Взаимосвязь полиморфизма гена печеночной липазы с жесткостью сосудистой стенки у военнослужащих в экстремальных климатических условиях

Полный текст

АКТУАЛЬНОСТЬ

Анализ ассоциации полиморфизма генов с конкретным заболеванием и разработка с учетом индивидуальных особенностей генома комплекса профилактических мер для конкретного пациента — главная задача предиктивной медицины. Риск заболеваний может быть рассчитан на основе полногеномного поиска ассоциаций для распространенных заболеваний, которые являются множественно наследуемыми и при оценке которых нужно учитывать взаимодействие генов с окружающей средой [1].

Печеночная липаза (HL, кодируемая LIPC) представляет собой гликопротеин, в основном синтезируемый и секретируемый гепатоцитами [8], и является ключевым ферментом, катализирующим гидролиз триглицеридов, фосфолипидов в следующих липопротеинах: липопротеины низкой плотности — повышают регуляцию молекул адгезии эндотелия и селектинов, стимулируют свободнорадикальное окисление, потенцируют апоптоз и снижают эндотелий-зависимую релаксацию; липопротеины высокой плотности — защищают эндотелиальные клетки от окислительного стресса, апоптоза и уменьшают экспрессию молекул адгезии. Эндотелий, в свою очередь, также оказывает значительное влияние на метаболизм и функцию липопротеинов. Установлена роль активности HL в генерации воспаления: постоянное воздействие на эндотелий продуктов липолиза посредством действия различных сосудистых липаз, включая HL, может сдвигать баланс провоспалительных и противовоспалительных реакций внутри эндотелиальных клеток и вокруг них [6]. Липопротеины и эндотелий играют решающую роль в инициировании и прогрессировании атеросклероза. Печеночная липаза связана с эндотелиальной клеточной матрицей и обладает способностью гидролизовать липопротеиновые триглицериды и фосфолипиды. Эндотелиальная дисфункция рассматривается как патологическое состояние эндотелия, в основе которого лежит нарушение синтеза эндотелиальных факторов [3, 7]. Сосудистая жесткость зависит от соотношения структурных белков эластина и коллагена, а также тонуса гладкомышечных клеток, входящих в состав средней оболочки. Эффекты взаимодействия и подавления опосредуют плейотропную ассоциацию вариантов гена LIPC rs2043085 и rs1532085 и могут применяться в клинической диагностике для выявления групп высокого риска сердечно-сосудистых заболеваний [9]. Недавние исследования показали плейотропные ассоциации однонуклеотидного полиморфизма (SNP) LIPC, которые включали маркеры атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний [6].

Цель — оценить взаимосвязь полиморфизма rs2043085 и rs1532085 гена LIPC с показателями жесткости сосудистой стенки у военнослужащих в экстремальных климатических условиях.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании приняли участие 295 военнослужащих по контракту, проходящих службу в различных климатогеографических условиях. Участники распределены по трем группам: 1-я группа — 100 человек, проходящих службу в арктическом поясе, 2-я группа — 100 человек проходящих службу в умеренном поясе, 3-я группа — 95 человек, проходящих службу в условиях среднегорья субтропического пояса. Средний возраст составил примерно 34 года во всех группах. Статистических различий не выявлено. Все обследуемые были проинформированы об участии в данном исследовании и дали на него свое согласие.

Для каждого участника исследования были проведены сбор и детализация жалоб, сбор общего анамнеза. Всем обследованным проводили осмотр, выполнялись измерения артериального давления и частота сердечных сокращений, оценивалось регионарное кровообращение с использованием прибора «АнгиоСкан-01П» на основе исследования формы объемной пульсовой волны фотоплетизмографическим датчиком. У всех участников были взяты образцы венозной крови в количестве 10 мл с помощью вакуумных систем Vacutainer для молекулярно-генетического исследования. Образцы венозной крови для молекулярно-генетического исследования были заморожены (–20 °C) и авиатранспортом доставлены в научно-исследовательский отдел (медико-биологических исследований) НИЦ ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова». Экстракцию дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) проводили набором «Биолабмикс» (Россия). Генотипирование по однонуклеотидным вариантам гена LIPC rs2043085 и rs1532085 проводили с использованием полимеразной цепной реакции в режиме реального времени на амплификаторе (RT-PCR) «ДТ-Прайм» (Группа компаний «ДНК-Технология», Россия) с помощью набора реагентов производства компании «Синтол» (Москва).

