Влияние социальных, медицинских и экологических факторов на формирование спорадических врожденных пороков сердца

Эпидемиологические исследования показали рост врожденных пороков сердца в промышленных регионах Российской Федерации. Несмотря на высокие достижения в кардиологии и кардиохирургии, этиология и патогенез большинства врожденных пороков сердца до сих пор неизвестны. Цель настоящего обзора: анализ данных литературы, посвященной влиянию комплекса экзогенных и эндогенных, в том числе генетических факторов, на развитие спорадических врожденных пороков сердца, не сочетающихся с хромосомными аномалиями. Показано, что спорадические врожденные пороки сердца ассоциированы с женскими социальными факторами, такими как низкий социальный статус и уровень образования, табакокурение, алкоголизм. Загрязнение атмосферного воздуха наночастицами размером менее 10 мкм является фактором риска формирования пороков сердца и другой патологии сердечно-сосудистой системы. Доказаны ассоциативные связи между аллелями и генотипами полиморфных вариантов генов GATA6, NPPB (rs198388 и rs198389), CYP1A1, CYP1B1, NAT2 и врожденными пороками сердца у детей.

1. Регистр врожденных аномалий: http://www.eurocat-network.eu, дата обращения 04.12.2017

2. Регистр заболеваемости на 1000 человек населения по основным классам болезней: http://www.gks.ru/bgd/ regl/b14_14p/IssWWW.exe/Stg/d01/06-09-2.htm, дата обращения 04.12.2017.

3. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Сердечно-сосудистая хирургия-2014. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения, НЦССХ им. А.Н. Бакулева. М: 2015; 226.

4. Yu D., Feng Y., Yang L., Da M., Fan C., Wang S., Mo X. Maternal Socioeconomic Status and the Risk of Congenital Heart Defects in Offspring: A Meta-Analysis of 33 Studies. PLoS ONE 2014; 9:(10): e111056. DOI: 10.1371/journal. pone.0111056

5. Антонова В.И., Богачева Е.В., Китаева Ю.Ю. Роль экзогенных факторов в формировании врожденных пороков развития. Экология человека, 2010; 6: 30–35.

6. Ganu R.S., Harris R.A., Collins K., Aagaard K. M. Early Origins of Adult Disease: Approaches for Investigating the Programmable Epigenome in Humans, Nonhuman Primates, and Rodents. ILAR J 2012; 53: 3–4: 306–321.

7. Сафиуллина А.Р., Яковлева Л.В. Анализ факторов риска развития врожденных септальных пороков сердца. Современные проблемы науки и образования 2012;4: 24–29.

8. Singh J. Mechanism of developmental toxicity of carbon monoxide. Reprod Toxicol 2007; 24: (1): 66.

9. Dadvand P., Rankin J., Rushton S., Pless-Mulloli T. Association Between Maternal Exposure to Ambient Air Pollution and Congenital Heart Disease: A Register-based Spatiotemporal Analysis. American Journal of Epidemiology 2011; 173:(2): 171–182. doi.org/10.1093/aje/kwq342.

10. Oyama K., ElNachef D., Zhang Y., Sdek P., MacLellan W.R. Epigenetic regulation of cardiac myocyte differentiation. Front Genet 2014; 5: 375. DOI: 10.3389/ fgene.2014.00375/

11. Liddy K.A., White M.Y., Cordwell S.J. Functional decorations: post-translational modifications and heart disease delineated by targeted proteomics. Genome Medicine 2013; 5:(2): 20. doi.org/10.1186/gm424

12. Fung A., Manlhiot C., Naik S., Rosenberg H., Smythe J., Lougheed J., Mital S. Impact of Prenatal Risk Factors on Congenital Heart Disease in the Current Era. Journal of the American Heart Association: Cardiovascular and Cerebrovascular Disease 2013; 2(3): e000064. doi.org/10.1161/ JAHA.113.000064

13. Lee L.J., Lupo P.J. Maternal smoking during pregnancy and the risk of congenital heart defects in offspring: a systematic review and metaanalysis. Pediatr Cardiol 2013; 34(2): 398– 407. DOI: 10.1007/s00246-012-0470-x

14. Dechanet C., Brunet C., Anahory T., Hamamah S., He-don B., Dechaud H. Effects of cigarette smoking on female reproduction: from oocyte to embryo (Part I). Gynecol Ob-stet Fertil 2011; 39(10): 559–566. DOI: 10.1016/j.gyobfe. 2011.07.033

15. Ou Y., Mai J., Zhuang J., Liu X., Wu Y., Gao X., Nie Z., Qu Y., Chen J., Kielb C., Lauper U., Lin S. Risk factors of different congenital heart defects in Guangdong. China. Pediatr Res 2016; 79(4): 549–58. DOI: 10.1038/pr.2015.264

16. Chen J., Han M., Manisastry S.M., Trotta P., Serrano M.C., Huhta J.C., Linask K.K. Molecular effects of lithium exposure during mouse and chick gastrulation and subsequent valve dysmorphogenesis. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol 2008; 82: 508e18.

