Номер №72 (2) 2018

Патогенетичне значення ендотеліальної NO-синтази та поліморфізму промотора гена NOS3 при ревматоїдному артриті

Заічко К.О., Станіславчук М.А.

Резюме. У статті представлені сучасні погляди на роль ендотеліальної NO-синтази (NOS3) та її можливе патогенетичне значення у розвитку ревматоїдного артриту (РА). Наведена сучасна інформація щодо участі NOS3 в регуляції ангіогенезу, запального процесу, ремоделювання кісткової тканини. Висвітлена роль поліморфізму гена NOS3 у розвит­ку різних патологічних станів. Показана перспективність подальших досліджень клініко-патогенетичної ролі поліморфізму промотора гена NOS3 T-786C у хворих на РА.

ВСТУП

Ревматоїдний артрит (РА) — аутоімунне полігенне захворювання із прогредієнтним перебігом, яке спричиняє інвалідизацію майже 50% пацієнтів упродовж перших 5 років захворювання [7]. Поширеність РА у світі становить біля 1% населення, в Україні — 0,4%. У 58,7–72% хворих на РА виявляють коморбідні стани, які можуть суттєво модифікувати перебіг захворювання, погіршувати ефективність лікування та зменшувати тривалість життя пацієнтів [10, 13, 27]. Недостатня ефективність лікування може бути також пов’язана з нез’ясованістю окремих ланок патогенезу РА.

За сучасними уявленнями в основі патогенезу РА лежить синовіт, асоційований з ангіогенезом, формуванням панусу та подальшою деструкцією хряща і субхондральної кістки [70]. Провідну роль в ангіо­генезі (в тому числі при РА) відіграє активація судинно-­ендотеліального фактора росту (VEGF) та інших проангіогенних стимуляторів, дія яких реалізується через ендотеліальну NO-синтазу (NOS3) [70]. Значення NOS3 в патогенезі РА залишається не визначеним, а роль NO переважно розглядається з точки зору прозапального медіатора [20, 56], хоча накопичилося достатньо даних щодо зв’язку поліморфізму гена NOS3 з різними захворюваннями кістково-м’язової системи, в тому числі й з РА.

МЕТА РОБОТИ

Мета роботи — на основі аналізу літератури узагальнити сучасну інформацію про клініко-патогенетичне значення ендотеліальної NO-синтази та поліморфізму гена NOS3 у розвитку РА.

Однією із важливих складових патогенезу РА є ангіогенез — активація проліферації ендотеліальних клітин та утворення нових кровоносних судин під впливом ангіогенних медіаторів [52, 70] з формуванням панусу — основного фактора деструкції хряща та субхондральної кістки. Ключовим проангіогенним медіатором є VEGF, продукція якого активується у відповідь на чинники, наявні в ревматоїдній синовії: прозапальні цитокіни (фактор некрозу пухлини (ФНП)-α, інтерлейкін (ІЛ)-1β, ІЛ-17, ІЛ-6), медіатори запалення (простагландини), фактори, що індукуються гіпоксією (HIF), фактори клітинної проліферації, інгібітори апоптозу, галектин-3 та інші [32, 40, 50, 62]. Останнім часом з’являються нові дані щодо здатності VEGF підвищувати проникність судинної стінки, активувати проліферацію та міграцію ендотеліальних клітин, посилювати синовіальну васкуляризацію, що призводить до збільшення лімфоцитарної інфільтрації, гіперплазії синовії та прогресування суглобової деструкції [31, 41]. Багато інших факторів росту, що продукуються самим панусом (тромбоцитарний фактор росту, фактор росту фібробластів, інсуліноподібний фактор росту), також залучені в ремоделювання судин та неоангіогенез в суглобових тканинах [25, 65]. У свою чергу, формування нових кровоносних судин збільшує надходження кисню та поживних речовин до запальної клітинної маси, що сприяє підтриманню синовіту — формується хибне коло [74]. Посилення ангіогенезу при РА підтверджується результатами мікроскопії синовіальних біоптатів та при артроскопії синовії, при цьому ступінь синовіальної васкуляризації та вміст у синовіальній рідині VEGF тісно корелюють з активністю РА та рентгенологічною стадією захворювання [9, 16, 28, 39].

