VBWG Фармакогенетические исследования для лечения гипертонической болезни Карева Е.Н. 2010 Кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии МБФ. - презентация

1 VBWG Фармакогенетические исследования для лечения гипертонической болезни Карева Е.Н Кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии МБФ

2 VBWG Гипертония затрагивает ~ % взрослого населения в Европе. 1 миллиард человек во всем мире. ГБ является главным сердечно- сосудистым фактором риска инсульта, болезни коронарных артерий, остановки сердца и терминальной стадии ХПН

3 VBWG целевые уровни АД достигаются не более чем у 30% больных АГ, получающих антигипертензивную терапию. Причины: Комплаентность; организация здравоохранения; индивидуальные особенности организма, определяющие фармакокинетику и фармакодинамику АГП у конкретного больного.

4 VBWG Помимо таких очевидных причин, как сопутствующие заболевания или лекарственные взаимодействия, эти отклонения могут быть детерминированы полиморфизмом генов, продукты которых являются мишенями для лекарства или участвуют в его метаболизме, соматическими мутациями, деметилированием или метилированием промоторов "молчащих" генов и др.

5 VBWG данные о семейных формах ГБ - следовательно существуют генетические детерминанты контроля за кровяным давлением и гипертонии.

6 VBWG При изучении причин индивидуальной неэффективности в среднем эффективных препаратов используют два основных подхода: 1) исследование полиморфизма генов- кандидатов в геноме и влияния последних на фармакокинетику и фармакодинамику 2) измерение изменения транскрипции генов ( по возможности непредвзятого списка всех аннотированных генов ) при использовании данного лекарства или данного метода лечения.

7 VBWG выборка наиболее информативных для ГБ генов. Доказанное участие - ангиотензин, эндотелины, вазопрессин, брадикинин, альдостерон, простагландины, натрийуретический фактор, адреналин и др.(+. их рецепторы, ферменты синтеза, деградации и секреции, передача сигнала от их рецепторов к исполнительным механизмам, ионные насосы и др. Т.н. молекулярно-биологический список генов.

8 VBWG Отдельно по каждому классу лекарств составляют список генов-кандидатов, обеспечивающих процессинг лекарства, его транспортировку и деградацию и/или выведение. Для каждого класса лекарств таких генов 5- 10, а всего для АГП набирается генов. Это фармацевтический список, так называемые предвзятые (supervised, biased) списки.

9 VBWG Непредвзятые списки (nonbiased) при сравнения экспрессии всех генов в норме и при АГ для каждого органа или ткани и могут включать дополнительные гены (избыточный список генов) для человека они практически ограничиваются только анализом активности генов в клетках крови, активность которых меняется из- за изменения активности генов, непосредственно реагирующих на стимул (например, на лекарство или бессолевую диету). Такие избыточные списки включают обычно генов.

10 VBWG

11 Из генов-кандидатов, экспрессия которых определяет гомеостаз АД, только для генов частота выявления функционального полиморфизма превышает уровень 2-5% для минорного аллеля (уровень значимый в практической медицине). Ни один из этих часто встречающихся полиморфизмов не коррелирует с АГ и встречается одинаково часто как в популяции людей с нормальным АД, так и в популяции лиц с АГ. Причина: метод. ошибки, либо отсутствие в современной модели гомеостаза АД существенных элементов

12 VBWG индукция транскрипции генов с помощью солевой диеты у крыс с нормальным АД и крыс со спонтанной АГ выявлено 2470 и 1560 генов, изменявших свою транскрипцию в сравниваемых группах конгенных крыс в ответ на изменение солевой диеты, сопровождающееся изменением АД. ни один из них не входит в список генов-кандидатов, определяющих гомеостаз АД.

13 VBWG Это, вероятно, свидетельствует о том, что даже основные гены, продукты которых несомненно участвуют в процессах регуляции АД, еще не до конца выявлены. АПФ2 (он же рецептор вируса атипичной пневмонии) субстрат ангиотензин I, desArg брадикинин и ангиотензин II, - суммарный эффект в противоположность действию АПФ, сводится к снижению АД [Danilczyk U. 2003]. Недооцененными оказались гены факторов транскрипции и факторов, обеспечивающих межклеточную коммуникацию, их рецепторов, металлопротеиназ и сериновых протеаз. Именно эти гены изменяют экспрессию в ответ на солевую диету или применение диуретиков в экспериментах на животных. У трансгенных мышей, не имевших активного гена урокиназы, АД неожиданно оказалось сниженным. Находка, которая может привести к открытию неизвестного еще механизма регуляции АД, возможно, связанному со способностью тканевого активатора плазминогена расщеплять NMDA-рецептор.

