Metabolizmus tuků a krevní tlak

Nedávno se objevila hypotéza, že příčinou esenciální hypertenze (vysokého tlaku nevzniklého následkem jiné choroby, viz Vesmír 74, 485, 1995/9 a Vesmír 77, 515, 1998/9) mohou být genetické poruchy metabolizmu glukózy a tuků. Studie zdravých potomků rodičů trpících esenciální hypertenzí i analýzy odpovídajících zvířecích modelů prokázaly, že změny v metabolizmu tuků a glukózy mají na regulaci krevního tlaku značný vliv. Svědčí o tom například fakt, že pacienti s druhotným vysokým tlakem (provázejícím jinou chorobu) těmito poruchami netrpí. K témuž výsledku dospělo i pozorování metabolických poruch lipidů a glukózy v tukových buňkách izolovaných z hypertenzních zvířecích modelů. Co z toho vyplývá? Esenciální hypertenze představuje genetickou metabolickou poruchu regulace krevního tlaku.

Studie, které by vedly k odhalení genetického předurčení esenciální hypertenze v humánní medicíně, se dosud setkávaly s metodologickými problémy. Proto se výzkum zaměřil na laboratorní potkany, jejichž geny jsou lidským velmi podobné, a lze je tedy využít k zjišťování homologních genů u člověka. Spontánně hypertenzní potkani (kmen SHR) mají vysoký krevní tlak a řadu abnormalit metabolizmu tuků i glukózy. Z vazebných studií vyplynulo, že se geny odpovědné za zmíněné poruchy nacházejí vždy v téže oblasti 4. chromozomu, což vedlo k hypotéze, že za všechny uvedené abnormality je odpovědný jediný gen.

Hypotéza se pak potvrdila výzkumem kongenního kmene SHR­4, který je s kmenem SHR geneticky identický až na jeden úsek 4. chromozomu. Tento úsek byl na genetické pozadí SHR přenesen z jiného kmene (metodou opakovaných zpětných křížení a genomové selekce). Vzniklý kongenní kmen SHR-4 má ve srovnání s rodičovským kmenem SHR nižší krevní tlak, nižší hladiny mastných kyselin, nižší inzulinovou rezistenci atd. Díky tomu, že se kmeny SHR a SHR-4 liší jen v jediném úseku 4. chromozomu, poskytují rozdíly mezi nimi důkaz pro přítomnost onoho odpovědného genu v přeneseném chromozomálním úseku. Teď ale který gen to je (když přenesený chromozomální úsek jich obsahuje tisíce)?

K identifikaci podezřelého genu na 4. chromozomu nakonec přispěly DNA-biočipy, které umožnily porovnat expresi genů v tukové tkáni obou kmenů (spontánně hypertenzního i kongenního). Našla se řada genů s rozdílnou expresí, pozornost však vzbudil gen kódující protein Cd36. Tento gen se totiž našel i v přeneseném úseku 4. chromozomu u kongenního kmene (viz obr.)! Sekvenční analýza pak odhalila řadu mutací genu Cd36 u rodičovského kmene SHR, což potvrdilo, že jde opravdu o gen odpovědný za pozorované poruchy metabolizmu tuků a uhlovodíků. Definitivní důkaz pak poskytly transgenní myši se zvýšenou expresí genu Cd36, které vykázaly výrazné defekty v metabolizmu tuků i glukózy oproti kontrolám.

Protein Cd36 se vyskytuje na povrchu tukových buněk, kde váže mastné kyseliny a přenáší je přes membránu do nitra buněk. Hojně se vyskytuje také v srdečním svalu a kosterním svalstvu. Nedostatek tohoto proteinu proto způsobuje poruchu metabolizmu tuků a glukózy, charakteristickou pro kmen hypertenzních potkanů. Nedostatek téhož proteinu byl však popsán i u lidí, kde je často spojován se zvýšeným rizikem vzniku kardiovaskulárních chorob, a proto je možné, že běžně se vyskytující varianty genu Cd36 podmiňují syndrom inzulinové rezistence i u lidí. U těchto patofyziologických stavů se totiž zatím neví, zda jde o mutace jednoho, nebo několika genů, zda jsou tyto mutace běžné, nebo vzácné, kdy v průběhu evoluce vznikly a jakými selekčními mechanizmy jsou ovlivňovány. Odhalení mutace genu Cd36 představuje vůbec jednu z prvních genetických variant podmiňujících „komplexní“ znaky. Budoucnost ukáže, zda jde o typický případ genetické podmíněnosti komplexních znaků. (Nature Genet 21, 76–83, 1999) ¹⁾