Význam genetických faktorů byl určen ve studiích sledujících výskyt choroby v rodinách a u dvojčat či ve studiích migračních. Ukazuje se, že genetické vlivy a podíl prostředí jsou rovnocenné. Pouze při výskytu ischemické choroby srdeční (ICHS) v 5. nebo 6. deceniu význam genetických faktorů výrazně převládá. Příkladem jsou monozygotní dvojčata: vyskytne-li se předčasně ICHS u jednoho, zvyšuje se u druhého riziko předčasného infarktu osminásobně, u dizygotních dvojčat se riziko zvýší čtyřnásobně.
Poslední desetiletí přineslo velký pokrok v odkrytí vztahů v etiopatogenezi aterosklerózy, zejména byl odhalen význam polymorfizmu řady enzymů, regulačních proteinů a receptorů. Polymorfizmus, který vysvětluje interindividuální variabilitu, je definován výskytem různých alel v jednom místě genu. Tato frekvence je mnohonásobně vyšší, než by se dalo vysvětlit pouhou spontánní mutací. Díky polymorfizmu tak vedle sebe existují části populace s různou aktivitou jednotlivých enzymů, transportních nebo transkripčních proteinů či s různou citlivostí receptorů. Podobně jako u individuálních mutací je i polymorfizmus dán nejčastěji záměnou aminokyselin, zdvojením či chyběním určité části molekuly.
Genetické faktory v řetězci vedoucím ke vzniku infarktu či mozkové mrtvice působí na mnoha úrovních: ovlivňují výskyt rizikových faktorů, modifikují vznik endoteliální dysfunkce, v časných fázích vývoje léze kontrolují oxidační stres, dále proliferaci léze a v konečných stadiích se též podílejí na destabilizaci vlastního aterosklerotického plátu. V tomto období komplikace aterosklerotického procesu genetické faktory zasahují do protrombotických i fibrinolytických procesů, a tak zásadním způsobem ovlivňují vývoj případné okluze tepny.
a) genetické poruchy a variace postihující rizikové faktory aterogeneze
Prvou fází aterogeneze je vznik endoteliální dysfunkce: zvyšuje se permeabilita endotelu zejména pro lipidy a monocyty/makrofágy, zvyšuje se vazospastická a protrombotická pohotovost, akceleruje se aterogeneze. Genetické faktory ovlivňují rizikové faktory endoteliální dysfunkce a aterogeneze: dyslipidémii, hypertenzi, diabetes mellitus, obezitu, hyperhomocysteinémii a adherenci ke kouření. Při vzniku proaterogenních dyslipidémií hrají důležitou úlohu odchylky na podkladě spontánních mutací s mendelovským typem dědičnosti. Příkladem je familiární hypercholesterolémie, kdy bylo popsáno více než 500 mutací s postižením receptoru pro lipoprotein o nízké denzitě (LDL). Obdobou je defekt apolipoproteinu apoB-100, kdy vzniká porucha vazby LDL na vlastní receptor. Nízká hladina antiaterogenního HDL (high density lipoprotein) se objevuje při deficienci apoA1 nebo u Tangierovy choroby s poruchou mobilizace cholesterolu z tkání. Podobné příklady jedné mutace je možno uvést i u polygenní hypertenze: poruchy steroidogeneze při enzymopatiích nebo čerstvě popsaná změna mineralokortikoidního receptoru, který reguluje transport iontů Na/K v ledvině. V klinice se daleko více uplatní genetické změny na úrovni polymorfizmu enzymů (např. polymorfizmus jaterní lipázy ovlivňující hladinu HDL), na úrovni transportních proteinů (např. polymorfizmus cholesteryl ester transfer proteinu), ev. polymorfizmus na úrovni receptorů pro jednotlivé apolipoproteiny. Obdobně u hypertenze má polymorfizmus význam pro enzym konvertující angiotenzin I na II (ACE) či pro endoteliální syntázu NO (eNOS), jejichž aktivita určuje poměr vazokonstrikčních a vazodilatačních působků. Za zmínku stojí, že naší skupině se podařilo prokázat, že jeden z polymorfizmů eNOS (Glu298Asp) je faktorem hypertenze rezistentní na léčbu. Významný je též polymorfizmus adrenoreceptoru ß1 či ß2, který vede ke změně odpovědi na adrenergní podněty. Též v genetice obezity a diabetu je řada nových poznatků. Pravděpodobně největší význam má objev polymorfizmu nukleárního receptoru: peroxisome proliferator-activated receptor-ă (PPAR-ă ), který reguluje adipogenezu a je indukován inzulinem. I tento faktor je kódován jedním genem a jsou známy nejméně dvě izoformy. Jedna z nich, forma ă2, je spojena s inzulinorezistencí, obezitou a s diabetem.