Більшість біологічних ефектів VEGF опосередковується через стимуляцію судинної експресії NOS3 і продукцію вазодилататора оксиду азоту (NO) [17, 57]. Система NOS3/NO відіграє провідну роль у регуляції судинного тонусу, агрегації тромбоцитів, ангіогенезі, запаленні та ремоделюванні кістки [5, 24, 46, 61]. Тому розлади ангіо­генезу та запальний процес все частіше розглядають як дотичні механізми суглобової деструкції та кардіоваскулярної патології при РА [70]. Не виключено, що NOS3 може бути безпосередньо залучена до механізмів розвитку РА, але така інформація поки є дуже обмеженою. Зауважимо, що РА асоціюється з високою частотою артеріальної гіпертензії, ішемічної хвороби серця, цукрового діабету [13], а в патогенез саме цієї низки патологічних станів тісно інтегрована дисфункція системи NOS3/NO [2, 4].

БІОЛОГІЧНА ТА КЛІНІКО-ПАТОГЕНЕТИЧНА РОЛЬ NOS3

NOS3 (еNOS; КФ 1.14.13.39) є конститутивним ензимом, який експресується в ендотеліоцитах і забезпечує синтез NO з амінокислоти L-аргініну (L-аргінін → L-цитрулін + NO) [51]. В організмі NO синтезується ще двома ізоформами — нейрональною (nNOS, NOS1) та макрофагальною, або індуцибельною (іNOS, NOS2). Роль iNOS в патогенезі суглобових захворювань відома і реалізується через гіперпродукцію NO і нітрозативний стрес, активацію катаболічних процесів, запалення та апоптоз за участю макрофагальних та лімфоцитарних клітин, синовіоцитів, фібробластів, остеобластів, хондроцитів [26, 77].

N. Ishiuchi та співавтори (1999) при дослідженні біоптатів синовіальної оболонки у хворих на РА виявили експресію NOS3 не лише в ендотеліоцитах, а й у синовіоцитах та інтерстиціальних клітинах, що не спостерігалось у хворих на ОА [38]. При цьому експресія NOS3 в ревматоїдній синовії виявлялась одночасно з підвищенням експресії індуцибельної iNOS [38], що може свідчити про участь обох ензимів у запальному процесі.

Слід зазначити, що власне ендотеліальний NO зменшує тонус гладеньких міоцитів, забезпечує вазорелаксацію, виступає інгібітором агрегації тромбоцитів. За фізіологічних умов NOS3 забезпечує ендотеліопротекторну, антиагрегантну, протиішемічну та кардіопротекторну дію, в той час як дисбаланс у системі NOS3/L-аргінін/NO асоціюється з розвитком ендотеліальної дисфункції, атеросклерозу [73], артеріальної гіпертензії, патології коронарних артерій, мікро- та макроангіопатій різної локалізації [29, 45, 71, 76, 80]. У кістковій тканині NOS3 вважають превалюючим ізоензимом, який експресується в остеоцитах і регулює остеогенез [22, 24]. Утворений у кістковій тканині NO через систему нуклеарного фактора NF-κB та остеопротегерину пригнічує остеокластогенез та знижує резорбцію кістки [24]. Нокаут гена NOS3 викликає значні порушення ендохондральної осифікації, проліферації та диференціації остеобластів, мінералізації кісткової тканини [14], пригнічення проліферації хондроцитів та інгібування ендохондрального росту кістки [81]. Зниження активності NOS3 розглядають як можливий чинник ідіопатичного аваскулярного некрозу голівки стегнової кістки [33, 85].

NOS3 бере участь у регуляції запального процесу і залежно від умов виявляє як проти-, так і прозапальні властивості. Так, у мишей, нокаутових за геном NOS3, введення карагеніну викликало значно меншу гострофазову відповідь (лейкоцитарну інфільтрацію, активацію нейтрофілів та макрофагів, інтерстиційний набряк), ніж у мишей дикого типу [30]. З іншого боку, дисфункція NOS3 та зниження синтезу ендотеліального NO супроводжується підвищенням експресії прозапальних медіаторів — NF-κB, циклооксигенази-2 [18, 36].

Дисфункція NOS3 інтегрована в патогенез різних захворювань, які асоціюються із запаленням та ангіогенезом. Участь NOS3 в ангіогенному каскаді розглядають як тригерний механізм гіпертрофії лівого шлуночка та органних уражень при артеріальній гіпертензії [43], пухлинній прогресії [83], діабетичній нефропатії [57]. Експресію NOS3 у тканинах стимулюють фізико-хімічні чинники (збільшення напруження зсуву, гіпоксія), естрогени, фактори росту [44, 49, 69]. Натомість глюкокортикоїди, прозапальні цитокіни (ФНП-α), NF-κB, бактеріальні ліпополісахариди інгібують експресію NOS3 [45, 48, 69, 71]. Цілком очевидно, що при РА існують усі передумови порушення експресії гена NOS3 та дисрегуляції її активності.

