Association of polymorphism -1171 5A/6A of the matrix metalloproteinase gene type 3 (rs35068180) with dilated cardiomyopathy

Cover Page

Abstract

The paper describes the investigation of matrix metalloproteinase type 3 (MMP-3) -1171 5A/6A gene polymorphic allele’s variants (rs35068180) in patients with dilated cardiomyopathy. A allele and 6А6А genotype of MMP-3 -1171 5A/6A gene (rs35068180) were determined as new genetic predictors of dilated cardiomyopathy development.

Aim. To study the association of polymorphism -1171 5A/ of the MMP-3 gene with dilated cardiomyopathy of various origins.

Material and methods. The main study group comprised 221 patients with dilated cardiomyopathy (DCM) of different origin. Their average age was 55.30±9.69 years. Among them there were 111 persons with DCM of ischemic origin, including 99 (89.2%) men and 12 (10.8%) women. The average age of the subjects with DCM was 51.73±9.74 years, the age of the male subgroup was 51.00±8.96 years, and the age of the female subgroup was 57.75±3.71 years. A total of 110 patients with idiopathic cardiomyopathy were included in the study. Among 221 patients, 110 persons did not demonstrated idiopathic dilated cardiomyopathy as the cause of myocardium dilation. This group comprised 100 (91.5%) male patients and 10 (8.5%) female patients. The control group of subjects (221 persons) was represented by healthy people without diseases of the cardiovascular system. The average age of control subjects was 53.6±4.8 years. We examined all patients in the main group using routine laboratory and instrumental methods, as well as coronary angiography. If myocarditis was suspected, we did an MRI of the heart. Genotyping of polymorphism -1171 5A/6A (rs35068180) of the MMP-3 gene was performed using PCR.

Results. Among patients of the main group with dilated myocardial remodeling of various Genesis, the allele was documented in 65.8% of cases against 59.3% among the control group, p=0.044. The homozygous genotype of the MMP-3 gene in patients of the main group was verified in 42.1% of patients against 32.6% of cases in relatively healthy individuals (p=0.099).

Conclusion. We have proved the predominance of 6A allele and 6А6А genotype of the MMP-3 gene in the group of patients with DCM. It seems that it is homozygous 6A allele that causes a decrease in the activity of the transcription process and change in the level of stromelysin in arterial walls. This contributes to the activation of type 1 procollagenase, extracellular matrix deposition and cardiac muscle remodeling.

Full Text

Введение

Этиология и патогенез развития дилатации миокарда изучаются активно [1]. Благодаря этому классификация кардиомиопатий динамически пополняется и уточняется [2]. Распространенность дилатационной кардиомиопатии (ДКМП) в разных популяциях различна. Регистрируется от 5 до 10 случаев ДКМП на 100 тыс. населения [3]. Причем в настоящее время доказано, что клинические проявления ДКМП определяются мутациями в различных генах и их композициях [4]. Одним из таких исследуемых генов является ген матриксной металлопротеиназы 3-го типа (MMP-3). Полиморфизм -1171 5А/6А гена ММР-3 – это вставка/делеция A в положении 1171 в промоторе гена MMP-3 [5]. Полиморфный вариант 5А/6А гена ММР-3 определяет количественное значение ММР-3. Согласно литературным данным, MMP-3 участвует в процессах ремоделирования тканей и патологических процессах [6]. Мишенью экспрессии MMP-3 является миокард [7]. MMP-3 является активным участником деградации внеклеточного матрикса сердца, что в дальнейшем играет важную роль в ремоделировании сердечной мышцы [8]. Ряд исследователей доказали роль проколлагеназы 1 в активации ММР-3 [10].

Именно разрушение внеклеточного матрикса проколлагеназами в определенной степени способствует формированию целого ряда сердечно-сосудистых заболеваний [12, 13], таких как острый коронарный сидром [14, 15], атеросклероз и рестеноз [16].

Цель исследования – изучить ассоциацию полиморфизма -1171 5А/ гена MMP-3 с дилатационной кардиомиопатией различного генеза.