b) genetické variace vlastní aterogeneze
Dalším krokem ve vývoji aterosklerotické léze je akumulace lipidů a pěnových buněk v subendoteliálním prostoru, které spolu s proliferací buněčných elementů a novotvorbou matrix a zejména kolagenních vláken jsou podkladem progrese plátu. Důležitým momentem v této fázi je zvýšení permeability endotelu pro aterogenní lipidy a leukocyty. Zde je klíčovým enzymem endoteliální NO syntáza, limitující enzym syntézy endoteliálního relaxačního faktoru (EDRF/NO). Tento faktor mimo svou vazodilatační, antiproliferační a trombocyty stabilizující funkci též inhibuje expresi selektinů a vazoadhezivních molekul, které umožňují prostup zejména monocytů do subendoteliálního prostoru. Tak se geny regulující eNOS stávají dalšími kandidáty aterogeneze. S rozvojem nových technik (PCR) byly objeveny čtyři různé polymorfizmy (v oblasti promotoru, intronu i extronu). Tyto polymorfizmy se liší v rychlosti transkripce mRNA pro eNOS nebo přímo navodí substituce na řetězci eNOS (Glu298Asp), a tak mění aktivitu enzymu. Pomocí multivariační analýzy je dokumentováno, že homozygotní forma eNOS Asp298 (asp/asp) je nezávislým faktorem vývoje ICHS zvyšujícím riziko více než čtyřnásobně. V populaci méně rozšířené změny genu, vedoucí ke snížení aktivity promotoru, jsou pak svázány s výskytem koronárních spazmů či se zvýšením rizika kouření na vývoj ICHS. Jak již bylo řečeno, důležitým faktorem vývoje pěnových buněk je přestup monocytu do subendoteliálního prostoru, důležitou roli zde hrají selektiny a vazoadhezivní molekuly z rodiny integrinů. Selektiny uvolněné aktivovanou endotelií stimulují monocyt, který uvolní na svém povrchu receptory, na něž je navázán bičík vazoadhezivní molekuly a je umožněn prostup leukocytu. I zde jsou popsány polymorfizmy zejména v rodině selektinů, jedna z izoform selektinu E se zdá být pro svou nebývalou aktivitu dalším kandidátem zvýšené aterogeneze.
V subendoteliálním prostoru monocyt, resp. již makrofág funguje za fyziologických podmínek jako odklízecí buňka a po splnění úlohy (např. odstranění nadbytečného aterogenního LDL) vycestuje zpět do cirkulace. Za vysokého oxidačního stresu je LDL oxidován a makrofág přeplněný modifikovaným LDL již není schopen vycestovat do cirkulace a zůstává in situ jako pěnová buňka. V této fázi aterogeneze je nutno zmínit důležitou úlohu detoxikačního systému snižujícího oxidační stres. U nejméně dvou důležitých enzymů odstraňujících volné kyslíkové radikály, konkrétně u sérové paraoxonázy a u superoxid-dismutázy, jsou známy polymorfizmy vedoucí k nižší výkonnosti systému, podporujících tak oxidaci LDL a tím i aterogenezi.
c) genetické odchylky přispívající k destabilizaci plátu a trombotickému uzávěru
Vlastní aterosklerotický plát je relativně benigní záležitostí, pouze u významných lézí se setkáváme s omezením průtoku a vznikem ischémie. Život ohrožující událostí však je destabilizace plátu s nasedající trombózou. I zde se uplatňují genetické vlivy podstatným způsobem.
V již vyvinuté aterosklerotické lézi hraje makrofág ještě další úlohu: zvyšuje riziko destabilizace vlastního plátu. Aktivovaný makrofág (např. chlamydiovou infekcí) uvolňuje řadu metaloproteináz: kolagenázy, elestázy a stromelyzin. I u těchto enzymů je znám polymorfizmus. Nejdůležitější se zdá být polymorfizmus stromelyzinu-1, u něhož varianta 6A vykazuje výrazně vyšší aktivitu a vede ke zvýšené degradaci matrix. Z klinických studií vyplývá, že přítomnost alely 6A, které je v populaci asi 10 %, až čtyřnásobně zvyšuje riziko destrukce krytu a destabilizace plátu.