Статистическую обработку проводили на персональном компьютере под управлением операционной системы MacOS при помощи программы Microsoft Excel 2019. Для статистического анализа использовали систему IBMSPSS Statistics версия 26. Проверку на нормальность распределения количественных показателей проводили по критерию Шапиро – Уилка. Значимость различий, имеющих нормальное распределение количественных показателей более чем у двух групп, определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANalysis OfV Ariance, ANOVA) для независимых выборок. Тест Краскела – Уоллиса (если групп было больше двух) использовали для переменных, распределение которых отличалось от нормального. На основе построения таблиц сопряженности наблюдаемых и ожидаемых частот с применением критерия χ² Пирсона проводили проверку гипотезы о происхождении групп, сформированных по качественному признаку, из одной и той же популяции.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В ходе исследования выявлено значимое повышение систолического артериального давления и тенденция к повышению частоты сердечных сокращений у военнослужащих в арктическом поясе, по сравнению с другими климатическими поясами (табл. 1). По данным оценки функционального состояния сосудов было выявлено повышение жесткости стенки артерий у военнослужащих, проходящих службу в арктическом поясе и в условиях среднегорья субтропического пояса, тип пульсовой волны у которых достоверно соответствовал жесткости стенки артерии по данным фотоплетизмографии (13,4 и 25 % соответственно). Высокая эластичность артериальной стенки преимущественно наблюдалась в умеренном поясе (94,3 %). Средняя жесткость артериальной стенки была одинаково повышена для арктического и субтропического поясов.

 

Таблица 1. Показатели сердечно-сосудистой системы у военнослужащих, проходящих службу в различных климатогеографических поясах

Table 1. Indicators of the cardiovascular system in military personnel undergoing military service in various climatogeographic zones

Показатель / Indicator		Климатический пояс / Climate zone			p
		арктический / arctic	умеренный / moderate	субтропический / subtropical
Систолическое артериальное давление, мм рт. ст. / Systolic blood pressure, mm Hg (X ± SD)		125,1 ± 13,5	121,7 ± 16,7	118,5 ± 14,8	0,01
Диастолическое артериальное давление, мм рт. ст. / Diastolic blood pressure, mm Hg (X ± SD)		81,9 ± 6,9	79,1 ± 5,8	79 ± 9,1	0,237
Частота сердечных сокращений, уд./мин / Heart rate, beats/min (X ± SD)		77,0 ± 12,2	74,1 ± 10	74,6 ± 11,7	0,097
Жесткость сосудов, усл. ед. (норма: от –40 до –5) / Vascular stiffness, standard units, (norm: –40 to –5) (X ± SD)		3,1 ± 16,2	–17,8 ± 11,9	–7,5 ± 13,9	<0,001
Тип пульсовой волны, n человек (% выборки) / Pulse wave type, n people (% of the sample)	А — жесткая стенка артерий / A — the hard wall of the arteries	13 (13,4)	4 (5,7)	22 (25)	<0,001
	В — средняя жесткость артериальной стенки / B — the average stiffness of the arterial wall	5 (5,2)	0 (0)	5 (5,7)
	С — высокая эластичность артериальной стенки / C — high elasticity of the arterial wall	79 (81,4)	66 (94,3)	61 (69,3)

Примечание. Полужирным шрифтом выделены статистически значимые различия. (X ± SD) — среднее арифметическое значение и стандартное отклонение. Note. Statistically significant differences are highlighted in bold. (X ± SD) — arithmetic mean and standard deviation.

 

Особенности спектров полиморфизма разных генов в зависимости от географических условий указывают на действие естественного отбора, то есть в определенных условиях полиморфизм генов может предрасполагать, либо наоборот, препятствовать проявлению разных заболеваний [1]. У жителей арктической зоны происходит ускоренная по отношению к жителям средних широт инволюция физиологических функций и преждевременное старение организма [4]. По данным оценки функционального состояния сосудов (табл. 2) было выявлено повышение жесткости стенки артерий у военнослужащих с генотипом Т/Т гена печеночной липазы LIPS (rs2043085) до значения 3,0, что характеризует превышение среднего значения паспортного возраста обследуемых на 6–7 лет, и у этого же генотипа по типу пульсовой волны мы отметили тенденцию в увеличении жесткости стенки артерии (21,2 %). Тенденцию в высокой эластичности артериальной стенки мы наблюдаем у генотипов С/С (85 %) гена LIPS (rs2043085 и rs1532085).

