Genetika esenciální hypertenze

Statistické údaje Světové zdravotnické organizace řadí Českou republiku na jedno z předních míst v úmrtnosti na choroby srdce a cév, muži byli na čtvrtém a ženy na osmém místě z 38 sledovaných zemí. Za jeden z hlavních rizikových faktorů mozkové mrtvice, infarktu myokardu a selhání ledvin je považován vysoký krevní tlak, který se tak významně podílí na zvýšené nemocnosti a úmrtnosti našeho obyvatelstva. V letech 1988 a 1992 byla v České republice provedena populační vyšetření nejvážnějších rizikových faktorů onemocnění srdce a cév a zjistilo se, že v průběhu těchto čtyř let se významně zvýšily průměrné hodnoty diastolického krevního tlaku. Že nejde o zanedbatelný varovný signál, ukazují americké populační studie, podle nichž u jedinců s krevním tlakem vyšším o pouhých 5 mm Hg vzrůstá téměř o 30 % riziko mozkové mrtvice a téměř o 20 % riziko infarktu myokardu.

Vysoký krevní tlak je uměle definován na základě zvýšeného diastolického krevního tlaku (obvykle nad 90 mm Hg, viz obrázek), i když u některých, zvláště starších jedinců, může být zvýšený jen systolický krevní tlak (nad 160 mm Hg). Jak název esenciální napovídá, příčiny hypertenze nejsou známy. Genetické studie ukázaly, že normální úroveň krevního tlaku je podmíněna mnoha geny malého účinku, jejichž efekty jsou navíc modifikovány faktory prostředí. Podobně je podmíněná i esenciální hypertenze. Relativně vzácně se u člověka vyskytují formy hypertenze podmíněné změnou (mutací) jednoho genu velkého účinku, tedy monogenně. Příkladem ″monogenní hypertenze″ je familiární hyperaldosteronizmus, kdy ke zvýšení krevního tlaku vede nadprodukce aldosteronu, způsobená mutací genu pro jeho syntézu. U takovéto monogenní formy hypertenze mají všichni postižení jedinci výše zmíněnou mutaci, a protože tak existuje dobře definovaný vztah mezi abnormálním genem a hypertenzí, označuje se pak takový gen jako “nezbytný″ pro vývin choroby. Pro většinu nemocí (včetně esenciální hypertenze) však není takovýto přímý vztah mezi genotypem a fenotypem zřejmý. Zkoumá-li se pak účinek určitých genů na regulaci krevního tlaku, obvykle se zjistí, že ne všichni jedinci s vysokým krevním tlakem nesou “hypertenzní″ alelu (variantu) daného genu a naopak, že ne všichni kontrolní jedinci s normálním krevním tlakem nesou “normotenzní″ alelu.

Protože tedy neexistuje přímý vztah mezi specifickými alelami a krevním tlakem, byla navržena hypotéza, že esenciální hypertenze je podmíněna nikoliv “nezbytnými″, ale spíše “predisponujícími″ geny, které riziko vývinu hypertenze pouze zvyšují. Odhalení takovýchto “predisponujících″ genů je ovšem velmi obtížné. Studium zvířecích modelů esenciální hypertenze ukázalo, že ne veškerá variabilita v krevním tlaku populací pokusných zvířat je podmíněna společnými efekty mnoha ″predisponujících″ genů s malými účinky, ale že se uplatňují i výraznější efekty “nezbytných″ genů. To je povzbudivé, protože zřetelné fenotypové projevy genů jsou základní podmínkou pro jejich odhalení. Předpokládá se, že způsob, jak genová výbava určuje krevní tlak (a tím i esenciální hypertenzi) u lidí, by mohl být srovnatelný. Pro odhalení genů odpovědných za vysoký krevní tlak se u člověka nejčastěji používají dvě metody – asociační a vazebné studie.

Asociační studie

porovnávají skupiny jedinců s vysokým a normálním krevním tlakem a zjišťují, mají-li jedinci s esenciální hypertenzí alely (varianty) určitých genů častěji než jedinci s normálním krevním tlakem. Obvykle se studují geny, o nichž se dá na základě provedených fyziologických a biochemických studií předpokládat, že by se mohly účastnit regulace krevního tlaku. Nejproblematičtější součástí asociačních studií je výběr hypertenzních jedinců a adekvátní kontrolní skupiny jedinců s normálním krevním tlakem; v ideálním případě by se obě skupiny měly lišit jen ve frekvencích alel, které ovlivňují krevní tlak. To mají zaručit obvyklé požadavky, aby skupiny byly shodné rasově a etnicky. Je ovšem zřejmé, že vzhledem k nesmírné genetické variabilitě lidské populace není téměř možné sestavovat geneticky homogenní soubory ani v rámci jednotlivých etnických skupin. Byly popsány asociace hypertenze například s geny pro α2-adrenergní receptory, antigeny hlavního histokompatibilního komplexu, pro renin, inzulinový receptor nebo angiotenzinogen. Tyto pozitivní výsledky naznačují možnost, že výše uvedené geny ovlivňují vývin esenciální hypertenze. Vzhledem k obtížně definovatelným kontrolám je však nutné všechny výše uvedené výsledky považovat za předběžné, dokud nebudou potvrzeny dalšími studiemi.

Vazebné studie

Pomocí vazebných studií se zjišťuje, zda se při předávání alel určitých genů z generace na generaci předává i predispozice k hypertenzi. Vazebné studie, které využívají kombinovaná data z více rodokmenů, nejsou příliš vhodné, protože:

• esenciální hypertenze je předpokládaně geneticky heterogenní, tzn. že i v rámci jedné rodiny mohou mít jedinci zvýšený krevní tlak z různých genetických příčin,
• je prakticky nemožné získat srovnatelné údaje o hodnotách krevního tlaku jedinců z několika následných generací,
• někteří jedinci v rodokmenu mohou mít “predisponující″ alelu, aniž by měli hypertenzi, což by mohlo vést k chybné interpretaci vazebné analýzy.