КЛІНІКО-ПАТОГЕНЕТИЧНА РОЛЬ ПОЛІМОРФІЗМУ ГЕНА NOS3

Експресію ендотеліальної NO-синтази конт­ролює ген NOS3, який локалізований на довгому плечі 7-ї хромосоми в позиції 35–36 (7q35–7q36) і складається з 26 екзонів [51]. Промотор гена NOS3 містить декілька доменів, які можуть взаємодіяти з факторами транскрипції та стероїдними гормонами [42, 51, 84]. Сьогодні відомо близько 11 варіантів поліморфізму гена NOS3, серед яких у популяції найбільш поширеними є поліморфізм 4a/b інтрону 4 (rs61722009), G-894T екзону 7 (Glu298Asp, rs1799983) та промотора гена T-786C (rs2070744) [4, 23, 65, 82].

Поліморфізм G-894T екзону 7 (Glu298Asp, rs1799983) викликає заміну глутаміну на аспарагін у положенні 298 в ділянці NOS3, яка функціонально не пов’язана з активним центром та сайтом димеризації ензиму. Зазначений поліморфізм не відображається на каталітичній активності NOS3, що підтверджено у ряді досліджень in vitro [34, 75]. Поліморфізм 4a/b інтрону 4 (rs61722009) також не відіграє значної ролі у зниженні активності шляху NOS3/NO, але не виключається можливість його впливу на регуляторні ділянки гена NOS3 [23, 65]. За результатами метааналізів в європейській популяції дані поліморфізми виявилися менш значущими чинниками розвитку кардіоваскулярних захворювань та інших патологічних станів [23, 47, 59].

Поліморфізм промотора гена T-786C (rs2070744) детермінує зниження експресії NOS3 та порушення шляху L-аргінін/NO. У дослідах іn vitro доведено, що заміна тиміну на цитозин у положенні 786 викликає зниження активності промотора гена NOS3 більше ніж на 50% [58]. За наявності 786С-алеля порушується взаємодія промотора з факторами реплікації, що може спричиняти порушення експресії гена NOS3 [55]. У гомозигот -786СС реєструється зниження вмісту мРНК NOS3 та рівня нітритів/нітратів у сироватці крові [55], відзначаються нижчі показники ендотелійзалежної вазодилатації плечової артерії у відповідь на ацетилхолін [66].

Досить тривалий час цей поліморфізм досліджували лише при кардіоваскулярній патології. Так, у проспективних дослідженнях останніх років засвідчено зв’язок поліморфізму T-786C з ішемічною хворобою серця [6, 14, 68], хронічною серцевою недостатністю [3], стенокардією Принцметала [33], артеріальною гіпертензією (особливо у курців) [37, 72]. Встановлена асоціація поліморфізму T-786C з інсулінорезистентністю у пацієнтів з ішемічною та неішемічною кардіоміопатією [78].

Слід відзначити суттєві етнічні та расові відмінності щодо поширеності та патогенетичного значення цього поліморфізму. Так, саме серед європеоїдної раси поліморфізм промотора гена NOS3 (генотип -786СС) асоціюється із кардіоваскулярною патологією та потенціює судинні ефекти різних метаболічних чинників [23, 47, 59, 65], на противагу етнічним групам Близького Сходу, де більше патогенетичне значення у розвитку цих захворювань відіграють поліморфізми Glu298Asp та 4b/a [34].

В окремих дослідженнях виявлено зв’язок поліморфізму гена NOS3 T-786C із запальним синдромом, пухлинним ростом та захворюваннями кістково-м’язової системи. Зокрема, генотип -786СС асоціювався з нижчим рівнем ІЛ-6 у осіб із гострим коронарним синдромом [64], зниженням експресії NOS3 при запаленні слизової оболонки кишечнику та виразковому коліті [60], високим ризиком ракових захворювань [79]. Показана асоціація генотипу -786СС з розладами репаративного остеогенезу у хворих з незрощеними переломами довгих кісток [1]. Виявлено зв’язок поліморфізму гена NOS3 у промоторі (T-786C), інтроні 4a/b, екзоні 7 (G894T) з ідіопатичним та вторинним остеонекрозом голівки стегнової кістки [33, 30, 85]. Знайдено асоціації генотипу ТC786 з більшою фізичною витривалістю та вищими адаптивними можливостями кардіореспіраторної системи [8]. Також відзначений вплив поліморфізму промотора гена NOS3 Т-786С на ефективність фармакотерапевтичного лікування, зокрема у носіїв генотипу -786СС засвідчена нижча ефективність тромболізису [11] і статинів [12].