Материал и методы

В исследование включили 221 больного с дилатацией миокарда ишемического генеза и идиопатической кардиомиопатией, средний возраст – 55,30±9,69 года, минимальные значения возраста – 20 лет, максимальные значения возраста – 77 лет. Среди больных – группа пациентов с дилатацией миокарда ишемического генеза (111 человек): 99 (89,2%) мужчин и 12 (10,8%) женщин. Из 221 больного у 110 пациентов не удалось верифицировать причину дилатации миокарда – идиопатическую дилатационную кардиомиопатию. В данной группе мужчин было 100 (91,5%), женщин – 10 (8,5%). Контрольная группа нашего исследования представлена 221 здоровым человеком (200 мужчин и 21 женщина) без заболеваний сердечно-сосудистой системы. Средний возраст пациентов контрольной группы – 53,6±4,8 года. Всем пациентам основной группы проводились рутинные лабораторные, инструментальные методы обследования, а также коронарография, при подозрении на миокардит – магнитно-резонансная томография сердца.

У всех пациентов брали биологический материал (венозная кровь) для молекулярно-генетического анализа. Для получения ДНК применяли метод фенол-хлороформной экстракции. Идентификация полиморфизма -1171 5A/6A гена ММР-3 осуществлялась с помощью метода полимеразной цепной реакции с полиморфизмом длин рестрикционных фрагментов [17]. Исследование выполнили в лаборатории молекулярно-генетических исследований терапевтических заболеваний НИИТПМ – филиал ИЦиГ СО РАН (г. Новосибирск). Использовали следующие праймеры (Сибэнзим): прямой 5’-GATTACAGACATGGGTCACA-3’, обратный 5’-TTTCAATCAGGACAAGACGAAGTTT-3’ Смесь для полимеразной цепной реакции объемом 25 мкл включала: трис-HCI (pH 9,0) 75 мM, (NH4)2 SO4 20 мM, Тween-20 0,01%, каждого праймера по 2 мкM, по 0,2 мМ раствора каждого из четырех dNTP, MgCI2 2,5 мM, 1,0 единиц Тag полимеразы, 0,5 мкг ДНК. Амплификацию проводили в следующем температурном режиме: 95°С/30 с, 52°С/30 с, 72°С/30 с – 30 циклов. Визуализация продукта длиной 120 пн проводилась после электрофореза в 4% полиакриламидном геле и окраски бромистым этидием. На следующем этапе к амплификату добавляли 10 ед. эндонуклеазы рестрикции Mrox I (Сибэнзим). Рестрикцию проводили при 37°C не менее 8 ч. Продукт амплификации при наличии 5А аллеля разрезается на два фрагмента 97 и 23 пн. Визуализация продуктов проводилась после электрофореза в 6% полиакриламидном геле.

Пакет статистических программ Statistica v. 7.0 использован для обработки полученного материала. Распределение частот генотипов полиморфизма -1171 5A/6A гена ММР-3 в контрольной выборке соответствовало распределению Харди–Вайнберга (÷2=0,6977). Маркеры гена MMP-3 с риском развития кардиомиопатии верифицировали, используя отношение шансов (ОШ) и его 95% доверительный интервал (ДИ). Заключение об отсутствии ассоциативной связи прописывали при ОШ равном 1, ОШ более 1 указывало на положительную ассоциативную связь аллеля или генотипа с кардиомиопатиями, при ОШ менее 1, т.е. при отрицательной ассоциативной связи аллеля или генотипа с кардиомиопатиями верифицировали «протективный фактор» заболевания.

Данная работа одобрена Этическим комитетом ФГБОУ ВО «КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» от 07.2016. Исследование соответствует принципам Хельсинкской декларации. Каждый пациент перед началом исследования подписывал добровольное информированное согласие. Проведение исследования также одобрено локальным Этическим комитетом НИИТПМ – филиал ИЦиГ СО РАН. Все лица контрольной группы давали письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Результаты

Для выявления генетической основы подверженности полиморфизма 5A/6A гена MMP-3 -1171 в развитии ДКМП мы сравнивали частоту генотипов и аллелей по принципу «случай–контроль» у 221 пациента с диагнозом ДКМП и 221 условно здорового пациента (табл. 1).

Таблица 1. Анализ ассоциаций полиморфизма 5A/6A гена MMP-3 -1171 среди больных с ДКМП и здоровых пациентов

Полиморфный аллельный вариант

ДКМП (n=221)

Контроль (n=221)

р

абс.

%

абс.

