Πολυμορφία του β3 αδρενεργικού υποδοχέα (β3AR) σε ασθενείς με γενικευμένη αρτηριοπάθεια και ινσουλινοαντοχή: σχέση με τον τύπο της παχυσαρκίας

Abstract

Atherosclerosis is a process that starts early in life, possibly already during thefirst years of life. It is the result of the added effect of multiple risk factors,hereditary, behavioral and environmental. We studied the effect of several featuresof the metabolic syndrome on coronary artery disease (CAD) and peripheralangiopathy in a cohort of patients (n=224) undergoing coronary angiography: westudied the effect of obesity, of metabolic parameters and of certain related geneticpolymorphisms. We studied the β3 AR genetic polymorphism (β3ΑR - Τrp64Arg)which participates in energy expenditure and appears to be related to obesity andfeatures of the metabolic syndrome. We further studied the PPRγ (Pro12Ala)polymorphism as this receptor connects the adipose tissue with insulin resistance(ΙR). The latter has been reported to act synergistically with the β3AR polymophism.Finally, in a subgroup of 105 patients, the morning levels and diurnal rhythm ofcortisol were determined, and the sensitivity of the HPA (hypothalamic pituitaryadrenal) axis was assessed with relation to the severity of CAD and peripheralarterial disease. In this subgroup a common polymorphism of the glucocorticoidreceptor was studied (GR Bcl1), as this has been associated with increased sensitivityto glucocorticoids and features of the metabolic syndrome.We found a significant positive correlation of the severity of CAD with theWHR and not with BMI which was independent of age and gendre. WHR hadsignificant positive correlation with uric acid, triglyceride and VLDL cholesterollevels and negative with HDL and apoA. HOMA index of insulin resistance hadsignificant correlation with CAD severity and femoral artery IMT. It thus appearsthat in our population the severity of CAD is influenced by the type rather than thedegree of obesity, while peripheral angiopathy is not influenced by obesity itself.These results indicate that metabolic parameters and predisposing genetic factorsprobably involved in the appearance of the metabolic syndrome collaborate in thedevelopment of CAD. It is interesting that in our study too we found that insulinresistance is associated with both CAD and peripheral angiopathy, apparentlybecause it reflects mechanisms that have been repeatedly recognised as aggravatingfor the arteries. The prevalence of the β3AR was 8.8%. There were no differences concerningCAD or peripheral angiopathy according to the presence of the polymorphism.Trp64Arg β3AR carriers had higher cholesterol LDL cholesterol and apoB levels.Contrary to some reports in the literature we did not find any differences in IR,arterial blood pressure or clinical measures of adiposity. Therefore thispolymorphism was not found to play a role in obesity parameters, angiopathy orCAD severity. It can be speculated that this genetic polymorphism may have someindirect effect on the vessels