17. Huhta J., Linask K.K. Environmental origins of congenital heart disease: the heart-placenta connection. Semin Fetal Neonatal Med 2013; 18(5): 245–250. DOI: 10.1016/j. siny.2013.05.003

18. Snijder C.A., Vlot I.J., Burdorf A., Obermann-Borst S.A., Helbing W.A., Wildhagen M.F., Steegers E.A., Steegers-Theunissen R.P. Congenital heart defects and parental occupational exposure to chemicals. Hum Reprod 2012; 27(5): 1510–1517. DOI: 10.1093/humrep/des043

19. Gilboa S.M., Mendola P., Olshan A.F., Langlois P.H., Savitz D.A., Loomis D., Herring A.H., Fixler D.E. Relation between ambient air quality and selected birth defects, seven county study, Texas, 1997–2000. Am J Epidemiol 2005; 162(3): 238–252.

20. Hansen C.A., Barnett A.G., Jalaludin B.B., Morgan G.G. Ambient air pollution and birth defects in brisbane, Australia. PLoS ONE 2009; 4(4): e5408. DOI:10.1371/journal.pone.0005408.

21. Padula A.M., Tager I.B., Carmichael S.L., Hammond S.K., Yang W., Lurmann F., Shaw G.M. Ambient Air Pollution and Traffic Exposures and Congenital Heart Defects in the San Joaquin Valley of California. Paediatr Perinatal Epidemiol 2013; 27(4): 329–339. DOI:10.1111/ppe.12055.

22. Delfino R.J., Staimer N., Tjoa T., Gillen D.L., Polidori A., Arhami M., Kleinman M.T., Vaziri N.D., Longhurst J., Sioutas C. Air pollution exposures and circulating biomarkers of effect in a susceptible population: clues to potential causal component mixtures and mechanisms. Environ Health Per-spect 2009; 117(8): 1232–1238. DOI: 10.1289/ehp.0800194

23. Mills N.L., Donaldson K., Hadoke P.W., Boon N.A., MacNee W., Cassee F.R., Sandström T., Blomberg A., Newby D.E. Adverse cardiovascular effects of air pollution. Nat Clin Pract Cardiovasc Med 2009; 6(1): 36–44. DOI: 10.1038/ncpcardio1399

24. Stölzel M., Breitner S., Cyrys J., Pitz M., Wölke G., Krey-ling W., Heinrich J., Wichmann H.E., Peters A. Daily mortality and particulate matter in different size classes in Erfurt, Ger-many. J Expo Sci Environ Epidemiol 2007; 17(5): 458–467. DOI: 10.1038/sj.jes.7500538

25. Delfino R.J., Staimer N., Tjoa T., Polidori A., Arhami M., Gillen D.L., Kleinman M.T., Vaziri N.D., Longhurst J., Zaldi-var F., Sioutas C. Circulating biomarkers of inflammation, antioxidant activity, and platelet activation are associated with primary combustion aerosols in subjects with coronary artery disease. Environ Health Perspect 2008; 116(7): 898–906. DOI: 10.1289/ehp.11189.

26. Anway M.D., Cupp A.S., Uzumcu M., Skinner M.K. Epigenetic transgenerational actions of endocrine disruptors and male fertility. Science 2005; 308(5727): 1466–1469. DOI: 10.1126/ science.1108190

27. Tong H., McGee J.K., Saxena R.K., Kodavanti U.P., Devlin R.B., Gilmour M.I. Influence of acid functionalization on the cardiopulmonary toxicity of carbon nanotubes and carbon black particles in mice. Toxicol Appl Pharmacol 2009; 239(3): 224–232. DOI: 10.1016/j.taap.2009.05.019

28. Vinzents P.S., Møller P., Sørensen M., Knudsen L.E., Hertel O., Jensen F.P., Schibye B., Loft S. Personal Exposure to Ultrafine Particles and Oxidative DNA Damage. Environ Health Per-spect 2005; 113(11): 1485–1490. DOI:10.1289/ehp.7562

29. Kusuma L., Dinesh S.M., Savitha M.R., Krishnamurthy B., Narayanappa D., Ramachandra N.B. A maiden report on CRELD1 single-nucleotide polymorphism association in congenital heart disease patients of Mysore, South India. Genet Test Mol Biomarkers 2011; 15(7–8): 483–487. DOI: 10.1089/gtmb.2010.0246

