Автореферат (Экспрессия генов транскрипционных факторов LXRalpha, LXRbeta, PPARgamma и транспортера ABCA1 при атеросклерозе)

На правах рукописиДЕМИНА Екатерина ПетровнаЭкспрессия генов транскрипционных факторовLXRalpha, LXRbeta, PPARgamma и транспортера ABCA1при атеросклерозе03.02.07 – генетикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукСанкт-Петербург2014Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении«Петербургский институт ядерной физики им.

Б. П. Константинова» Национальногоисследовательского центра «Курчатовский институт», г. Гатчина.Научный руководитель:доктор биологических наукШварцман Александр Львович,заведующий лабораторией молекулярной генетикичеловека ФГБУ «Петербургский институт ядернойфизики им. Б. П. Константинова»НИЦ «Курчатовский институт», г. Гатчина.Официальные оппоненты:доктор биологических наукГорбунова Виктория Николаевна,профессор кафедры медицинской генетикиГБОУ ВПО «Санкт-Петербургскийгосударственный педиатрический медицинскийуниверситет» Минздрава РФ, г.

Санкт-Петербург,доктор медицинских наукБаранова Елена Ивановна,профессор кафедры терапии факультетскойс курсом эндокринологии, кардиологиии функциональной диагностикис клиникой ГБОУ ВПО «Первый СанктПетербургский государственный медицинскийуниверситет им. акад. И. П. Павлова» МЗ РФ,г. Санкт-Петербург.Ведущее учреждение:Федеральное государственное бюджетноеучреждение науки «Институт цитологии» РАН,г.

Санкт-Петербург.Защита состоится «___» _____________ 2015 г. в ____ часов на заседаниидиссертационногосоветаД 212.232.12набазеСанкт-Петербургскогогосударственногоуниверситетапоадресу:199034,г. Санкт-Петербург,Университетская наб., д. 7/9, Санкт-Петербургский государственный университет,биологический факультет, кафедра генетики и биотехнологии, аудитория 1.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. М. Горького СанктПетербургского государственного университета.Автореферат разослан «___» ___________ 2014 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.232.12доктор биологических наукЛ. А.

Мамон3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Атеросклероз и его осложнения, такие какишемическая болезнь сердца, ишемический инсульт и др., являются ведущейпричиной смертности взрослого населения во многих странах мира. В связис этим одними из важнейших проблем, стоящих перед медициной, являютсявыявление групп повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ)и создание на этой основе эффективной системы их профилактики и лечения.В свою очередь, решение этих задач невозможно без глубокого пониманияпричин и механизмов развития атеросклероза.В настоящее время атеросклероз рассматривают как многофакторноезаболевание, представляющее собой сложный многоэтапный патологическийпроцесс. Болезнь развивается на основе тесного взаимодействия как внешнихповреждающих, так и генетических факторов.На молекулярно-клеточном уровне ключевым компонентом в атерогенезеявляется накопление нагруженных холестерином (ХС) макрофагов,внутриклеточных липидов, внеклеточного матрикса и снижение уровняантиатерогенных липопротеинов высокой плотности (ЛПВП).Предполагается, что обратный транспорт ХС (ОТХ) из клетокпериферических тканей к печени, в котором ЛПВП играют важную роль,является одним из основных механизмов, обусловливающих антиатерогенныесвойства ЛПВП.

Нагруженные ХС макрофаги (так называемые пенистыеклетки) – клеточные маркеры атеросклеротических повреждений. ТранспортХС из макрофагов интимы может защищать сердечно-сосудистую систему отдальнейшего развития атеросклероза. Таким образом, активация ОТХ можетбыть эффективной терапевтической стратегией уменьшения риска развитияатеросклероза (Ono, 2012).Одним из ключевых белков ОТХ является АТФ-связывающий кассетныйтранспортер A1 (ABCA1), который осуществляет перенос ХС нааполипопротеин АI (апо АI). Нарушения функционирования белка АВСА1 илиснижение экспрессии гена АВСА1 приводят к ускоренному темпу атерогенезаи раннему развитию атеросклероза (Oram, Heineckel, 2005).

Дефицит ABCA1в макрофагах сопровождается повышенным уровнем ХС в мембране,увеличением его отложения на артериальной стенке и усилением образованиялипидных пятен (Choi et al., 2009; Francone et al., 2005; Yvan-Charvet et al.,2008).В понимании механизмов развития атеросклероза важное значение имееттакже семейство ядерных рецепторов, которые регулируют липидныйгомеостаз и ОТХ, экспрессию генов аполипопротеина Е (апо Е) и генов-4транспортеров ABCA1 и АТФ-связывающего кассетного транспортера G1(ABCG1) (Bensinger et al., 2008; Oosterveer et al., 2010).

К данному семействуотносятся печеночные Х-рецепторы (LXR) – LXRα и LXRβ и рецепторактивации пролиферации пероксисом (PPAR) γ, которые играют ключевуюроль в регуляции энерго- и липидного обмена (Wahli et al., 2012). Былопоказано, что данные ядерные рецепторы экспрессируются в макрофагахи в пенистых клетках в местах атеросклеротических поражений (Apostoli et al.,2012, Kiss et al., 2013) и их экспрессия может критически воздействовать нафункции макрофагов, включая активацию, продукцию цитокинов и ихпреобразование в пенистые клетки, что, в свою очередь, влияет на развитиеатеросклероза.В ряде исследований в атеросклеротических бляшках был отмеченповышенный уровень экспрессии гена матричной металлопротеиназы (ММР)-9(Chen et al., 2005) и получены данные о том, что аккумуляция MMP-9макрофагами приводит к фрагментации атеросклеротического кораи формированию осложненной атеромы (Morishige et al., 2003).