 

Таблица 2. Ассоциация полиморфных вариантов гена LIPS (rs2043085 иrs1532085) с показателями сердечно-сосудистой системы у военнослужащих, проходящих службу в различных климатогеографических поясах

Table 2. Association of polymorphic variants of the LIPS (rs2043085 and rs1532085) gene with indicators of the cardiovascular system in military personnel undergoing military service in various climatogeographic zones

Показатель / Indicator		LIPS (rs2043085)			p	LIPS (rs1532085)			p
		T/T	T/C	C/C		T/T	T/C	C/C
Климатический пояс, n (%) / Climate zone, n (%)	арктический / arctic	35 (53,0)	33 (24,6)	32 (33,7)	<0,001	14 (30,4)	46 (31,3)	40 (39,2)	0,284
	умеренный/ moderate	17 (25,8)	58 (43,3)	25 (26,3)		18 (39,1)	56 (38,1)	26 (25,5)
	субтропический / subtropical	14 (21,2)	43 (32,1)	38 (40,0)		14 (30,4)	45 (30,6)	36 (35,3)
Служба на Крайнем Севере, n (%) / Service in the Far North, n (%)	нет / no	31 (47,0)	101 (75,4)	63 (66,3)	<0,001	32 (69,6)	101 (68,7)	62 (60,8)	0,372
	да / yes	35 (53,0)	33 (24,6)	32 (33,7)		14 (30,4)	46 (31,3)	40 (39,2)
Возраст, лет / Age, years (X ± SD)		34,0 ± 6,4	33,9 ± 7,9	33,1 ± 7,5	0,415	33,3 ± 6,1	34,2 ± 8,0	33,0 ± 7,2	0,548
Месторождение совпадает с местом службы, n (%) / Place of birth coincides with the place of service, n (%)	нет (сменил регион) / no (changed region)	35 (54,7)	49 (36,8)	56 (60,9)	0,001	18 (40,9)	60 (41,1)	62 (62,6)	0,002
	да (не менял регион) / yes (did not change region)	29 (45,3)	84 (63,2)	36 (39,1)		26 (59,1)	86 (58,9)	37 (37,4)
Стаж, лет / Length of service, years (X ± SD)		13,2 ± 6,8	11,7 ± 7,6	10,8 ± 7,7	0,042	12,2 ± 6,7	12,0 ± 7,6	11,2 ± 7,7	0,467
Стаж по группам, n (%) / Experience by group, n (%)	до 5 лет / up to 5 years	7 (10,8)	25 (19,8)	20 (21,7)	0,040	6 (13,6)	26 (18,7)	20 (20,0)	0,503
	5–10 лет / 5–10 years	19 (29,2)	39 (31,0)	35 (38,0)		15 (34,1)	42 (30,2)	36 (36,0)
	больше 10 лет / more than 10 years	39 (60,0)	62 (49,2)	37 (40,2)		23 (52,3)	71 (51,1)	44 (44,0)
Стаж на месте службы в настоящее время, лет / Length of service at the current duty station, years (X ± SD)		9,3 ± 6,1	6,4 ± 5,1	6,0 ± 4,3	0,002	8,4 ± 5,7	7,4 ± 5,9	6,1 ± 4,2	0,162

Примечание. Полужирным шрифтом выделено статистически значимое различие. (X ± SD) — среднее арифметическое значение и стандартное отклонение. Note. Statistically significant differences are highlighted in bold. (X ± SD) — arithmetic mean and standard deviation.

 

У военнослужащих, проходящих службу в различных климатогеографических поясах, обнаружены статистически значимые различия в частоте встречаемости генотипов гена LIPS (rs2043085): в арктическом поясе преимущественно генотип Т/Т (до 53 %), в умеренном — T/C (до 43 %), в субтропическом — C/C (до 40 %) (табл. 3). Наибольший средний общий стаж военной службы наблюдается у генотипа Т/Т — 13,2 года, что отражается на стаже военной службы по группам — более 10 лет (до 60 %) и в стаже военной службы на нынешнем месте — средний до 9,3 года.

