The role of antioxidant system genes in the formation of coronary heart disease clinical phenotypes

Abstract

Genetic predisposition alongside with environmental factors play a major role in the pathogenesis of coronary heart disease, causing the deregulation of various biochemical processes leading to the disease onset. Antioxidant system deregulation, marked mainly by lipid peroxidation products and a number of enzymes, is known to be one of the risk factors for coronary heart disease. A genetic defect might lead to a change in enzyme activity and inhibition of antioxidant protection. However, the pathogenic factors and antioxidant system deregulation mechanisms in different clinical courses of coronary heart disease are not studied enough as phenotypic expression of genetic polymorphism is largely dependent on the gene pool and the living conditions of a particular population, explaining the controversial data on the association of polymorphisms candidate genes with the risk of coronary heart disease. Currently, the role of genes encoding antioxidant system enzymes in predisposition to coronary heart disease development is not sufficiently studied, and research results are contradictory. The review summarizes the current data on the antioxidant system genes (superoxide dismutase enzymes, glutathione peroxidase and catalase) genetic polymorphisms association with the risk of coronary heart disease (as an acute myocardial infarction, angina рectoris).

Keywords

antioxidant system / genetic polymorphism / angina pectoris / acute myocardial infarction / coronary heart disease

References

[1] Аронов Д.М., Лупанов В.П. Атеросклероз и коронарная болезнь сердца. Издание второе, переработанное. - М: Триада-Х, 2009. - 248 с.

[2] Аронов Д.М., Лупанов В.П. Некоторые аспекты патогенеза атеросклероза // Атеросклероз и дислипидемии. - 2011. - №1. - С. 48-56.

[3] Артюхов В.Г., Наквасина М.А. Биологические мембраны. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2000. - 296 с.

[4] Багрий А.Э., Дядык А.И. Ишемическая болезнь сердца: современные подходы к лечению. - Донецк: Все виды печати, 2006. - С. 7-8.

[5] Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. - М.: Медицина, 1999. - С. 19-22.

[6] Власова Н.В., Асташкина О.Г. Дифференциальная диагностика ИБС и алкогольной кардиомиопатии. - М.: Спутник, 2010. - 109 с.

[7] Голиков А.П., Полумисков В.Ю., Михин В.П. и др. Антиоксиданты-цитопротекторы в кардиологии // Кардиоваск. терап. и профил. - 2004. - T. 4, №6. - С. 66-74.

[8] Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б. Активированные кислородные метаболиты в биологических системах // Успехи соврем. биол. - 2004. - Т. 113, №1. - С. 286-296.

[9] Казимирко В.К., Мальцев В.И. Aнтиоксидантная система и её функционирование в организме человека // Здоровая Украина. - 2004. - №98. - С. 21-24.

[10] Карпов Ю.А., Самко А.Н., Буза В.В. Медикаментозное и инвазивное лечение стабильной ИБС: как сделать правильный выбор? // Кардиол. вестн. - 2009. - №2. - С. 5-11.

[11] Козлов Ю.П., Каган В.Е. Биооксиданты в регуляции метаболизма в норме и патологии. - Черноголовка: Буква, 2006. - 76 c.

[12] Крюков Н.Н., Николаевский Е.Н., Поляков В.П. Ишемическая болезнь сердца (современные аспекты клиники, диагностики, лечения, профилактики, медицинской реабилитации, экспертизы). - Самара: Содружество, 2010. - 651 с.

[13] Максименко А.В. Внеклеточное оксидативное поражение сосудистой стенки и её ферментная антиоксидантная защита // Хим.- фарм. ж. - 2007. - №41. - С. 3-12.

[14] Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. - М.: Слово, 2006. - 556 с.

[15] Нагорная Н.В., Четверик Н.А. Оксидативный стресс: влияние на организм человека, методы оценки [Электронный ресурс] // Здоровье ребёнка. - 2010. - №2. - www.mif-ua.com/archive/issue-12604/article-12762/ (дата обращения: 01.02.2013).

[16] Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я. Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний - реальный путь улучшения демографической ситуации в России // Кардиология. - 2007. - №1. - С. 4-7.

