Email this article 
Gene polymorphisms role of blood coagulation in myocardial infarction development in patients with malignant tumors of thoracoabdominal localization
- Authors: Korolyova A.A. 1, Gerasimov S.S. 1, Kononets P.V. 1, Lyubchenko L.N. 1,2,3
- Affiliations:
- Blokhin National Medical Research Center of Oncology
- Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
- National Medical Research Radiological Centre
- Issue: Vol 22, No 4 (2020)
- Pages: 66-70
- Section: CLINICAL ONCOLOGY
- URL: https://modernonco.orscience.ru/1815-1434/article/view/61153
- DOI: https://doi.org/10.26442/18151434.2020.4.200479
- Cite item
Abstract
Aim. To evaluate the role of polymorphic variants of blood coagulation genes (F2, F5, F7, F13, FGB, ITGA2, ITGB3, PAI-1) in the development of myocardial infarction in patients with malignant tumors of thoracoabdominal localization.
Materials and methods. The study included 143 patients with thoracoabdominal tumors operated in the oncological Department of surgical methods of treatment No.11 (thoracic Oncology) of the thoracoabdominal Department of the Blokhin National Medical Research Center of Oncology in 2018–2019. The study group (n=62) consisted of patients with a history of myocardial infarction or in the perioperative period. The control group (n=81) included patients who did not have severe concomitant cardiovascular diseases, including a family history. Molecular genetic study to determine the gene polymorphisms of blood coagulation were performed in the laboratory of clinical oncogenetic of the Blokhin National Medical Research Center of Oncology with use of reagents “Cardiogenetic Thrombophilia” (LLC “DNA-Technology”, Russia, RU No. FSR 2010/08414 from 22.11.2016).
Results. In the study group, 90.3% (n=56) of cases showed polymorphism -675 5G>4G of the PAI-1 gene (SERPINE1, a plasminogen activator inhibitor) associated with a decrease in the activity of the fibrinolytic system and an increased risk of thrombosis. In the control group, this mutation was observed significantly less frequently – in 67.9% (n=55) of cases (p<0.001). In the group of patients with myocardial infarction, polymorphism 807 C>T of the ITGA2 (integrin a2) gene responsible for platelet aggregation was detected in 66.1% (n=41) compared to 19.8% (n=16) in the control group (p<0.0001). Polymorphism 1565 T>C of the ITGB3 gene (platelet-derived fibrinogen receptor) responsible for fibrinogen-induced platelet aggregation was observed in 25.8% (n=16) of cases in the group of patients with myocardial infarction and in 12.4% (n=10) of cases in the group of patients without concomitant severe cardiovascular pathology (p<0.05). In 48.4% (n=30) of patients of the study group, genetic disorders of the FGB gene (fibrinogen, missense mutation -455G>A) were also registered, which resulted in the development of dysfibrinogenemia, leading to increased blood thrombogenicity; in the control group, this mutation was 2 times less common – 25.9% (n=21) of cases (p<0.01). Polymorphism 1691 G>A of the F5 gene (coagulation factor V, Leiden factor), which is considered one of the most significant genetic risk factors for thrombosis in Caucasians, was detected in 4.8% (n=3) of cases in the study group, while this mutation was not found in the control group. Polymorphism 20210 G>A of the F2 gene (coagulation factor II prothrombin), which is a key protein of the coagulation cascade associated with increased blood levels of prothrombin, was observed in 3.2% (n=2) of patients after myocardial infarction; in the control group, the carrier of this polymorphism was not found in any case. Disorders in the genes that promote hypocoagulation were also noted. Among patients who had a myocardial infarction, polymorphism 10976 G>A of the F7 gene (coagulation factor VII) was detected in 17.7% (n=11) of cases, polymorphism 103 G>T of the F13 gene (coagulation factor XIII) – in 41.9% (n=26) of cases. In patients of the control group, these genetic aberrations were found: in 18.5% (n=15) of cases – a mutation in the F7 gene (p>0.05) and in 45.7% (n=37) – in the F13 gene (p>0.05), respectively.