30. Robinson S.W., Morris C.D., Goldmuntz E., Reller M.D., Jones M.A., Steiner R.D., Maslen C.L. Missense Mutations in CRELD1 Are Associated with Cardiac Atrioventricular Septal Defects. Am J Hum Genet 2003; 72(4): 1047–1052. DOI: 10.1086/374319

31. Ghosh P., Bhaumik P., Ghosh S., Ozbek U., Feingold E., Maslen C., Sarkar B., Pramanik V., Biswas P., Bandyopadhyay B., Dey S.K. Polymorphic Haplotypes of CRELD1 Differentially Predispose Down Syndrome and Euploids Individuals to Atrioventricular Septal Defect. Am J Med Genet A 2012; 158A(11): 2843–2848. DOI: 10.1002/ajmg.a.35626

32. Zatyka M., Priestley M., Ladusans E.J., Fryer A.E., Mason J., Latif F., Maher E.R. Analysis of CRELD1 as a candidate 3p25 atrioventicular septal defect locus (AVSD2). Clin Genet 2005; 67(6): 526–525.

33. Maslen C.L., Babcock D., Robinson S.W., Bean L.J., Dooley K.J., Willour V.L., Sherman S.L. CRELD1 mutations contribute to the occurrence of cardiac atrioventricular septal defects in down syndrome. Am J Med Genet A 2006; 140(22): 2501–2505. DOI: 10.1002/ajmg.a.31494

34. Posch M.G., Perrot A., Schmitt K., Mittelhaus S., Esenwein E.M., Stiller B., Geier C., Dietz R., Gessner R., Ozcelik C., Berger F. Mutations in GATA4, NKX2.5, CRELD1, and BMP4 are infrequently found in patients with congenital cardiac septal defects. Am J Med Genet A 2008, 146А (2): 251–253.

35. Wang J., Luo X.-J., Xin Y.-F., Liu Y., Liu Z.-M., Wang Q., Yang Y.-Q. Novel GATA6 Mutations Associated with Congenital Ventricular Septal Defect or Tetralogy of Fallot. DNA and Cell Biology 2012; 31(11): 1610–1617. DOI: 10.1089/ dna.2012.1814

36. Li C., Li X., Pang S., Chen W., Qin X., Huang W., Yan B. Novel and Functional DNA Sequence Variants within the GATA6 Gene Promoter in Ventricular Septal Defects. Int J Mol Sci 2014; 15(7): 12677–12687. DOI: 10.3390/ijms150712677

37. Eindhoven J.A., Bosch A.E., Jansen P.R., Boersma E., Roos-Hesselink J.W. The usefulness of brain natriuretic peptide in complex congenital heart disease: a systematic review. J Am Coll Cardiol 2012; 60(21): 2140–2149. DOI: 10.1016/ j.jacc.2012.02.092

38. Zhang Q., Gong F.Q., Zhu W.H., Xie C.H., Zhang Y.Y, Ying L.Y. Correlation between rs198388 and rs198389 polymorphismsin brainnatriuretic peptide (NPPB) gene and susceptibility to congenital heart diseases in a Chinese population. Int J Clin Exper Med 2015; 8(10): 19162–19166.

39. NewtonCheh C., Larson M.G., Vasan R.S., Levy D., Bloch K.D., Surti A., Guiducci C. et al. Association of common variants in NPPA and NPPB with circulating natriuretic peptides and blood pressure. Nat Genet 2009; 41(3): 348–353. DOI: 10.1038/ng.328

40. Ellis K.L., NewtonCheh C., Wang T.J., Frampton C.M., Doughty R.N., Whalley G.A., Ellis C.J. et al. Association of genetic variation in the natriuretic peptide system with cardiovascular outcomes. J Mol Cell Cardiol 2011; 50(4): 695–701. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2011.01.010

41. Chen M., Chen X., Guo Y., Shi R., Zhang G. Brain natriuretic peptide rs198388 polymorphism and essential hypertension in Hunan Han people. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban 2010; 35(12): 1207–1213. DOI: 10.3969/j.issn.1672– 7347.2010.12.001

42. Gorący I., Dawid G., Skonieczna-Żydecka K., Kaczmarczyk M., Łoniewska B., Gorący J. Association of genetic variation in the natriuretic peptide system and left ventricular mass and blood pressure in newborns. Kardiologia polska 2015; 73(5): 366–372.

43. AagaardTillery K.M., Grove K., Bishop J., Ke X., Fu Q., McKnight R., Lane R.H. Developmental origins of disease and determinants of chromatin structure: Maternal diet modifies the primate fetal epigenome. J Mol Endocrinol 2008; 41(2): 91–102. DOI: 10.1677/JME-08-0025

44. Kumar H., Lund R., Laiho A., Lundelin K., Ley R.E., Isolauri E., Salminen S. Gut microbiota as an epigenetic regulator: pilot study based on whole-genome methylation analysis. mBio 2014; 5(6): 02113–14. DOI:10.1128/mBio.02113-14

45. Хаитов Р.М., Алексеев Л.П., Кофиади И.А. Роль иммуногенетики в решении фундаментальных и прикладных задач персонализированной медицины. Медицина экстремальных ситуаций 2016; 3(57): 9–24.

