К.м.н. Д.Н. Чугунова, д.м.н. В.Н. Ослопов

КГМУ, кафедра пропедевтики внутренних болезней, Казань, Россия

Значение апоптоза в развитии артериальной гипертензии

Артериальная гипертензия (АГ) представляет собой одно из наиболее широко распространенных, клинически и социально значимых заболеваний во всем мире. В настоящий момент ее распространенность в цивилизованных странах в среднем составляет 44%, однако в некоторых станах этот показатель значительно выше и достигает 50% [1].

Патогенез АГ, несмотря на всестороннее изучение, до сих пор до конца не определен. Многими авторами важная роль в развитии этого заболевания отводится возникновению пролиферативных изменений в тканях сердечно-сосудистой системы [2, 3]. Значение апоптоза в этом процессе далеко не однозначно, и до сих пор окончательно не установлено. В работах Hamet P. с использованием породы спонтанно гипертензивных крыс SHR было показано, что клеточная пролиферация в сосудистой стенке может быть одним из первичных механизмов, вовлеченных в возникновение и становление АГ [4, 5, 6]. Появляющиеся при этом структурные изменения ведут к увеличению общего периферического сопротивления, что в последующем приводит к повышению артериального давления (АД) [2].

Как известно, одним из механизмов развития АГ является стойкое увеличение общего периферического сопротивления, которое связано ремоделированием сосудов. Морфологические изменения в сосудистой стенке развиваются за счет процессов гипертрофии и гиперплазии гладкомышечных клеток медиального слоя, в результате чего происходит уменьшение просвета сосудов и снижение их эластичности [9]. Однако, стоит отметить, что наряду с повышением пролиферации гладкомышечных клеток (ГМК) в стенке сосудов у больных АГ было отмечено и повышение апоптоза [10, 11], что на первый взгляд кажется несколько противоречивым, поскольку апоптоз, по сложившимся в настоящее время, представлениями, это запрограммированная гибель клеток [11, 13], направленная на уменьшение их численности. В норме в резистивных артериях здорового взрослого человека, в отличие от больных АГ, индексы пролиферации и апоптоза ГМК не высокие [13]. У SHR-крыс по сравнению с нормотензивными животными также было показано усиление апоптоза в ГМК [14, 15].

К сожалению, на данном этапе развития науки механизмы активации процессов апоптоза ГМК сосудов у больных АГ и патофизиологический смысл этого явления до конца не изучены. Вместе с тем, обнаружен ряд данных, которые опровергают представление об апоптозе, как о "безобидном" механизме уменьшения численности клеток. Выяснилось, что апоптотирующие ГМК могут высвобождать как митогены (основной фактор роста фибробластов), так и провоспалительные цитокины (моноцитарный хемотаксический белок МСР-1), которые препятствуют обратному развитию гиперплазии интимы сосудов [16, 17]. Воспалительные цитокины также привлекают моноциты и макрофаги в область сосудистой стенки. Однако фагоцитоз апоптических клеток в некоторых случаях является не законченным. В частности, ему препятствует присутствие в циркуляции модифицированных липопротеидов низкой плотности [18]. В процессе выполнения фагоцитарной функции с поверхности макрофагов высвобождаются солюбилизированные лиганды "смерти", такие как Fas-лиганды, которые в свою очередь запускают апоптоз соседних с ними и моноцитов, макрофагов и нейтрофилов, что уменьшает число "профессиональных" фагоцитов [19] и еще больше снижает эффективность фагоцитоза апоптических клеток. Описанный процесс в конечном итоге способствует прогрессии апоптоза в стенке ГМК.

Результаты исследований проведенных, как in vitro так и in vivo показали важную роль белков семейства bcl-2 в регуляции апоптоза ГМК. В норме ГМК имеют не высокий уровень экспрессии Bcl-2 [20]. In vivo, в ГМК крыс уровень Bcl-2 минимален, но при повреждении стенки резко повышается уровень Bcl-X [21]. Vega и соавт. [15] также показали увеличение экспрессии проапоптотического белка Bax на границе интимы и медии у SHR-крыс по сравнению с нормотензивными животными и снижение уровня иммуннореактивности к Bcl-2, что говорит об увеличении индекса возможной программируемой гибели ГМК. Другими авторами напротив показано увеличение экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 в ГМК мелких интрамиокардиальных артерий у SHR-крыс по сравнению с нормотензивными особями [22]. О снижении уровня апоптоза в ГМК сосудов SHR-крыс свидетельствуют и результаты исследований J.Dickhout и R.Lee [23]. Схожие данные были получены и у кроликов: было выявлено замедление процессов апоптоза в ГМК сосудов при снижении иммуннореактивности к Bax, в подтверждение проапоптической роли этого белка в ГМК [24]. Аналогичные данные получены и на биопсийном материале у больных с атеросклеротическим поражением сосудов [25, 26]. По всей видимости, активность процессов апоптоза в ГМК сосудов крыс породы SHR и нормотензивных животных, а также у больных АГ и нормотоников гетерогенна. Она зависит экспрессии про- и антиапоптотических молекул под влиянием цитокинов, продуктов межклеточного взаимодействия, контактов с соединительной тканью [27] и, возможно, генетическими особенностями.

