. 47. – P. 945–952.
5. DCCT Research Group. Clustering of long term complications in families with diabetes in the Diabetes Control and Complications Trial // Diabetes. – 1997. – Vol. 46. – P. 1829–1839.
6. Duh Elia, Aiella LP. Vascular Endothelial growth factors and diabetes / E. Duh, L.P. Aiella // Diabetes. – 1999. – Vol. 48. – P. 1899–1906.
7. Endothelial dysfunction and pathogenesis of diabetic angiopathy / C.D.A. Stehouwer [et al.] // Cardiovasc. Res. – 1997. – Vol. 34. – P. 55–68.
8. Erelas E.G. Angiotensin I – converting enzyme and the changes in our concepts through the years / E.G. Erelas // Hypertension. – 1990. – Vol. 16. – P. 363–370.
9. High levels of erythrocyte aldose reductase and diabetic retinopathy in NIDDM patients / C. Nishimura [et al.] // Diabetologia. – 1994. – Vol. 37. – P. 328–330.
10. Khan Z.A. Growth factors in proliferative diabetic retinopathy / Z.A. Khan, S. Chakrabarti // Exp. Diabesity. Res. – 2003. – Vol. 4. – P. 287–301.
11. Meta-analysis of association of insertion/deletion polymorphism of angiotensin I-converting enzyme gene with diabetic nephropathy and retinopathy / T. Fujisawa [et al.] // Diabetologia. – 1998. – Vol. 41. – P. 47–53.
12. Mugregor L.C. Altered retinal metabolism in diabetes II measurement of sodium potassium ATPase and total sodium and potassium in individual retinal layers. / L.C. Mugregor, F.M. Matschinsky // Bio. Chem. – 1986. – Vol. 26. – P. 4052–4058.
13. National Health and Medical Research Council. Management of Diabetic Retinopathy: Clinical Practice Guidelines. – Canberra, NHMRC. – 2008.
14. Pathophysiology and management of diabetic ratinopathy / E.A. Abu [et al.] // Expert. Rev. Ophthalmol. – 2009. – Vol. 4. – P. 627–647.
15. Structure of the angiotensin-I converting enzyme gene / C. Mubert [et al.] // JBC. – 1991. – Vol. 266. – P. 15377–15383.
16. The Diabetes Control and Complications Trial Research Group. The effect of intensive insulin treatment of diabetes on the development and progression of long term complications in insulin dependent diabetes mellitus // N. Engl. J. Med. – 1993. – Vol. 329. – P. 977–986.
17. The human gene for vascular endothelial growth factor. Multiple protein are encoded through alternative exon splicing / E. Tischer [et al.] // Biol. Chem. – 1991. – Vol. 266. – P. 11947–11954.
18. The Wisconsin epidemiologic study of diabetic retinopathy. III. Prevalence and risk of diabetic retinopathy when age at diagnosis is 30 or more years / R. Klein [et al.] // Arch. Ophthalmol. – 1984. – Vol. 102. – P. 527–532.
19. Vascular endothelial growth factor up-regulates its receptor like tyrosine kinase 1 (flt-1) and a soluble variant of flt.1 in human vascular endothelial cells / B. Barleon [et al.] // Cancer Res. – 1997. – Vol. 57. – P. 5421–5425.
20. VEGF −634G > C polymorphism and diabetic retinopathy risk: A meta-analysis / M. Qiu [et al.] // Gene. – 2013. – Vol. 518, Is. 2. – P. 310–315.
21. Zhou J.B. Angiotensin-converting enzyme gene polymorphism is associated with proliferative diabetic retinopathy: a meta-analysis / J.B. Zhou, J.K. Yang. // Act. Diabetol. – 2010. – Vol. 47, Suppl. 1. – P. 187–193.

Диабетическая ретинопатия является наиболее распространенным микрососудистым осложнением сахарного диабета и встречается у всех пациентов с сахарным диабетом 1 типа и у 75 % пациентов с сахарным диабетом 2 типа в течение 15 лет от начала манифестации заболевания [10, 14, 18].