14 VBWG После скрининга генов-кандидатов на непосредственное участие в регуляции АД следует ожидать смещения интереса исследователей от исполнительных механизмов к регуляторным. Новыми мишенями, вероятно, станут ферментные системы метаболизма триптофана, определяющие синтез серотонина, мелатонина, глицина, глутаминовой кислоты и кинуреновой кислоты (кинурената) и связанных с ними рецепторов - никотиновых, серотониновых и глутаматных.

15 VBWG Фармакогенетика призвана решить три основные задачи поиск оптимального препарата для конкретного пациента, определение его дозы и оптимизация побочных эффектов путем анализа индивидуального набора генов, участвующих как в реализации механизма действия лекарств, так и в их метаболизме.

16 VBWG Транскриптом клеток крови. H.Сhon и соавт. [2004] и Timofeeva AV, (2006 ); Основная задача, которая решалась в этих работах, не связана напрямую с проблемой персонализации лечения, а скорее с вопросом, в какой степени изменения в экспрессии генов в лейкоцитах периферической крови больных АГ являются обратимыми в результате лечения, а также могут ли такие изменения служить маркерами заболевания и средством мониторирования хода лечения болезни.

17 VBWG Каким образом транскриптом клеток крови может быть связан с АГ? Гемодинамическое воздействие повышенного АД на сосудистую стенку запускает внутриклеточные сигнальные пути, в норме предназначенные для проведения сигналов от рецепторов ростовых факторов. В результате активируются такие клеточные реакции, как воспаление, пролиферация и апоптоз. Аналогичные изменения в ответ на механические стимулы происходят не только в сосудистой стенке, но и в клетках крови, что приводит к активации лейкоцитов

18 VBWG какова бы ни была причина возникновения АГ, ее наличие всегда коррелирует с возникновением и усугублением структурных изменений сосудистой стенки - атерогенезом, который в свою очередь, замыкая петлю обратной связи, становится независимым от первичной причины источником развития АГ.

19 VBWG Одной из причин возникновения структурных изменений сосудов при АГ является воспалительная инфильтрация сосудистой стенки активированными клетками крови - снижение эластических свойств сосудов - ускорение атерогенеза - активация свертывающей системы - увеличение риска сердечно-сосудистых осложнений у больных АГ.

20 VBWG Хотя лейкоциты и не могут сами по себе быть ответственными за развитие АГ, но изменение их транскриптома может служить, с одной стороны, показателем эффективности лекарственной терапии, а с другой - ее объектом, так как целью терапии должно быть не только снижение АД, но и восстановление нормального, не "воспаленного" статуса лимфоцитов периферической крови.

21 VBWG применен метод транскрипционных матриц, (нескольких тысяч генов одновременно). Обе работы пилотные (с числом пациентов не более 7) отмечено изменение активности 680 генов. После лечения ингибиторами АПФ (3 человека) или бета- блокаторами (3 человека) уровень экспрессии почти всех генов нормализовался. Авторы отметили сходство изменений в экспрессии генов с таковыми при атеросклерозе. H.Chon, 2004

22 VBWG А.В.Тимофеева и соавт. (2007) обнаружено, что у больных АГ около 80 генов (из 2500 исследованных) с достоверно измененной транскрипцией, т.е. примерно та же доля (около 3%), что и H.Chon и соавт. [2004].

23 VBWG

24 по сравнению с нормой активность системы генов, ответственных за апоптоз, воспалительный ответ, пролиферацию, внутриклеточный транспорт, клеточный стресс, поддержание окислительно- восстановительного равновесия в клетке, увеличена. Прoтивоположно направлено изменение экспрессии внутри пар генов хемокиновых рецепторов CXCR4 и CX3CR1 и фосфатаз PAC-1 и PYST-1, что может свидетельствовать об ослаблении процессов дифференцировки поступающих в кровь незрелых клеток и усилении воспалительных процессов и апоптоза.

