Генетический полиморфизм гликопротеиновых рецепторов

Кардиоквалификация
А.А. Гусина,
РНПЦ «Мать и дитя» (Минск)
Генетический полиморфизм
гликопротеиновых рецепторов
тромбоцитов как фактор риска
тромбообразования
Тромбоциты – безъядерные клетки дискообразной формы, которые
продуцируются мегакариоцитами костного мозга и играют ключевую
роль в процессах сосудисто-тромбоцитарного гемостаза. Гликопротеиновые рецепторы тромбоцитов имеют первостепенное значение для
адгезии и агрегации и, следовательно, для осуществления гемостатической функции тромбоцитов [1]. Таким образом, полиморфизм генов,
регулирующих экспрессию или активность этих рецепторов, может
оказывать влияние на течение и исходы любого заболевания, в патогенез которого вовлечена система гемостаза. Кроме того, гликопротеиновые рецепторы в совокупности с HLA антигенами и антигенами системы
ABO определяют антигенные свойства тромбоцитов. С наличием поТаблица 1
Аллельные формы гликопротеиновых рецепторов тромбоцитов [2, 3]
Аллельная форма
GPIa: Glu505/Lys505
GPIa: Thr799/Met799
GPIbα: Thr145/Met145
GPIbβ: Gly15/Glu15
GPIIb: Ile843/ Ser843
GPIIb: Val837/Met837
GPIIIa: Leu33/ Pro33
GPIIIa: Leu40/Arg40*
GPIIIa: Arg62/Gln62
GPIIIa: Arg143/Gln143
GPIIIa: Pro407/Ala407
GPIIIa: Arg489/Gln489
GPIIIa: Arg636/Cys636
Частоты аллелей в популяциях
европейских стран (%)
89/11
99/<1
93/7
99/<1
61/39
97/3
85/15
99,5/0,5
99,9/<0,1
99/<1
99,9/<0,1
99,9/<0,1
99,9/<0,1
* - эти аллельные формы серологически не различимы
«Кардиология в Беларуси» № 3 (04), 2009
17
Серологическое
обозначение
Brb/Bra, HPA5a/5b
Sitb/Sita, HPA12aw/12bw
Kob/ Koa, HPA2a/2b
Iya/ Iyb, HPA11aw/11bw
Baka/Bakb, HPA9a/9b
HPA3a/3b
PIA1/PIA2, HPA1a/1b
HPA1a/1b
HPA10a/10b
Pena/Penb HPA4a/4b
Moa/Mob, HPA7a/7b
CAa/CAb, HPA6a/6b
Sra/Srb, HPA8a/8b
Генетический полиморфизм гликопротеиновых рецепторов тромбоцитов
как фактор риска тромбообразования
IIb
IIIa
Ca2+
Ca2+
CHYMO
Ca2+
Ca2+
Рисунок 1
Структура фибриногенового рецептора тромбоцитов [3]
лиморфизма гликопротеиновых рецепторов связывают развитие двух
иммунологических синдромов: неонатальной аллоиммунной тромбоцитопении и посттрансфузионной пурпуры. Основные варианты полиморфизма гликопротеиновых рецепторов представлены в табл. 1.
Гликопротеиновые рецепторы тромбоцитов принадлежат к различным семействам: интегринам, гликопротеинам, богатым лейцином,
молекулам адгезии клеточных иммуноглобулинов, селектинам, квадраспандинам, существуют и рецепторы смешанного происхождения [1, 3].
Интегриновые рецепторы тромбоцитов участвуют в процессах адгезии и межклеточных взаимодействиях. Это гетеродимерные комплексы,
состоящие из α- и β-субъединиц. Известно о существовании 13 α- и 17
β-субъединиц. В зависимости от состава различают несколько групп интегриновых рецепторов: VLA (very late activation antigen), семейство CAM
(leukocyte cell adhesion molecules), цитоадгезины, β 4-β6-содержащие интегрины [1].