Conclusion. Based on the results of a molecular genetic study of factors associated with thrombogenic risk, a statistically significant difference in the frequency of occurrence of polymorphisms of genes involved in the process of thrombosis (polymorphisms: -455 G>A of the FGB gene, 807 C>T of the ITGA2 gene, 1565 T>C of the ITGB3 gene, -675 5G>4G of the PAI-1 gene) in patients who had a myocardial infarction, compared with patients without severe concomitant cardiovascular diseases. The frequency of 1691 G>A polymorphism of the F5 gene, one of the most significant genetic risk factors for thrombosis, reached 4.8%. The obtained data on the use of molecular genetic markers of thrombophilia in patients with malignant tumors of thoracoabdominal localization allow us to identify a group of patients with a high risk of developing perioperative myocardial infarction and take additional measures for the prevention and treatment of thrombotic complications.
Full Text
Острый инфаркт миокарда занимает одно из первых мест среди причин периоперационной летальности у пациентов с опухолями торакоабдоминальной локализации. В настоящее время не решен вопрос о роли молекулярно-генетических факторов сердечно-сосудистого риска, которые должны быть учтены при прогнозировании подобных осложнений. Однако болезни сердца и сосудов относят к мультифакториальным заболеваниям, и одним из эндогенных факторов служит наследственная предрасположенность. В формировании подобной предрасположенности участвуют десятки генов [1–3].
В подавляющем большинстве случаев причиной инфаркта миокарда являются артериальные тромбозы. В настоящее время ключевое место в патогенезе тромбообразования отводится феномену «тромбофилии». Под этим термином подразумевают нарушения гемостаза и гемореологии, которые характеризуются повышенной склонностью к развитию тромбозов кровеносных сосудов, в том числе и артерий разного калибра с последующей ишемией органов. Тромбофилия может носить как первичный (генетически обусловленный), так и вторичный (приобретенный) характер, что в свою очередь ведет к принципиальным различиям в патогенезе нарушений гемостаза и требует применения разных методов профилактики и лечения.
Однако до сих пор не дана оценка степени риска развития сердечно-сосудистых осложнений, в том числе острого инфаркта миокарда, у оперированных онкологических больных с учетом генетической предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям.
Материалы и методы
В исследование включены 143 пациента, оперированные в онкологическом отделении хирургических методов лечения №11 (торакальной онкологии) ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» в 2018–2019 гг.
Исследуемую группу составили 62 пациента (мужчины – 57, женщины – 5): 23 человека с диагнозом – рак желудка, 28 – рак легкого, 11 – рак пищевода. Средний возраст в исследуемой группе – 67,7 года (от 53 до 89 лет). У 60 (96,8%) пациентов инфаркт миокарда зафиксирован в анамнезе (у 9 из них инфаркт повторно развился в течение 1 мес от начала предыдущего), в раннем послеоперационном периоде инфаркт диагностирован у 2 (3,2%) больных. Контрольная группа представлена 81 пациентом (мужчины – 64, женщины – 17) без тяжелой сопутствующей сердечно-сосудистой патологии, в том числе в периоперационном периоде и семейном анамнезе: 35 человек с диагнозом – рак желудка, 34 – рак легкого, 12 – рак пищевода. Средний возраст в данной подгруппе составил 67,5 года.