Морфологически диабетическая ретинопатия проявляется наличием микрососудистых поражений сетчатки. Ранние изменения включают в себя появление микроаневризм, кровоизлияний, твердых и мягких экссудатов и нарушение гемодинамики. Эти клинические признаки объединяют в непролиферативную диабетическую ретинопатию. Аномальный рост новых кровеносных сосудов, который часто приводит к преретинальным и интравитреальным кровоизлияниям, характеризуют пролиферативную диабетическую ретинопатию [13].

Длительность диабета и недостаточный гликемический контроль являются двумя наиболее важными факторами в развитии ретинопатии [16]. Однако эти факторы сами по себе не объясняют возникновение сосудистых осложнений. Кроме того, у ряда пациентов с плохим гликемическим контролем даже за большой промежуток времени ретинопатия не развивается, в то время как у некоторых пациентов с хорошим гликемическим контролем ретинопатия развивается уже в течение нескольких лет. В этой связи предполагается важная роль генетических факторов в развитии диабетической ретинопатии [5].

Данная статья посвящена обзору мета-анализов исследований по изучению ассоциации полиморфных маркеров заинтересованных генов с риском развития диабетической ретинопатии.

Роль полиморфных маркеров гена AKR1B1, кодирующего альдозоредуктазу, в развитии диабетической ретинопатии

Альдозоредуктаза представляет собой фермент, превращающий глюкозу в сорбит в NAДФH-зависимой реакции. Она находится в различных тканях, включая эндотелиальные, эпителиальные и пигментные клетки сетчатки. Cродство глюкозы к ферменту низкое, и поэтому достаточного количества сорбита не образуется в эугликемических условиях. Однако при наличии гипергликемии, продуцируются значительные концентрации сорбита, который накапливается в клетках (поскольку он плохо диффундирует через билипидную мембрану) и вызывает их осмотическое повреждение [12]. Человеческий ген AKR1B1, кодирующий альдозоредуктазу, локализован на хромосоме 7q35 и состоит из 10 экзонов протяженностью 18 тысяч пар нуклеотидов ДНК [9].

Описаны 2 клинически значимых полиморфизма в гене AKR1B1. Первый (А-С)n динуклеотидный полиморфный маркер на 5’ конце гена AKR1B1. Из 7 аллелей данного локуса клиническое значение имеет лишь аллель z-2 [2]. Второй полиморфный маркер гена AKR1B1 локализуется в промоторе (rs759853) [1].

В мета-анализе S. Abhary et al. (2009) 6 исследований по изучению динуклеотидного полиморфного маркера на 5’ конце гена AKR1B1 была выявлена значительная связь z-2 аллеля с развитием любого типа диабетической ретинопатии (отношение шансов (ОШ) 2,33, 95 % доверительный интервал (ДИ) 1,49–3,64, р = 2∙10–4). Субанализ данных исследований показал значимую связь между z-2 аллелем и развитием диабетической ретинопатии у пациентов с сахарным диабетом 2 типа (ОШ 2,64, 95 % ДИ 1,39–5,01, p = 2,9∙10–3), а также более слабую, но все же достоверную связь у пациентов с сахарным диабетом 1 типа (ОШ 1,95, 95 % ДИ 1,04–3,66, р = 0,04). Также была найдена значимая связь в подгруппах непролиферативной и пролиферативной диабетической ретинопатии.

Достоверной связи между аллелем z и развитием диабетической ретинопатии получено не было (ОШ 1,05, 95 % ДИ 0,81–1,35, p = 0,73). Однако при проведении субанализа было показано, что аллель z защищает пациентов от развития непролиферативной диабетической ретинопатии при сахарном диабете 2 типа (ОШ 0,65, 95 % ДИ 0,45–0,94, p = 0,02). Кроме того, было обнаружено, что аллель z + 2 защищает пациентов от развития диабетической ретинопатии (ОШ 0,58, 95 % ДИ 0,36–0,93, р = 0,02).

В трех исследованиях была изучена связь второго полиморфизма гена AKR1B1 (rs759853) с диабетической ретинопатией при диабете 1 типа и в пяти исследованиях при диабете 2 типа. При проведении мета-анализа данных исследований установлено, что аллель Т ассоциируется с низким риском развития диабетической ретинопатии при сахарном диабете 1 типа (ОШ 0,49, 95 % ДИ 0,36–0,68, р < 1,00∙10-4). В то время как достоверной связи у пациентов с сахарным диабетом 2 типа получено не было [1].