 

Таблица 3. Ассоциация полиморфизма LIPC (SNP) с местом рождения, стажем и местом прохождения военной службы

Table 3. Association of polymorphism LIPC (SNP) with place of birth, length of service and place of military service

Показатель / Indicator		LIPS (rs2043085)			p	LIPS (rs1532085)			p
		T/T	T/C	C/C		T/T	T/C	C/C
Климатический пояс, n (%) / Climate zone, n (%)	арктический / arctic	35 (53,0)	33 (24,6)	32 (33,7)	<0,001	14 (30,4)	46 (31,3)	40 (39,2)	0,284
	умеренный/ moderate	17 (25,8)	58 (43,3)	25 (26,3)		18 (39,1)	56 (38,1)	26 (25,5)
	субтропический / subtropical	14 (21,2)	43 (32,1)	38 (40,0)		14 (30,4)	45 (30,6)	36 (35,3)
Служба на Крайнем Севере, n (%) / Service in the Far North, n (%)	нет / no	31 (47,0)	101 (75,4)	63 (66,3)	<0,001	32 (69,6)	101 (68,7)	62 (60,8)	0,372
	да / yes	35 (53,0)	33 (24,6)	32 (33,7)		14 (30,4)	46 (31,3)	40 (39,2)
Возраст, лет / Age, years (X ± SD)		34,0 ± 6,4	33,9 ± 7,9	33,1 ± 7,5	0,415	33,3 ± 6,1	34,2 ± 8,0	33,0 ± 7,2	0,548
Месторождение совпадает с местом службы, n (%) / Place of birth coincides with the place of service, n (%)	нет (сменил регион) / no (changed region)	35 (54,7)	49 (36,8)	56 (60,9)	0,001	18 (40,9)	60 (41,1)	62 (62,6)	0,002
	да (не менял регион) / yes (did not change region)	29 (45,3)	84 (63,2)	36 (39,1)		26 (59,1)	86 (58,9)	37 (37,4)
Стаж, лет / Length of service, years (X ± SD)		13,2 ± 6,8	11,7 ± 7,6	10,8 ± 7,7	0,042	12,2 ± 6,7	12,0 ± 7,6	11,2 ± 7,7	0,467
Стаж по группам, n (%) / Experience by group, n (%)	до 5 лет / up to 5 years	7 (10,8)	25 (19,8)	20 (21,7)	0,040	6 (13,6)	26 (18,7)	20 (20,0)	0,503
	5–10 лет / 5–10 years	19 (29,2)	39 (31,0)	35 (38,0)		15 (34,1)	42 (30,2)	36 (36,0)
	больше 10 лет / more than 10 years	39 (60,0)	62 (49,2)	37 (40,2)		23 (52,3)	71 (51,1)	44 (44,0)
Стаж на месте службы в настоящее время, лет / Length of service at the current duty station, years (X ± SD)		9,3 ± 6,1	6,4 ± 5,1	6,0 ± 4,3	0,002	8,4 ± 5,7	7,4 ± 5,9	6,1 ± 4,2	0,162

Примечание. Полужирным шрифтом выделены статистически значимые различия. (X ± SD) — среднее арифметическое значение и стандартное отклонение. Note. Statistically significant differences are highlighted in bold. (X ± SD) — arithmetic mean and standard deviation

 

Повышенная инактивация оксида азота свободными радикалами, образующимися в ходе перекисного окисления липидов, приводит к развитию эндотелиальной дисфункции, повышению чувствительности сосудистой стенки к сосудосуживающим факторам, ускоряет развитие сосудистого ремоделирования, возникновение и прогрессирование артериальной гипертензии [2].

Одним из первых механизмов повреждения сосудистой стенки у лиц, сменивших умеренный пояс на арктический, становится свободнорадикальное окисление липидов, активизирующееся под действием выраженных геомагнитных возмущений, характерных только для высоких широт. Адаптивные изменения сердечно-сосудистой системы, связанные с процессами удержания тепла в организме, обусловливают сосудистые реакции на периферии тела, которые имеют фазовый характер при повышении упругости сосудистой стенки, отражающей сужение просвета сосудов и повышение уровня АД. Фазовая перестройка адаптационных механизмов системы кровообращения у мигрантов Арктики зависит от стажа пребывания: фаза дестабилизации — до 2 лет, фаза стабилизации — от 2 до 4 лет, переходный период — от 4 до 7–10 лет, фаза истощения — более 10 лет [5].