25 VBWG усиление экспрессии генов, вовлеченных в воспалительный ответ. ген CAGC, продукт - связывающий кальций белок S100А12 - непосредственно вызывает активацию эндотелиальных клеток, моноцитов и лимфоцитов, что увеличивает продукцию ими провоспалительных цитокинов (IL-1b, TNF-альфа) и молекул адгезии. Усиление экспрессии генов рецепторов хемокинов CX3CR1. В отличие от других хемокиновых рецепторов связь CX3CR1 со своим лигандом осуществляется без участия интегринов, что обеспечивает захват лейкоцитов сосудистой стенкой даже при высоких скоростях кровотока. У больных АГ увеличение экспрессии в лейкоцитах CX3CR1 может обеспечивать усиленную адгезию к эндотелию и миграцию в сосудистую стенку естественных киллеров и цитотоксических Т- лимфоцитов, что является одним из ключевых механизмов повреждения сосудистой стенки при АГ.

26 VBWG пролиферация, дифференцировка и апоптоз - МАР-киназы. У больных АГ - усиление экспрессии PYST-1 - ингибирование активности МАР-киназ ERK1/2 (MAPK1, MAPK3), отвечающих за проведение сигналов от рецепторов ростовых факторов, стимулирующих пролиферацию и дифференцировку клеток. Уровень экспрессии РАС-1 – снижен - усиление активности МАР- киназ JNK/SAPK и p38, которые активируются стрессом и контролируют продукцию провоспалительных цитокинов и вступление клетки в апоптоз. смещение баланса внутриклеточных сигнальных каскадов - изменение поведения клетки, может лежать в основе процессов, ответственных за поражение органов-мишеней при АГ. Усиление экспрессии генов, кодирующих ферменты апоптотического каскада (каспазы 2, 4, и 8, белок р53 и др.) усиление апоптоза в лейкоцитах при АГ.

27 VBWG изучение транскриптома клеток крови при ГБ полезно для мониторирования течения болезни. Может быть выбран ограниченный набор генов, наиболее информативных для такого мониторирования. Для этого требуются дополнительные исследования с более тщательным подбором больных и более широким выбором средств лечения.

28 VBWG Среди "кандидатных" генов, которые могут выступать в качестве регуляторов индивидуального ответа на прием ингибиторов АПФ, а также антагонистов рецепторов к ангиотензину II (АТII), изучались и изучаются I/D-полиморфизм гена АПФ, ряд структурных полиморфизмов гена ангиотензиногена (АТГ), А1166С-полиморфизм гена рецептора 1-го типа к АТII (АТ1Р) Рецепторы к витамину Д, PPAR – рецепторы и др.

29 VBWG -реабсорбции Na+, сужение артериол - вазопрессина, -симп.передачи,- жажды -альдостерона, -КА Вазо- констрикция, гипертрофия Сердце -сократимости, гипертрофия ЛЖ, Эффекты АТII через АТ1 рецепторы

30 VBWG angiotensin I converting enzyme (peptidyl-dipeptidase A) 1

31 VBWG I/D-полиморфизм гена АПФ НЕТ связи между аллелем D гена АПФ и эффектом иАПФ, Генотип АПФ не оказывал влияния и на эффект селективных БАБ (атенолол), а также БКК (нифедипин). Есть связь с действием иАПФ на гипертрофию левого желудочка, диастолическую функцию левого желудочка, протеинурию. Кашель (D)

32 VBWG Angiotensinogen (serpin peptidase inhibitor, clade A, member 8)

33 VBWG полиморфизмы гена ангиотензиногена (АТГ), полиморфизм по 235-й позиции (аллель Т) ассоциирован с более значительным снижением АД при лечении ингибиторами АПФ 125 больных ГБ (Hingorani A,1995) результаты не подтверждены другими исследователями ни в отношении ингибиторов АПФ, ни в отношении эффективности b-блокаторов и кальциевых антагонистов.

34 VBWG angiotensin II receptor, type 1

35 VBWG А1166С-полиморфизм гена рецептора 1-го типа к АТII (АТ1Р). Отсутствии связи межу А1166С- полиморфизмом и АГ, равно как и ответ на терапию иАПФ. В то же время ряд данных свидетельствует о том, что наличие мутантного аллеля С сопряжено с различным ответом органов- мишеней, в частности сосудистой стенки, на терапию ингибиторами АПФ (Benetos A, 1996)

36 VBWG Елисеева М.Р., 2006 изучение распространенности I/D полиморфизма гена АПФ, 4a/4b полиморфизма гена eNOS, A1166C полиморфизма гена AT1R, связи полиморфных маркеров с ремоделированием ССС и эффектами терапии при эссенциальной гипертонии (ЭГ).

37 VBWG Группы больных с учетом монотерапии распредилилсь следующим образом: – Эналаприл – 58 пациентов. Начальная доза – 5 мг/сут., максимальная – 40 мг/сут. – Небиволол –50 пациентов. Начальная доза–5 мг/сут., максимальная – 10 мг/сут. – Эпросартан –37 пациентов. Начальная доза – 600 мг/сут., максимальная – 1200 мг/сут.