Роль полиморфных маркеров генов NOS, кодирующих NO-синтазы, в развитии диабетической ретинопатии

Показано, что при сахарном диабете снижается эндотелий-зависимая вазодилатация, наряду с увеличением вазоконстрикции. В настоящее время считается, что одной из возможных причин аберрации кровотока в сетчатке в начале диабета является дисфункция эндотелия [7]. Ретинальное кровообращение лишено внешней иннервации и поэтому полностью зависит от эндотелиальной саморегуляции, и, следовательно, эндотелиальная дисфункция у больных сахарным диабетом может оказывать существенное влияние на локальную гемодинамику в сетчатке.

Выделяют три изоформы NO-синтазы – фермента, продуцирующего оксид азота (эндотелиальный релаксирующий фактор): нейрональная (NOS1), индуцибельная (NOS2A) и эндотелиальная (NOS3). В норме NOS2A в сетчатке не экспрессируется. Однако при повышении концентрации глюкозы ретинальные сосудистые эндотелиальные клетки начинают экспрессировать NOS2A и снижают экспрессию NOS3 [4].

Ген эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3) расположен на хромосоме 7q35-36. Описаны три полиморфизма данного гена (rs1799983, rs41322052 и rs3138808). Наиболее изученным является полиморфизм rs3138808. При проведении мета-анализа исследований (одно исследование с сахарным диабетом 1 типа и семь исследований с диабетом 2 типа), посвященных изучению ассоциации данного полиморфизма с развитием диабетической ретинопатии, не было выявлено статистически значимой связи между rs3138808 и любыми формами диабетической ретинопатии. Кроме того, не было получено значимой связи между любой формой диабетической ретинопатии и полиморфизмами rs1799983 (ОШ 1,11, 95 % ДИ 0,94–1,31, р = 0,23) или rs41322052 (ОШ 1,06, 0,85–1,33, р = 0,60) [1].

Роль полиморфных маркеров гена АСЕ, кодирующего ангиотензин-превращающий фермент, в развитии диабетической ретинопатии

Ангиотензин-превращающий фермент (АСЕ) – эндотелиальный эктоэнзим, секретируемый в плазму и играющий ключевую роль в регуляции системной и почечной циркуляции через активацию ангиотензина I в вазоконстрикторный пептид ангиотензин II [8]. АСЕ кодируется геном, который локализован на хромосоме 17р23 и охватывает 21 kb ДНК [15].

Полиморфизм гена АСЕ, впервые описанный Rigat и др. [3], представляет собой вставку (I) или удаление (D) 287 bp последовательности в 16 интроне. Пациенты с генотипами DD имеют самый высокий уровень АСЕ в плазме крови, а с фенотипами II – самый низкий уровень.

При проведении мета-анализа шести исследований, изучающих данный полиморфизм гена АСЕ у пациентов с сахарным диабетом 1 типа, и семи исследований у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, не было выявлено статистически значимой связи данного полиморфизма и развития любой формы диабетической ретинопатии. При проведении субанализа десяти исследований с пациентами европеоидной расы, также не было найдено ассоциации любых типов диабетической ретинопатии или ее подтипов с данным полиморфизмом [1].

В другом мета-анализе, включавшем 2342 случаев диабетической ретинопатии и 2048 случаев без ретинопатии (I insert/D delete), не было обнаружено существенной связи между данными генетическими вариантами и развитием изучаемой патологии. В дополнительном анализе ассоциации I/D варианта с ретинопатией также не было получено существенной связи как у пациентов с сахарным диабетом 1 типа (ОШ 1,01, 95 % ДИ 0,79–1,29), так и у пациентов с сахарным диабетом 2 типа (ОШ 1,12, 95 % ДИ 0,93–1,35). Однако I/D полиморфизм был связан с развитием пролиферативной ретинопатии (ОШ 1,37, 95 % ДИ 1,02–1,84) [21].

В мета-анализе Fujisawa T. et al. (1998) также не было получено достоверной связи данного полиморфизма с развитием ретинопатии [11].

