Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2019, T. 55, № 3, стр. 208-210

Исследованы адаптивные реакции сосудистой системы на пробу с имитацией ныряния у представителей с различными полиморфизмами генов ADBR2 (A/G, rs1042713), ACE (I/D, rs4340), AGTR1 (A/C, rs5186), BDKRB2 (T/C, rs1799722) и REN (G/A, rs2368564). Обследовано 80 человек в возрасте 19 ± 0.9 лет. Полиморфизм генов исследовали с помощью двухэтапной мультиплексной ПЦР. Кровенаполнение периферических сосудов косвенно определяли по показателю амплитуды пульсовой волны фотоплетизмограммы, а тонус сосудов – по времени ее распространения. Во время пробы с имитацией ныряния выявлена различная эффективность адаптивных сосудистых реакций у обследованных с различным сочетанием аллелей исследуемых генов. Наиболее выраженное повышение тонуса периферических сосудов выявлено у представителей с BDKRB2 (C/C), ACE (D/D) and ADBR2 (G/G, G/A) генотипами.

Нырятельная реакция – это комплекс сердечно-сосудистых рефлексов (замедление сердечного ритма, констрикция периферических сосудов, селективное перераспределение крови к мозгу и сердцу и пр.). Эти реакции обеспечивают рациональное потребление кислорода при нырянии в условиях прекращения поступления его в организм. Защитный механизм нырятельного рефлекса сложился у ныряющих млекопитающих в результате освоения водной среды и закрепился генетически в процессе эволюции. Многочисленными исследованиями показано, что подобный защитный механизм присущ и человеку. Особенности реализации нырятельного рефлекса у животных определяются принадлежностью к виду. У человека эффективность защитного механизма нырятельной реакции, как нами было показано [1], зависит от характера вегетативной регуляции.

Известно, что любая физиологическая функция находится под контролем определенных генов, формирующих генную сеть. Логично предположить, что индивидуальная “динамическая норма” функции (верхняя и нижняя граница допустимых отклонений) будет определяться полиморфизмами генов данной сети [2]. Исследования в области физиологической генетики человека немногочисленны и связаны либо с генетикой спортивных качеств [3], либо с предиктивной медициной [4], из них только небольшая часть посвящена генетическим детерминантам вегетативной регуляции, и обусловленных ею стратегий приспособления.

Цель настоящей работы состояла в изучении сосудистых реакций нырятельного рефлекса у людей с различными полиморфными вариантами генов, продукты которых участвуют в регуляции сосудистого тонуса. Обследовано 80 человек (20–23 года), из них 54 девушки и 26 юношей, не имевших заболеваний сердечно-сосудистой системы. Ныряние имитировали погружением лица в воду 12 ± 2.3°С, при температуре воздуха 22 ± 2.5°С. Перед погружением, во время и в процессе восстановления регистрировали ЭКГ, АД и фотоплетизмограмму. Кровенаполнение периферических сосудов оценивали по амплитуде систолической волны (АСВ, pm), их тонус – по времени распространения пульсовой волны (ВПРП, mc). Запись и анализ фотоплетизмограммы проводили с использованием программно-диагностического комплекса реограф-полианализатор РГПА-6/12 “РЕАН-ПОЛИ”, фирмы “Медиком-МТД” (Таганрог, Россия). Гипоксическую и гиперкапническую нагрузку определяли по парциальному содержанию кислорода и углекислого газа (pO₂ и pСO₂) в выдыхаемом после апноэ воздухе. Газоанализ проводили при помощи микропроцессорного анализатора MF01 (предприятие изготовитель – ООО “Научно-производственный центр экологии и здоровья – ЦЭЗ”, СПб).

Полиморфизм гена ACE (I/D, rs4340) исследовали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Полиморфизм генов REN (G/A, rs2368564), AGTR1 (A/C, rs5186), BDKRB2 (T/C, rs1799722), ADBR2 (A/G, rs1042713) исследовали с помощью двухэтапной мультиплексной ПЦР с добавлением флуоресцентно меченных праймеров и последующим проведением аллельспецифической гибридизации на биочипе. Типирование проводили на основе интенсивности флуоресцентного сигнала от ячеек микрочипа по ранее разработанной методике [5]. Достоверность отличий оценивали по критериям Уилкоксона и Манна–Уитни.

Длительность апноэ при имитации ныряния в среднем по группе составила: Т = 31 ± 11.1 с, при этом рО₂ в выдыхаемом воздухе после апноэ – 98.8 ± 8.7 мм рт.ст., рСО₂ = 49.1 ± 3.5 мм рт.ст. АСВ и ВРПВ при имитации ныряния уменьшались у всех обследованных. АСВ в среднем по группе обследуемых (n = 80) в покое была – 1.67 ± 0.91 pm, при апноэ – 0.35 ± 0.22 pm (p < 0.001), при восстановлении – 0.97 ± 0.31 pm (относительно исходного состояния p < 0.01); ВРПВ в исходном состоянии – 217 ± 11.1 с, при апноэ – 200 ± 25.9 с (p < 0.05), при восстановлении – 191.4 ± 17.8 с (относительно исходного состояния p < 0.01). При этом уменьшение периферического кровотока у обследованных сильно варьировало.

В исходном состоянии кровенаполнение периферических сосудов (АСВ) значительно ниже (p < 0.01) у носителей генотипа G/G по гену REN, чем у представителей с генотипами G/A и A/A (табл. 1), что соответствует данным литературы о роли полиморфизма гена ренина в регуляции вазоконстрикции и вазодилатации [5]. Аналогичные результаты получены и для полиморфизма гена AGTR1: тонус сосудов был ниже – больше ВРПВ, у представителей с генотипом A/A по сравнению с носителями аллели С (рис. 1). При имитации ныряния менее всего кровенаполнение сосудов (самая высокая АСВ ) снижалось у G/G гомозигот по гену ADRB2 по сравнению с носителями аллели A (p < 0.05), а самый высокий тонус сосудов (по показателю ВРПВ) был выявлен у С/С-гомозигот по гену BDKRB2 относительно представителей других генотипов этого гена (p < 0.05), и D/D-гомозигот по гену АСЕ относительно представителей других генотипов (p < 0.05). У D/D-гомозигот по гену АСЕ наблюдали и более длительное восстановление тонуса сосудов (по показателю ВРПВ) после апноэ (рис. 1).

Рис 1.

Время распространения пульсовой волны. По оси абсцисс – исследованные гены, по оси ординат – время в мс.

Сужение периферических сосудов при реализации нырятельной реакции происходит рефлекторно. Ведущая роль при этом принадлежит симпатическим норадренергическим влияниям на α- и β‑адренорецепторы периферических сосудов. Сила этих воздействий зависит от соотношения α- и β‑адренорецепторов, которое в большой мере детерминировано генетически. Вместе с тем существенное влияние на реализацию рефлекторных реакций оказывает текущий биохимический фон, который зависит, в частности, от активности ренин-ангиотензиновой и кинин-брадикининовой систем. Активность этих систем определяется полиморфными вариантами кодирующих их генов. Биохимический фон может либо потенцировать адренергические влияния, либо, напротив, уменьшать их выраженность, влияя, таким образом, на эффективность адаптивных реакций.