Инициация процессов апоптоза тесно связана с развитием межклеточного фиброза увеличивающего жесткость сосудистой стенки и снижающего ее податливость [28, 29], что в конечном итоге приводит к системному повышению артериального давления.

Таким образом не вызывает сомнений важная роль процессов апоптоза при АГ. Однако вопрос о том лежит ли активация апоптоза в основе возникновения заболевания или скорее способствует его прогрессированию и поражению органов мишеней в настоящее время так и остается, окончательно не разрешенным. Одним из возможных путей решения этого вопроса является изучение полиморфных маркеров генов участвующих в регуляции процессов апоптоза у больных АГ.

Идентифицировано большое количество генов, вовлеченных в апоптоз. Некоторые из них являются онкогенами, например, myc и bcl-2. Также к генам, участвующим в апоптозе относится ген АРТ-1 (FAS), кодирующий «рецептор смерти», ген полимеразы-1-поли(АДФ- рибозы) (PARP1), ген индуцируемого при гипоксии фактора 1А (HIF-1A), ген апоптоз индуцирующего фактора (AIF), гены р53, bcl-2, bax и гены кодирующие структуру каспаз [30].

Ассоциации между структурным полиморфизмом ДНК и функциональным состоянием генов уже были выявлены и в отношении некоторых генов апоптоза. Наиболее в этом отношении изучен ген р53. У человека он расположен на коротком плече 17 хромосомы [32]. Ген состоит из 11 экзонов, которые прерываются 10 интронами. Известно большое количество однонуклеотидных замен в гене р53 [32], однако наиболее подробно изучались полиморфизмы в 1-м, 3-м, 4-м и 6-м интронах.

Известно, что продукт гена р53 - белок, содержащий аргинин в позиции 72, в большей степени индуцирует апоптоз, чем белок с пролином в той же позиции [33, 34, 35]. Также была обнаружена ассоциация полиморфизма R72P гена р53 с развитием гипертрофии миокарда левого желудочка у больных АГ и ИБС, при этом носительство аллеля 72Р приводило к снижению риска развития ГЛЖ у этих больных. Носительство аллеля С и генотипов С/С и С/А гена HIF-1A было ассоциировано с повышением риска развития инсульта в русской популяции [36].

Некоторыми авторами высказывается предположение об участии полимеразы-1-поли(АДФ- рибозы) (PARP-1) в возникновении связанной с оксидативным стрессом эндотелиальной дисфункции, которая, как известно, играет важную роль в возникновении и прогрессировании АГ. Соответственно отключение гена PARP-1 приводит к уменьшению оксидативного стресса, а соответственно эндотелиальной дисфункции и повреждения эндотелия [37].

Сведения о подобных взаимосвязях, хотя и немногочисленные, имеются и в отношении таких генов апоптоза, как гены кодирующие структуру каспазы 8 и каспазы 9 [38].

Существуют данные о том, что у больных с генетически обусловленной гипертонией происходит усиление апоптоза с возрастом. Причем оно предшествует значимым изменениям артериального давления [39]. В недавнем исследовании Хасанова Н.Р. показано, что у лиц с отягощенным семейным анамнезом по АГ и больных гипертонической болезнью (ГБ) более высокое систолическое АД и диастолическое АД ассоциировано с носительством генотипа ТС в гене апоптоз-индуцирующего фактора AIF. Полиморфные маркеры гена каспазы 9 CASP9 у больных ГБ ассоциированы с различными диапазонами (квартилями) скорости Na+-Li+-противотранспорта в мембране эритроцита. Также полиморфизм GA в гене CASP9 по данным многофакторного анализа, является одним из основных факторов формирующим прогноз антигипертензивной терапии [40, 41].

Таким образом, можно полагать, что изучение генетического полиморфизма ключевых генов апоптоза может способствовать выяснению механизмов предрасположенности к АГ и особенностей ее патогенеза, позволит разработать новые направления диагностики и лечения у таких больных.