Роль полиморфных маркеров гена VEGF, кодирующего сосудистый эндотелиальный фактор роста, в развитии диабетической ретинопатии

Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) является специфическим ангиогенным и индуцирующим проницаемость сосудов фактором эндотелиальных клеток, который вовлечен в патогенез диабетической ретинопатии. Неоретинальная васкуляризация связана с ретинальной ишемией и гипоксией, которые индуцируют продукцию VEGF [6].

Ряд клинических исследований выявил корреляцию между развитием диабетической ретинопатии и внутриглазным уровнем VEGF. Концентрация VEGF была значительно повышена в стекловидном теле и водянистой влаге пациентов с пролиферативной диабетической ретинопатией по сравнению с показателями пациентов, не страдающих диабетом, и пациентов с непролиферативной диабетической ретинопатией [6].

VEGF представляет собой димерный гепарин-связывающий белок с молекулярной массой приблизительно 46 кДа. Человеческий ген VEGF состоит из 8 экзонов и 7 интронов и находится на 6 хромосоме [17]. Было показано, что VEGF имеет четыре молекулярные формы, а также, что для него характерна таргетная специфичность, ограничивающаяся сосудистыми эндотелиальными клетками. Идентифицировано два тирозинкиназных рецептора VEGF (VEGF R1 и VEGF-R2) [19].

Шесть полиморфизмов гена VEGF были включены в мета-анализ по изучению их ассоциации с развитием диабетической ретинопатии, при этом полиморфизм rs2010963 изучался наиболее часто. Семь исследований, посвященных изучению этого полиморфизма при сахарном диабете 2 типа и диабетической ретинопатии, были включены в анализ. Аллель G рассматривалась как вариант риска. Были показаны значимые различия в частоте встречаемости данного аллеля у пациентов без диабетической ретинопатии и у пациентов с непролиферативной ретинопатией (ОШ 0,62, 95 % ДИ 0,48–0,81, p = 5,0∙10–4), но никаких существенных различий не было найдено между пациентами с непролиферативной и пролиферативной ретинопатией. Мета-анализ также не выявил значимой связи между полиморфизмом VEGF rs25648, rs1570360, rs3095039, rs35569394 или rs699947 и риском развития любого типа диабетической ретинопатии [1].

В другом мета-анализе, в котором анализировали ассоциацию полиморфизма гена VEGF−634G > C (rs2010963) с риском развития диабетической ретинопатии у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, были получены следующие результаты. 1525 случаев развития диабетической ретинопатии и 1422 диабетика без ретинопатии в 9 независимых исследованиях были включены в мета-анализ. Взаимосвязи между полиморфизмом VEGF − 634G > C и диабетической ретинопатией были найдены в аллельной генетической модели (ОШ 1,13, 95 % ДИ 1,01–1,25, p = 0,03) и в рецессивной генетической модели (ОШ 1,26, 95 % ДИ 1,02–1,55, p = 0,03) [20].

Заключение

На основании представленных данных можно сделать вывод, что полиморфизмы гена AKR1B1 ((А-С)n и rs759853), кодирующего альдозоредуктазу, и гена VEGF (rs2010963), кодирующего фактор роста эндотелия сосудов, являются наиболее значимыми наследственными факторами, предрасполагающими к развитию диабетической ретинопатии среди всех описанных генов. Дальнейшие исследования в данной области позволят разработать программу индивидуального скрининга пациентов на основе индивидуального генотипа для болезни, которая имеет первостепенное значение и становится все более возрастающей проблемой общественного здравоохранения

Рецензенты:

Кунин В.Д., д.м.н., зав. глаукомным кабинетом поликлинического отделения, ГБУ РО «КБ им. Н.А. Семашко», г. Рязань;

Узбеков М.Г., профессор, д.м.н., заведующий лабораторией патологии мозга Московского НИИ психиатрии Минздрава РФ, г. Москва.

Работа поступила в редакцию 06.03.2014.


Библиографическая ссылка

Щулькин А.В., Колесников А.В., Баренина О.И., Никифоров А.А. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ РАЗВИТИЯ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ РЕТИНОПАТИИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 4-2. – С. 411-414;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33856 (дата обращения: 25.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074