Молекулярно-генетическое иссследование с целью определения мутаций в генах, ответственных за риск развития тромбофилии: ген F2 – коагуляционный фактор II протромбин (полиморфизм 20210 G>A), ген F5 – коагуляционный фактор V, фактор Лейдена (полиморфизм 1691 G>A), ген F7 – коагуляционный фактор VII (полиморфизм 10976 G>A), ген F13 – коагуляционный фактор XIII (полиморфизм 103 G>T), ген FGB – фибриноген (полиморфизм -455 G >A), ген ITGA2 – интегрин a2 (полиморфизм 807 С>Т), ген ITGB3 – тромбоцитарный рецептор фибриногена (полиморфизм 1565 Т>C), ген PAI-1 (SERPINE 1) – ингибитор активатора плазминогена (полиморфизм – 675 5G>4G), – выполнили в лаборатории клинической онкогенетики ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина». Для определения генетических полиморфизмов методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени использовались реагенты «Кардиогенетика Тромбофилия» (ООО «ДНК-Технология», Россия, РУ №ФСР 2010/08414 от 22.11.2016). В исследовании использована цельная периферическая венозная кровь. Оценка статистической достоверности различий полученных результатов произведена по t-критерию Стьюдента.
Результаты
В исследовании наиболее часто отмечались нарушения, связанные с полиморфизмом -675 5G>4G в гене PAI-1 (SERPINE 1, ингибитор активатора плазминогена), ответственного за снижение активности фибринолитической системы и увеличение риска тромбообразования: в 90,3% (n=56) и в 67,9% (n=55) в исследуемой и контрольной группах соответственно (р<0,001). Среди пациентов, перенесших инфаркт миокарда, в гомозиготной форме (4G/4G) данная мутация встретилась в 35,5% (n=22), тогда как в контрольной группе – в 19,8% (n=16; p<0,05).
Полиморфизм 807 C>T гена ITGA2, ассоциированного с агрегацией тромбоцитов, отмечен у 66,1% (n=41) пациентов в исследуемой группе, что значительно превышает этот показатель в контрольной группе 19,8% (n=16; p<0,0001). Гомозиготная форма мутации встречалась в группе пациентов с сопутствующей сердечно-сосудистой патологией почти в 4 раза чаще, чем в контрольной группе: 24,2% (n=15) и 6,2% (n=5) соответственно (p<0,01).
Нарушения в гене ITGB3 (полиморфизм 1565 T>C), кодирующем тромбоцитарный рецептор фибриногена и ассоциированным с фибринoгенвызванной агрегацией тромбоцитов, зарегистрированы у 16 пациентов в исследуемой группе, что составило 25,8%; в контрольной группе – в 12,4% (n=10) случаев (р<0,05). И в той, и в другой группе данная мутация отмечена только в гетерозиготной форме.
У 30 (48,4%) пациентов исследуемой группы выявлена мутация гена фибриногена FGB (полиморфизм -455 G>A), индуцирующая развитие дисфибриногенемии, следствием чего является повышенная тромбогенность крови, что в свою очередь обусловливает развитие артериальных тромбозов, тогда как у пациентов без сердечно-сосудистой патологии этот вид генетических нарушений встречался в 2 раза реже (р<0,01). Гомозиготное носительство мутации в исследуемой группе выявили у 6 (9,7%) пациентов, в то же время в контрольной группе гомозиготная форма не встречалась.
Полиморфизм 1691 G>A гена F5 (коагуляционный фактор V, фактор Лейдена), один из наиболее значимых факторов генетического риска повышенной тромбогенности, в нашем исследовании в исследуемой группе встретился в 3 случаях, что составило 4,8%, и только в гетерозиготной форме. В контрольной группе данная мутация не встречалась.
Среди пациентов, перенесших инфаркт миокарда, полиморфизм 20210 G>A гена F2 (коагуляционный фактор II протромбин), являющийся ключевым белком каскада коагуляции и ассоциированный с повышенным уровнем протромбина в крови, отмечен в 3,2% (n=2), в то время как в контрольной группе носительство данной мутации не выявили ни в одном случае.
Кроме того, в нашем исследовании мы предприняли попытку оценить частоты полиморфных вариантов генов, ответственных за гипокоагуляцию (F7, F13). Достоверная разница в группе больных с сердечно-сосудистыми осложнениями и в контрольной группе пациентов не получена (p>0,05).
У всех пациентов исследуемой группы определялись сочетания 3–5 полиморфных вариантов, связанных с риском тромбофилии.
Результаты исследования представлены в таблице.
