Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyRussian Journal of Immunology1028-72212782-7291Russian Society of Immunology108110.46235/1028-7221-1081-ABPORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleAssociation between polymorphic eNOS gene markers and risk of primary open-angle glaucoma in the Perm Region populationАссоциация полиморфных маркеров в гене eNOS с риском развития первичной открытоугольной глаукомы у жителей пермского краяGavrilovaTatyana V.ГавриловаТатьяна Валерьевна
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Ophtalmology

д.м.н., профессор, заведующая кафедрой офтальмологии

mech.inst@mail.ruKinkulkinaAliya R.КинкулькинаАлия Ряшидовна
Russian Federation

Postgraduate Student, Department of Microbiology, Virology and Immunology, Junior Research Associate

аспирант кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии, младший научный сотрудник

mech.inst@mail.ruAvagyanHasmik S.АвагянАсмик Самсоновна
Russian Federation

Student, Laboratory Assistant, Laboratory of Molecular Immunology

студентка, лаборант, лаборатория молекулярной иммунологии

mech.inst@mail.ruSvitichOksana A.СвитичОксана Анатольевна
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Professor, Department of Microbiology, Virology and Immunology, Director, F. Erismann Institute of Public Health, I. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Director, I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

д.м.н., член-корреспондент РАН, профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии, директор Института общественного здоровья имени Ф.Ф. Эрисмана ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения РФ (Сеченовский университет), директор ФГБНУ «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова»

mech.inst@mail.ruE. Wagner State Medical UniversityФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера» Министерства здравоохранения РФI. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения РФ (Сеченовский университет)I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and SeraФГБНУ «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова»0308202225183920608202113022022Copyright ©; 2022, Gavrilova T.V., Kinkulkina A.R., Avagyan H.S., Svitich O.A.Copyright ©; 2022, Гаврилова Т.В., Кинкулькина А.Р., Авагян А.С., Свитич О.А.2022Gavrilova T.V., Kinkulkina A.R., Avagyan H.S., Svitich O.A.Гаврилова Т.В., Кинкулькина А.Р., Авагян А.С., Свитич О.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/1081

Glaucoma is widely known to have a progressive course and occupy a leading place among the causes of vision loss and blindness. Increased intraocular pressure is the key harmful factor among the causes of glaucoma occurrence. In some cases, however, the progressive disease is also observed at normal values of ophthalmic tonus. Early diagnosis of glaucoma will allow for timely therapy, which in turn will reduce the risk of complications and prevent neuroopticopathy progression. According to the literature data, the pathogenesis of primary open-angle glaucoma is associated with nitric oxide (NO), due to imbalance between endothelium-produced vasoconstrictors and vasodilators, especially, endotelin-1 and nitric oxide. Decreased NO level combined with endotelin-1 hyperproduction is associated with development and progression of a number of ocular disorders including glaucomatous atrophy of the optic nerve. Since nitric oxide is produced by endothelial NO-synthase (eNOS), one may assume that eNOS is involved in pathogenesis of neurodegenerative changes in primary open-angle glaucoma. However, despite numerous studies on the pathogenesis of glaucoma, the distinct factors of innate immune response remain poorly studied. The purpose of the present study was a search for association between polymorphic markers (C774T, T786C, Glu298Asp) of the eNOS gene and the risk of primary open-angle glaucoma among the Perm Region residents.

Peripheral blood of patients with primary open-angle glaucoma (the main group) and cataract without glaucoma (a comparison group) was used as initial biomaterial. In comparison group, arterial hypertension was most often encountered as concomitant pathology. Genomic DNA was first isolated from the blood samples, followed by rt-PCR using reagent kits for determining C774T, T786C, Glu298Asp polymorphic markers in the eNOS gene.

The prevalence of polymorphic variants of the innate immunity genes T786C, C774T and Glu298Asp of the eNOS gene was analyzed in patients with primary open-angle glaucoma. There were no significant differences in the distribution of genotypes and alleles of eNOS gene for the C774T and Glu298Asp polymorphic markers. An increased frequency of homozygous TT genotype was found, along with decreased occurrence of C allele at the polymorphic T786C locus of the eNOS gene, as well as a trend for decreased frequency of the TC and CC genotypes. Arterial hypertension potentiated the negative effect of increased intraocular pressure upon the glaucoma-associated optic neuropathy. Conclusions. The studied changes in genotypes and allelic frequencies of eNOS gene may be regarded as risk factors that increase probability of the primary open-angle glaucoma and predict severity of the disease.