%

6А/6А

93

42,1

72

32,6

0,39

5А/6А

105

47,5

118

53,4

0,464

5А/5А

23

10,4

31

14,0

0,247

Итог

221

100,0

221

100,0

 

Аллели

абс.

%

абс.

%

 

Аллель 6А

291

65,8

262

59,3

0,044

Аллель 5А

151

34,2

180

40,7

Итог

442

100,0

442

100,0

ОШ; 95% ДИ ОШ

1,324 [1, 007–1, 740]

6A/6A

93

42,1

72

32,6

0,039

5A/6A+5A/5A

128

57,9

149

67,4

Итог

221

100,0

221

100,0

ОШ; 95% ДИ ОШ

1,504 [1, 020–2, 216]

Гетерозиготный генотип 5A/6A у пациентов с ДКМП верифицирован в наибольшем проценте случаев – 47,5%, гомозиготный генотип 6A/6A среди больных с ДКМП – 42,1%, редкий гомозиготный генотип 5A/5A – 10,4%. В контрольной группе максимальное количество пациентов соответствовало гетерозиготному генотипу 5A/6A – 53,4%. Соотношение гомозиготного генотипа по распространенному аллелю 6A/6A и гомозиготного генотипа 5A/5A по редкому аллелю получено как 32,6 и 14,0% (см. табл. 1). Таким образом, в группе пациентов с ДКМП по сравнению с группой здоровых лиц отмечается статистически значимое преобладание аллеля 6А и генотипа 6А6А. Аллель 6А (65,8% против 59,3%, p=0,044) и генотип 6А/6А (42,1% против 32,6%, p=0,099) у пациентов с ДКМП встречались статистически значимо чаще, чем в группе контроля.

Важным моментом научного исследования является и выявление полового диморфизма в исследуемых группах, что представлено в дальнейших результатах. Процентные соотношения анализа полиморфизма 5A/6A гена MMP-3 -1171 среди больных с ДКМП мужчин указаны в табл. 2.

Таблица 2. Процентные соотношения анализа полиморфизма 5A/6A гена ММР-3 -1171 среди больных с ДКМП мужчин в сравнении с группой здоровых мужчин

Полиморфный аллельный вариант

ДКМП, мужчины (n=199)

Контроль, мужчины (n=199)

абс.

%

абс.

%

6A/6A

83

41,7

65

32,7

5A/6A

95

47,7

106

53,3

5A/5A

21

10,6

28

14,1

Итого

199

100,0

199

100,0

Аллели

абс.

%

абс.

%

Аллель 6A

261

65,6

236

59,3

Аллель 5A

137

34,4

162

40,7

Итого

398

100,0

398

100,0

ОШ; 95% ДИ ОШ

1,307 [0, 980–1, 743]

6A/6A

83

41,7

65

32,7

5A/6A +5A/5A

116

58,3

134

67,3

Итого

199

100,0

199

100,0

ОШ; 95% ДИ ОШ

1,475 [0, 980–2, 220]

Процент распространенного гомозиготного генотипа 6A/6A среди больных мужчин с ДКМП согласно результатам исследования получен как 41,7%, частоты гетерозиготного генотипа 5A/6A и редкого гомозиготного генотипа 5A/5A определены как 47,7 и 10,6% соответственно. В контрольной группе мужского пола верифицирован наибольший процент мужчин с гетерозиготным генотипом 5A/6A – 53,3%. Частоты других генотипов в группе здоровых мужчин получены в меньшем проценте случаев: гомозиготный генотип по распространенному аллелю 6A/6A – 32,7%, гомозиготный генотип 5A/5A по редкому аллелю – 14,1%. Не получены статистически значимые различия ни по одному из генотипов при сравнении пациентов основной и контрольной групп (см. табл. 2).

Итоговые данные полиморфизма 5A/6A гена ММР-3 -1171 среди больных с ДКМП женщин и женщин контрольной группы демонстрирует табл. 3.

 

Таблица 3. Итоговые данные полиморфизма 5A/6A гена ММР-3 -1171 среди больных с ДКМП женщин и женщин контрольной группы

Полиморфный аллельный вариант

ДКМП, женщины (n=12)

Контроль, женщины (n=22)

р

абс.

%

абс.

%

6A/6A

3

25,0

7

31,8

0,677

5A/6A

8

66,7

12

54,5

0,494

5A/5A

1

8,3

3

13,6

0,649

Итого

12

100,0

22

100,0

0,951

Аллели

абс.

