Понятие «глаукома» включает в себя группу заболеваний глаз, отличительной чертой которых является прогрессирующая потеря ганглиозных клеток сетчатки, ведущая к повреждению зрительного нерва. Глаукома является серьезной проблемой для общественного здравоохранения и остается одной из ведущих причин необратимой слепоты во всем мире, и в частности в Российской Федерации [1—3]. Наиболее распространенной формой заболевания среди лиц европейского происхождения является первичная открытоугольная глаукома (ПОУГ) [4].
ПОУГ относится к мультифакториальным заболеваниям, в развитие которых вносят вклад как генетические, так и средовые факторы, а также их взаимодействие [5]. При этом до половины случаев глаукомы обусловлены наличием генетической предрасположенности к этому заболеванию [6].
К основным факторам риска ПОУГ относятся: повышение внутриглазного давления, возраст, раса, женский пол, семейный анамнез заболевания и наличие миопии высокой степени [7, 8]. Артериальная гипертензия (АГ) является одним из наиболее частых соматических заболеваний и встречается более чем у половины пациентов с ПОУГ (до 65%, по данным К. Эрб [8]). Предполагаемые патогенетические механизмы, влияющие на прогрессирование ПОУГ при АГ, включают в себя изменения перфузионного давления глаза, стимуляцию выработки и нарушения оттока внутриглазной жидкости [9]. Несмотря на многочисленные исследования, взаимосвязь между ПОУГ и систолическим АД (САД) не до конца изучена [10]. В ряде публикаций сообщалось о более низком риске развития глаукомы у лиц с повышенным САД [10, 11], тогда как в других публикациях было показано повышение риска ПОУГ при АГ [12, 13]. В клинической практике принято считать, что снижение САД вследствие назначения антигипертензивных средств увеличивает риск развития глаукомы. Среди системных препаратов, рекомендованных для терапии АГ, одними из наиболее назначаемых являются препараты классов бета-адреноблокаторов и блокаторов кальциевых каналов [14]. На сегодняшний день нет единого мнения о том, каким образом системные антигипертензивные средства влияют на внутриглазное давление — прямо или опосредованно через действие на САД. Также открытым остается вопрос, насколько продолжительным является этот эффект при отмене антигипертензивной терапии.
В данном исследовании была предпринята попытка оценить влияние изменения уровней САД (соответствующее приему антигипертензивных препаратов) на ПОУГ методом менделевской рандомизации (МР). МР — это способ оценки причинно-следственной связи, в котором используются генетическая информация в рамках статистического метода инструментальных переменных [15, 16]. Применение МР-анализа при выполнении ряда условий позволяет избежать смещения оценки, обусловленного обратной причинно-следственной связью или наличием вмешивающихся факторов (конфаундеров) [17].
Для проведения МР-анализа необходимо знать силу ассоциации генетических вариантов с интересующим фенотипом (заболеванием или клиническим признаком). В большинстве случаев в качестве маркера генетической вариации используются однонуклеотидные полиморфизмы (ОНП), которые представляют собой небольшое изменение генетического кода, а именно — отличие последовательности ДНК на одно нуклеиновое основание (аденин, гуанин, цитозин или тимин). Сила связи ОНП с фенотипом оценивается в полногеномных исследованиях ассоциаций (genome-wide association studies, GWAS), результаты которых чаще всего находятся в свободном доступе [7]. Эти данные показывают, какие изменения генома ассоциированы с повышенным риском развития заболевания.
Достоверность оценки причинно-следственных связей между предполагаемым фактором риска и исходом, полученной методом МР, зависит от соблюдения трех условий: 1) ОНП должны быть значимо связаны с фактором риска (βGX на рис. 1); 2) ОНП не должны быть связаны с конфаундерами ассоциации фактора риска и исхода (βGU = 0 на рис. 1); 3) ОНП должны влиять на исход только через фактор риска. Закон независимого распределения Менделя гласит, что наследование потомством аллелей от гетерозиготного родителя при зачатии является случайным. В данном случае наследование аллеля, ассоциированного с повышенным риском развития ПОУГ, не зависит от влияния вмешивающихся факторов (курение, диетические предпочтения и т.п.). Вероятность передачи такого аллеля ребенку составляет 50%, являясь своеобразным аналогом случайного распределения человека в основную (экспериментальную) группу в рандомизированном контролируемом исследовании [18]. В настоящее время разработана модификация метода МР, позволяющая оценить вероятный эффект приема лекарственных препаратов — цис-МР-анализ [19] (рис. 2), для которого генетические варианты отбираются по их влиянию на функцию белкамишени лекарственного средства и, как правило, находятся в области гена, кодирующего эту мишень [20]. Мы применили метод цис-МР для оценки влияния системных антигипертензивных препаратов таких классов, как блокаторы кальциевых каналов и бета-блокаторы, на риск развития ПОУГ.