Литература:

1. Cинькова, Г.М. Эпидемиология артериальной гипертензии / Г.М. Cинькова // Сибирский мед. журнал.- 2007.- №8.- 5-10.

2. Folkow, B. Physiological aspects of primary hypertension / B. Folkow // Physiol Rev.- 1982.- №62.- P. 347-504.

3. deBlois, D. Hypertension as a cardiovascular proliferative disorder / D. deBlois, SN. Orlov, P. Hamet // Apoptosis in Cardiac Biology. Boston/Dodrecht/London: Kluwer Academi.- 1999.- P. 213-222.

4. Hamet, P. Primary versus secondary events in hypertension / P. Hamet, J. Tremblay, SC Pang, SV Walter, YI Wen // Can J Physiol Pharmacol.- 1985.- №63.- P. 380-386.

5. Hadrava,V. Abnormalities in growth characteristics of aortic smooth muscle cells in spontaneously hypertensive rats / V. Hadrava, J. Tremblay, P. Hamet // Hypertension.- 1989.- №13.- P. 589-597.

6. Saltis, J. Differential regulation by transforming growth factor-beta 1 of platelet-derived growth factor-stimulated proliferation of vascular smooth muscle cells from SHR and WKY rats / J. Saltis, A. Agrotis, A. Bobik // Clin Exp Pharmacol Physiol.- 1992.- №19.- P. 396-399.

7. Cowley, AW. The concept of autoregulation of total blood flow and its role in hypertension / Cowley AW. Laragh JH.- New York: Yorke Medical Books.- 1980.- P. 184-200.

8. Hamet, P. Apoptosis in target organs of hypertension / P Hamet, L Richard, TV Dam, E Teiger, SN Orlov, L Gaboury, F Gossard // Hypertension.- 1995.-№26.- P. 642-648.

9. Hamet, P. Proliferation and apoptosis in hypertension / P. Hamet // Curr Opin Nephrol Hypertens.- 1995.-№4.- P. 1-7.

10. Kerr, J.F.R. Apoptosis / J.F.R. Kerr, C.M. Winterford, B.V. Harmon // Cancer.-1994.- №73.- P. 2013-2026.

11. Thompson, C.B. Apoptosis in the pathogenesis and treatment of disease / C.B. Thompson // Science.- 1995.- №267.- P. 1456-1462.

12. Horvitz's Nobel Lecture. Retrieved on 2006-12-17.

13. Gordon, D. Cell proliferation in human coronary arteries / D Gordon, MA Reidy, EP Benditt, SM Schwartz // Proc Natl Acad Sci USA.- 1990.- №87.- P. 4600-4604.

14. Sharifi, AM. Apoptosis in vasculature of spontaneously hypertensive rats: effect of an angiotensin converting enzyme inhibitor and a calcium channel antagonist / AM Sharifi, EL Schiffrin // Am J Hypertens.- 1998.- №11.- P. 1108-1116.

15. Vega, F. Susceptibility to apoptosis measured by MYC, BCL-2, and BAX expression in arterioles and capillaries of adult spontaneously hypertensive rats / F Vega, A Panizo, J Pardo-Mindan, J Diez // Am J Hypertens.- 1999.- №12.- P. 815-820.

16. Schaub, F. Regulated overexpression of the Fas-associated Death Domain (FADD) protein in seeded vascular smooth muscle cells causes apoptosis followed by recruitment of macrophages / F Schaub, S Coats, R Seifert et al. // Circulation.- 1998.- №98.- P. 1-597.

17. Ganzales, W. Molecular plasticity of vascular wall during N(G)- nitro-L-arginine-methyl ester- induced hypertension: modulation of proinflammatory signals / W Ganzales, V Fantaine, ME Pueyo et al. // Hypertension.- 2000.- №36.- P. 103-109.

18. Sambrano, GR. Recognition of oxidatively damaged and apoptotic cells by an oxidised low density lipoprotein receptor on mouse peritoneal macrophages: Role of membrane phosphatidylserine / GR Sambrano, D Steinberg // Proc Natl Acad Sci USA.- 1995.- №92.- P.1396-1400.

19. Brown, SB. Phagocytosis triggers macrophage release of Fas ligand and induces apoptosis of bystander leukocytes / SB Brown, J Savil // J. Immumunol.- 1999.- №162.- P.480-485.

20. Вennett, M.R. Apoptosis of human vascular smooth muscle cells derived from normal vessels and coronary atherosclerotic plaques / M.R. Вennett, G.I. Evan, S.M. Schwartz // J Clin Invest.-1995.- №95.- P.2266-2274.

21. Okura, T. Apoptosis and Bcl-xs in the intimal thickening of balloon-injured carotid arteries / T. Okura, Y. Kitami, K. Hiwada // Clin Science.- 1999.- №96.- P.605-612.