Частота генетических полиморфизмов, ассоциированных с риском тромбофилии, у пациентов с опухолями торакоабдоминальной локализации в исследуемой и контрольной группах [n (%)] Frequency of genetic polymorphisms associated with the risk of thrombophilia in patients with thoracoabdominal tumors in the study and control groups [n (%)] | ||||||||
F2 | F5 | F7 | F13 | FGB | ITGA2 | ITGB3 | PAI-1 | |
Частота гомозиготного* носительства мутации | ||||||||
Исследуемая группа | – | – | 1 (1,6) | 3 (4,8) | 6 (9,7) | 15 (24,2) | – | 22 (35,5) |
Контрольная группа | – | – | 1 (1,2) | 3 (3,7) | – | 5 (6,2) | – | 16 (19,8) |
Частота гетерозиготного носительства мутации | ||||||||
Исследуемая группа | 2 (3,2) | 3 (4,8) | 10 (16,1) | 23 (37,1) | 24 (38,7) | 26 (41,9) | 16 (25,8) | 34 (54,8) |
Контрольная группа | – | – | 14 (17,3) | 34 (42,0) | 21 (25,9) | 11 (13,6) | 10 (12,4) | 39 (48,2) |
Общая частота генетических полиморфизмов | ||||||||
Исследуемая группа | 2 (3,2) | 3 (4,8) | 11 (17,7) | 26 (41,9) | 30 (48,4) | 41 (66,1) | 16 (25,8) | 56 (90,3) |
Контрольная группа | – | – | 15 (18,5) | 37 (45,7) | 21 (25,9) | 16 (19,8) | 10 (12,4) | 55 (67,9) |
*Гомозиготная форма мутации в генах F2, F5, FGB, ITGA2, ITGB3, PAI-1 ассоциирована с более высоким тромбогенным потенциалом в отличие от гетерозиготной формы. *The homozygous form of mutation in the F2, F5, FGB, ITGA2, ITGB3, and PAI-1 genes is associated with a higher thrombogenic potential in contrast to the heterozygous form. | ||||||||
Обсуждение
По результатам нашего исследования у пациентов со злокачественными опухолями торакоабдоминальной локализации, перенесших острый инфаркт миокарда, наиболее часто определялся полиморфизм -675 5G>4G гена PAI-1 (в 90,3% наблюдений), что соответствует литературным данным [1]. Следствием данной мутации является повышение уровня ингибитора активатора плазминогена, что в свою очередь приводит к снижению активности фибринолитической системы, а риск тромбообразования увеличивается в 2 раза [2]. Кроме того, PAI-1 считается основным фактором, определяющим устойчивость к тромболизису [3]. В контрольной группе данный полиморфизм отмечен в 67,9% случаев (р<0,001). Интересна разница в частоте встречаемости гомозиготной формы (генотип 4G/4G) в исследуемой и контрольной группах: 35,5 и 19,8% случаев соответственно (p<0,05). Генотип 4G/4G считается независимым фактором риска развития инфаркта миокарда [3], что подтверждено в нашем исследовании.
Полиморфный вариант -455 G >A гена FGB в исследуемой группе выявлен в 48,4% случаев. У этих пациентов имелась склонность к гиперфибриногенемии. Показано, что повышение уровня фибриногена в плазме на 1 г/л способствует более чем двукратному увеличению риска ишемической болезни сердца (ИБС) и инсульта [4], а аллель FGB -455A действует как независимый фактор риска острого коронарного синдрома и инфаркта миокарда [5]. Почти в 2 раза реже – в 25,9% – полиморфизм -455 G>A отмечался среди пациентов, в анамнезе которых не отмечена тяжелая сопутствующая сердечно-сосудистая патология (р<0,01). Некоторые авторы указывают на большую встречаемость А-аллеля гена FGB среди больных с инфарктом миокарда, ишемическим инсультом, причем у гомозигот по А-аллелю поражение крупных сосудов наблюдается чаще, чем у гетерозигот [6]. В нашем исследовании показано десятикратное увеличение риска развития тромботических осложнений у гомозиготных носителей mt FGB (p<0,01).