Рис. 1. Графическая модель менделевской рандомизации.
Рис. 2. Цис-МР в сравнении с рандомизированным контролируемым исследованием.
Материал и методы
Дизайн исследования представлен на рис. 3. На первом этапе (рис. 3, а) мы идентифицировали лекарственные мишени для блокаторов кальциевых каналов и бета-адреноблокаторов и гены, кодирующие эти мишени, с помощью ресурса DrugBank [21]. Для дальнейшего анализа были взяты ОНП в регионах этих генов и регуляторных областях (цис-ОНП), отобранные с использованием баз данных ChEMBL и GeneCards. На втором этапе (рис. 3, б) мы определили ассоциацию цис-ОНП с фактором риска (АД) и исходом (ПОУГ). Для этого была проанализирована сводная статистика метаанализа GWAS АД, проведенная на выборках Британского Биобанка и Международного консорциума артериального давления (ICBP), всего 757 601 участник европейского происхождения. Для каждого из цис-ОНП были определены регрессионные коэффициенты (β), стандартные ошибки коэффициентов регрессии (se) и уровень значимости ассоциации (p). Нами были отобраны полиморфизмы, ассоциированные с АД на полногеномном уровне значимости (5∙10–8). Таким образом, носительство цис-ОНП, снижающих АД, представляет собой генетический аналог («прокси») приема лекарственных препаратов, что было предложено в работе D. Gill и соавт. [22].
Рис. 3. Дизайн исследования.
а — первый этап исследования: отбор генетических вариантов в регионах генов, регулирующих мишени бета-адреноблокаторов и блокаторов кальциевых каналов; б — второй этап исследования: отбор инструментальных переменных.
Сведения об ассоциации цис-ОНП с ПОУГ были получены из сводной статистики метаанализа 21 полногеномного исследования ассоциаций ПОУГ (всего 34 179 лиц с глаукомой и 349 321 человек контрольной группы), проведенных научной группой под руководством P. Gharahkhani [23]. Мы использовали коэффициенты регрессии для каждого из цис-ОНП из сводной статистики первого этапа метаанализа, в который были включены исследования, проведенные на европейских выборках (15 229 больных и 177 473 человека контрольной группы).
Чтобы оценить эффект генетического аналога приема бета-адреноблокаторов и блокаторов кальциевых каналов на риск развития ПОУГ, мы определили индивидуальное влияние каждого из цис-ОНП с помощью соотношения Вальда [24], где числителем является сила связи ОНП с ПОУГ, а знаменателем — сила связи с САД. Далее был проведен метаанализ оценок эффектов всех цис-ОНП с использованием метода взвешенных значений обратной дисперсии для объединения данных и вычисления общей оценки эффекта (IVW МР) [25]. Полученные значения были трансформированы, чтобы соответствовать эффекту от снижения САД на 10 мм рт.ст. Анализ чувствительности проводился с помощью метода взвешенной медианы [26] и регрессии Эггера [27].