[17] Попова Т.Н., Рахманова Т.И., Попов С.С. Медицинская энзимология. Учебное пособие. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского гос. ун-та, 2008. - С. 44-45.

[18] Тодоров И.Н. Митохондрии: окислительный стресс и мутации митохондриальной ДНК в развитии патологий, процессе старения и апоптозе // Рос. хим. ж. - 2007. - Т. L1, №1. - С. 93-106.

[19] Чазов Е.И. Пути снижения смертности от сердечно-сосудистых заболеваний // Терап. арх. - 2008. - №8. - С. 11-18.

[20] Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. Молекулярно-клеточные механизмы инактивации свободных радикалов в биологических системах // Успехи соврем. естествозн. - 2006. - №7. - С. 29-36.

[21] Adachi T., Ohta H., Yamada H. et al. Quantitative analysis of extracellular-superoxide dismutase in serum and urine by ELISA with monoclonal antibody // Clin. Chim. Acta. - 1992. - Vol. 212, N 3. - P. 89-102.

[22] Babior B.M., Lambeth J.D., Nauseef W. The neutrophil NADPH oxidase // Arch. Biochem. Biophys. - 2002. - Vol. 397. - P. 342-344.

[23] Behndig A., Svensson B., Marklund S.L., Karlsson K. Superoxide dismutase is enzymes in the human eye // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1998. - Vol. 39, N 3. - P. 471.

[24] Blankenberg S., Rupprecht H.J., Bickel C. et al. Glutathione peroxidase 1 activity and cardiovascular events in patients with coronary artery disease // N. Engl. J. Med. - 2003. - Vol. 349. - P. 1605-1613.

[25] Chen Z., Siu B., Vincent R. et al. Over expression of MnSOD protects against myocardial ischemia reperfusion repercussion injury in transgenic mice // Mol. Cell Cardiol. - 1998. - Vol. 30. - P. 28-49.

[26] Chistyakov D.A., Savostanov K.V., Zotova E.V., Nosikov V.V. Polymorphism in the Mn-SOD and EC-SOD genes and their relationship to diabetic neurophathy in type I diabetes mellitus // BMC Med. Genet. - 2001. - Vol. 2. - P. 4-10.

[27] Forsberg L., de Faire U., Morgenstern R. Oxidative stress, human genetic variation, and disease // Arch. Biochem. Biophys. - 2001. - Vol. 389, N 1. - P. 84-93.

[28] Genius J., Grau A.J., Lichy C. The C242T polymorphism of the NAD(P)H oxidase p22phox subunit is associated with an enhanced risk for cerebrovascular disease at a young age // Cerebrovasc. Dis. - 2008. - Vol. 26, N 4. - P. 430-433.

[29] Gongora M.C., Harrison D.G. Sad heart from no SOD // Hypertension. - 2008. - Vol. 51. - P. 28-30.

[30] Griendling K.K., Minieri C.A., Ollerenshaw J.D., Alexander R.W. Angiotensin II stimulates NADH and NADPH oxidase activity in cultured vascular smooth muscle cells // Circ. Res. - 1994. - Vol. 74. - P. 1141-1418.

[31] Hamanishi T., Furuta H., Kato H. et al. Functional variants in the glutathione peroxidase-1 (GPx-1) gene are associated with increased intima-media thickness of carotid arteries and risk of macrovascular diseases in japanese type 2 diabetic patients // Diabetes. - 2004. - Vol. 53, N 9. - P. 2455-2460.

[32] Heistad D.D. Oxidative stress and vascular disease: 2005 Duff lecture // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. - 2006. - Vol. 26, N 4. - P. 689-695.

[33] Ishida K., Morino T., Takagi K., Sukenaga Y. Nucleotide sequence of a human gene for glutathione peroxidase // Nucleic Acids Res. - 1987. - Vol. 15. - P. 10051.

[34] Jiang Z., Akey J.M., Shi J. et al. A polymorphism in the promoter region ofcatalase is associated with blood pressure levels // Hum. Genet. - 2001. - Vol. 109. - P. 95-98.