Достаточно часто среди пациентов с инфарктом миокарда в анамнезе встречались нарушения в генах, ответственных за агрегацию тромбоцитов: mt ITGA2 – в 66,1% (n=41), mt ITGB3 – в 25,8% (n=16). В этих случаях отмечается вероятность повышения скорости адгезии и агрегации тромбоцитов, что приводит к усиленному тромбообразованию. Кроме этого, полиморфизм гена ITGB3 связан с изменениями структуры атеросклеротических бляшек и повышенным риском инфаркта миокарда с подъемом сегмента ST. Данная генетическая аберрация способствует также тромбозу коронарного стента и рестенозу [7]. В контрольной группе нарушения в указанных генах отмечались значительно реже: в 19,8% (ген ITGA2; p<0,0001) и в 12,4% (ген ITGB3; р<0,05).
Ряд авторов указывают на значительный вклад в тромбогенный потенциал крови полиморфизмов генов F5, F2 [8]. Лейденская мутация F5 и однонуклеотидный полиморфизм F2 20210GA – доказанные факторы риска не только венозной тромбоэмболии, но и артериального тромбоза [9, 10]. В европейской популяции Лейденская мутация фактора FV свертывания крови – наиболее частая генетическая причина тромбофилии и встречается в 4–6% случаев [11], а у пациентов, перенесших тромбоэмболию легочной артерии и/или тромбоз глубоких вен, – в 20–40% случаев [12]. В нашем исследовании полиморфизм 1691 G>A гена F5 (фактор Лейдена) среди пациентов, перенесших инфаркт миокарда, выявлен в 4,8%. Встречаемость полиморфизма 20210 G>A гена F2, ассоциированного с избыточной продукцией II фактора свертывания, среди здоровых людей европеоидной расы составляет 3%, а при возникновении тромбоза – 5–18% [12, 13]. Среди пациентов с опухолями торакоабдоминальной локализации, перенесших инфаркт миокарда, данная генетическая аберрация отмечена у 2 (3,2%) пациентов. В контрольной группе мутации генов F2, F5 не встречались (p>0,05).
Полиморфизм 10976 G>A гена F7 и полиморфизм 103 G>T гена F13 способствуют гипокоагуляции и кровотечениям. В нашем исследовании разница в частоте встречаемости данных мутаций в исследуемой и контрольной группах незначительная (р>0,05).
В 100% случаев среди пациентов исследуемой группы отмечен синергизм факторов тромбоза (носительство нескольких мутантных аллелей генов системы гемостаза), тогда как в контрольной группе данный показатель в 2 раза меньше. По данным мировой литературы, риск тромботического осложнения у пациента с ИБС значительно возрастает при наличии в его генотипе нескольких однонуклеотидных полиморфизмов генов, ассоциированных с тромбообразованием. Комбинированный эффект данных генетических детерминант может быть основой для дифференциации групп пациентов с высоким и низким риском развития инфаркта на фоне ИБС [14].
Заключение
Таким образом, на основании полученных результатов молекулярно-генетического исследования факторов, ассоциированных с высоким тромбогенным риском, выявлена статистически достоверная разница в частоте встречаемости полиморфизмов генов, вовлеченных в процесс тромбообразования (полиморфизмы: -455 G>A гена FGB, 807 С>T гена ITGA2, 1565 T>C гена ITGB3, -675 5G>4G гена PAI-1) у пациентов с опухолями торакоабдоминальной локализации, перенесших инфаркт миокарда, по сравнению с больными без тяжелых сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний. Частота встречаемости полиморфизма 1691 G>A гена F5, одного из наиболее значимых генетических факторов риска тромбоза, достигла 4,8%. Полученные данные по использованию молекулярно-генетических маркеров тромбофилии у больных со злокачественными опухолями торакоабдоминальной локализации позволяют выделить группу пациентов с высоким риском развития периоперационного инфаркта миокарда и предпринять дополнительные меры профилактики и лечения тромботических осложнений у данной категории пациентов.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.
