Хомозиготно носителство. PAI мутацията като рисков фактор за исхемичен мозъчен инсулт при пациенти под 50-годишна възраст

Инхибиторът на плазминогенния активатор-1 (PAI-1) е основният за тъканния тип плазминогенен активатор (tPA). Намаленият фибринолитичен капацитет, дължащ се на повишените плазмени нива на PAI-1, играе важна роля в патогенезата на тромботичните инциденти[1]. Лица, които са хомозиготни за 4G алела, имат увеличени плазмени PAI-1 концентрации в сравнение с тези с 5G алела[2]. Този полиморфизъм е изследван широко и в някои проучвания е установено, че разпространението на 4G алела е по-голямо при заболявания на коронарните артерии, менингококов септичен шок, остеонекроза, тежка прееклампсия, диабетна нефропатия тип 2, белодробен тромбоемболизъм (БТЕ)[1,3,4].

Генът SERPINE1 е отговорен за производството на PAI-1. PAI-1 участва в хемостазата, като инхибира действието на плазминогенните активатори. Тези протеини, включително урокиназният плазминогенен активатор (u-PA) и тъканният тип плазминогенен активатор, превръщат плазминогена до неговата активна форма – плазмин (Фиг. 1). Плазминът участва във фибринолизата. Чрез инхибиране на превръщането на плазминогена в плазмин, PAI-1 предотвратява фибринолизата.

Хетерозиготните патогенни варианти в SERPINE 1 гена могат да бъдат свързани с качествен дефицит на PAI-1 (т.е. нормални нива на PAI-1 и намалена активност на PAI-1), чието клинично значение е неизвестно[5]. SERPINE1 включва девет екзона. Вариантът SERPINE1 С-820-817G (4_5) (4G/5G) е инсерция/делеция на четири или пет G-нуклеотидни остатъка в промоторния регион на SERPINE1.

4G алелът е свързан с по-висока плазмена PAI-1 активност. Повишаването на плазмената активност на PAI-1 води до намалена фибринолитична активност и повишен риск за артериална и венозна тромбоза, като е значим рисков фактор за коронарно артериално заболяване и повтарящ се спонтанен аборт[6]. В различните популации плазмените нива на PAI-1 антигенът се свързват с 4/5 гуанозин (4G/5G) полиморфизъм в промоторния регион на PAI-1 гена[7]. Хомозиготните носители на 4G алела имат най-високи нива на PAI-1, а 5G хомозиготните носители имат най-ниските нива на PAI-1[8,9]. Връзката между 4G/5G полиморфизма на PAI-1 гена и исхемичния инсулт е все още неясна. В някои проучвания се съобщава, че 4G/5G генотипът води до повишен риск от инсулт, но други изследователи съобщават, че същият генотип е неутрален[10-12]. Високите нива на PAI-1 са свързани със синдрома на инсулинова резистентност и с хипертриглицеридемия[13].

При исхемичния инсулт има сложно взаимодействие между генетични фактори, начин на живот и социални фактори. Генетичните фактори могат да имат различно въздействие в дадена популация поради действието на придобитите рискови фактори за исхемичен инсулт. Две независими проучвания, сравняващи зависимостта между PAI-1 4G/5G полиморфизма и риска от инсулт, са показали клинично значима връзка между генотипа на PAI-1 4G/5G и риска от бъдещ исхемичен инсулт[14]. Освен нарушената фибринолитична способност, дължаща се на високите нива на циркулиращия PAI-1, PAI-1 оказва влияние и върху процесите на пролиферация на гладкомускулните клетки[15]. PAI-1 4G алелът е свързан с повишен риск от исхемичен мозъчен инсулт (ИМИ) при хипер­триглицеридемия, като серумните триглицериди са предиктор на бъдещ инсулт само при 4G хомозиготите.

фигура 1: PAI-1^[1]

Хипертриглицеридемията се свързва с повишени плазмени нива на PAI-1[9]. Това се дължи на много нископлътен липопротеинов индуциращ транскрипционен фактор, свързващ се с PAI-1 промотора, припокривайки 4G/5G полиморфното място[16]. Рискът от инсулт, свързан с хипертриглицеридемия, може да се дължи на специфични за генотипа влияния върху PAI-1. Генотипът на PAI-1 е по-силен предиктор за бъдещ инсулт в сравнение с плазмения PAI-1 антиген, но се влияе и от други метаболитни, възпалителни и съдови фактори, намалявайки чувствителността на PAI-1 антигенните измервания като предиктор на инсулт[1]. Въпреки че има зависимост между полиморфизма на PAI-1 гена и мозъчния инсулт, повечето изследвания не са потвърдили такава връзка[11,12,17]. Резултатите от този тип проучвания, анализиращи взаимодействието между генетичните рискови фактори и ИМИ, са трудни за възпроизвеждане[18]. Недостатъчният брой пациенти може да доведе до фалшиво отрицателни резултати, както и различните популации (алелна хетерогенност).