В этой связиособый интерес уделяется роли экспрессии гена MMP-9 в макрофагах, чтоможет пролить свет на его влияние на патогенез атеросклероза.На основе анализа литературных данных было сделано предположение, чтоварианты гена АВСА1 и уровень его экспрессии, а также уровень экспрессиигенов ядерных рецепторов LXRα, LXRβ, PPARγ и гена MMP-9 в макрофагахмогут быть ассоциированы с развитием атеросклероза. Эта гипотеза послужилаосновой для проведения настоящего исследования.Цель и задачи исследования – оценка вклада вариантов гена АВСА1,уровня мРНК генов ABCА1, LXRα, LXRβ, PPARγ и MMP-9 и уровня белкаABCА1 в развитие атеросклероза. В ходе исследования решались следующиезадачи: 1) определить частоту вариантов гена АВСА1 (R219K, 319ins < G,(–17)G > C) в группе пациентов с атеросклерозом и контрольной группе;2) определить уровень мРНК генов ABCА1, LXRα, LXRβ, PPARγ и MMP-9в макрофагах, активированных М-CSF, у пациентов с атеросклерозом и у лицбез сердечно-сосудистой патологии; 3) провести сравнительный анализ уровнябелка ABCA1 в макрофагах, активированных М-CSF, у пациентовс атеросклерозом и у лиц без сердечно-сосудистой патологии; 4) провестианализ корреляции между исследованными уровнями мРНК генов ABCА1,LXRα, LXRβ, PPARγ, MMP-9, уровнем белка ABCA1; 5) провести анализассоциации уровня мРНК генов ABCА1, LXRα, LXRβ, PPARγ и MMP-9 и уровнябелка ABCA1 с содержанием липидов в плазме крови у пациентовс атеросклерозом и у лиц без сердечно-сосудистой патологии.5Научная новизна исследования.

Дана оценка частоты вариантов генаАВСА1 (R219K, 319ins < G, (–17)G > C) у жителей Санкт-Петербурга,и впервые показано, что вариант G319 гена АВСА1 снижает относительныйриск развития атеросклероза. Впервые проведен анализ экспрессии геновABCА1, LXRα, LXRβ, PPARγ, MMP-9 и уровня белка ABCА1 в макрофагах,стимулированных М-CSF, у пациентов с атеросклерозом и у лиц без сердечнососудистой патологии. Выявлено повышение уровня мРНК генов ABCА1и MMP-9 в макрофагах больных атеросклерозом по сравнению с контрольнойгруппой. Впервые показано снижение уровня мРНК LXRβ и PPARγв макрофагах группы пациентов с атеросклерозом по сравнению с контрольнойгруппой. Впервые установлено понижение содержания белка ABCA1в макрофагах у пациентов с атеросклерозом по сравнению с контрольнойгруппой.

Впервые продемонстрирована корреляция между уровнем мРНК генаMMP-9 и уровнем белка ABCA1 в макрофагах у пациентов с атеросклерозом.Теоретическая и практическая значимость работы. Полученныеэкспериментальные данные вносят вклад в понимание молекулярногенетических основ наследственной предрасположенности к атеросклерозу.Типирование варианта 319ins < G гена АВСА1 может быть использовано дляоценки прогноза развития атеросклероза.

Выявленные изменения в уровнеэкспрессии генов ABCА1, LXRβ, PPARγ и MMP-9 позволяют приблизитьсяк пониманию роли уровня экспрессии данных генов в патогенезеатеросклероза. Гены, для которых были обнаружены преобразования, могутрассматриваться в качестве значимых факторов в развитии атеросклероза.Оценка уровня их экспрессии может представлять интерес для формированиягрупп риска в профилактике атеросклероза.Основные положения, выносимые на защиту. Вариант G319 гена АВСА1снижает риск развития атеросклероза у жителей Санкт-Петербурга. УровеньмРНК генов ABCА1 и MMP-9 в макрофагах, активированных М-CSF, повышену пациентов с атеросклерозом по сравнению с контрольной группой.

УровеньмРНК генов LXRβ и PPARγ снижен в макрофагах, активированных М-CSF,у пациентов с атеросклерозом по сравнению с контрольной группой.Содержание белка ABCA1 в макрофагах, активированных М-CSF, нижеу пациентов с атеросклерозом по сравнению с контрольной группой.Существует прямая корреляция между уровнем мРНК гена ABCA1в макрофагах, активированных М-CSF, и уровнем ХС в составе ЛПВП плазмыкрови у лиц контрольной группы. Существует обратная корреляция междууровнем мРНК гена MMP-9 и уровнем белка ABCA1 в макрофагах,активированных М-CSF, у пациентов с атеросклерозом.6Личное участие автора в получении результатов, изложенныхв диссертации. Основная часть экспериментальной работы, планированиеэкспериментов, описание собственных исследований, анализ и обсуждениерезультатов выполнены автором самостоятельно. Осмотр и ангиографическаядиагностика атеросклероза у пациентов, забор у них периферической крови,измерения концентрации липидов плазмы крови осуществлялись сотрудникамиПСПбГМУ им акад.

И. П. Павлова П. С. Курьяновым, Н. В. Майоровыми В. В. Давыденко, что нашло отражение в совместных публикациях.Культивирование макрофагов, активированных М-CSF, проведено совместнос сотрудником ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ «Курчатовский институт»В. В. Мирошниковой, что также отражено в совместных публикациях.Апробация работы.