through its influence on lipid parameters.Another polymorphism that might have some influence on IR and indirectly onthe metabolic syndrome is the Pro12Ala PPARγ gene polymorphism. Personscarrying this polymorphism had a reduced tendency to have IR. Furthermore, carriershad less frequently DM2, a finding supporting the protective role of PPARγ for theappearance of DM2. Another interesting finding was the protective role of this allelefor the presence of hypertension.Pro12Ala carriers did not differ as to presence and extent of CAD, nor in obesityparameters. Finally the carotid artery IMT was shorter in carriers, independently oflipid levels. Therefore, in this population with multiple predisposing factors, even theheterozygous presence of the mutation had a protective effect on peripheral arterialdisease; furthermore it has a protective factor for DM2 and arterial hypertension,confirming previous reports in the literature.The coexistence of the two polymorphism was associated with highercholesterol, LDL cholesterol and apoA levels compared to those who had one ornone of the two polymorphisms. No difference in the other metabolic parameters inthe 4 haplotypes were found, which shows that the coexistence of thesepolymorphisms do not associate with more severe CAD or arterial disease. It onlyassociates with lipid levels and in this way might indirectly have a mild effect.Finally, a significant finding of our study was the correlation of the severity ofCAD with basal cortisol levels in the morning before the angiography wasperformed. This association was independent of other predisposing factors, age andgendre. There was also a tendency for a similar correlation with peripheral arterialdisease in the femoral artery. In the small subgroup where sensitivity toglucocorticoids was assessed with the ultra-low-dose dexamethazone test, we also assessed the presence of the Bcl1 GR polymorphism. GG homozygotes had a highercortisol between morning evening measurements and higher cortisol suppressionafter dexamethazone. They also had a higher WH ratio and higher IMT in theircarotid artery, however none of these differences was significant although they allwere in the same direction. No differences in severity of CAD according to GRgenotype was observed; however one has to note that the number of subjectsgenotyped was small.According to these results, we suggest that basal cortisol levels could constitutean independent predictor of the severity of CAD in subjects showing hyperactivity ofthe HPA axis at the moment of anticipation of severe stress (such as the oneexperienced before a coronary angiography). It is likely that in these subjects theelevated cortisols reflect the chronic response to stress. The association of the GRpolymorphism with peripheral arterial disease indicates that the sensitivity toglucocorticoids may contribute to more severe atherosclerosis.On the basis of these findings one could argue that both the hyperactive HPAaxis as well as the sensitivity to glucocorticoids