Využívají se proto odlišné strategie, z nichž nejjednodušší je studium párů hypertenzních příbuzných, nejčastěji sourozenců. Při vazebné analýze se pak zjišťuje, zda páry příbuzných s esenciální hypertenzí sdílejí původem identické alely vybraných kandidátních genů častěji, než by odpovídalo náhodě. Ve srovnání s rodokmenovými studiemi nemají analýzy hypertenzních příbuzných tři výše zmíněné nedostatky, nevýhodou je ale nižší statistická síla takovýchto testů ve srovnání s klasickými metodami analýzy vazby. Statistická síla těchto testů je totiž závislá hlavně na tom, jak daná alela zvyšuje riziko onemocnění u příbuzných ve srovnání s rizikem, jemuž je vystavena celá populace. V moderních společnostech má esenciální hypertenzi až 25 % obyvatelstva středního věku (obrázek). Má-li navíc daný jedinec sourozence s vysokým krevním tlakem, zvyšuje se dále riziko, neboť se svými sourozenci může sdílet i geny podmiňující vývin hypertenze. Protože však dědičnost esenciální hypertenze je poměrně nízká, není riziko, jemuž je vystaven jedinec s hypertenzními příbuznými, podstatně vyšší než riziko, jemuž je v průměru vystavena celá populace. V takovém případě je statistická síla vazebného testu poměrně malá. Vazebné studie ukázaly na možnou účast následujících kandidátních genů při vývinu esenciální hypertenze: gen pro angiotenzinogen, geny hlavního histokompatibilního komplexu, gen pro angiotenzinogen konvertující enzym aj. Podobně jako v případě asociačních analýz, i tyto výsledky je zatím nutno považovat za předběžné. Vážným problémem genetických analýz u lidí je i fakt, že se často nepoužívají aktuální hodnoty krevního tlaku hypertoniků (většinou pro komplikace s vysazením antihypertenzní léčby) a skupiny s vysokým a normálním krevním tlakem jsou vytvořeny uměle; pak se do “hypertenzní″ skupiny zahrnují jedinci s diastolickým tlakem v širokém rozmezí, např. od 90 do 130 mm Hg (obrázek). Takto nepřesně definovaný fenotyp může značně kompromitovat výsledky genetických analýz.

Zvířecí modely esenciální hypertenze

Výsledky asociačních a vazebných analýz esenciální hypertenze jsou velmi nadějné, má-li však být cílem těchto studií definitivní důkaz pro účast specifických genů na regulaci krevního tlaku, pak jejich statistická síla je pravděpodobně nedostatečná a experimentální přístupy značně omezené. Někteří badatelé se proto snaží detegovat geny odpovědné za hypertenzi u zvířecích modelů. Předpokládá se, že vzhledem k rozsáhlým podobnostem mezi genomy lidí a zvířat budou homologní geny následně odhaleny u lidí. Mezi nejčastěji používaná experimentální zvířata patří laboratorní potkani, především dva inbrední kmeny, kmen SHR (spontánně hypertenzní potkan) a Dahlův kmen SS (salt-sensitive), který citlivě reaguje na sůl v potravě zvýšením krevního tlaku. Byly vyšlechtěny i další kmeny, označené podle místa vzniku, např. lyonské, milánské, novozélandské, pražské aj. Všechny tyto modelové hypertenzní kmeny byly získány z původně geneticky nehomogenních populací potkanů soustavnou, po řadu generací trvající selekcí zvířat s nejvyšším krevním tlakem. Pomocí úzké příbuzenské plemenitby byl vysoký krevní tlak zafixován a po 20 a více generacích sourozeneckého páření se kmeny staly inbredními, tzn. že všichni jedinci daného kmene jsou geneticky stejní. To je velmi výhodné, protože mohou být dobře porovnávány výsledky z různých laboratoří. Současně s hypertenzními modely byly vytvořeny i kontrolní inbrední kmeny s normálním krevním tlakem. Ukázalo se však, že pro odhalení genů odpovědných za hypertenzi není možné takovéto kontroly pouze srovnávat s hypertenzními kmeny, protože se od nich liší nejen v genech kódujících krevní tlak, ale i v mnoha dalších. Genetické rozdíly, zjištěné mezi hypertenzními a kontrolními kmeny, pak pravděpodobně nemají s regulací krevního tlaku nic společného. Totéž platí i pro mezikmenové rozdíly v řadě fyziologických či biochemických znaků, které mohou být navíc spíše důsledkem vysokého krevního tlaku než jeho primární příčinou. K odhalení genů regulujících krevní tlak jsou proto používány vazebné analýzy geneticky segregujících populací, například F2–generací odvozených od hypertenzních a normotenzních inbredních kmenů. Pomocí vazebných analýz byla u hypertenzních kmenů potkana zjištěna asociace více než 10 genů s krevním tlakem. V důsledku polygenní (více geny podmíněné) dědičnosti spontánní hypertenze a značné negenetické variability naměřených hodnot krevního tlaku není ale možné pomocí vazebných analýz geny odpovědné za vznik hypertenze přímo identifikovat, ale pouze určit jejich umístění do relativně velkých chromozomových úseků. V posledních letech byly proto z dosavadních zvířecích modelů esenciální hypertenze vytvořeny nové speciální kmeny (rekombinantní inbrední nebo kongenní kmeny), které nabízejí oproti standardním modelům a jejich normotenzním kontrolám řadu výhod.