Исхемичният мозъчен инсулт е сериозно социално-значимо заболяване, с висока степен на инвалидизиране. Повече от 10-15% от пациентите с ИМИ са на възраст под 55 години. В повечето случаи инсултите са криптогенни, като имат значение не само придобитите рискови фактори за съдови инциденти, но и генетичните. Все още е спорна ролята на PAI мутацията в етиологията на ИМИ, като не е рутинно изследването при пациентите с мозъчен инсулт (МИ). Факторите за тромбофилия се изследват най-често при млади пациенти с преживяна дълбока венозна тромбоза (ДВТ) или белодробна тромбемболия (БТЕ).

За определяне на рисковия профил за ИМИ проведохме проспективно изследване върху стационарни пациенти, преживели такъв, на възраст между 18-50 години, хоспитализирани в Клиниката по неврология на „Аджибадем Сити Клиник УМБАЛ Токуда”. Включиха се 101 пациенти с преживян ИМИ. Определена бе възрастова граница до 50 години, тъй като според редица проучвания се счита, че под тази възрастова граница има клинично значение изследването на наследствените рискови фактори[19-22]. Изследваха се 67 пациенти за носителство на мутацията PAI. Включена бе и контролна група с 69 пациенти на възраст от 18-50 години, без преживян ИМИ, но с изследвани фактори за тромбофилия, с оглед сравнителен анализ на рис­ковите фактори за мозъчно-съдови инциденти. Пациентите в контролната група се избраха на рандомизиран принцип.

От проведеното изследване се установи, че клинична значимост за тромботични събития има хомозиготно носителство на PAI мутацията – 4G/4G (Табл. 1). От групата на пациентите, преживели ИМИ, 40.3%[27] са хетерозиготни носители PAI-1 4G/5G, а хомозиготите по мутантния алел 4G/4G са 32.8%[22].

Анализира се взаимодействието на PAI мутацията с другите рискови фактори (генетични и придобити) в етиологията на исхемичния инсулт. Установиха се следните корелации: 7 от хомозиготните носители на мутантния алел 4G/4G са с артериална хипертония, както и 10 от пациентите без носителство на PAI мутация. При изследваните пациенти не се установи статистическа зависимост между артериалната хипертония и PAI мутацията, р=0.681. 14 от пациентите, които са хомозиготи по мутантния алел 4G имат и дислипидемия, а един е със захарен диабет. Не се установи статистическа значима зависимост между тези фактори, р=0.355. Тромбоза на артериален съд в каротидната или вертебро-базиларната система се установи при 25.0% от хомозиготите по мутантния алел 4G/4G и при 28.6% от хетерозиготните носители на мутацията (р=0.065), като рецидивиращ ИМИ са имали трима от хомозиготите по мутантния алел 4G/4G и трима от хетерозиготните носители на мутацията. Точният критерий на Фишер показа, че има статистически значима зависимост между PAI мутацията и наличието на рецидив на ИМИ (Р=0.0035).

Оцениха се количествено рисковите фактори за ИМИ и тяхното самостоятелно влияние чрез бинарна логистична регресия. Установиха се следните зависимости: с нарастването на възрастта с една година се увеличава рискът от инсулт с 1.11 пъти [OR=1.11; CI: (1.06-1.16); p<0.001]. При мъжете шансът за инсулт нараства с 3.79 пъти в сравнение с жените [OR=3.79; CI: (1.99-7.24); p<0.001]. Дислипидемията увеличава риска за ИМИ с 26.25 пъти в сравнение с нормалните стойности на липидите [OR=26.25; CI: (10.12-68.07); p<0.001], а артериалната хипертония с 36.27 пъти [OR=36.27; CI: (10.63-123.72); p<0.001]. Другите придобити рискови фактори, които увеличават значимо риска за ИМИ, са обструктивната сънна апнея и тютюнопушенето. Обструктивната сънна апнея увеличава този шанс с 1.00 пъти повече [OR=1.00; CI: (0.12-0.58); p<0.001, а тютюнопушенето с 2.87 пъти [OR=2.87; CI: (1.16-7.12); p=0.023]. От факторите за тромбофилия се установи, че хомозиготното носителство на PAI мутацията го увеличава 3.00 пъти [OR=3.00; CI: (0.70-12.93)].

Заключение
При пациентите с ИМИ е необходимо оценка на рисковите фактори за настъпването му. В млада възраст имат значение не само придобитите рискови фактори, но в повечето случаи генетичните, които са често с водеща роля. Правилното определяне на рисковите фактори за мозъчно-съдови инциденти, включително наличието на тромбофилия, има роля за ефективната вторична профилактика на нови тромботични събития.

От проведеното изследване се установи, че е необходимо изследването на пациентите за носителство на мутацията PAI при реализиран ИМИ в млада възраст. Като чести и статистически значими се определиха следните рискови фактори: артериална хипертония, дислипидемия, тютюнопушене, хомозиготно носителство на PAI мутацията, обструктивна сънна апнея, захарен диабет. Необходимо е провеждането на допълнителни клинични проучвания за определянето на генетичния рисков профил за МИ при пациенти в млада възраст.

