Уровень транскриптов генов NOS2, NOS3, SONE в лейкоцитах периферической крови и их связь с маркерами эндотелиальной дисфункции при артериальной гипертензии

Цель исследования — оценить уровень экспрессии генов NOS2, NOS3, SONE в лейкоцитах периферической крови (ЛПК) пациентов с артериальной гипертензией (АГ) и изучить связь уровня транскриптов этих генов с содержанием метаболитов оксида азота и маркеров эндотелиальной дисфункции.

Материалы и методы. В исследование включены условно здоровые люди (25 человек) и пациенты с диагнозом АГ (I–II стадии) до назначения антигипертензивных препаратов (15 человек) и принимающие кардиоселективные блокаторы β-адренорецепторов более года (метопролол (25 мг/сут) или бисопролол (5–10 мг/сут)) (20 человек). Уровень транскриптов генов оценивали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени. Содержание метаболитов оксида азота определяли колориметрическим методом с помощью реактива Грисса. Содержание в плазме крови асимметричного диметиларгинина (АДМА), растворимых форм сосудистой молекулы клеточной адгезии (sVCAM) и молекулы межклеточной адгезии (sICAM) определяли методом иммуноферментного анализа (ИФА). Содержание малонового диальдегида (МДА) в плазме крови определяли спектрофотометрически по цветной реакции с тиобарбитуровой кислотой. Статистическая обработка результатов проводилась в пакете программ Statgraphics Centurion XVI (version 16.1.11).

Результаты. Содержание метаболитов оксида азота в плазме крови пациентов с АГ без антигипертензивной терапии было в 2,1 раза выше, чем у здоровых индивидов (p = 0,001) и в 1,7 раза выше, чем у больных АГ, принимающих метопролол или бисопролол (p = 0,002). Относительное содержание мРНК гена NOS3 в ЛПК индивидов, включенных в исследование, не различалось (р > 0,05). Уровень транскриптов гена NOS2 в ЛПК больных АГ до назначения антигипертензивных препаратов превышал таковой у здоровых индивидов (p = 0,0009) и пациентов с АГ, принимающих метопролол или бисопролол (р = 0,0002). Количество транскриптов SONE в ЛПК пациентов с АГ было выше, чем у людей с нормальным артериальным давлением (р < 0,00001 при сравнении пациентов до назначения антигипертензивной терапии и индивидов из контрольной группы; р = 0,04 при сравнении пациентов с АГ, принимающих антигипертензивные препараты, и нормотензивных лиц). Содержание МДА, АДМА, sVCAM оказалось выше в плазме крови пациентов с АГ без антигипертензивной терапии по сравнению с людьми из контрольной группы (р = 0,005, 0,003, 0,039 соответственно) и пациентами, принимающими метопролол или бисопролол (p = 0,0006, 0,019, 0,016 соответственно). Содержание метаболитов оксида азота положительно коррелировало с уровнем мРНК NOS2, SONE, VCAM1 в ЛПК, содержанием МДА и АДМА в плазме крови (р < 0,05). Выявлена положительная корреляция между концентрацией МДА и содержанием АДМА в плазме (p = 0,03).

Заключение. Повышение уровня метаболитов оксида азота при АГ связано с усилением транскрипционной активности гена NOS2, нарушением окислительно-восстановительного баланса организма и развитием дисфункции эндотелия. Ген SONE, вероятно, участвует в модуляции уровня оксида азота при АГ не только как антисмысловой транскрипт, дестабилизирующий мРНК гена NOS3 в эндотелиальных клетках сосудов, но и опосредованно, а именно — через регулирование гомеостаза клеток иммунной системы посредством аутофагии.

1. Ambrosino P, Bachetti T, D’Anna SE, Galloway B, Bianco A, D’Agnano V et al. Mechanisms and clinical implications of endothelial dysfunction in arterial hypertension. J Cardiovasc Dev Dis. 2022;9(5):136. doi:10.3390/jcdd9050136

2. Zheng D, Liu J, Piao H, Zhu Z, Wei R, Liu K. ROStriggered endothelial cell death mechanisms: Focus on pyroptosis, parthanatos, and ferroptosis. Front Immunol. 2022;13:1039241. doi:10.3389/fimmu.2022.1039241

3. Förstermann U, Sessa WC. Nitric oxide synthases: regulation and function. Eur Heart J. 2012;33(7):829–837. doi:10.1093/eurheartj/ehr304

4. Lundberg JO, Weitzberg E. Nitric oxide signaling in health and disease. Cell. 2022;185(16): 2853–2878. doi:10.1016/j.cell.2022.06.010

5. Carnicer R, Crabtree MJ, Sivakumaran V, Casadei B, Kass DA. Nitric oxide synthases in heart failure. Antioxid Redox Signal. 2013;18(9):1078–1099. doi:10.1089/ars.2012.4824

6. Люсов В. А., Метельская В. А., Оганов Р. Г., Евсиков Е. М., Теплова Н. В. Уровень оксида азота в сыворотке периферической крови больных с различной тяжестью артериальной гипертензии. Кардиология. 2011;51(12):23–28