Рецептор GPIIb/IIIa (фибриногеновый рецептор, αIIbβ3). Рецептор
GPIIb/IIIa входит в состав группы цитоадгезинов. Этот рецепторный
комплекс является наиболее многочисленным среди всех рецепторов
тромбоцита. Структура рецептора представлена на рис. 1.
На поверхности тромбоцита, находящегося в спокойном состоянии,
имеется около 40000-80000 рецепторов GPIIb/IIIa. Еще 20000-40000 рецепторов располагаются внутри тромбоцита, преимущественно на мембранах α-гранул и канальцевой системы [1, 2].
18
Кардиоквалификация
Молекула GPIIb имеет массу 145 кДа и состоит из 2-х α-цепей, связанных дисульфидной связью. В структуре GPIIb имеется четыре кальцийсвязывающих домена, которые обеспечивают нормальное функционирование рецептора, поскольку ассоциация GPIIb с GPIIIa и стабильность
комплекса зависят от присутствия ионов кальция [2]. Молекулу GPIIIa
образует β3-цепь массой 92 кДа. Гены, кодирующие GPIIb и GPIIIa, располагаются на длинном плече 17-й хромосомы (q 21-22). Гены находятся
в непосредственной близости друг от друга, что объясняет их координированную экспрессию [4].
GPIIb и GPIIIa синтезируются в виде молекул-предшественников, которые быстро ассоциируют и превращаются в пре-GPIIb/IIIa комплекс.
В аппарате Гольджи GPIIb расщепляется в положении 859 на легкую и
тяжелую цепи, которые остаются связанными дисульфидной связью.
После гликозилирования комплекс транспортируется на клеточную поверхность, где претерпевает окончательную конформацию [2].
Рецептор GPIIb/IIIa играет ключевую роль в процессах адгезии и
агрегации тромбоцитов [1, 2, 3, 5]. Если тромбоциты находятся в неактивированном состоянии, рецепторный комплекс не может связываться
с лигандами. Под влиянием определенных индукторов агрегации (аденозиндифосфата (АДФ), тромбина, тромбоксана, коллагена) комплекс
GPIIb/IIIa активируется и взаимодействует с различными лигандамибелками – фибриногеном, фибронектином, фактором фон Виллебранда, витронектином, тромбоспондином [6]. Взаимодействие с этими
белками, в первую очередь с фибриногеном, опосредует агрегацию
тромбоцитов. Механизм действия GPIIb/IIIa рецептора заключается в
его способности узнавать две характерные аминокислотные последовательности. Первая состоит из аминокислот Arg-Gly-Asp, она обнаружена в фибронектине, факторе Виллебранда, витронектине, а также и в
α-цепях молекул фибриногена, причем на каждую половину молекулы
фибриногена приходится по две ключевых последовательности ArgGly-Asp. Вторая цепочка аминокислот, узнаваемая GPIIb/IIIa рецепторами тромбоцитов, представляет собой Lys-Gln-Ala-Gly-Asp-Val. В отличие
от цепочки Arg-Gly-Asp, цепочку Lys-Gln-Ala-Gly-Asp-Val обнаружили
только на карбоксильном конце γ-цепей молекулы фибриногена. Таким образом, в общей сложности рецептор GPIIb/IIIa имеет три участка
связывания с фибриногеном: 109-171 и 211-222 GPIIIa и 296-313 GPIIb.
При переходе рецептора в активное состояние происходит связывание
аминокислотных остатков 572-575 молекулы фибриногена с рецептором преимущественно между остатками 109-171 GPIIIa [2]. Другая цепь
фибриногена связывается с рецептором другого тромбоцита, образуя
мостики между тромбоцитами и обеспечивая межклеточную когезию
[2, 6]. Участок 296-313 GPIIb рецептора обеспечивает взаимодействие с
γ-цепью молекулы фибриногена [2].