may independently contribute to theseverity of CAD and peripheral atherosclerosis. It may be that the consequences onthe arteries may be worse when these factors coexist.In conclusion, our study has shown that the type of obesity is more importantthan the degree of obesity as a predictor of the severity of CAD. From the geneticfactors examined that might be involved, the polymorphism of the β3AR was foundto have a marginal significance only for lipids, while the role of the PPARγ appearsto be important for various parameters of the metabolic syndrome and is alsoimportant for vascular health. Finally a clear association of the activatedglucocorticoid axis with the severity of CAD was identified.

Η αθηροσκλήρυνση είναι μια διαδικασία που ξεκινά πρώιμα, πιθανότατα από ταπρώτα χρόνια της ζωής. Είναι αποτέλεσμα συνέργειας πολλαπλών παραγόντωνκινδύνου τόσο κληρονομικών όσο και περιβαλλοντικών όσο και εκείνων πουσχετίζονται με τον τρόπο ζωής. Σε άτομα (n=224) που υποβλήθηκαν σεστεφανιογραφία μελετήσαμε την επίδραση πολλαπλών στοιχείων του μεταβολικούσυνδρόμου, όπως τύπος παχυσαρκίας, μεταβολικές παράμετροι και ορισμένεςσχετιζόμενες γονιδιακές πολυμορφίες, στην βαρύτητα και την έκταση της ΣΝ καιστην περιφερική αγγειοπάθεια.Επιλέγηκαν μια συχνή πολυμορφία του υποδοχέα του β3 αδρενεργικούυποδοχέα (β3ΑR - Τrp64Arg) ο οποίος μετέχει στην κατανάλωση ενέργειας καιφαίνεται να σχετίζεται με παχυσαρκία και στοιχεία του μεταβολικού συνδρόμου καιμια πολυμορφία του υποδοχέα PPRγ (Pro12Ala) επειδή αυτός συνδέει το λιπώδηιστό με την αντίσταση στην ινσουλίνη. Η πολυμορφία αυτή έχει αναφερθεί ότι έχεισυνέργεια με την πολυμορφία του β3AR.Σε μια ομάδα (n=105), προσδιορίστηκαν επί πλέον τα πρωινά επίπεδακορτιζόλης και σε μια υποομάδα ελήφθησαν και απογευματινά δείγματα κορτιζόληςορού για διερεύνηση του ημερήσιου ρυθμού κορτιζόλης και εκτιμήθηκε αδρά ηευαισθησία στα γλυκοκορτικοειδή μετά από ταχεία, χαμηλής δόσης, αναστολή μεδεξαμεθαζόνη. Στην υποομάδα αυτή μελετήθηκε και μια πολυμορφία του υποδοχέατων γλυκοκορτικοειδών (GR – Bcl1) επειδή αυτή έχει συνδεθεί με αυξημένηευαισθησία στα γλυκοκορτικοειδή και στοιχεία του μεταβολικού συνδρόμου.Βρέθηκε σημαντική θετική συσχέτιση της βαρύτητας και έκτασης της ΣΝκαθώς και της διαμέτρου της κοιλιακής αορτής, ανεξάρτητα από την ηλικία και τοφύλο με τον λόγο WHR και όχι με τον ΒΜΙ. Υπήρχε μόνο μια τάση για πιο συχνήπροσβολή των στεφανιαίων αγγείων στα παχύσαρκα άτομα με ΒΜΙ≥26. O λόγοςWHR παρουσίασε επιπλέον σημαντική θετική συσχέτιση με το ουρικό οξύ, τατριγλυκερίδια και τα επίπεδα της VLDL χοληστερόλης κα αρνητική με την HDL καιτην ΑpoA. Ο δείκτης HOMA παρουσίασε σημαντική συσχέτιση με τη βαρύτητα τηςΣΝ, καθώς και με το πάχος του έσω- μέσου χιτώνα της κοινής μηριαίας αρτηρίας.Φαίνεται λοιπόν πως στο δικό μας πληθυσμό η βαρύτητα και η έκταση της ΣΝ επηρεάζεται από τον τύπο της παχυσαρκίας (WHR) και όχι από τη βαρύτητά της(BMI), ενώ η περιφερική αγγειοπάθεια δεν σχετίζεται με τους δείκτες παχυσαρκίας.