Результаты
Были определены 10 генов, расположенных в аутосомах (CACNA1D, CACNA2D1, CACNA2D2, CACNA1S, CACNB1, CACNB2, CACNB3, CACNB4, CACNG1 и CACNA1C), которые кодировали белки-мишени блокаторов кальциевых каналов. Было обнаружено, что 24 генетических варианта (два ОНП в области гена CACNA1C, 17 ОНП в области гена CACNB2, один вариант в области гена CACNB3 и четыре ОНП в области CACNA1D) значимо ассоциированы с САД. МР-анализ методом IVW не выявил статистически значимого эффекта снижения САД через ОНП генов, кодирующих мишени блокаторов кальциевых каналов (отношение шансов (ОШ) 0,94; 95% доверительный интервал (ДИ) 0,72—1,22; p=0,64) на 10 мм рт.ст. снижения САД (рис. 4). Значение эффекта, оцененного методом взвешенной медианы, составило: ОШ 0,90 (95% ДИ 0,63—1,30; p=0,59). Статистическая значимость интерсепт-теста регрессии Эггера имела значение p=0,53, что свидетельствует о незначительной вероятности наличия плейотропного эффекта генетических вариантов, приводящего к смещению оценки.
Рис. 4. Влияние бета-адреноблокаторов и блокаторов кальциевых каналов на риск ПОУГ.
Для бета-блокаторов был определен один ген (ADRB1), кодирующий белки-мишени. При использовании пяти генетических вариантов в области этого гена в МР не было выявлено статистически значимого снижения риска ПОУГ при приеме системных бета-блокаторов (ОШ 0,95; 95% ДИ 0,34—2,70; p=0,92) на 10 мм рт.ст. снижения САД (см. рис. 4).
Обсуждение
Влияние АГ и эффекта от приема антигипертензивных препаратов на риск развития ПОУГ не до конца изучено. В нашем исследовании методом цис-МР не было обнаружено статистически значимого влияния приема бета-блокаторов и блокаторов кальциевых каналов на развитие ПОУГ.
В настоящее время высказываются предположения о существовании нескольких механизмов, через которые осуществляется влияние АГ на риск развития ПОУГ. Повышенное АД может приводить к склерозированию сосудов, что влечет за собой изменение размера прекапиллярных артериол. Это, в свою очередь, является причиной увеличения сопротивления току крови и, таким образом, снижения перфузии [28]. Также нарушение ауторегуляции кровотока в сосудах диска зрительного нерва при повышенном АД может дополнительно способствовать снижению перфузии, увеличивая риск развития глаукоматозного поражения [29, 30].
Проведенное в Балтиморе офтальмологическое исследование продемонстрировало возрастную связь между АД и глаукомой [31]. У молодых пациентов АГ улучшала перфузионное давление, у пожилых, напротив, такой эффект отсутствовал, и это приводило к повышению риска развития глаукомы, что может быть связано с изменением сосудистых стенок вследствие нарушения трофики, вызванного АГ [31]. При исследовании в Лос-Анджелесе было выявлено наличие U-образной зависимости между АД и прогрессированием глаукомы [13], т.е. был отмечен повышенный риск развития ПОУГ у лиц как с высоким, так и с пониженным АД. Резкое снижение АД на фоне приема антигипертензивных препаратов было связано с увеличением отношения диаметра экскавации к диаметру диска зрительного нерва у лиц без ПОУГ в исследовании глаз в г. Салоники.
В исследовании, проведенном W. Zheng и соавторами в 2017 г. [32], было показано негативное воздействие блокаторов кальциевых каналов на ПОУГ с ОШ 1,26 (95% ДИ 1,18—1,35), что отличается от результатов, полученных нами. Причиной этого может послужить то, что системные антигипертензивные препараты могут влиять на уровень внутриглазного давления (и риск ПОУГ) через механизмы, не связанные со снижением АД [33], а в данном МР-анализе изучался эффект полиморфизмов, связанных с АД.
Данное исследование проводилось с использованием выборок большого объема, однако следует отметить, что исходные полногеномные анализы ассоциаций проводились на лицах европейской популяции. При репликации результатов на выборках другой этнической принадлежности не всегда удается получить сопоставимые результаты.
Заключение
Проведенный нами МР-анализ не подтвердил влияние снижения САД вследствие приема бета-адреноблокаторов и блокаторов кальциевых каналов на развитие ПОУГ.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования: Д.П.
Сбор и обработка материала: Д.П.
Статистическая обработка: Д.П., С.А.
Написание текста: Д.П., С.А.
Редактирование: С.А.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России (№2/22-2 от 01.08.2022).
This work was financially supported by a grant from Kazan State Medical University (№2/22-2 01.08.2022).