7. Метельская В. А., Оганов Р. Г., Евсиков Е. М., Теплова Н. В. Связь между уровнем оксида азота в сыворотке периферической крови и характером патологии сердечно-сосудистой системы и внутренних органов у больных первичной артериальной гипертензией. Российский кардиологический журнал. 2011;4(90):23–31

8. Topchieva LV, Balan OV, Malysheva IE, Korneva VA, Pankrasheva KA. The nitric oxide metabolite level and NOS2 and NOS3 gene transcripts in patients with essential arterial hypertension. Biology Bulletin. 2020;47(3):247–252. doi:10.31857/S0002332920010166

9. Казак М. В., Романенко Т. С., Омельяненко М. Г., Лебедева А. В., Томилова И. К., Вяткин В. Н. и др. Состояние эндотелиальной функции и перекисного окисления липидов у пациентов с артериальной гипертонией и ее церебральными осложнениями. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2009;8(2):28–32

10. Miyata S, Noda A, Hara Y, Ueyama J, Kitaichi K, Kondo T et al. Nitric oxide plasma level as a barometer of endothelial dysfunction in factory workers. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2017;125(10):684–689. doi:10.1055/s-0043-110054

11. Топчиева Л. В., Балан О. В., Корнева В. А., Малышева И. Е. Роль аллельного полиморфизма гена NOS2 в развитии эссенциальной артериальной гипертензии. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019;168(7):91–95

12. Searles CD. Transcriptional and posttranscriptional regulation of endothelial nitric oxide synthase expression. Am J Physiol Cell Physiol. 2006;291(5):C803–C816. doi:10.1152/ajpcell.00457.2005

13. Robb GB, Carson AR, Tai SC, Fish JE, Singh S, Yamada T et al. Post-transcriptional regulation of endothelial nitric-oxide synthase by an overlapping antisense mRNA transcript. J Biol Chem. 2004;279(36):37982–37996. doi:10.1074/jbc.M400271200

14. Kalinowski L, Janaszak-Jasiecka A, Siekierzycka A, Bartoszewska S, Wozniak M, Lejnowski D et al. Posttranscriptional and transcriptional regulation of endothelial nitric-oxide synthase during hypoxia: the role of microRNAs. Cell Mol Biol Lett. 2016;21:16. doi:10.1186/s11658-016-0017-x

15. Fish JE, Matouk CC, Yeboah E, Bevan SC, Khan M, Patil K et al. Hypoxia-inducible expression of a natural cis-antisense transcript inhibits endothelial nitric-oxide synthase. J Biol Chem. 2007;282(21):15652–15666. doi:10.1074/jbc.M608318200

16. Zhang X, Yang X, Lin Y, Suo M, Gong L, Chen J et al. Antihypertensive effect of Lycium barbarum L. with down-regulated expression of renal endothelial lncRNA sONE in a rat model of saltsensitive hypertension. Int J Clin Exp Pathol. 2015;8(6):6981–6987.

17. Azizi F, Gargari SS, Shahmirzadi SA, Dodange F, Amiri V, Mirfakhraie R et al. Evaluation of placental mir‑155–5p and long non-coding RNA sONE expression in patients with severe preeclampsia. Int J Mol Cell Med. 2017;6(1):1–30.

18. Badimon L, Romero JC, Cubedo J, Borrell-Pagẽs M. Circulating biomarkers. Tromb Res. 2012;130 Suppl 1: S12–S15. doi:10.1016/j.thromres.2012.08262

19. Hua Y, Zhang J, Liu Q, Su J, Zhao Y, Zheng G et al. The induction of endothelial autophagy and its role in the development of atherosclerosis. Front Cardiovasc Med. 2022;9:831847. doi:10.3389/fcvm.2022.831847

20. Garton KJ, Gough PJ, Philalay J, Wille PT, Blobel CP, Whitehead RH et al. Stimulated shedding of vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM‑1) is mediated by tumor necrosis factor-alphaconverting enzyme (ADAM 17). J Biol Chem. 2003;278(39):37459–37464. doi:10.1074/jbc.M305877200

21. Tsakadze NL, Sithu SD, Sen U, English WR, Murphy G, D’Souza SE. Tumor necrosis factor-alpha-converting enzyme (TACE/ADAM‑17) mediates the ectodomain cleavage of intercellular adhesion molecule‑1 (ICAM‑1). J Biol Chem. 2006;281(6): 3157–3164. doi:10.1074/jbc.M510797200

22. Dowsett L, Higgins E, Alanazi S, Alshuwayer NA, Leiper FC, Leiper J. ADMA: a key player in the relationship between vascular dysfunction and inflammation in atherosclerosis. J Clin Med. 2020;9(9):3026. doi:10.3390/jcm9093026

23. Antoniades C, Shirodaria C, Leeson P, Antonopoulos A, Warrick N, Van-Assche T et al. Association of plasma asymmetrical dimethylarginine (ADMA) with elevated vascular superoxide production and endothelial nitric oxide synthase uncoupling: Implications for endothelial function in human atherosclerosis. Eur Heart J. 2009;30(9):1142–1150. doi:10.1093/eurheartj/ehp061