Τα ευρήματα αυτά δείχνουν ότι η παρουσία και μόνο της παχυσαρκίας δεν είναιαρκετή για την ανάπτυξη καρδιαγγειακής νόσου. Απαιτούνται επιπλέον μεταβολικοίπαράγοντες και συμμετέχουν και πολλαπλοί μοριακoί μηχανισμοί που προδιαθέτουνστην εμφάνιση του μεταβολικού συνδρόμου. Ενδιαφέρον είναι ότι και στη δική μαςμελέτη, ο βασικός δείκτης αντίστασης στην ινσουλίνη (HOMA) σχετίζεται τόσο μετη βαρύτητα της ΣΝ, όσο και με την περιφερική αγγειοπάθεια καθώς αντανακλάπροφανώς μηχανισμό ο οποίος έχει επανειλημμένα αναγνωρισθεί ως επιβαρυντικόςγια τα αγγεία.Η συχνότητα της πολυμορφίας Τrp64Arg του β3 αδρενεργικού υποδοχέα (158άτομα) ήταν 8.8 % (14/158). εν παρατηρήθηκε καμία διαφορά στην έκταση τηςΣΝ, καθώς και στην περιφερική αγγειοπάθεια (IMT καρωτίδων και μηριαίωναρτηριών) ανάλογα με την πολυμορφία. Οι φορείς Trp64Arg β3AR είχαν υψηλότεραμέσα επίπεδα ολικής χοληστερόλης, LDL χοληστερόλης και απολιποπρωτεΐνης Β σεσχέση με τους μη φορείς. Αντίθετα με τα αναγραφόμενα στη βιβλιογραφία ηπολυμορφία Trp64/Arg δεν παρουσίαζε συσχέτιση με το δείκτη HOMA, τηναρτηριακή πίεση και τους κλινικούς δείκτες εκτίμησης της παχυσαρκίας.Επομένως, αυτός ο μοριακός μηχανισμός, που θεωρητικά θα μπορούσε ναμετέχει, ο πολυμορφισμός Trp64Arg του β3αδρενεργικού υποδοχέα, ο οποίος έχειενοχοποιηθεί για στοιχεία του μεταβολικού συνδρόμου, δεν βρέθηκε να επηρεάζει τηβαρύτητα και την έκταση της ΣΝ, την περιφερική αγγειοπάθεια και την παχυσαρκία.Ο γονότυπος αυτός ίσως επηρεάζει έμμεσα τα αγγεία διά μέσου της δυσμενούςεπίδρασής του στα επίπεδα των λιπιδίων.Ένας άλλος μοριακός μηχανισμός που επίσης έχει βρεθεί να παίζει κάποιο ρόλοστην αντίσταση στην ινσουλίνη και έμμεσα στο μεταβολικό σύνδρομο, είναι όπωςαναφέρθηκε, η πολυμορφία Pro12Ala του γονιδίου του υποδοχέα PPARγ. Τα άτομαπου έφεραν την πολυμορφία είχαν τάση να παρουσιάζουν λιγότερο συχνά αυξημένηαντίσταση στην ινσουλίνη. Επί πλέον τα άτομα αυτά παρουσίασαν λιγότερο συχνάΣ2, εύρημα που υποστηρίζει τον προστατευτικό ρόλο του αλληλίου Ala ως προςτην εμφάνιση Σ2. Ένα άλλο ενδιαφέρον εύρημα αφορά τη σχέση του γονοτύπου μετην υπέρταση. Τα άτομα που έφεραν την πολυμορφία παρουσίασαν λιγότερο συχνά αρτηριακή υπέρταση.Τα άτομα που έφεραν την πολυμορφία Pro12Ala δεν διέφεραν ως προς τουςδείκτες παχυσαρκίας και την έκταση ή τη βαρύτητα της ΣΝ σε σχέση με τους μηφορείς ούτε στα επίπεδα λιπιδίων. Τέλος, το πάχος του μέσου – έσω χιτώνα (ΙΜΤ)της δεξιάς κοινής καρωτίδας ήταν σημαντικά μικρότερο στα άτομα που έφεραν τηνπολυμορφία, διαφορά ανεξάρτητη από τα επίπεδα των λιπιδίων.Επομένως, στον πληθυσμό αυτό με πολλαπλούς επιβαρυντικούς παράγοντες, ηπολυμορφία Pro12Ala, ακόμα και στην ετερόζυγή της μορφή, βρέθηκε να έχειπροστατευτικό ρόλο στην περιφερική αγγειοπάθεια. Επί πλέον βρέθηκε να αποτελείπροστατευτικό παράγοντα για την υπέρταση και την παρουσία Σ2,επιβεβαιώνοντας παλαιότερες παρατηρήσεις από τη βιβλιογραφία.