[35] Jones D.A., Prior S.L., Tang T.S. et al. Association between the rs4880 superoxide dismutase 2 (C >T) gene variant and coronary heart disease in diabetes mellitus // Univer. Coll. Lond. Med. - 2010. - Vol. 1. - P. 122.

[36] Kinscherf R., Deigner H.P., Usinger C. et al. Induction of mitochondrial manganese superoxide dismutase in macrophages by oxidized LDL its relevance // Springer-Verlag. - 1997. - Vol. 55. - P. 560-576.

[37] Lei C., Niu X., Wei J. et al. Interaction of glutathione peroxidase-1 and selenium in endemic dilated cardiomyopathy // Clin. Chim. Acta. - 2009. - Vol. 399. - P. 102-108.

[38] Liu L., Li C., Gao J. et al. Promoter variant in the catalase gene is associated with vitiligo in chinese people // J. Invest. Dermatol. - 2010. - Vol. 130. - P. 2647-2653.

[39] Mоllsten A., Jorsal A., Lajer M. et al. The V16A polymorphism in SOD2 is associated with increased risk of diabetic nephropathy and cardiovascular disease in type 1 diabetes // Springer-Verlag. - 2009. - Vol. 23. - P. 345.

[40] Nohl Н. Involvement of free radicals in ageing: a consequence or cause of senescence // Brit. Med. Bull. - 1993. - Vol. 49. - P. 653-667.

[41] Panduru N.M., Mota E., Mota M. et al. Polymorphism of catalase gene promoter in romanian patients with diabetic kidney disease and type 1 diabetes // Rom. J. Intern. Med. - 2010. - Vol. 48, N 1. - P. 81-88.

[42] Rahman I., Biswas S.K., Kode A. Oxidant and antioxidant balance in the airways and airway diseases // Eur. J. Pharmacol. - 2006. - Vol. 533, N 1-3. - P. 222-239.

[43] Sakari K., Pаivаnsalo M., Koistinen P. et al. The signal sequence polymorphism of the MnSOD gene is associated with the degree of carotid atherosclerosis // Atherosclerosis. - 2003. - Vol. 89. - P. 153-167.

[44] Santos C., Montiel R., Angles N. et al. Determination of human caucasian mitochondrial DNA haplogroups by means of a hierarchical approach // Hum. Biol. - 2004. - Vol. 76, N 3. - P. 431-453.

[45] Simonson M.A., Wills A.G., Keller M.C., McQueen M.B. Recent methods for polygenic analysis of genome-wide data implicate an important effect of common variants on cardiovascular disease risk // BMC Med. Genet. - 2011. - Vol. 12. - P. 146-155.

[46] Stralin P., Karlsson K., Johansson B.O. et al. The interstitium of the human arterial wall contains very large amounts of extracellular superoxide dismutase // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. - 1995. - Vol. 1. - P. 2032-2036.

[47] Sutton A., Khoury H., Pessayre D., Degoul F. The Ala16Val genetic dimorphism modulates the import of human manganese superoxide dismutase into rat liver mitochondria // Pharmacogenetics. - 2003. - Vol. 13. - P. 145-157.

[48] Tate D.J.Jr., Miceli M.V., Newsome D.A. Phagocytosis and H2O2 induce catalase and metallothionein gene expression in human retinal pigment epithelial cells // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 1995. - Vol. 36. - P. 1271-1279.

[49] Welch W.J., Blau J., Xie H. et al. Angiotensin-induced defects in renal oxygenation: role of oxidative stress // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2009. - Vol. 288. - P. 22-28.

[50] Zawadzka-Bartczak E. Activities of red blood cell anti-oxidative enzymes (SOD, GPx) and total anti-oxidative capacity of serum (TAS) in men with coronary atherosclerosis and in healthy pilots // Med. Sci. Monit. - 2005. - Vol. 11, N 9. - P. 440-444.

[51] Zhou X., Cui J., DeStefano A.L. et al. Polymorphisms in the promoter region of catalase gene and essential hypertension // Dis. Markers. - 2005. - Vol. 21. - P. 3-7.

RIGHTS & PERMISSIONS

Podolskaya A.A., Galyavich A.S., Maikova E.V., Kravtsova O.A., Alimova F.K.