Мутации генов, кодирующих α- и β-цепи фибриногенового рецептора тромбоцитов, могут приводить к повышению чувствительности
рецептора к специфическим лигандам, что сопровождается повышенной агрегацией тромбоцитов и, следовательно, увеличением риска
тромбообразования. Наиболее изученной является мутация в позиции
1565 второго экзона гена, кодирующего β3 – субъединицу рецептора
GPIIb/IIIa. Мутация описана Newman et al. в 1989 г. [7]. Замена Т на С в
«Кардиология в Беларуси» № 3 (04), 2009
19
Генетический полиморфизм гликопротеиновых рецепторов тромбоцитов
как фактор риска тромбообразования
Роль мутации Leu33Pro
GPIIb/IIIa в развитии
венозных тромбозов
недостаточно изучена
и требует уточнения.
По мнению некоторых
авторов, носительство
этой мутации может
способствовать
увеличению риска
возникновения
венозных тромбозов
[19], другие, напротив,
отрицают связь
наличия мутации
с повышенной
вероятностью
развития венозных
тромбозов [2, 16, 20]
этом участке приводит к замещению остатка аминокислоты лейцина
в позиции 33 белка на остаток пролина, что сопровождается конформационными изменениями в сайте связывания фибриногена [7, 8, 9].
Гетерозиготными носителями данной мутации являются от 15 до 30%
жителей европейских стран. Гомозиготное носительство мутации обнаруживается примерно у 1% здоровых лиц [8, 9]. Полиморфизм усиливает сигнальные функции гликопротеинового комплекса и перестройку
цитоскелета тромбоцитов после активации. У носителей отмечена повышенная АДФ-индуцированная агрегация тромбоцитов in vitro [10]. Гомозиготное носительство мутации Leu33Pro GPIIb/IIIa считают фактором
риска развития инфаркта миокарда и ишемического инсульта, особенно
у лиц моложе 50 лет. Вероятность инфаркта миокарда у гомозиготных
носителей мутации в 1,8-6,2 выше, чем у лиц с нормальным генотипом
[3, 11, 12]. Носительство мутации как в гетеро-, так и в гомозиготном состоянии увеличивает опасность ре-стеноза после коронарного стентирования [13], а также может быть причиной развития резистентности к
терапии аспирином [14]. Кроме того, наличие этой мутации сопряжено
с повышенным риском возникновения опухолей, посттрансфузионной
пурпуры и неонатальной аллоиммунной тромбоцитопении [9, 15]. В то
же время ряд исследователей [16, 17] отрицает наличие связи между
носительством этой мутации и развитием тромбоза артериальных сосудов, либо считают риск развития тромбоза, обусловленный этим фактором, минимальным [18]
Описан также полиморфизм гена GPIIb, обусловленный заменой Т
на G в 26 экзоне, что ведет к замене аминокислоты изолейцина на серин
в позиции 843. Возможно, существует связь полиморфизма Ile843Ser с
развитием атеротромбоза у женщин в постменопаузе [5].
Ibα
V
V
WF
IX
Ibα
Ibß
V
WF
Ibß
-s-s-
-s-s-
Рисунок 2
Структура рецептора GPIb-IX-V
20
IX
Кардиоквалификация
Рецептор GPIb-IX-V
Рецептор GPIb-IX-V – главный тромбоцитарный рецептор для фактора Виллебранда. GPIb-IX-V относится к группе гликопротеинов, богатых
лейцином, и состоит из четырех субъединиц: GPIbα (143 kDa), GPIbß (22
kDa), GPIX (20 kDa) и GPV (83 kDa). Это гептамер, в котором одна молекула GPV нековалентно связана с двумя молекулами GPIb и GPIX (рис. 2).
Плотность рецептора составляет 25000 на тромбоцит [1, 2].
•
– богатые лейцином домены; -S-S – дисульфидная связь между
GPIbα и GPIbß; vWF – сайт связывания с фактором Виллебранда [3]
Общность строения молекул, образующих комплекс GPIb-IX-V,
связана с наличием в их структуре различного числа богатых лейцином участков. GPIb-IX-V обеспечивает начальную адгезию тромбоцитов к субэндотелию в результате связывания фактора Виллебранда с
N-терминальным концом GPIbα. Ген, кодирующий GPIbα, расположен
на коротком плече 17-й хромосомы [2, 3].