46. Сепиашвили Р.И. Функциональная система иммунного гомеостаза. Аллергология и иммунология 2015; 16(1): 91–100. [Sepiashvili R.I. The autonomous immune system of the brain. Allergologija i immunologija 2015; 16 (1): 91– 100. (in Russ)]

47. Xue S., Yang J., Yao F., Xu L., Fan L. Recurrent spontaneous abortions patients have more -14 bp/+14 bp heterozygotes in the 3’UT region of the HLA-G gene in a Chinese Han population. Tissue Antigens 2007; 1: 153–155.

48. Shankarkumar U., Shankarkumar A., Chedda Z., Ghosh K. Role of 14-bp deletion/insertion polymorphism in exon 8 of the HLA-G gene in recurrent spontaneous abortion patients. J Hum Reprod Sci 2011; 4(3): 143–146. DOI:10.4103/0974-1208.92289

49. Fan W., Li S., Huang Z., Chen Q. Relationship between HLA-G polymorphism and susceptibility to recurrent miscarriage: A meta-analysis of non-family-based studies. J Ass Reprod Genet 2014; 31(2): 173–184. DOI:10.1007/s10815-013-0155-2

50. Mandò C., Pileri P., Mazzocco M.I., Lattuada D., Zolin A., Plebani M., Massari M., Calabrese S., Milani S., Cetin I. Maternal and fetal HLA-G 14 bp gene polymorphism in pregnancy-induced hypertension, preeclampsia, intrauterine growth restricted and normal pregnancies. J Ma-tern Fetal Neonatal Med 2016; 29(9): 1509-1514. DOI: 10.3109/14767058.2015.1052398

51. Nair R.R., Khanna A., Singh K. Association of GSTT1 and GSTM1 polymorphisms with early pregnancy loss in an In-dian population and a meta-analysis. Reprod Biomed Online 2013; 26(4): 313–322. DOI: 10.1016/j.rbmo.2012.12.004

52. Li X., Liu Z., Deng Y., Li S., Mu D., Tian X., Zhu J. Modification of the association between maternal smoke exposure and congenital heart defects by polymorphisms in glutathione S-transferase genes. Sci Rep 2015; 5: 14915. DOI:10.1038/srep14915

53. Cresci M. Maternal and Paternal Environmental Risk Factors, Metabolizing GSTM1 and GSTT1 Polymorphisms, and Congenital Heart Disease. Am J Cardiol 2011; 108(11): 1625–1631. DOI: 10.1016/j.amjcard.2011.07.022

54. Лазарев К.Ю., Брайко О.П., Голубцов В.И., Щвецов Я.Д., Полоников А.В. Молекулярно-генетический анализ полиморфизмов Val432Leu гена CYP1B1, G590A гена NAT2 и С3435Т гена ABCB1 у детей с изолированным дефектом предсердной перегородки в Краснодарском крае. Научные ведомости БелГУ. Серия: Медицина. Фармация 2013;18: (161): 152–157.

55. Брайко О.П., Лазарев К.Ю., Полоников А.В., Голубцов В.И., Швецов Я.Д. Молекулярно-генетический анализ полиморфизма Val432Leu гена CYP1B1 и G590A гена NAT2 у детей с изолированным дефектом межжелудочковой перегородки в Краснодарском крае. Кубанский научный медицинский вестник 2013; 5: 52–55.

56. Швецов Я.Д., Лазарев К.Ю., Бушуева О.Ю., Брайко О.П., Голубцов В.И., Полоников А.В. Исследование ассоциации полиморфизма I462V гена cyp1a1 с развитием врожденного дефекта межжелудочковой перегородки сердца в Краснодарском крае. Научные ведомости БелГУ. Серия: Медицина. Фармация 2015; 10(207): 108–112.

57. Liu L., Wang H.-D., Cui C.-Y., Wu D., Li T., Fan, T.-B., Wang, C.-Z. Application of array-comparative genomic hybridization in tetralogy of Fallot. Medicine 2016; 95(49): e5552. DOI:10.1097/MD.0000000000005552.

58. Peters T.H., Sharma V., Yilmaz E., Mooi W.J., Bogers A.J., Sharma H.S. DNA microarray and quantitative analysis reveal enhanced myocardial VEGF expression with stunted angio-genesis in human tetralogy of Fallot. Cell Biochem Biophys 2013; 67(2): 305-316. DOI: 10.1007/s12013-013-9710-9