Dojde-li k obnažení subendoteliálních kolagenních vláken a vyvíjí-li se nasedající destičkový trombus, je pro osud nemocného klíčová správná souhra mezi protrombotickými pochody na jedné straně a fibrinolýzou na straně druhé. Převažují-li faktory stimulující primární a sekundární hemostázu, zvyšuje se riziko okluzivního trombu a vývoje infarktu. Naopak je-li dostatečně aktivní fibrinolýza, pak i při okluzi tepny dojde dostatečně rychle k reperfuzi a místo myokardiálního infarktu či iktu celá událost proběhne klinicky němě, ev. jako nestabilní angina či tranzitorní mozková ischémie. V primární (destičkové) hemostáze se uplatňují různé typy polymorfizmu na úrovni receptorů. Adheze trombocytů na kolagen je zprostředkována receptory Ia-IIa. Polymorfizmus těchto receptorů je spojen s různou hustotou těchto receptorů na povrchu trombocytu. Homozygoti s kombinací 807T/873A mají hustotu obzvláště silnou a je vystupňována vazba destičky na podklad. Riziko infarktu se zvyšuje dvoj- až trojnásobně. Pro agregaci trombocytů je klíčový glykoprotein IIb/IIIa. Těmito receptory jsou za pomoci bivalentních proteinů (hlavně fibrinogenu) trombocyty vázány navzájem. Klinicky významný je polymorfizmus GP IIIa, normální je alela A1 A1. V naší populaci má však 15 až 27 % probandů alelu A1A2 či A2A2. Přítomnost těchto alel zvyšuje citlivost destiček k agregaci navozené adrenalinem či tromboxanem A2 a je spojena s rezistencí cyklooxygenázy acetylosalicylové kyseliny k acytylaci, tedy s rezistencí na aspirin. U nosičů těchto alel se objevuje v průměru o 7 let dříve infarkt myokardu.
Také koagulační faktory jsou přítomny v polymorfních formách, které mají odlišnou biologickou aktivitu. Prokoagulační stav při přítomnosti některých alel zvyšuje riziko hlavně žilních trombóz. Pouze několik forem polymorfizmu je spojeno s vyšší incidencí infarktu myokardu. Nejvýznamnější je polymorfizmus protrombinu. Riziková alela (se záměnou glutaminu za arginin v poloze 20210), která vede k abnormálnímu vzestupu hladiny protrombinu, je přítomna asi u 4 % populace v Evropě. U těchto nositelů bylo popsáno čtyřnásobné zvýšení rizika infarktu.
Vedle genetiky hyperkoagulačních stavů je pro vznik trombotických uzávěrů tepny důležitá fibrinolýza. Ta je zajištěna proteázou plazminem, která štěpí polymer fibrinu na degradační produkty. Optimální aktivace inaktivního plazminogenu na plazmin je kontrolována aktivátorem (t-PA) a inhibitorem (PAI-1). Pro riziko infarktu je důležitý polymorfizmus inhibitoru PAI-1. Jsou známy tři polymorfismy, z nichž jedna alela (4G/5G) je spojena s vyšší hladinou PAI-1, a to výrazně zvyšuje riziko infarktu. Je zajímavé, že současná přítomnost hypertriglyceridémie riziko výrazně potencuje.
d) perspektivy
Jak je patrno, genetické variace velmi výrazně ovlivňují nejen aterogenezi, ale i trombogenezi. Tento velmi stručný přehled zdaleka nebyl schopen dát vyčerpávající informaci, jen nastínil problematiku. Zbývá jen dotknout se možností, které jsou před námi a které by mohly na podkladě znalostí genomu či zásahem do genové informace pomoci našim nemocným.
Příkladů, jak včasné odhalení nevýhodné genetické výbavy přináší prospěch, je mnoho. Víme, že řada geneticky podmíněných dyslipidémií je citlivá k léčbě statiny, naopak jiné typy nesmějí být léčeny fibráty. Rizikový polymorfizmus destičkového receptoru GP IIIa je rezistentní na léčbu aspirinem, naopak dobře odpovídá na podání clopidogrelu nebo blokátorů GP IIb/IIIa. Klinické využití genové manipulace je v klinice ICHS vzácnější. Jedním ze slibných příkladů je biorevaskularizace kriticky ischemických oblastí, kdy pomocí virového vektoru dodáme do oblasti pahýlu uzavřené tepny informaci k syntéze angiogenních růstových faktorů. Růstové faktory, např. VEGF, bFGF nebo HGF, navodí proliferaci endotelu a ostatních složek cévní stěny a výsledkem je mohutná kolateralizace. Alternativou tohoto postupu je přímá implantace dřeňových zárodečných endoteliálních buněk (tzv. progenitorů), které jsou schopny též angioneogenezi spustit.
Je velmi pravděpodobné, že genetický přístup velmi brzy přinese nejen lepší porozumění patofyziologickým pochodům v aterogenezi, ale vyústí v nové léčebné postupy.

II. interní klinika 1. LF UK, Praha