Наиболее изученными являются два полиморфизма гена GPIbα, которые связаны с повышенным риском возникновения артериальных
тромбозов. Первый – результат наличия различного числа тандемных
повторов 39 пар нуклеотидов (VNTR), кодирующих 13 аминокислотных
остатков в макрогликопептидной части молекулы GPIbα. В зависимости
от количества повторов различают 4 варианта GPIbα –D, C, B, A. Вариант D содержит один повтор, С – два и т.д. Наиболее распространенным
среди населения европейских стран является аллель С, его частота достигает 82% [3].
Второй частый полиморфизм гена GPIbα – точечная замена С на Т
в 3550 позиции, что приводит к замещению триптофана на метионин в
позиции 145 (Thr145Met). Частота этого мутантного аллеля составляет
7 и 16% среди жителей Европы и Японии соответственно [3, 21]. VNTR и
Thr145Met нередко сочетаются. При этом аллель Thr145 ассоциируется,
как правило, с VNTR С, а Met145 с вариантами VNTR А и В. Частоты различных аллелей VNTR и Thr145Met в популяциях европейских стран и
Японии представлены в табл. 2.
Замена Thr145Met приводит к конформационным изменениям
молекулы GPIbα в сайте связывания фактора Виллебранда. Аллели
145Met, VNTR А и В ассоциируются с 2-3-кратным увеличением риска
тромботического поражения коронарных артерий и сосудов головного
мозга [19, 18, 21].
Таблица 2
Частота аллелей GPIbα в различных популяциях [3]
Аллель
Thr145 VNTR C
Thr145 VNTR D
Met145 VNTR B
Met145 VNTR C
Met145 VNTR A
«Кардиология в Беларуси» № 3 (04), 2009
Частота аллеля (%)
Европейские страны
Япония
82
54
11
30
7
1
<1
<1
<1
15
21
Генетический полиморфизм гликопротеиновых рецепторов тромбоцитов
как фактор риска тромбообразования
Collagen
α1
ß1
Рисунок 3
Структура рецептора GPIa/IIa [3]
Описан также полиморфизм гена GPIbα, обусловленный заменой Т
на С в типичной последовательности Kozak*. Носительство аллеля С обнаруживается у 15% жителей европейских стран и сопровождается увеличением трансляции мРНК GPIbα и усилением экспрессии рецептора
на поверхности тромбоцитов. Вместе с тем связь между носительством
мутантного аллеля и развитием артериальных тромбозов не была доказана [3, 22].
GPIa/IIa (коллагеновый рецептор, α2β1, VLA-2)
Рецептор GPIa/IIa относится к группе интегринов и играет фундаментальную роль в адгезии тромбоцитов к коллагену [1, 2, 23]. Структура
рецептора представлена на рис. 3.
* - типичная последовательность Kozak – последовательность нуклеотидов (gcc)gccRccAUGG мРНК эукариот, где R – пуриновое основание (аденин или гуанин).
Адгезия тромбоцитов к коллагену вызывает быстрое изменение облика тромбоцитов, секрецию содержимого гранул и трансформацию
поверхностных рецепторов в активное состояние. Количество рецепторов GPIa/IIa на поверхности тромбоцита относительно невелико (порядка 1000-3000 на тромбоцит) и, в отличие от числа таких рецепторов,
как GPIIb/IIIa и GPIb-IX-V, может существенно варьировать у здоровых
лиц. При этом изменяется главным образом экспрессия α2-субъединицы
рецептора, а не β1. Уровень экспрессии рецепторов GPIa/IIa зависит от
генотипа и коррелирует с интенсивностью коллаген-индуцированной
адгезии и агрегации тромбоцитов [23]. Описаны два полиморфизма
C807T и G873A в 7-м и 8-м экзонах гена α2 субъединицы, которые не
приводят к изменению аминокислотной последовательности белка, но
ассоциируются с повышением плотности рецептора на тромбоцитах и
22
Кардиоквалификация
других клетках и усилением адгезии тромбоцитов [23, 24]. Носительство
аллеля Т807 обнаруживается у 35% населения европейских стран [25] и
сопровождается увеличением риска инфаркта миокарда и инсульта у
лиц моложе 62 лет [26]. Вместе с тем в ряде исследований связи между
развитием тромбозов артериальных сосудов и носительством этой мутации обнаружено не было [3, 25].
„ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Генетический полиморфизм гликопротеиновых рецепторов тромбоцитов чрезвычайно широко распространен среди жителей Европейских стран. Сведения о роли этой наследственной аномалии в развитии
тромбозов артериальных и венозных сосудов весьма противоречивы,
что обусловлено существованием множества генетических и приобретенных факторов, способствующих развитию тромбозов. Это затрудняет изучение патогенеза данных состояний и точную оценку вклада
каждого из факторов риска. Вместе с тем, высокая частота аномалий
рецепторов тромбоцитов, важнейшая роль тромбоцитарного звена гемостаза в возникновении артериальной окклюзии, свидетельствуют о
необходимости и перспективности продолжения исследований в этой
области, особенно в направлении изучения кумулятивных и синергических эффектов сочетания полиморфизма тромбоцитарных рецепторов
и установленных факторов риска тромбообразования.
„ ЛИТЕРАТУРА
1. Окороков, А.Н. Диагностика болезней внутренних органов / А.Н. Окороков. – Москва: Медицинская литература, 2002. – Т. 5. – 489 с.
2. Newman, P.J. Inherited disorders of platelets / P.J. Newman, M. Poncz / The metabolic and
molecular bases of inherited disease / C. R. Scriver et [al.]; under redaction of C. R. Scriver, A.
L.Beaduet, W. S. Sly. – N.Y., 1995. – Vol. 3. – P. 3335-3367.
3. Bussel, J.B. Platelets: New Understanding of Platelet Glycoproteins and Their Role in Disease / J.B.
Bussel [et al.] // Hematology. – 2000. – P. 222-240.
4. Bray, P.F. Physical linkage of the genes for platelet membrane glycoproteins IIb and IIIa / P.F. Bray
[et al.] / Proc. Natl. Acad. Sc. USA. – 1988. – V. 85. – P.8683-8687.
5. Макацария, А.Д. Бицадзе В.О. Тромбофилии и противотромботическая терапия в акушерской практике / А.Д. Макацария, В.О. Бицадзе. – М.: Триада-Х, 2003. – 903 с.
6. Farrell, D.H. Role of fibrinogen α- and γ-сhain sites in platelet aggregation / D.H. Farrell [et al.] //
PNAS. – 1992. – Vol. 89. – P. 10729-10732.
7. Newman, P.J. The human platelet alloantigens, PlA1 and PlA2, are associated with a leucine33/
proline33 amino acid polymorphism in membrane glycoprotein IIIa, and are distinguishable by
DNA typing / P.J. Newman [et al.] // J. Clin. Invest. – 1989. – Vol. 83. – P.1778-1781.
8. Bennett, J.S. Effect of the PlA2 alloantigen on the function of ß 3-integrins in platelets / J.S.
Bennett [et al.] // Blood. – 2001. – Vol. 97, № 10. – P. 3093-3099.
«Кардиология в Беларуси» № 3 (04), 2009
23
Генетический полиморфизм гликопротеиновых рецепторов тромбоцитов
как фактор риска тромбообразования
9. Bojesen, E.B. Integrin ß3 Leu33Pro Homozygosity and Risk of Cancer / E.B. Bojesen [et al.] // JNCI.
– 2003. – Vol. 95. – P. 1150–157.
10. O’Donnell, С.J. Genetic and environmental contributions to platelet aggregation. The
Framingham heart study / С.J. O’Donnell [et al.] // Circulation. – 2001. – Vol. 103. – P. 3051.