Известно, что глаукома носит прогрессирующее течение и занимает ведущее место среди причин снижения зрения и слепоты. Ведущим этиологическим фактором является повышенное внутриглазное давление. Но в ряде случаев прогрессирование заболевания наблюдается и при нормальных значениях офтальмотонуса. Ранняя диагностика глаукомы позволит проводить своевременную терапию, что в свою очередь уменьшит вероятность развития осложнений и замедлит прогрессирование нейрооптикопатии. По данным литературы, патогенез первичной открытоугольной глаукомы связывают с оксидом азота NO, дисбалансом между эндотелий-продуцируемыми вазоконстрикторами и вазодилататорами, основными из которых является эндотелин-1 и оксид азота. Снижение уровня последнего в сочетании с гиперпродукцией эндотелина-1 связывают с развитием и прогрессированием ряда заболеваний органа зрения, в том числе глаукоматозной атрофии зрительного нерва. Поскольку оксид азота продуцируется эндотелиальной NO-синтазой (eNOS), можно предположить, что eNOS участвует в патогенезе нейродегенеративных изменений при первичной открытоугольной глаукоме. Однако, несмотря на многочисленные исследования, посвященные патогенезу глаукомы, особенности факторов врожденного иммунного ответа остаются недостаточно изученными.

Целью исследования стал поиск ассоциации полиморфных маркеров (C774T, T786C, Glu298Asp) гена eNOS с риском возникновения первичной открытоугольной глаукомы среди жителей Пермского края.

В качестве материала использовалась периферическая кровь пациентов с первичной открытоугольной глаукомой (основная группа) и катарактой без глаукомы (группа сравнения). Из сопутствующей патологии чаще всего встречалась гипертоническая болезнь. Из крови пациентов сначала была выделена ДНК, потом проводили реакцию ПЦР-РВ с использованием наборов для определения полиморфных маркеров C774T, T786C, Glu298Asp в гене eNOS.

Таким образом, у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой была проанализирована распространенность полиморфных вариантов генов врожденного иммунитета Т786С, С774Т и Glu298Asp гена eNOS. Среди маркеров С774Т и Glu298Asp не выявлено достоверных различий в распределении генотипов и аллелей гена eNOS. Установлено повышение частоты встречаемости гомозиготного генотипа ТТ; снижение встречаемости аллеля С по полиморфному локусу T786C гена eNOS, а также тенденция к снижению встречаемости генотипов ТС и СС. Гипертоническая болезнь усиливала негативное влияние повышенного внутриглазного давления на глаукомную оптическую нейропатию.

Изученные изменения генотипов и аллелей гена eNOS могут рассматриваться в качестве факторов, повышающих вероятность возникновения первичной открытоугольной глаукомой и прогнозирования тяжести течения заболевания.