About the authors
Anna A. Korolyova
Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Author for correspondence.
Email: anna.korolyova@hotmail.com
Russian Federation, Moscow
Graduate Student, Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Sergey S. Gerasimov
Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Email: s_gerasimov@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-0833-6452
Russian Federation, Moscow
D. Sci. (Med.)
Pavel V. Kononets
Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Email: s_gerasimov@list.ru
Russian Federation
Cand. Sci. (Med.)
Liudmila N. Lyubchenko
Blokhin National Medical Research Center of Oncology; Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); National Medical Research Radiological Centre
Email: clingen@mail.ru
SPIN-code: 9589-9057
Scopus Author ID: 140311
Russian Federation, Moscow
D. Sci (Med.)
References
- Parpugga TK et al. The effect of PAI-1 4G/5G polymorphism and clinical factors on coronary artery occlusion in myocardial infarction. Dis. markers. 2015. http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4529953//
- Balta G, Altay C, Gurgey A. PAI-1 gene 4G/5G genotype: A risk factor for thrombosis in vessels of internal organs. Am J Hematol 2002; 71 (2): 89–93.
- Onalan O et al. Plasminogen activator inhibitor-1 4G4G genotype is associated with myocardial infarction but not with stable coronary artery disease. J Thromb Thrombolysis 2008; 26 (3): 211–7.
- Danesh J et al. Plasma fibrinogen level and the risk of major cardiovascular diseases and nonvascular mortality: an individual participant meta-analysis. JAMA 2005; 294 (14): 1799–809.
- Martiskainen M. et al. Βeta-fibrinogen gene promoter A-455 allele associated with poor longterm survival among 55–71 years old Caucasian women in Finnish stroke cohort. BMC neurol 2014. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4131463
- Scarabin PY, Arveiler D, Amouyel P et al. Plasma fibrinogen explains much of the difference in risk of coronary heart disease between France and Northern Ireland. The PRIME study. Atherosclerosis 2003; 166: 103–9.
- Kucharska-Newton AM et al. Association of the platelet GPIIb/IIIa polymorphism with atherosclerotic plaquemorphology: the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study. Atherosclerosis 2011; 216 (1): 151–6.
- Jusic-Karic A, Terzic R, Jerkic Z et al. Frequency and association of 1691 (G>A) FVL, 20210 (G>A) PT and 677 (C>T) MTHFR with deep vein thrombosis in the population of Bosnia and Herzegovina. Balkan J Med Genet 2016; 19 (1): 43–50.
- Mannucci PM et al. The association of factor V Leiden with myocardial infarction is replicated in 1880 patients with premature disease. J Thromb Haem 2010; 8 (10): 2116–21.
- Zdravkovic S et al. Heritability of death from coronary heart disease: a 36-year follow-up of 20 966 Swedish twins. J Intern Med 2002; 252 (3): 247–54.
- Strandberg K, Stenflo J, Nilsson C, Svensson PJ. APC-PCI complex concentration is higher in patients with previous venous thromboembolism with Factor V Leiden. J Thromb Haemost 2005; 3 (11): 2578–80. doi: 10.1111/j.1538-7836.2005.01617.х
- Caprini JA, Glase CJ, Anderson CB, Hathaway K. Laboratory markers in the diagnosis of venus thromboembolism. Circulation 2004; 109 (12 Suppl. 1): 14–8. doi: 10.1161/01.CIR.0000122869.59485.36
- Holst AG, Jensen G, Prescott E. Risk factors for venus thromboembolism: results from the Copenhagen City Heart Study. Circulation 2010; 121 (17): 1896–903. doi: 10.1161/CIRCALATIONAHA.109.921460
- Martinelli N et al. Combined effect of hemostatic gene polymorphisms and the risk of myocardial infarction in patients with advanced coronary atherosclerosis. PLoS one 2008; 3 (2): e1523.