24. Williams B, Mancia G, Spiering W, Agabiti Rosei T, Azizi M, Burnier M et al. 2018 Practice Guidelines for the management of arterial hypertension of the European Society of Cardiology and the European Society of Hypertension. Blood Press. 2018;27(6):314–340. doi:10.1080/08037051.2018.1527177

25. Pinto JP, Dias V, Zoller H, Porto G, Carmo H, Carvalho F et al. Hepcidin messenger RNA expression in human lymphocytes. Immunology. 2010;130(2):217–230. doi:10.1111/j.1365-2567.2009.03226.x

26. Rajan S, Ye J, Bai S, Huang F, Guo YL. NF-kappaB, but not p38 MAP kinase, is required for TNF-alpha-induced expression of cell adhesion molecules in endothelial cells. J Cell Biochem. 2008;105(2):477–486. doi:10.1002/jcb.21845

27. Senthilkumar M, Amaresan N, Sankaranarayanan A. Estimation of malondialdehyde (MDA) by thiobarbituric acid (TBA) assay. In: Plant-Microbe Interactions. Springer Protocols Handbooks. Humana, New York, NY. 2021. doi:10.1007/978-1-0716-1080-0-25

28. Метельская В. А., Гуманова Н. Г. Скрининг-метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови. Клиническая лабораторная диагностика. 2005;6:15–18

29. Qian M, Fang X, Wang X. Autophagy and infammation. Clin Transl Med. 2017;6(1):24. doi:10.1186/s40169-017-0154-5

30. English L, Chemali M, Duron J, Rondeau C, Laplante A, Gingras D et al. Autophagy enhances the presentation of endogenous viral antigens on MHC class I molecules during HSV‑1 infection. Nat Immunol. 2009;10(5):480–487. doi:10.1038/ni.1720

31. Lee H, Mattei LM, Steinberg BE, Alberts P, Lee YH, Chervonsky A et al. In vivo requirement for Atg5 in antigen presentation by dendritic cells. Immunity. 2010;32(2):227–239. doi:10.1016/j.immuni.2009.12.006

32. Rahtes A, Geng S, Lee C, Li L. Cellular and molecular mechanisms involved in the resolution of innate leukocyte inflammation. J Leukoc Biol. 2018;104(3):535–541. doi:10.1002/JLB.3MA0218-070R

33. Saitoh T, Fujita N, Jang MH, Uematsu S, Yang BG, Satoh T et al. Loss of the autophagy protein Atg16L1 enhances endotoxin-induced IL‑1betaproduction. Nature. 2008;456(7219):264–268. doi:10.1038/nature07383

34. Lucinda N, Figueiredo MM, Pessoa NL, da Silva Santos BS, Lima GK, Freitas AM et al. Dendritic cells, macrophages, NK and CD8+ T lymphocytes play pivotal roles in controlling HSV‑1 in the trigeminal ganglia by producing IL1‑beta, iNOS and granzyme B. Virol J. 2017;14(1):37. doi:10.1186/s12985-017-0692-x

35. Gatica D, Chiong M, Lavandero S, Klionsky DJ. The role of autophagy in cardiovascular pathology. Cardiovasc Res. 2022;118(4):934–950. doi:10.1093/cvr/cvab158

36. Scherz-Shouval R, Shvets E, Fass E, Shorer H, Gil L, Elazar Z. Reactive oxygen species are essential for autophagy and specifically regulate the activity of Atg4. EMBO J. 2007;26(7):1749–1760.

37. Atamer A, Ilhan N, Kocyigit Y, Toprak G, Ozbay M, Celik Y. The role of asymmetric dimethylarginine (ADMA) and leptin in hypertensive patients. J Int Med Res. 2008;36(1):54–62. doi:10.1177/147323000803600108

38. Ibrahim MA, Eraqi MM, Alfaiz F. A. Therapeutic role of taurine as antioxidant in reducing hypertension risks in rats. Heliyon. 2020;6(1):e03209. doi:10.1016/j.heliyon.2020.e03209

39. Горшунова Н. К., Рахманова О. В. Оксидативный стресс и его разновидности в патогенезе артериальной гипертонии. Современные проблемы науки и образования. 2018;3. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27701

40. Нестеров Ю. И., Тепляков А. Т. Возможности коррекции перекисного окисления липидов комбинированной антигипертензивной терапией у больных артериальной гипертензией. Артериальная гипертензия. 2004;10(1):36–38.

41. Nesterov YuI, Teplyakov AT. Potentialities of correction of lipid peroxidation with combined antihypertensive therapy in patients with arterial hypertension. Arterial’naya Gipertenziya = Arterial Hypertension. 2004;10(1):36–38. In Russian.

42. Schulz E, Gori T, Münzel T. Oxidative stress and endothelial dysfunction in hypertension. Hypertens Res. 2011;34(6):665–673. doi:10.1038/hr.2011.39