glaucomaeyeimmunoprivileged sitegene polymorphisminnate immunityNO synthaseendothelialглаукомаиммунная привилегированность органа зренияполиморфизм геновврожденный иммунитетэндотелиальная NO-синтазаАстахов Ю.С., Тульцева С.Н., Титаренко А.И. Роль дисфункции эндотелия в патогенезе сосудистых заболеваний органа зрения // Региональное кровообращение и микроциркуляция, 2016. Т. 15, № 4. С. 60. [Astakhov Yu.S., Tultseva S.N., Titarenko A.I. The role of endothelial dysfunction in the pathogenesis of vascular diseases of the visual organ. Regionalnoe krovoobrashchenie i mikrotsirkulyatsiya = Regional Blood Circulation and Microcirculation, 2016, Vol. 15, no. 4, p. 60. (In Russ.)]Курышева Н.И., Царегородцева М.А. Роль дисфункции эндотелия в патогенезе глаукомы // Глаукома. Журнал НИИ ГБ РАМН, 2011. С. 58-63. [Kurysheva N.I., Tsaregorodtseva M.A. The role of endothelial dysfunction in the pathogenesis of glaucoma. Glaukoma. Zhurnal NII GB RAMN = Glaucoma. Journal of the Research Institute of GB RAMS, 2011, pp. 58-63. (In Russ.)]Черешнев В.А., Шилов Ю.И., Черешнева М.В., Гаврилова Т.В., Усова В.В., Лобанова Н.Л. Изменения функции иммунной системы и их коррекция миелопептидами при проникающем ранении глаза // Российский иммунологический журнал, 2010. Т. 4 (13), № 3. С. 225-223. [Chereshnev V.A., Shilov Yu.I., Chereshneva M.V., Gavrilova T.V., Usova V.V., Lobanova N.L. Changes in the function of the immune system and their correction with myelopeptides in penetrating eye injury. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2010, Vol. 4 (13), no. 3, pp. 225-223. (In Russ.)]Ayub H., Khan M.I., Micheal S., Akhtar F., Ajmal M., Shafique S., Benish Ali S.H., Hollander A.I., Ahmed A., Qamar R.l. Association of eNOS and HSP70 gene polymorphisms with glaucoma in Pakistani cohorts. Mol. Vis., 2010, Vol. 16, pp. 18-25.Chaiwiang N., Poyomtip T. The association of toll-like receptor 4 gene polymorphisms with primary open angle glaucoma susceptibility: a meta-analysis. Biosci. Rep., 2019, Vol. 39, no. 4, BSR20190029. doi: 10.1042/BSR20190029.Charles M.M. Reactive oxygen species, oxidative stress, glaucoma and hyperbaric oxygen therapy. J. Optom., 2018, Vol. 11, no. 1, pp. 3-9.Evangelho K.Т., Mogilevskaya M.Н., Losada-Barragan M.Т., Vargas-Sanchez J.K. Pathophysiology of primary open-angle glaucoma from a neuroinflammatory and neurotoxicity perspective: a review of the literature. Int. Ophthalmol., 2019, Vol. 39, no. 1, pp. 259-271.Iglesias A.I., Springelkamp H., Ramdas W.D., Klaver C.C.W., Willemsen R., van Duijn C.M. Genes, pathways, and animal models in primary open-angle glaucoma. Eye, 2015, Vol. 29, pp. 1285-1298.Jeoung J.W., Kim D.M., Oh S., Lee J.S., Park S.S., Kim J.Y. The relation between endothelial nitric oxide synthase polymorphisms and normal tension glaucoma. J. Glaucoma 2017, Vol. 26, no. 11, pp. 1030-1035.Khaled A.А., Kondkar A.A., Kakarla V.С. An updated review on the genetics of primary open angle glaucoma. Int. J. Mol. Sci., 2015, Vol. 16, no. 12, pp. 28886-28911.Kosior-Jarecka E.N., Łukasik U.N., Wróbel-Dudzińska D.N., Kocki J.N., Bartosińska J.N., Witczak A.N., Chodorowska G.N., Mosiewicz J.N., Żarnowski T.N. Risk factors for normal and high-tension glaucoma in poland in connection with polymorphisms of the endothelial nitric oxide synthase gene. PLoS One, 2016, Vol. 11, no. 1, e0147540. doi: 10.1371/journal.pone.0147540.Mahabadi N.I., Foris L.A., Tripathy K. Open Angle glaucoma. StatPearls Publishing LLC, 2020.Pandey R. Effect Of MET & MFR on primary open angle glaucoma in adult aged between 15-30 years. Int. J. Adv. Res. Dev., 2017, Vol. 2, no. 1, pp. 14-17.Reina-Torres E.N., Ieso M.N., Louis R.P., Overby D.R., Stamer W.D. The vital role for nitric oxide in intraocular pressure homeostasis. Prog. Retin. Eye Res., 2021, Vol. 83, 100922. doi: 10.1016/j.preteyeres.2020.100922.Rieck J. The Pathogenesis of glaucoma in the interplay with the immune system. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2013, Vol. 54, no. 3, pp. 2393-2409.Silva T.M., Rocha A.V., Lacchini R.C., Marquesa С.R., Silva E.S., José-Santos E.T., Santosad F.R. Association of polymorphisms of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) gene with the risk of primary open angle glaucoma in a Brazilian population. Gene, 2012, Vol. 502, no. 2, pp. 142-146.Soto I.N., Howel G.R. The complex role of neuroinflammation in glaucoma. Cold Spring Harb. Perspect. Med, 2014, Vol. 4, no. 8, a017269. doi: 10.1101/cshperspect.a017269.Tsai T.N., Grotegut P.N., Reinehr S.N., Joachim S.C. Role of heat shock proteins in glaucoma. Int. J. Mol. Sci., 2019, Vol. 20, no. 20, 5160. doi: 10.3390/ijms20205160.Tsai T., Reinehr S., Maliha A.M., Joachim S.C. Immune mediated degeneration and possible protection in glaucoma. Front. Neurosci., 2019, Vol. 13, 931. doi: 10.3389/fnins.2019.00931.Williams P.A., Armstrong N.M., Howell G.R. Neuroinflammation in glaucoma: a new opportunity. Exp. Eye Res., 2017, Vol. 157, pp. 20-27.Xiang Y., Dong Y., Li X., Tang X. Association of common variants in eNOS gene with primary open angle glaucoma: a meta-analysis. J. Ophthalmol., Vol. 2016, 1348347. doi: 10.1155/2016/1348347.