Попри виявлений зв’язок поліморфізму гена NOS3 із патологією кістково-м’язової системи та запаленням, його роль при РА залишається дискутабельною. Вища частота генотипу -786СС відзначена в німецькій популяції хворих на РА (таблиця) [53, 54]. У Північному Китаї частота С-алеля та генотипу -786СС NOS3 також була вірогідно вищою у хворих на РА, ніж у когорті практично здорових осіб, в той час як суттєвих відмінностей за частотою 894Т-алеля (Asp298) не виявлено [15]. За даними C.V. Brenol та співавторів (2009) у хворих на РА встановлена тісна асоціація позасуглобових маніфестацій із носійством мінорного С-алеля (відносний ризик (OR)=4,9; 95 довірчий інтервал (СІ) % 1,3–18,9) [19].

У Північній Іспанії групи хворих на РА з кардіоваскулярною патологією та без неї практично не відрізнялися між собою за поширеністю поліморфізму NOS3 T-786C та Glu298Asp, не підтверджений зв’язок цих поліморфізмів із розвитком кардіоваскулярних ускладнень і при 5-річному спостереженні когорти хворих на РА [35]. Однак при поєднанні генотипу -786СС з носійством HLA-DRB1*0404 алеля ризик серцево-судинних ускладнень у хворих на РА зростав десятикратно (OR=9,06; 95% CI 1,29–63,3; p=0,03) [35]. Зазначимо, що у більшості наведених досліджень переважали особи чоловічої статі, хоча поширеність РА традиційно вища серед жінок.

Нещодавно отримано нові дані, які підтверджують відмінності щодо ролі поліморфізмів гена NOS3 у осіб з РА в різних етнічних групах. V. Bunjevacki та співавтори (2016) показали, що в сербській популяції поліморфізми T-786C, G894T та VNTR (4a/b) не підвищують схильність до РА, але достовірно асоціюються з активністю захворювання, і мінорні алелі є індикаторами кращого клінічного перебігу РА [21]. Водночас S. Pehlivan та співавтори (2017) зазначили, що в турецькій популяції поліморфізм G894T (генотип ТТ) у 8,3 раза підвищує ризик РА та впливає на ефективність анти-ФНП-α-терапії [63].

Аналіз вітчизняної літератури засвідчив, що в Україні поширеність поліморфізму гена NOS3 T-786C є досить високою (таблиця). За даними В.Є. Досенко (2005), частота генотипу -786СС серед здорових осіб становила 6,0%, а серед пацієнтів із гострим коронарним синдромом — 16% [4]. Подібна частота генотипу -786СС у хворих із серцево-­судинною патологією засвідчена в роботах [2, 3, 11]. За іншими даними, у здорових осіб частота генотипу -786СС становила 10,9%, а у спортсменів — 9,7% [6].