38 VBWG У больных ЭГ, накопление промежуточного ID-генотипа у здоровых превалирование II-генотипа с достоверно большей частотой I_аллеля.

39 VBWG Лечение эналаприлом 12 недель. Начальная доза – 5 мг/сут., максимальная – 40 мг/сут. Микроальбуминурия, Масса левого желудочка, Комплекс интима-медиа каротидных артерий

40 VBWG СС-генотип встречался только среди больных.

41 VBWG nitric oxide synthase 3 (endothelial cell)

42 VBWG

43 проведенный анализ показал наличие определенных ассоциаций между носительством негативных генотипов и аллелей генов АПФ, eNOS, AT1R с выраженностью ГЛЖ и структурно-функциональным ремоделированием сосудистого русла при ЭГ.

44 VBWG Кашель (эналаприл) - DD-генотипа гена АПФ, Лучший гипотензивный эффект эналаприла при носительстве I-аллеля гена АПФ. нормализующее влияние на ГЛЖ и структурно- функциональное ремоделирование сосудов в процессе терапии эналаприлом, небивололом и эпросартом сопряжено с носительством I-аллеля гена АПФ, 4b/4b-гомозиготным состоянием гена eNOS, AA-гомозиготным состоянием гена AT1R. С наличием С-аллеля гена AT1R и 4a-аллеля гена eNOS связана резистентность патологического ремоделирования сосудов к проводимой монотерапии небивололом и эпросартаном.

45 VBWG В последние десятилетия в экспериментальных и клинических работах зарубежных авторов выявлено влияние системы витамина D на работу РААС, а так же возможная протективная роль витамина D при различных ССЗ, в частности при АГ

46 VBWG Клинические и эпидемиологические исследования выявили обратные взаимоотношения между концентрацией витамина D и уровнем АД и/или активностью ренина плазмы у лиц с нормальным АД и у пациентов с АГ

47 VBWG vitamin D (1,25- dihydroxyvitamin D3) receptor

48 VBWG Наиболее значимые полиморфизмы гена VDR, участвующие в развитии заболеваний: Bsm I, Fok I, Taq I [Uitterlinden A.G., 2004; Bid H.K., 2005].Uitterlinden A.G Во многих исследованиях была установлена связь полиморфизма гена VDR с такими заболеваниями, как сахарный диабет, остеопороз, уролитиаз, псориаз, почечная остеодистрофия, различные новообразования, заболеваниями пародонта, а также различные ССЗ [ Holick M.F., 2006].

49 VBWG Кукес В.Г., 2009;

50 VBWG у пациентов с FF- и Ff-генотипами начало заболевания регистрируется в более раннем возрасте, по сравнению с носителями ff-генотипа. Кукес В.Г., 2009;

51 VBWG носители FF-генотипа чаще имели 3 степень АГ, а носители Ff- и ff- генотипов чаще имели 2 степень АГ (χ 2, р=0,003) Кукес В.Г., 2009;

52 VBWG I стадия АГ чаще встречалась у пациентов с FF- и ff- генотипами, а II стадия АГ - у пациентов с Ff-генотипом (χ 2, р=0,055) Кукес В.Г., 2009;

53 VBWG у лиц с FF- и Ff-генотипами полиморфного маркера Fok I гена VDR более высокие показатели среднесуточного САД. Кукес В.Г., 2009;

54 VBWG Полиморфизм бета1- адренорецептора Gly389 /Arg /21 Sofowora G. ( Университет Vanderbilt, Nashville ), при генотипе Arg389 не удавалось добиться существенного снижения уровней АД и ЧСС в покое. Университет Virginia Commonwealth (Ричмонд). Д-р BJ. Puckett обследовали 28 больных с ГБ. Пациенты с генотипом Arg389 отвечают на прием метопролола снижением АД в среднем на 12%, а лица с генотипом Gly389 - только на 3%.

55 VBWG Бета-адренорецептор

56 VBWG Идентификация генетических вариантов, вовлеченных в контроль за АД, очень сложна. Одна из главных причин, объясняющих эту трудность, может быть то, что регулирование кровяного давления следует из взаимодействий многих генов и экологических факторов, так, что каждый ген имеет небольшой удельный вес в эффекте на кровяное давление.