книгопис:

1. Kohler, H., Grant, P. Mechanisms of disease: plasminogen-activator inhibitor type 1 and coronary artery disease. New Engl J Med, 2000, 342, 1792-1801.
   2. Eriksson, P., Kallin, B., Båvenholm, P. Allele-specific increase in basal transcription of the plasminogen-activator inhibitor 1 gene is associated with myocardial infarction. Proc Natl Acad Sci U S A, 1995, 92, 1851-1855.
   3. Westendorp, R., Hottenga, J., Slagboom, P. Variation in plasminogen-activator-inhibitor-1 gene and risk of meningococcal septic shock. Lancet, 1999, 354, 561-563.
   4. Zoller, B., Garcia de Frutos, P., Dahlback, B. A common 4G allele in the promoter of the plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) gene as a risk factor for pulmonary embolism and arterial thrombosis in hereditary protein S deficiency. Thromb Haemost, 1998,79, 802-807.
   5. DeSancho, M., Dorff , T., Rand, J. Thrombophilia and the risk of thromboembolic events in women on oral contraceptives and hormone replacement therapy. Blood Coagul Fibrinolysis, 2010, 21, 534-538.
   6. Huang, Z., Tang, W., Chen, Q. Plasminogen activator inhibitor-1 polymorphism confers a genetic contribution to the risk of spontaneous abortion: an updated meta-analysis. Reprod Sci, 2017, 01, 1.
   7. Grossmann, R., Geisen, U., Merati, G. et al. Genetic risk factors in young-adults with ‘cryptogenic’ ischemic cerebrovascular disease. Blood Coagul Fibrinolysis, 2002,13, 583-90.
   8. Fay, W., Parker, A., Condrey, L. Human plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) deficiency: characterization of a large kindred with a mutation in the PAI-1 gene. Blood, 1997, 07, 1, 90, 204-8.
   9. Hamsten, A., Wiman, B., de Faire, U. Increased plasma levels of a rapid inhibitor of tissue plasminogen activator in young survivors of myocardial infarction. N Engl J Med, 1985, 313, 1557-1563.
   10. Bang, C., Park, H., Ahn, M. 4G/5G polymorphism of the plasminogen activator inhibitor-1 gene and insertion/deletion polymorphism of the tissue-type plasminogen activator gene in atherothrombotic stroke. Cerebrovasc Dis, 2001, 11, 294-299.
   11. Catto, A., Carter, A., Stickland, M. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) 4G/5G promoter polymorphism and levels in subjects with cerebrovascular disease. Thromb Haemost, 1997, 77, 730-734.
   12. Hindorff, L., Schwartz, S. The association of PAI-1 promoter 4G/5G insertion/deletion polymorphism with myocardial infarction and stroke in young women. J Cardiovasc Risk, 2002, 9, 131-137.
   13. Hamsten, A., Eriksson, P., Karpe, F. Relationships of thrombosis and fibrinolysis to atherosclerosis. Curr Opin Lipidol, 1994, 5, 382-389.
   14. Per-Gunnar,W., Nilsson, N., Ardnor, S. et al. Plasminogen Activator Inhibitor-1 4G/5G Polymorphism and Risk of Stroke. Replicated Findings in Two Nested Case–Control Studies Based on Independent Cohorts, Stroke, 2005, 36, 1661-1665.
   15. Roest, M., Banga, J. Editorial comment-genetic make-up for increased PAI-1 expression protects against stroke. Stroke, 2003, 34, 2828-2829.
   16. Eriksson, P., Nilsson, L., Karpe, F. Very-low-density lipoprotein response element in the promoter region of the human plasminogen activator inhibitor-1 gene implicated in the impaired fibrinolysis of hypertriglyceridemia. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1998, 18, 20-26.
   17. Hoekstra, T., Geleijnse, J., Kluft, C. 4G/4G genotype of PAI-1 gene is associated with reduced risk of stroke in elderly. Stroke, 2003, 34, 2822-2828.
   18. Colhoun, H., McKeigue, P., Davey, S. Problems of reporting genetic associations with complex outcomes. Lancet. 2003, 361, 865-872.
   19. Goeggel, S., Simonetti, B., Mono, M. et al. Risk factors, aetiology and outcome of ischaemic stroke in young adults: the Swiss Young Stroke Study (SYSS).J Neurol, 2015,09,262, 2025-32.
   20. Haeusler, K., Herm, J., Hoppe, B. For the Genetics and Stroke in the Young Study Group- Thrombophilia screening in young patients with cryptogenic stroke Prevalence of gene polymorphisms compared to healthy blood donors and impact on secondary stroke prevention. Hamostaseologie, 2012, 32, 2, 147-52.
   21. Harland, A., Chimowitz, M., Hill, H. Cryptogenic Stroke in Relation to Genetic Variation in Clotting Factors and Other Genetic Polymorphisms Among Young Men and Women,Stroke, 2002, 33, 2762-2768.
   22. Rutten-Jacobs, L., Keurlings, P., Arntz, R. Et al. High incidence of diabetes after stroke in young adults and risk of recurrent vascular events: the FUTURE study, PLoS One, 2014, 1, 23, 87171.