Таблиця. Поширеність і патогенетична роль поліморфізму гена NOS3 T-786C
Автор Кількість обстежених (n) Частота генотипів ТТ/ ТС/ СС (%) Патогенетичне значення
Поширеність поліморфізму гена NOS3 T-786C у популяції хворих на РА
Melchers I. et al., 2006, Німеччина [53] Загальна популяція (1160) 39,6/48,4/12,1 Генотип СС асоціювався з підвищеним ризиком розвитку РА
Хворі на РА (596) 34,7/46,1/19,1
Gonzalez-Gay M.A. et al., 2009, Іспанія [35] Хворі на РА (182) 39/46/15 При поєднанні генотипу -СС786 з носійством
HLA-DRB1*0404 алеля у хворих на РА ризик серцево-судинних ускладнень зростає у 10 разів
An J.D. et al., 2012, Китай [15] Здорові особи (201, чоловіки — 53,73%) 74,63/22,39/2,99 Частота С-алеля та генотипу СС-786 NOS3 була вірогідно вищою у хворих на РА, ніж у когорті практично здорових осіб
Хворі на РА (196, чоловіки — 54,08%) 65,31/30,10/4,59
Поширеність поліморфізму гена NOS3 T-786C в Україні
Досенко В.Є. та співавт., 2005 [4] Здорові особи (83) 48,2/45,8/6,0 Генотип СС асоціювався з високим ризиком гострого коронарного синдрому
Гострий коронарний синдром(221, жінки —18,3%) 48/36/16
Пархоменко А.Н. та співавт., 2008 [11] Інфаркт міокарда (249, чоловіки — 96%) 47,8/36,9/15,3 Генотип СС виявляється достовірно частіше у пацієнтів із гострим інфарктом міокарда, ніж у популяції здорових осіб
Кузьміна Л., 2009 [8] Здорові (84) 40,4/40,4/5,8 Генотип ТС асоціювався з більшою стійкістю до гіпоксії та кращими адаптаційними можливостями кардіореспіраторної системи
Спортсмени-підводники (23) 82,6/17,4/0
Спортсмени силових видів (35) 74,3/25,7/0
Дроздовська С.Б., 2012 [6] Здорові (321) 43,3/45,8/10,9 Серед спортсменів виявляється більше гомозигот ТТ, ніж серед здорових осіб — неспортсменів
Спортсмени (195) 54,9/35,4/9,7
Воронков Л.Г. та співавт., 2012 [2] Хронічна серцева недостатність ішемічного генезу (96, жінки — 31,3%) 41,7/42,7/15,6 Засвідчений зв’язок С-алеля із хронічною серцевою недостатністю. У хворих із генотипом СС виявляли гірші показники ендотелійзалежної вазодилатації
Воронков Л.Г. та співавт., 2013 [3] Хронічна серцева недостатність (116, жінки — 29,3%) 40,5/43,1/16,4 Прогноз довготривалої виживаності у хворих із генотипом СС гірший, ніж у осіб з генотипом ТТ

ВИСНОВКИ

Інформація щодо поширеності та клінічної значимості поліморфізму гена NOS3 у хворих на РА в українській популяції поки відсутня. Гіпотетично поліморфізм гена NOS3 може відображатися на перебігу РА та коморбідних станів, впливати на ефективність і безпеку фармакотерапії. Вважаємо, що вивчення клініко-патогенетичної ролі NOS3 та поліморфізму промотора гена NOS3 T-786C є перспективним у плані розкриття нових ланок патогенезу РА та створення наукового підґрунтя для прогнозування перебігу захворювання у перс­пективі.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

 

Патогенетическое значение эндотелиальной NO-синтазы и полиморфизма промотора гена NOS3 при ревматоидном артрите

К.А. Заичко, Н.А. Станиславчук

Резюме. В статье представлены современные взгляды на роль эндотелиальной NO-синтазы (NOS3) и ее возможное патогенетическое значение в развитии ревматоидного артрита (РА). Приведена современная информация об участии NOS3 в регуляции ангиогенеза, воспалительного процесса, ремоделирования костной ткани. Освещена роль полиморфизма гена NOS3 в развитии различных патологических состояний. Показана перспективность дальнейших исследований клинико-патогенетической роли полиморфизма промотора гена NOS3 T-786C у больных РА.

Ключевые слова: NOS3, генетический полиморфизм, ревматоидный артрит, патогенез, ангиогенез, костная ткань.

Рathogenetic role of the endothelial NO synthase (NOS3) and its influence in the development of the rheumatoid arthritis

K.O. Zaichko, M.A. Stanislavchuk

Summary. This article summarizes a brief overview of the clinical research devoted to the pathogenetic role of the endothelial NO synthase (NOS3) and its influence in the development of the rheumatoid arthritis (RA). Modern information on the involvement of NOS3 in the regulation of angiogenesis, inflammation, bone remodeling is presented. The role of polymorphism of the NOS3 gene in the development of various pathological conditions is highlighted. The perspective of further researches on the clinical and pathogenetic role of polymorphism of the promoter of the NOS3 T-786C gene in patients with RA is shown.

Key words: NOS3, genetic polymorphism, rheumatoid arthritis, pathogenesis, angiogenesis, bone tissue.

Адреса для листування:
Станіславчук Микола Адамович
21018, Вінниця, вул. Пирогова, 46
Вінницький національний медичний
університет ім. М.І. Пирогова,
кафедра внутрішньої медицини № 1
E-mail: mstanislav53@yahoo.com

 

Комментариев нет » Добавить свой
Оставить комментарий

ERROR: si-captcha.php plugin says GD image support not detected in PHP!

Contact your web host and ask them why GD image support is not enabled for PHP.

ERROR: si-captcha.php plugin says imagepng function not detected in PHP!

Contact your web host and ask them why imagepng function is not enabled for PHP.