11. . Ardissino, D. Prothrombotic genetic risk factors in young survivors of myocardial infarction / D.
Ardissino [et al.] // Blood. – 1999. – Vol. 94. – P. 46–51.
12. Weiss, E.J. A polymorphism of a platelet glycoprotein receptor as an inherited risk factor for
coronary thrombosis / E.J. Weiss [et al.] // N. Engl. J. Med. – 1996. – Vol. 334. – P. 1090-1094.
13. Kastrati, A. PlA Polymorphism of platelet glycoprotein IIIa and risk of restenosis after coronary
stent placement / A. Kastrati [et al.] // Circulation. – 1999. – Vol. 99. – P. 1005-1010.
14. Szczeklik, F. Reasons for resistance to aspirin in cardiovascular disease / F. Szczeklik [et al.] //
Circulation. – 2002. – Vol. 106. – P. 181.
15. Ouwehand, W. Management of severe alloimmune thrombocytopenia in the newborn / W.
Ouwehand [et al.] // Arch. Dis. Child. Fetal .Neonatal. Ed. – 2000. – Vol. 82. – P. F173-F175.
16. Ridker, P. PIA1/A2 polymorphism of platelet glycoprotein IIIa and risks of myocardial infarction,
stroke, and venous / P. Ridker [et al.] // Lancet. – 1997. – Vol. 349 – P. 385-388.
17. Herrmann, S. The Leu33/Pro polymorphism (PlA1/PlA2) of the glycoprotein IIIa (GPIIIa) receptor
is not related to myocardial infarction in the ECTIM Study. Etude Cas-Temoins de l’Infarctus du
Myocarde / S. Herrmann [et al.] // Thromb Haemost. – 1997. – Vol. 77. – P. 1179-1181.
18. Feinbloom, D. Assessment of hemostatic risk factors in predicting arterial thrombotic events /
D. Feinbloom [et al.] // Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. – 2005. – Vol. 25 – P.
2043.
19. Lane, D.A. Role of hemostatic gene polymorphisms in venous and arterial thrombotic disease /
D.A. Lane [et al.] // Blood. – 2000. – Vol. 95, № 5. – P. 1517-1532.
20. Hooper, W.C. The relationship between polymorphisms in the endothelial cell nitric oxide synthase
gene and the platelet GPIIIa gene with myocardial infarction and venous thromboembolism in
african americans / W.C. Hooper [et al.] // Chest. – 1999. – Vol. 116. P. 880-886.
21. Murata, М Coronary artery disease and polymorphisms in a receptor mediating shear stress–
dependent platelet activation / M. Murata [et al.] // Circulation. – 1997. – Vol. 96. – P. 3281-3286.
22. Williams, M. Genetics of arterial prothrombotic risk states / M. Williams [et al.] // Experimental
biology and medicine. – 2001. – Vol. 226. – P. 409-419.
23. von Beckerath, N. Glycoprotein Ia gene C807T polymorphism and risk for major adverse cardiac
events within the first 30 days after coronary artery stenting / N. von Beckerath [et al.] // Blood.
– 2000. – Vol. 95, № 11. – P. 3297-3301.
24. Kunicki, T. Variability of integrin alpha 2beta 1 activity on human platelets / T. Kunicki [et al.] //
Blood. – 1993. – Vol. 82. – P. 2693.
25. Corral, J. Role of the 807 C/T polymorphism of the a 2 gene in platelet GP IA collagen receptor
expression and function effect in thromboembolic diseases / J. Corral [et al.] // Thrombosis and
Haemostasis. – 1999. – Vol. 81, № 6. – P. 951-956.
26. Santoso, S. Association of the Platelet Glycoprotein Ia C807T Gene Polymorphism With Nonfatal
Myocardial Infarction in Younger Patients / S. Santoso [et al.] // Blood. – 1999. – Vol. 93., № 8 – P.
2449-2453.
24