Таким образом, фаза истощения наблюдается у 21,2 % лиц с генотипом T/Т гена LIPS (rs2043085), у которых выявлено повышение жесткости стенки артерий из 20,9 % лиц (табл. 4) со стажем военной службы больше 10 лет.

 

Таблица 4. Показатели сердечно-сосудистой системы у военнослужащих, проходящих военную службу в различных климатогеографических поясах, в зависимости от стажа службы

Table 4. Indicators of the cardiovascular system in military personnel undergoing military service in various climatgeographic zones, depending on the length of service

Показатель / Indicator		Стаж по группам / Experience by group			p
		до 5 лет / up to 5 years	5–10 лет / 5–10 years	больше 10 лет / more than 10 years
Жесткость сосудов, усл. ед. (норма: от –40 до –5) / Vascular stiffness, standard units (norm: –40 to –5) (X ± SD)		–16,7 ± 14,18	–7,97 ± 14,33	0,48 ± 16,04	<0,001
Тип пульсовой волны, n человек (% выборки) / Pulse wave type, n people (% of the sample)	А — жесткая стенка артерий / A — the hard wall of the arteries	8 (12,3)	5 (7,4)	24 (20,9)	0,016
	В — средняя жесткость артериальной стенки / B — the average stiffness of the arterial wall	2 (3,1)	0 (0)	7 (6,1)
	С — высокая эластичность артериальной стенки / C — high elasticity of the arterial wall	55 (84,6)	63 (92,6)	84 (73)

Примечание. Полужирным шрифтом выделены статистически значимые различия. (X ± SD) — среднее арифметическое значение и стандартное отклонение. Note. Statistically significant differences are highlighted in bold. (X ± SD) — arithmetic mean and standard deviation.

 

Следует отметить, что гипобарическая гипоксия у обследуемых наблюдалась в арктическом и в среднегорье субтропического пояса, но повышение жесткости стенки артерий с превышением среднего значения паспортного возраста на 6–7 лет мы обнаружили только у военнослужащих, проходящих службу в арктическом поясе.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено значимое повышение системного артериального давления, повышение жесткости сосудов, стенок артерий у военнослужащих, проходящих службу в арктическом климатическом поясе. Выявлено значимое повышение жесткости стенки артерий (25 %) у военнослужащих, проходящих службу в условиях среднегорья субтропического пояса. Установлена высокая эластичность артериальной стенки (94,3 %) у военнослужащих, проходящих службу в условиях умеренного пояса.
2. Обнаружены статистически значимые различия в частоте встречаемости гена LIPS(rs2043085) у военнослужащих, проходящих службу в различных климатогеографических поясах: в арктическом поясе — преимущественно лица с генотипом Т/Т (до 53 %), в умеренном поясе — генотип T/C (до 43 %), в субтропическом поясе — генотип C/C (до 40 %).
3. Установлена ассоциация генотипа T/T гена LIPS(rs2043085) с жесткостью сосудистой стенки (до значения 3,0 ± 16,3), что характеризует превышение среднего значения паспортного возраста обследуемых на 6–7 лет (преждевременное старение), и у этого же генотипа по типу пульсовой волны отмечается тенденция к увеличению жесткости стенки артерий (21,2 %) у военнослужащих со средним стажем службы 13,2 ± 6,8 в возрасте 34 лет, проходящих службу в арктическом поясе, более 10 лет (20,9 %).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В условиях арктического пояса при длительном (более 10 лет) воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды происходит истощение системы кровообращения, инволюция физиологических функций и преждевременное старение организма в виде перестройки сосудистых реакций по гипертоническому типу с прогрессированием жесткости сосудистой стенки, особенно у лиц с генотипом Т/Т гена LIPS (rs2043085).

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Об авторах

Алексей Викторович Лемещенко

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: lav_1981@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6786-2332

канд. мед. наук, докторант кафедры патологической физиологии

Россия, Санкт-Петербург

Максим Анатольевич Лысиков

1469-й Военно-морской клинический госпиталь

Email: anesteziolog2006@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8446-8601

начальник терапевтического отделения

Россия, архипелаг Новая Земля

Список литературы

Дополнительные файлы