Статья: Полиморфный вариант RS10830963 гена рецептора мелатонина 2 типа и параметры сердечного ритма у мужчин с разным типом физической нагрузки

ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ минздрава России

Тюменский кардиологический научный центр - филиал ФГБНУ Томский НИМЦ РАН

ФГАОУ ВО «Тюменский государственный университет»

Институт биологии Карельского научного центра РАН

Полиморфный вариант RS10830963 гена рецептора мелатонина 2 типа и параметры сердечного ритма у мужчин с разным типом физической нагрузки

Коломейчук С.Н.

Губин Д.Г.

Прокопьев Н.Я.

Аннотация

Цель. Сердечно-сосудистая система демонстрирует суточные периодические изменения сердечного ритма и артериального давления. Мелатонин участвует в регуляции сердечно-сосудистой системы посредством модуляции симпатической функции и сигнального пути, связанного с оксидом азота (N0), а также через взаимодействия со своими рецепторами. Целью проведенного исследования было изучение распределения частоты аллелей гена полиморфного маркера к10830963 MTNR1B у здоровых доноров, а также поиск связи между вариантами данного гена и параметрами сердечного ритма у здоровых доноров с различным типом нагрузки.

Материалы и методы. Дизайн исследования - нерандомизированное, одномоментное. В исследование были включены 80 здоровых доноров с различным типом физической нагрузки, а также группа контроля, составленная из мужчин, ведущих малоподвижный образ жизни. Образцы венозной крови доноров использованы для выделения ДНК. Методом ПЦР исследован полиморфизм полиморфного маркера к10830963 гена рецептора мелатонина 2 типа MTNR1B. Параметры сердечного ритма оценивали с помощью программно-аппаратного комплекса «Поли-Спектр-8/Е («Нейрософт», Россия) согласно общепринятой методике.

Результаты. Показаны достоверно низкие значения мышечной массы в контрольной группе по сравнению с донорами силовой специализации. Ассоциаций между полиморфным маркером к10830963 гена MTNR1В и отклонениями от нормы массы тела и ИМТ, а также параметров вариабельности сердечного ритма у исследуемых доноров не обнаружено.

Заключение. Полиморфный маркер к10830963 гена MTNR1В не ассоциирован с ИМТ и показателями сердечного ритма здоровых доноров. Данная выборка обследуемых пациентов (менее 100 человек) не позволяет достоверно оценить параметры сердечного ритма у доноров с определенным типом физической нагрузки и носительством определенного аллеля к10830963 гена MTNR1В.

Ключевые слова: параметры сердечного ритма, полиморфные варианты генов, рецептор мелатонина, физическая нагрузка.

Annotation

Melatonin receptor type 2 gene RS10830963 polymorphism and heart rate parameters in men with different types of physical activity

Kolomeichuk S.N., Gubin D.G., Prokopiev N.Y.; Karelian scientific center RAS, Tyumen state medical university, Tyumen scientific center for cardiology - branch of the Tomsk Scientific Research Center of the RAS

Objective. The cardiovascular system demonstrates daily periodic changes in heart rate and blood pressure. Melatonin is involved in the regulation of the cardiovascular system by modulating sympathetic function and signaling pathways associated with nitric oxide (NO), as well as through interactions with its receptors. The aim of the study was to study the distribution of the allele frequency of the rs10830963 MTNR1B polymorphic marker gene in healthy donors, as well as to search for a relationship between variants of this gene and heart rate parameters in healthy donors with different types of exercise.

Materials and methods. Study design - cross-sectional, non-randomized. The study included 80 healthy donors with various types of physical activity, as well as a control group made up of men leading a sedentary lifestyle. Venous blood samples from donors were used for DNA isolation. The polymorphism of the polymorphic marker rs10830963 of the MTNR1B type melatonin receptor gene was studied by PCR. Heart rate parameters were assessed using the Poly-Spectrum-8/E software and hardware complex (Neurosoft, Russia) according to the generally accepted method.

Results. Significantly low values of muscle mass in the control group are shown in comparison with donors of strength specialization. No associations were found between the polymorphic marker rs10830963 of the MTNR1B gene and deviations from normal body weight and BMI, as well as parameters of heart rate variability in the studied donors.

Conclusion. The rs10830963 polymorphic marker of the MTNR 1B gene is not associated with BMI and heart rate parameters of healthy donors. This sample of examined patients (less than 100 people) does not allow to reliably estimate the parameters of the heart rate in donors with a certain type of physical activity and carriage of a certain allele rs10830963 of the MTNR1B gene.

Keywords: heart rate parameters, polymorphic variants of genes, melatonin receptor, physical activity.

