Гены сбивают сердце с ритма

Сердечная аритмия связана с десятками генетических вариаций. Но ученым удалось выявить самые важные гены, ответственные за это заболевание. Они участвуют в работе натриевых ионных каналов.

Огромная международная группа провела мета-анализ 14 геномных исследований, в ходе которого сравнила генетический полиморфизм у почти 50 тысяч человек. Работа проведена на базе 15 европейских и американских центров, причем, для исследования ученые брали только данные пациентов-европейцев. В итоге выявили 22 участка генома (локуса), которые связаны с проводимостью сердечной мышцы.

Неисправная проводка в сердце фатальна

Сердце сокращается под действием электрического импульса. Он возникает в специализированных клетках миокарда, называемых пейсмейкерными, и проходит по сердечной мышце, вызывая сокращение предсердий и желудочков. Работа сердца отражена на электрокардиограмме (ЭКГ), зубцы которой соответствуют разным фазам сердечного цикла. Так, самый высокий пик -- QRS-интервал -- отражает деполяризацию желудочков. Его размер зависит от того, насколько хорошо проходит электрический сигнал через клетки сердечной мышцы.

Нарушения в проводящей системе сердца ведут к различным аритмиям, которые очень опасны. Брадикардия (замедление сердечных сокращений) сопровождается риском внезапной остановки сердца, от которого только в США умирают 250 тысяч людей в год. А тахикардия (ускорение сердечных сокращений) может вызвать фибрилляцию желудочков, для предотвращения этого используют имплантированный дефибриллятор.

Исследования на близнецах и семейных группах выявили, что наследственный компонент в длине QRS интервала составляет 40%. Поэтому в ходе данного геномного мета-анализа ученые изучили примерно 2,5 миллиона SNP (единичных замен нуклеотидов). Они нашли как локусы, которые уже раньше связывали с работой сердца, так и совсем новые.

Поиск геномных ассоциаций

Локус, показавший наиболее сильную ассоциацию с длиной интервала QRS, расположен на 3-й хромосоме (3p22). Из четырех найденных здесь SNP два расположены в составе гена SCN10A, а два других – в составе гена SCN5A. Оба гена кодируют натриевые ионные каналы двух разновидностей. Связь гена SCN5A с работой сердца уже была показана ранее, а для гена SCN10A такая его роль выявлена впервые.

Другие локусы на других хромосомах в меньшей степени, но все же демонстрировали ассоциацию с длиной интервала QRS. Ученые исследовали гены, в которые попали эти локусы. Среди них оказались гены ингибиторов ферментов -- киназ, гены, связанные с проведением через мембрану кальция, а также гены белков – факторов транскрипции. То есть, их функции весьма разнообразны.

Специалисты выдвинули гипотезу, что генетические варианты, вызывающие удлинение интервала QRS, повышают риск нарушения проводимости желудочков. А поскольку длина интервала QRS положительно связана с длиной других компонентов: PR и QT интервалов, то нарушаются все элементы проводящей системы сердца. Анализ подтвердил, что носители этих рискованных вариантов чаще страдают сердечными аритмиями.

Новые знания открывают новые возможности

Ученые изучили распределение SCN10A-натриевых каналов в сердце мыши и нашли их в изобилии в специализированных проводящих мышечных волокнах. Исследователи заблокировали работу этих каналов введением специального вещества. В результате QRS-интервал на мышиной кардиограмме увеличился. Значит, его длина действительно может служить маркером сердечной проводимости.

«Мы надеемся, что полученная нами информация поможет найти новые подходы для предотвращения нарушений сердечного ритма, в том числе внезапной остановки сердца», -- сказал профессор медицины Гленн Фишман (Glenn I. Fishman), директор отделении кардиологии Медицинского центра Лангон Университета Нью-Йорка (NYU Langone Medical Center).

Статью о генетической природе сердечных аритмий ученые опубликовали в журнале Nature Genetics.