Η μελέτη της αλληλεπίδρασης των πολυμορφισμών των γονιδίων του β3AR καιτου PPARγ έδειξε ότι οι ασθενείς που έφεραν και τις δύο πολυμορφίες παρουσίασανυψηλότερες μέσες τιμές ολικής χοληστερόλης, LDL χοληστερόλης καιαπολιποπρωτεΐνης Β σε σχέση με εκείνους που έφεραν είτε μία από τις δύοπολυμορφίες, είτε δεν ήταν φορείς κάποιας πολυμορφίας. εν βρέθηκαν σημαντικέςδιαφορές ως προς τις υπόλοιπες μεταβολικές και αγγειακές παραμέτρους στις 4υποομάδες απλοτύπων που μελετήθηκαν. Επομένως, η συνύπαρξη πολυμορφισμώντων γονιδίων των β3AR και PPARγ δεν φαίνεται να επηρεάζει τη βαρύτητα της ΣΝκαι την περιφερική αγγειοπάθεια. Σχετίζεται όμως δυσμενώς με τα επίπεδα τωνλιπιδίων και, πιθανώς με τον τρόπο αυτό, επηρεάζει έμμεσα τα αγγεία.Τέλος, ένα σημαντικό εύρημα της μελέτης μας ήταν η σημαντική θετικήσυσχέτιση που παρουσίασαν τα βασικά επίπεδα κορτιζόλης με τη βαρύτητα της ΣΝ,ανεξάρτητα από την ηλικία, φύλο, κάπνισμα, υπέρταση, Σ2 και χοληστερόλη.Συνυπήρχε και μια τάση για συσχέτιση του ΙΜΤ της αριστεράς μηριαίας αρτηρίας(LFA) με τα βασικά επίπεδα κορτιζόλης.Στη μικρή υποομάδα όπου έγινε καταστολή με δεξαμεθαζόνη για έλεγχο τηςευαισθησίας στα γλυκοκορτικοειδή έγινε και μελέτη της πολυμορφίας Bcl1 τουυποδοχέα των γλυκοκορτικοειδών (GR). Οι GG ομοζυγώτες παρουσίασανσημαντικά μεγαλύτερη διαφορά της πρωινής τιμής κορτιζόλης σε σχέση με τηναπογευματινή, είχαν μια τάση για χαμηλότερες απογευματινές τιμές κορτιζόλης καιγια μεγαλύτερη καταστολή μετά την δεξαμεθαζόνη, όμως η διαφορά δεν ήταν στατιστικά σημαντική ενδεχομένως λόγω του μικρού αριθμού. Τα άτομα αυτά είχανκάπως υψηλότερο λόγο W/H-Ratio και τάση για υψηλότερο ΙΜΤ της αριστερήςκοινής καρωτίδας. Η βαρύτητα της ΣΝ δεν διέφερε ανάλογα με το γονότυπο Bcl1του GR.Σύμφωνα με αυτά τα δεδομένα, τα βασικά επίπεδα κορτιζόλης μπορεί ναθεωρηθούν ανεξάρτητος δείκτης βαρύτητας της ΣΝ σε άτομα με στοιχείαυπερδραστηριότητας του άξονα ΥΥΕ πριν από στρες (όπως π.χ. στεφανιογραφία). Οιυψηλές βασικές τιμές κορτιζόλης που παρουσιάζουν τα άτομα αυτά είναι πιθανόν ναχαρακτηρίζουν την χρόνια απάντηση του άξονα στο στρες. Η συσχέτιση τηςπολυμορφίας Bcl1 του γονιδίου του υποδοχέα GR, στην ομόζυγή της μορφή (GG),με την περιφερική αγγειοπάθεια δείχνει ότι η ευαισθησία στη δράση τωνγλυκοκορτικοειδών μπορεί να αποτελεί επιπλέον παράγοντα που συμβάλλει στηνανάπτυξη πιο βαριάς ΣΝ.Με βάση αυτά τα ευρήματα φαίνεται πως τόσο η υπερδραστηριότητα του ΥΥΕάξονα, όσο και η υπερευαισθησία στη δράση των γλυκοκορτικοειδών μπορεί νασυμβάλουν ανεξάρτητα στην βαρύτητα της ΣΝ και στην περιφερικήαθηροσκλήρυνση. Φαίνεται πως οι συνέπειες στο αγγειακό σύστημα είναι πιοσοβαρές όταν οι δυο αυτοί παράγοντες συνυπάρχουν.Συμπερασματικά, η μελέτη μας έδειξε ότι ο τύπος της παχυσαρκίας είναι πιοσημαντικός από την βαρύτητα της για την ανάπτυξη της αθηρωμάτωσης. Από τουςγενετικούς παράγοντες που διερευνήθηκαν βρέθηκε σημαντική σχέση κυρίως τηςπολυμορφίας του υποδοχέα PPARγ με την περιφερική αγγειοπάθεια και με διάφορεςπαραμέτρους του μεταβολικού συνδρόμου, ενώ ο ρόλος του υποδοχέα β3AR είναιπολύ μικρότερος και αφορά μόνο τα λιπίδια. ιαπιστώθηκε αλληλεπίδραση των δύουποδοχέων μόνο όσον αφορά τα λιπίδια. Τέλος διαπιστώθηκε μια σημαντικήεπίδραση της ενεργότητας του υποθαλαμο-υποφυσιακού επινεφριδικού άξονα στηνβαρύτητα της ΣΝ.