Постановка проблемы

Актуальность. Функциональные показатели сердечной деятельности можно рассматривать как маркер состояния организма [1, 2, 6]. Определение вариабельности сердечного ритма (выраженности колебаний частоты сердечных сокращений по отношению к его среднему уровню) признано наиболее информативным неинвазивным методом оценки вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы [2, 10]. Анализ полученных результатов позволяет звено вегетативной регуляции, которое оказывает ощутимое воздействие на сердечный ритм. В связи с этим исследованию состояния системы кровообращения уделяется особое внимание. Постоянный контроль функционирования системы кровообращения позволяет не только оптимизировать тренировочный процесс и оценить переносимость нагрузок различного характера, но и предвидеть в ней структурно-морфологические и функциональные изменения. Согласно литературе, основной причиной внезапной смерти здоровых доноров являются отклонения в работе системы кровообращения [9, 13]. На сегодняшний день значительный прогностический интерес имеют генетические методы исследования. Обнаружение генетических маркеров, значимых для функционирования кровеносной и мышечной систем, обусловливает поиск их корреляционных связей с различными фенотипами (данными антропометрии, результатами тестирования при нагрузках, кардиоинтервалометрии и т.д.) [3, 8, 12].

Мелатонин, или 5-метоксиацетилтриптамин, синтезируется и высвобождается шишковидной железой и локально в сетчатке в соответствии с циркадным ритмом, с низкими уровнями в течение дня и повышенными уровнями в ночное время. Мелатонин действует на рецепторы 1 и 2 типа MTNR1A (известные также как Ме11а или ML1A) и MTNR1B (ранее называвшиеся Ме11а или ML1B). Рецепторы мелатонина MTNR1A и MTNR1B человека имеют разные молекулярные структуры [28], фармакологические характеристики и хромосомные сайты локализации -35,1 для МТ1, 1-21 - q22 для МТ2) [18, 28]. Белковые продукты рецепторов мелатонина человека состоят из 350 и 362 аминокислот, соответственно, с молекулярной массой 39-40 кДа и имеют 55% гомологии аминокислотной последовательности (гомология в трансмембранных доменах - 70%) [18].

Суточная динамика синтеза мелатонина шишковидной железы контролируется эндогенными осцилляторами супрахиазматического ядра и регулируется ежедневными и сезонными изменениями в окружающем цикле свет-темнота. Параметры циркадного ритм мелатонина являются маркерными для оценки фазы и эндогенного периода циркадного ритма и биологических часов [4, 5, 21]. Кроме того, мелатонин служит эффективным хронобиотиком, способным синхронизировать ритмы сердечно-сосудистой системы [20, 21]. Сердечно-сосудистая система демонстрирует суточные и сезонные периодические изменения сердечного ритма и артериального давления. Стоит отметить, что функции тромбоцитов и эндотелия модулируются супрахиазматическим ядром и мелатонинергической системой [30]. Было показано, что мелатонин снижает артериальное давление [15, 19, 20], влияет на частоту сердечных сокращений и сократимость миокарда [16], а также уменьшает повреждение при ишемии / реперфузии в различных органах, включая сердце. Мелатонин участвует в регуляции сердечно-сосудистой системы посредством модуляции симпатической функции и сигнального пути, связанного с оксидом азота (N0), а также через взаимодействия со своими рецепторами [31]. Количество мелатонина, вырабатываемого шишковидной железой млекопитающих, изменяется с возрастом. У людей выработка мелатонина не только уменьшается с возрастом, но и значительно снижается при многих патологиях. Снижение уровня мелатонина было зарегистрировано при патологических состояниях, таких как гипертония [30], тяжелая сердечная недостаточность [28], ишемическая болезнь сердца или у пациентов после острого инфаркта миокарда [17]. Из литературы известно, что ритмичность мелатонина играет важную роль в различных сердечно-сосудистых патофизиологических процессах, включая противовоспалительные, антиоксидантные, антигипертензивные и антилипидемические функции [15, 16, 17, 19, 20, 24, 25, 29, 30, 33]. Тем не менее, информация о его непосредственном воздействии на вегетативную регуляцию функции сердца недостаточно изучена.

Цель. Целью проведенного исследования было изучение распределения частоты аллелей гена полиморфного маркера ^10830963 MTNR1B у здоровых доноров, а также поиск связи между вариантами этих генов и параметрами сердечного ритма у здоровых доноров Республики Карелии с различным типом нагрузки.

Материалы и методы. В исследование были включены 80 здоровых доноров с различным типом нагрузки, а также группа контроля, составленная из мужчин, ведущих малоподвижный образ жизни 3 человека были исключены из-за неявки. В зависимости от преимущественной направленности рабочего процесса были разделены на 3 группы по типу нагрузки: «сила» (n = 25), «быстрота» (n = 23), «выносливость» (n = 27). Критерии включения в исследование: стаж деятельности более 5 лет, возраст старше 18 лет, мужской пол, отсутствие хронических заболеваний. Работа была проведена с 2015 г. по 2018 г. в г. Петрозаводске Республики Карелии. Комитет по Биоэтике ИБ КарНЦ РАН одобрил данное исследование (протокол № 21/20/187 от 26.02.2015). Каждый испытуемый дал письменное согласие на участие в эксперименте. Исследование одномоментное (поперечное). Способ создания выборки - нерандомизированный. Работу проводили в утренние часы. В состоянии покоя у здоровых доноров изучали характеристики сердечного ритма и функциональное состояние сердечно-сосудистой системы. В качестве данных антропометрии были выбраны следующие показатели: рост (см), вес (кг), жировая масса (кг), мышечная масса (кг), индекс массы тела (далее - ИМТ, отношение массы тела к квадрату роста в м). Рост определяли на ростомере, вес и показатели биоимпедансного анализа - на весах Tanita SC-330 S (Tanita, Япония). На втором этапе исследования у здоровых доноров изучали характеристики сердечного ритма в покое, а также были взяты образцы крови для проведения генетических исследований. Работа выполнена на образцах периферической крови на оборудовании Центра коллективного пользования ИБ КарНЦ РАН. Геномную ДНК выделяли из 200 мкл венозной крови с помощью набора AxyPrep Blood Genomic DNA Miniprep Kit (Axygen, США) согласно инструкции производителя. Было проведено генотипирование по полиморфным маркерам rs10830963 гена MTNR1B методом полимеразной цепной реакции с аллель-специфическими праймерами в наборах компании Синтол (Москва).

Для проведения амплификации использовали программируемый термоциклер iQ5 (Bio-Rad, США). Размер выборки оценивали с использованием уровня мощности исследования, описанного в ряде предыдущих работ [14, 22]. Минимальный размер выборки составил 61 человек для полиморфного маркера rs10830963 при уровне мощности 0,70 и величине p < 0,05. Электрокардиоритмограмму записывали с помощью программно-аппаратного комплекса «Поли-Спектр -8/E («Нейрософт», Россия) согласно общепринятой методике. Для анализа ВСР использовались следующие показатели:

SDNN - стандартное отклонение (SD) величин нормальных интервалов R-R (N-N) (анормальные интервалы R-R из анализа исключаются);

RMSSD - квадратный корень из среднего квадратов разностей величин последовательных пар интервалов N-N;

pNN50, % - процент (доля) последовательных интервалов N-N, различие между которыми превышает 50 мс;

HF, мс² - мощность спектральной плотности в высокочастотном диапазоне (0,15-0,4 Гц);

LF, мс² - мощность спектральной плотности в низкочастотном диапазоне (0,04-0,15 Гц);

VLF, мс² - мощность спектральной плотности в «очень» низкочастотном диапазоне (< 0,04 Гц); Total Power (TP) - общая мощность спектра;

HF, % - мощность высоких частот в процентах;

LF, % - мощность низ ких частот в процентах; LF/HF, у. е.-показатель соотношения высокочастотных и низкочастотных волн; HR - частота сердечных сокращений. Определение типа вегетативной регуляции сердечного ритма у доноров проводилось по показателю LF/HF: первую группу с преобладанием тонуса парасимпатического отдела (величина показателя LF/HF < 0,7) составили парасимпатотоники; вторую со сбалансированным влиянием симпатической и парасимпатической систем (LF/HF колеблется в пределах 0,7-1,1) - эйтоники; третью с преобладанием тонуса симпатической регуляции LF/HF > 1,1) - симпатотоники [8]. Период адаптации к условиям исследования составлял 5-10 минут. Исследование осуществлялось в положении лежа на спине при спокойном дыхании, регистрировалось по 300 кардиоинтервалов во втором отведении.

сердечный артериальный ритм полиморфный ген

Результаты

В нашем исследовании приняли участие 80 здоровых мужчин, разделенных на три группы в зависимости от типа физической нагрузки.

Участники достоверно не отличались по возрасту. Сравнительный анализ антропометрических данных групп «Сила» и «Скорость» выявил достоверное превышение (р < 0,05) показателей массы и индекса массы тела у мужчин силовой нагрузкой. У объектов группы «СИЛА» отмечается достоверно повышенное содержание жировой массы по сравнению с другими группами. Стоит также отметить достоверно низкие значения мышечной массы в контрольной группе по сравнению со донорами силовой специализации (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика изучаемой выборки