57 VBWG Несколько негенетических факторов могут также существенно изменить отношения между генетическими факторами и АД. Возраст (например, почечная функция уменьшается с возрастом) потребление соли

58 VBWG большинство генов идентифицированных как детерминанты хронического контроля за кровяным давлением в моделях на животных, вовлечено в регулирование почечной реабсорбции натрия. Солевая нагрузка влияет на отношения фенотипа и генотипа этих генов и гена ангиотензиногена

59 VBWG Bochud M,2009 выявили новый ген-кандидат гипертонии, а именно, ABCB1- транспортер, и добавили новые доказательства, что ген CYP3A5 мог бы быть вовлечен в контроль за кровяным давлением у людей.

60 VBWG ATP-binding cassette, sub-family B (MDR/TAP), member 1

61 VBWG ABCB1 или MDR1 ген PGP – транспортер эндогенных веществ и ЛС. полиморфизмы ABCB C> T и 2677 G> T. 2677T : 0-10 % у африканцев, % у кавказцев и % у азиатов; 3435T % у африканцев, % у кавказцев и % у азиатов.

62 VBWG Синонимичный (то есть, не приводящий к изменению аминокислотного состава PGP) 3435 C> T вариант влияет на экспрессию mRNA, действуя на его стабильность и/или субстратную специфичность PGP. Генотип TT - C3435T уменьшение экспрессии PGP в различных типах клеток, включая клетки проксимальных трубочек. (в кишечнике и печени, но также и в почке(в эндотелиальных клетках), на апикальной поверхности эпителиальных клеток проксимальных трубочек, в мезангиуме, в петлях Генле и в собирающихся трубочках. в коре надпочечников человека).

63 VBWG 2677 G> T вариант приводит к изменению аминокислоты Ala893на Ser в PGP C> T и 2677 G> T полиморфизмы связаны с нарушением равновесия редактирования считывания.

64 VBWG доказательства роли PGP в регулировании РААС (центральный контроль чувствительной к соли гипертонии) : 1.осуществляют транспорт альдостерона, включая кору надпочечников. 2.У мышей PGP транспортирует альдостерон из мозга и играет важную роль в контроле уровня альдостерона в плазме 3.в/жм введение альдостерона чувствительным к соли крысам Dahl - увеличение АД. У крыс Wistar, увеличенное АД, вызванное в/жм инъекцией натрия, заблокировано спиронолактоном

65 VBWG Гипотензивные средства являются субстратами PGP - losartan, верапамил и diltiazem, spironolactone и прямой ингибитор ренина, aliskiren. Следовательно, PGP может влиять на систему РААС, действуя и на эндогенные субстраты и на ЛС, которые влияют на эту систему.

66 VBWG CYP3A5– член подсемейства P450 (CYP) 3A CYP3A5*1, референсная аллель, Полиморфизм 6986 A>G, (3 интрон), сплайс-дефект у субъектов несущих 6986G - аллель, (аллель CYP3A5*3) G> A и insT полиморфизмы приводят к CYP3A5*6 (сплайс-дефект) и CYP3A5*7 (мутация со сдвигом матрицы) аллели - и не экспрессируются.

67 VBWG cytochrome P450, family 3, subfamily A, polypeptide 5

68 VBWG связь между геном CYP3A5 и регулированием АД - усиленной реабсорбцией натрия трубочками почки через увеличенные уровни 6- бета-гидрокортизола. субстраты CYP3A enalapril, amlodipine и losartan

69 VBWG АГТС- субстраты CYP3A и/или PGP

70 VBWG Экспрессия CYP3A увеличивается с возрастом в почке, и уменьшается с возрастом в печени, [88] и Корреляция деятельности CYP3A с АД ответ АД на иАПФ был значительно притуплен у носителей CYP3A5*1. [42] Это можно объяснить эффектом сохранения натрия, который, как известно, уменьшает противогипертоническую эффективность иАПФ.

71 VBWG Summary of association study of CYP3A5 variants with blood pressure

72 VBWG Number of antihypertensive agents needed to achieve systolic BP control Bakris et al. Am J Kidney Dis. 2000;36: ALLHAT. JAMA. 2002;288: Berl et al. Ann Intern Med. 2003;138: Bakris et al. Arch Inten Med. 2003;163: Wright et al. JAMA. 2002;288: Pepine et al. JAMA. 2003;2980: *~50% patients required 3 Average per patient 4321 Number of BP medications Trial SBP achieved (mm Hg) ALLHAT138 IDNT138 RENAAL141 UKPDS144 ABCD132 MDRD132 HOT138 AASK128 INVEST131 *