22. Diez, J. Altered regulation of smooth muscle cell proliferation and apoptosis in small arteries of spontaneously hypertensive rats /J Diez, MA Fortuno, G Zalba. et al. // Eur Heart J.- 1998.- №19.- P.29-33.

23. Dickhout, JG. Apoptosis in the muscular arteries from young spontaneously hypertensive rats / JG Dickhout, RM Lee // J Hypertens.- 1999.- №17.- P.1413-1419.

24. Kockx, M.M. Cell composition, replication, and apoptosis in atherosclerotic plaques after 6 months of cholesterol withdrawal / M.M. Kockx, G.Y. DeMeyer, N. Buyssens et al. // Circ Res.-1998.- №83.- P.378-387.

25. Hayakawa, Y. Apoptosis and overexpression of Bax protein and bax mRNA in smooth muscle cells within intimal hyperplasia of human radial arteries / Y Hayakawa, G Takemura, J Misao. et al. // Arterioscler Thromb Vasc Biol.- 1999.- №19.- P.2066–2077.

26. Kockx, MM. The role of apoptosis in vascular disease / MM Kockx, MWM Knaapen //J Pathol.- 2000.- №190.- P.267-280.

27. Chan, S. Heterogeneity of caspase regulation of human vascular smooth muscle cell apoptosis / S. Chan, P. Weissberg, M. Bennett // Heart.- 1998.- №71.- P.12.

28. Mizutani, K. Biomechanical properties and chemical composition of the aorta in genetic hypertensive rats / K Mizutani, K Ikeda, Y Kawai, Y Yamori // J Hypertens 1999.- №17.- P.481-487.

29. Xu. C, Molecular mechanisms of aortic wall remodeling in response to hypertension / C Xu, S Lee, TM Singh et al. // J Vasc Surg.- 2001.- №33.- P.570-578.

30. Попова, Н.А. Основы молекулярной генетики // Н.А.Попова, .А.Юшкова, Т.Ю.Баймак // Учебное пособие. Часть 2. Новосибирск.- 2009

31. Miller,C. Human p53 gene localized to short arm of chromosome 17./ Mohandas. T., Wolf D., Prokocimer M., Rotter V. and Koeffler,H.P // Nature.-1986.- №319.- P.783-784.

32. Чумаков, П.М. Функция гена р53: выбор между жизнью и смертью / П.М. Чумаков // Биохимия.- 2000.- том 65,вып. 1.- с.34 – 47.

33. Bonafe, M. The different apoptotic potential of the p53 codon 72 alleles increases with age and modulates in vivo ischaemia-induced cell death / M. Bonafe, M. Salvioli, C. Barbi et al. // Cell Death. Differ.-2004.- №11.- P.962-973.

34. Dumont, P. The codon 72 polymorphic variants of p53 have markedly different apoptotic potential / P. Dumont // Nat. Genet.- 2003.- №33 (3).- P.357-365.

35. Sallivan, A. Polymorphism in wildtype p53 modulates response to chemotherapy in vitro and in vivo / A. Sallivan, N. Syed, M. Gasco et al. // Oncogene.- 2004.- №23.- P.3328-3337.

36. Тупицина, Т.В. Молекулярно-генетический анализ факторов риска коронаросклероза и ишемической болезни мозга. Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук. Москва- 2007.

37. Pacher ,P. Role of Poly(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP-1) in Cardiovascular Diseases: The Therapeutic Potential of PARP Inhibitors / P. Pacher // Cardiovascular Drug Reviews 25.-2007.- №25.- P.235-260.

38. Сизов, А.В. Структурный полиморфизм генов апоптоза у больных с дилатацией миокарда. Диссертация на соискание степени кандидата медицинских наук.- Санкт-Петербург.-2009.

39. Kockx, M.M. The role of apoptosis in vascular disease / M.M. Kockx, M.W. Knaapen // J Pathol.- 2000.- №190.- P.267-280.

40. Slominsky P.A. Genetic markers of early development of hypertension / P.A.Slominsky, N.R.Khasanov, V.N.Oslopov, D.R.Khasanova // Proceedings of I-st International Conference «Fundamental medicine: from scalpel toward genome, proteome and lipidome».- Kazan, 2011.- P.115-116.

41. Хасанов Н.Р. Генотипы, ассоциированные с различной скоростью Na+/Li+-противотранспорта в мембране эритроцита/ Н.Р.Хасанов, Д.Р.Хасанова, Э.М. Мухутдинова, П.А. Сломинский //Казанский медицинский журнал.- 2010.- Т.91, №1.-С.7-11.