Таргетное секвенирование гена PCSK9 у пациентов с семейной гиперхолестеринемией в России

Цель: изучить спектр структурных изменений гена PCSK9 методом таргетного высокопроизводительного секвенирования у пациентов с семейной гиперхолестеринемией в России. LDLR, APOB, PCSK9 – гены, мутации которых определяют развитие аутосомно-доминантной формы семейной гиперхолестеринемии (СГ). Демонстрация того, что структурные изменения последовательности гена PCSK9 ассоциированы с развитием атеросклероза и ишемической болезни сердца (ИБС), стала значительным прорывом в клиническом интересе к PCSK9. Наиболее известная функция PCSK9 – деградация рецепторов к липопротеинам низкой плотности (ЛНП). Мутации «потери функции» гена PCSK9 приводят к низкой деградации рецепторов к ЛНП и снижению уровня холестерина ЛНП (ХС-ЛНП). Мутации «усиления функции» снижают количество рецепторов к ЛНП в печени, что приводит к высокому уровню ХС-ЛНП в крови и повышенному риску ИБС. Материалы и методы: исследование выполнено на базе клинико-диагностического отделения Федерального государственного бюджетного научного учреждения Научно-исследовательский институт терапии и профилактической медицины. Проведено таргетное секвенирование кодирующих и некодирующих последовательностей гена PCSK9 методом высокотехнологичного секвенирования (GS Junior, Roche) у 12 пациентов с СГ. Результаты: у пациентов с диагнозом СГ выявлены мутации «усиления функции» E670G гена PCSK9 в гетерозиготном варианте. Выявлено носительство мутации «потери функции» R46L гена PCSK9 у пациента с диагнозом СГ и мутациями в гене аполипопротеина В. Заключение: исследование впервые в России продемонстрировало спектр структурных изменений последовательности гена PCSK9 у пациентов с СГ. Изучение мутаций гена PCSK9 позволяет определить особенности молекулярно-генетической основы СГ в России и усовершенствовать ее диагностику.

Гиперхолестеринемия является одной из ведущих причин развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Семейная форма гиперхолестеринемии отличается ранним развитием клинических проявлений ССЗ и их осложнений. Заболевание обусловлено группой генетических дефектов, приводящих к снижению скорости удаления липопротеинов низкой плотности (ЛНП) из кровотока. LDLR, APOB, PCSK9 – гены, мутации которых определяют развитие аутосомно-доминантной формы семейной гиперхолестеринемии (СГ). В 79–85% случаев мутации в гене рецептора липопротеинов низкой плотности (LDLR) являются причиной СГ, мутации гена аполипопротеина В (APOB) встречаются у 5–7% пациентов, мутации гена пропротеин конвертазы субтилизин/кексин типа 9 (PCSK9) определяются менее чем у 5% пациентов с СГ [1, 2].

PCSK9 играет важную регулирующую роль в гомеостазе холестерина. Фермент пропротеин конвертаза субтилизин/кексина типа 9, который кодируется геном PCSK9, взаимодействуя с рецептором ЛНП на поверхности гепатоцита, приводит к интернализации этого комплекса и лизосомальной деградации, что приводит к повышению уровня ЛНП в крови [3]. Корреляция между PCSK9 и уровнем холестерина ЛНП связана, в частности, с генетической изменчивостью PCSK9. Более 50 аминокислотных вариантов PCSK9 продемонстрировали влияние на уровень общего холестерина крови [4].

Цель исследования – изучить спектр мутаций гена PCSK9 методом таргетного высокопроизводительного секвенирования у пациентов с СГ в России.

Первая мутация в гене пропротеин конвертазы субтилизин кексин типа 9 (PCSK9) была открыта M. Abifadel и соавт. в 2003 г. В настоящее время известно более 75 мутаций, ассоциированных с развитием аутосомно-доминантной СГ. Мутации в гене PCSK9 встречаются во всех 12 экзонах гена. Большую часть мутаций представляют миссенс-мутации, также выявлен ряд синонимичных замен, нонсенс-мутации, мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания, делеция и инсерция кодона, описано несколько интронных вариантов однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) в гене PCSK9 [5].

Мутации в гене PCSK9 обладают разнонаправленным действием на уровень холестерина ЛНП, приводя к повышению или снижению средних значений холестерина ЛНП в крови. Они могут быть разделены на 2 категории по отношению к результату их функции – мутации усиления функции (gain-of-function) и мутации потери функции (loss-of-function). С помощью клеточных и животных моделей было показано, что мутации типа «gain-of-function» в PCSK9 снижают количество рецепторов к ЛНП в печени, что приводит к высокому уровню холестерина ЛНП в крови и повышенному риску ИБС [6]. Мутации «gain-of-function» PCSK9 вызывают редкую форму аутосомно-доминантной СГ [4], то есть являются третьей причиной СГ, после мутаций в генах, кодирующих рецептор к ЛНП (LDLR) и аполипопротеин В (APOB) [2]. Аутосомно-доминантная СГ, обусловленная мутациями «gain-of-function» в гене PCSK9, клинически проявляется не только повышением уровня общего холестерина (ОХС) и ХС ЛНП. Для нее характерно развитие ишемической болезни сердца (ИБС), инфаркта миокарда и инсульта в молодом возрасте. Резко повышается продукция апо В-100, отмечена низкая скорость превращения липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП) и липопротеинов промежуточной плотности (ЛПП) [7]. Уровень PCSK9 независимо связан с изменениями субфракций липопротеинов и развитием ИБС [8].

Мутации «loss-of-function» связаны с низкими уровнями ОХС и снижением риска ИБС. Чтобы выяснить, имеет ли мутация PCSK9 типа «loss-of-function» эффект снижения уровня ХС ЛНП, J. Cohen и соавт. секвенировали кодирующие области PCSK9 у 128 субъектов (50% – афроамериканцы) с низким уровнем ХС-ЛНП в крови и нашли 2 нонсенс-мутации: Y142X в экзоне 3 и C679X в экзоне 12 [9]. Эти мутации были распространены у афроамериканцев (2%), но редко встречались у европеоидных американцев (менее 0,1%). Мутации Y142X и C679X связаны со снижением уровня ХС-ЛНП крови на 40%. Высокая частота этих двух древних нонсенс-мутаций у людей африканского происхождения позволяет предполагать, что положительное давление отбора поддерживало эти аллели в популяции [10]. Мутация C679X была также найдена с высокой частотой у населения Нигерии, у 3,7% африканских женщин Зимбабве и была связана с 27% снижением ХС-ЛНП [11]. При наличии мутаций R46L, G106R, N157K и R237W уровень рецепторов к ЛНП на клеточной поверхности увеличивался на 16%, а интернализация ЛНП на 35% по сравнению с диким типом PCSK9 [9, 12].

J. Cohen и соавт. исследовали влияние вариаций последовательности ДНК, которые снижают уровень ХС-ЛНП в крови, на частоту коронарных событий в популяци...

Шахтшнейдер Е.В., Макаренкова К.В., Астракова К.С., Иванощук Д.Е., Орлов П.С., Рагино Ю.И., Воевода М. И.