%

абс.

%

 

Аллель 6A

14

58,3

26

59,1

 

Аллель 5A

10

41,7

18

40,9

 

Итого

24

100,0

44

100,0

 

ОШ; 95% ДИ ОШ

0,969 [0, 353–2, 660]

 

6A/6A

3

25,0

7

31,8

0,677

5A/6A+5A/5A

9

75,0

15

68,2

Итого

12

100,0

22

100,0

ОШ; 95% ДИ ОШ

0,714 [0, 146–3, 485]

Соотношение генотипов в основной группе женского пола распределилось следующим образом: гетерозиготный генотип 5A/6A – 66,7%, распространенный гомозиготный генотип 6A/6A среди больных женщин с ДКМП – 25,0%, редкий гомозиготный генотип 5A/5A – 8,3%. В контрольной группе задокументировано максимальное количество лиц женского пола – носителей гетерозиготного генотипа 5A/6A – 54,5%. Число женщин контрольной группы с гомозиготным генотипом по распространенному аллелю 6A/6A – 31,8%, с гомозиготным генотипом 5A/5A по редкому аллелю – 13,6% (см. табл. 3).

Обсуждение и заключение

Согласно полученным нами данным аллель 6А (65,8% в группе больных с дилатацией миокарда различного генеза против 59,3% в группе здоровых лиц, p=0,044) и генотип 6А/6А (42,1% у пациентов основной группы по сравнению с 32,6%, p=0,039) у пациентов с ДКМП встречались достоверно чаще, чем в контрольной группе. Резюмируя результаты, получаем следующее: показана ассоциация аллеля 6А и генотипа 6А/6А полиморфного локуса -1171 5A/6A гена ММР-3 с ДКМП. Последовательность нуклеотидов в промоторе гена влияет на эффективность связывания регулирующих веществ. Носители разных аллелей отличаются уровнем экспрессии гена и, как следствие, уровнем белка в тканях-мишенях. У носителей аллеля 6A и генотипа 6A6A экспрессия в миокард снижается, активируется проколлагеназа 1-го типа. Это способствует отложению внеклеточного матрикса и ремоделированию сердечной мышцы. Результаты нашего исследования отличаются от результатов L. Tang и соавт. [18] в китайской популяции, которые доказали преобладание аллеля 5A гена ММР-3 у пациентов с идиопатической дилатационной кардиомиопатией. Понятно, что данная популяция отличается от европеоидов. Таким образом, в нашем исследовании показана ассоциация аллеля 6А и генотипа 6А/6А полиморфного локуса -1171 5A/6A гена ММР-3 с ДКМП.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interests. The authors declare that there is not conflict of interests.

×

About the authors

Oxana O. Kuznetsova

Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: nicoulina@mail.ru

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation

Svetlana Yu. Nikulina

Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Author for correspondence.
Email: nicoulina@mail.ru

D. Sci. (Med.)

Russian Federation

Anna A. Chernova

Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: anechkachernova@yandex.ru

D. Sci. (Med.)

Russian Federation

Vladimir N. Maksimov

Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; 2Institute of Internal and Preventive Medicine – a branch of the Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics

Email: medik11@mail.ru

D. Sci. (Med.)

Russian Federation

References

  1. Elliott P, Andersson B, Arbustini E et al. Classification of the cardiomyopathies: a position statement from the European society of cardiology working group on myocardial and pericardial diseases. Eur Heart J 2008; 29 (2): 270–6. doi: 10.1093/eurheartj/ehm342
  2. Барт Б.Я., Беневская В.Ф. Дилатационная кардиомиопатия в практике терапевта и кардиолога (лекция). Терапевтический архив. 2004; 79 (1): 12–7.
  3. [Bart B.Y., Benevskaya V.F. Dilated cardiomyopathy in therapeutic and cardiological practice (lecture). Therapeutic Archive. 2004; 79 (1): 12–7 (in Russian).]
  4. Sugrue DD, Rodeheffer RJ, Codd MB et al. The clinical course of idiopathic dilated cardiomyopathy: A population-based study. Ann Intern Med 1992; 117 (2): 117–23. doi: 10.7326/0003-4819-117-2-117
  5. Startari U, Taylor MR, Sinagra G et al. Dilated cardiomyopathy: Etiology, clinical criteria for diagnosis and screening of the familial form. Ital Heart J Suppl 2002; 3 (4): 378–85.
  6. Medley TL, Kingwell BA, Gatzka CD et al. Matrix metalloproteinase-3 genotype contributes to age-related aortic stiffening through modulation of gene and protein expression. Circ Res 2003; 92 (11): 1254–61. doi: 10.1161/01.RES.0000076891.24317.CA
  7. Капелько В.И. Ремоделирование миокарда: роль матриксных металлопротеиназ. Кардиология. 2001; 41 (6): 49–55.
  8. [Kapelko V.I. Myocardial Remodeling: The Role of Matrix Metalloproteinases. Kardiologiia. 2001; 41 (6): 49–55 (in Russian).]
  9. Li J, Schwimmbeck PL, Tschope C et al. Collagen degradation in a murine myocarditis model: relevance of matrix metalloproteinase in association with inflammatory induction. Cardiovasc Res 2002; 56 (2): 235–47. doi: 10.1016/s0008-6363(02)00546-1
  10. Benjamin IJ. Matrix metalloproteinases: from biology to therapeutic strategies in cardiovascular disease. J Investig Med 2001; 49 (5): 381–97. doi: 10.2310/6650.2001.33783
  11. Creemers EE, Cleutjens JP, Smits JF et al. Matrix metalloproteinase inhibition after myocardial infarction: a new approach to prevent heart failure? Circ Res 2001; 89 (3): 201–10. doi: 10.1161/hh1501.094396
  12. Hunt MJ, Aru GM, Hayden MR et al. Induction of oxidative stress and disintegrin metalloproteinase in human heart end-stage failure. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2002; 283 (2): L239. doi: 10.1152/ajplung.00001.2002
  13. Hojo Y, Ikeda U, Ueno S et al. Expression of matrix metalloproteinases in patients with acute myocardial infarction. Jpn Circ J 2001; 65 (2): 71–5. doi: 10.1253/jcj.65.71
  14. Mittal B, Mishra A, Srivastava A et al. Matrix metalloproteinases in coronary artery disease. Adv Clin Chem 2014; 64: 1–72. doi: 10.1016/b978-0-12-800263-6.00001-x
  15. Ye S. Influence of matrix metalloproteinase genotype on cardiovascular disease susceptibility and outcome. Cardiovasc Res 2006; 69 (3): 636–45. doi: 10.1016/j.cardiores.2005.07.015
  16. Гайковая Л.Б., Кухарчик Г.А., Нестерова Н.Н. и др. Современные лабораторные маркеры в определении прогноза при остром коронарном синдроме и мониторинге терапии. Вестник аритмологии. 2009; 58: 52–9.
  17. [Gaykovaya L.B., Kukharchik G.A., Nesterova N.N. et al. Modern laboratory markers in determining the prognosis for acute coronary syndrome and monitoring therapy. Journal of arrhythmology. 2009; 58: 52–9 (in Russian).]
  18. Humphries SE, Martin S, Cooper J et al. Interaction between smoking and the stromelysin-1 (ММР-3) gene 5A/6A promoter polymorphism and risk of coronary heart disease in healthy men. Ann Hum Genet 2002; 66 (5–6): 343–52.
  19. Xu X, Wang L, Xu C et al. Variations in matrix metalloproteinase-1, -3, and -9 genes and the risk of acute coronary syndrome and coronary artery disease in the Chinese Han population. Coron Artery Dis 2013; 24 (4): 259–65. doi: 10.1097/MCA.0b013e32835ea3af
  20. Dunleavey L, Beyzade S, Ye S. Rapid genotype analysis of the stromelysin gene 5A/6A polymorphism. Atherosclerosis 2000; 151 (2): 587–9. doi: 10.1016/S0021-9150(00)00443-3
  21. Tang LJ, Chen XF, Zhu M et al. Matrix metalloproteinase-1, -3, and -9 gene polymorphisms and the risk of idiopathic dilated cardiomyopathy in a Chinese Han population. Clin Biochem 2007; 40 (18): 1427–30. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2007.09.013.

Statistics

Views

Abstract: 152

PDF (Russian): 51

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2020 Kuznetsova O.O., Nikulina S.Y., Chernova A.A., Maksimov V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies