Γενετική της αρτηριακής υπέρτασης: μεθοδολογική και κλινική προσέγγιση

Abstract

Arterial hypertension is the most common cardiovascular disorder globally and represents a major risk factor for cardiovascular events. The etiology of the disorder is currently considered to be multifactorial, stemming from the complex interaction between genetic and environmental factors. Given the limited understanding of the genetic etiology of hypertension, the current PhD dissertation aimed to perform a dual approach -methodological and clinical- to the genetics of hypertension, in order to identify responsible genetic loci. In order to identify genetic loci linked to pulse pressure variation, a meta-analysis of genome-wide linkage scans was performed. Methodologies and bioinformatic tools developed in the Department of Biomathematics were applied for the performance of the meta-analysis. Five genetic loci showing consistent linkage findings were identified (21q22, 18q12-21, 18q21-23, 6p22-21 και 10q22-23), and two of them were described for the first time by the meta-analysis and not in individual studies (6p22-21 και 10q22-23). In the field of genetic association studies, a meta-analysis of candidate gene studies was performed for the genes involved in the regulation of nitric oxide synthesis, which is a molecule playing a crucial role in cardiovascular homeostasis. The meta-analysis of 35 studies for the NOS3 gene has shown association only for the intronic 4a/b polymorphism; the ancestral allele conferred a 15% reduced risk of developing hypertension. Additionally, a field synopsis of the genetic association studies for the adrenergic receptor family genes in hypertension was conducted and an information system for continuous data analysis and synthesis was created. Association was detected for 5 variants of the ADRB1, ADRB2, ADRB3 and ADRA1A genes, while implication was declined for other commonly investigated variants. For the recently published genome-wide association studies, a thorough methodological assessment was performed, which revealed that important limitations of this approach during the design, analysis and interpretation stages result from the implicit presumptions of this approach, which were described in detail for the first time by this current work. Additionally, the genomic convergence approach was applied in hypertension studies with a genome-wide setting in order to identify genetic loci with concomitant and independent evidence of implication. For the clinical approach, a hypertension genetic association study of NOS3 gene polymorphisms and haplotypes was conducted in cases and controls derived from the Thessalian general population. Our study detected the protective role of a rare haplotype (T-a-G*) against the development of hypertension (p=0.02). However, the haplotype (C-a-T*) was associated with left ventricular hypertrophy in the hypertensive patients (p=0.008). These rare haplotypes could convey important information regarding the underlying functional genetic variation that is involved in the pathogenesis of the disease and help identify new molecular targets for intervention. Nevertheless, these results warrant replication in independent cohorts prior mechanistic studies that will aim to determine the functional pathway that constitutes the basis of the observed association.

Η αρτηριακή υπέρταση αποτελεί το πλέον συχνό καρδιαγγειακό νόσημα παγκοσμίως και συνιστά έναν μειζόνα καρδιαγγειακό παράγοντα κινδύνου. Η αιτιολογία του νοσήματος θεωρείται πολυπαραγοντική, ως αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων μεταξύ γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Δεδομένων των περιορισμών στην κατανόηση της γενετικής αιτιολογίας της υπέρτασης, στην παρούσα διδακτορική διατριβή τέθηκε ως στόχος να επιχειρηθεί μια δίπτυχη προσέγγιση, μεθοδολογική και κλινική, για την ταυτοποίηση γενετικών τόπων σχετιζόμενων με το νόσημα. Για τον προσδιορισμό σημαντικών γενετικών τόπων σχετιζόμενων με τη ρύθμιση της αρτηριακής πιέσεως, πραγματοποιήθηκε μια μετα-ανάλυση σαρώσεων ευρείας γονιδιωματικής σύνδεσης για την πίεση παλμού. Η μετα-ανάλυση πραγματοποιήθηκε με μεθοδολογία και εργαλεία βιοπληροφορικής που αναπτύχθηκαν στο Εργαστήριο Βιομαθηματικών. Προσδιορίστηκαν πέντε γενετικοί τόποι με στατιστική υποστήριξη σύνδεσης (21q22, 18q12-21, 18q21-23, 6p22-21 και 10q22-23), εκ των οποίων δύο περιγράφηκαν για πρώτη φορά (6p22-21 και 10q22-23). Στον τομέα των μελετών γενετικής συσχέτισης, πραγματοποιήθηκε καταρχήν σύνθεση των μελετών για τα γονίδια που εμπλέκονται στη ρύθμιση της σύνθεσης του μονοξειδίου του αζώτου (ΝΟ), ενός μορίου με καθοριστικό ρόλο στην ομοιόσταση του καρδιαγγειακού συστήματος. Η μετα-ανάλυση 35 μελετών για το γονίδιο NOS3 ανέδειξε συσχέτιση για έναν πολυμορφισμό του γονιδίου (4a/b), με το προγονικό αλλήλιο να προσφέρει 15% ελάττωση κινδύνου ανάπτυξης υπέρτασης. Παράλληλα, διεξήχθη μια σύνοψη πεδίου των μελετών υποψηφίου γονιδίου της οικογένειας των αδρενεργικών υποδοχέων στην υπέρταση και δημιουργήθηκε ένα πληροφοριακό σύστημα για την καταχώρηση και διαρκή δυνατότητα επεξεργασίας των δεδομένων. Ανιχνεύθηκε συσχέτιση για πέντε πολυμορφισμούς των γονιδίων ADRB1, ADRB2, ADRB3 και ADRA1A, ενώ αποκλείστηκε η ύπαρξη σημαντικότητας για άλλα συχνά μελετώμενα αλλήλια. Για τις πρόσφατα δημοσιευμένες μελέτες ευρείας γονιδιωματικής συσχέτισης, παραγματοποιήθηκε μια ενδελεχής μεθοδολογική αξιολόγηση των υποθέσεων εργασίας τους και αναδείχθηκαν σημαντικοί περιορισμοί της προσέγγισης. Eπιπρόσθετα, εφαρμόστηκε η μεθοδολογία της γονιδιωματικής σύγκλισης προς προσδιορισμό γενετικών τόπων με ταυτόχρονη υποστήριξη από ανεξάρτητες ερευνητικές μεθοδολογίες. Κατα την κλινική προσέγγιση, σχεδιάστηκε και πραγματοποιήθηκε μια μελέτη γενετικής συσχέτισης πολυμορφισμών και απλοτύπων του γονιδίου NOS3 με την υπέρταση σε δείγμα πασχόντων και μαρτύρων και εμφάνιση υπερτροφίας της αριστερής κοιλίας σε υπερτασικούς ασθενείς. από το Θεσσαλικό πληθυσμό. Η μελέτη μας ανέδειξε τον προστατευτικό ρόλο ενός σπάνιου απλοτύπου του γονιδίου (Τ-a-G*) έναντι της ανάπτυξης υπέρτασης (p=0.02). Αντίστροφα, ο απλότυπος (C-a-T*) συσχετίστηκε με την υπερτροφία της αριστερής κοιλίας στους υπερτασικούς ασθενείς (p=0.008). Αυτοί οι σπάνιοι απλότυποι είναι δυνατό να παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για την αποκάλυψη των υπέυθυνων λειτουργικών πολυμορφισμών που συμμετέχουν στην παθογένεση του νοσήματος και να αναδείξουν νέους μοριακούς στόχους προς παρέμβαση. Τα αποτελέσματα των μελετών μας χρήζουν όμως επιβεβαίωσης σε διαφορετικές ομάδες πληθυσμού πριν επιχειρηθεί η διαλεύκανση του ακριβούς μοριακού μηχανισμού που αποτελεί τη βάση της παρατηρούμενης συσχέτισης.