Liczne prace opublikowane w ostatnich latach udowodniły rolę procesu zapalnego w patogenezie zmian miażdżycowych prowadzących do rozwoju choroby niedokrwiennej serca. Duże znaczenie przypisano mediatorom stanu zapalnego, w tym interleukinie 6. Uważa się, iż cytokina ta może być zarówno czynnikiem inicjującym rozwój zmian miażdżycowych we wczesnej fazie choroby, jak i podtrzymującym stan zapalny w jej późnej fazie. Badania nad polimorfizmem genu IL-6 wykazały, iż indywidualne zróżnicowanie w zdolności do produkcji IL-6 może być zależne od polimorfizmu regionu promotorowego tego genu.
Celem niniejszej pracy było określenie częstości występowania biallelicznych polimorfizmów genu IL-6 w pozycjach: -174, -572 i -597 w grupie pacjentów z chorobą niedokrwienną serca i w polskiej populacji osób zdrowych oraz określenie związku polimorfizmu ze zdolnością monocytów do produkcji tej cytokiny i z nasileniem reakcji zapalnej na zabieg pomostowania tętnic wieńcowych.
Badanie obejmowało porównanie częstości występowania trzech polimorfizmów genu IL-6: -174 G\C, -572 G\C i -597 G\A. Porównano częstość występowania analizowanych polimorfizmów w grupie 318 osób chorych z chorobą niedokrwienną serca poddawanych zabiegowi pomostowania tętnic wieńcowych oraz w dobranej pod względem wieku grupie kontrolnej. Nie stwierdzono różnic w częstości występowania alleli i genotypów między badanymi grupami. W obu grupach rozkłady genotypów dla każdego z polimorfizmów nie odbiegały od rozkładu opisywanego prawem Hardy’ego-Weinberga.
Poza analizą występowania pojedynczych polimorfizmów przeanalizowano również różnice w częstości występowania haplotypów oraz złożonych genotypów genu IL-6. Stwierdzono występowanie trzech podstawowych haplotypów: GGG, AGC i GCG (oznaczanych jako allel występujący kolejno w pozycji -597, -572 i -174). Nie stwierdzono istotnych różnic w częstości występowania poszczególnych haplotypów między badanymi grupami, co świadczy o braku wpływu haplotypów genu IL-6 na ryzyko zachorowania na chorobę niedokrwienną.
Złożone lub inaczej poszerzone genotypy IL-6 oznaczają różne kombinacje haplotypów. Zaobserwowano występowanie sześciu podstawowych złożonych genotypów: GGG/GGG, GGG/AGC, AGC/AGC, GGG/GCG, GCG/AGC
oraz GCG/GCG. Heterozygoty dwóch podstawowych haplotypów, czyli genotyp GGG/AGC, były najczęściej występującą kombinacją haplotypów. Homozygoty GGG/GGG oraz AGC/AGC także były częste w obu populacjach. Natomiast złożone genotypy, w skład których wchodził rzadki haplotyp GCG, charakteryzowały się częstością występowania poniżej 10%. Spośród nich najczęściej spotykanym był genotyp GGG/GCG. Nie stwierdzono istotnych różnic w rozkładzie występowania złożonych genotypów między grupą chorych a grupą kontrolną. Ponadto w obu grupach rozkłady występowania poszerzonych genotypów były zgodne z rozkładem Hardy’ego-Weinberga. Podobnie jak w przypadku analizy pojedynczych polimorfizmów, haplotypy oraz złożone genotypy IL-6 wydają się nie wpływać na ryzyko zachorowania na chorobę niedokrwienną serca.
W analizowanej grupie pacjentów rozkład czynników ryzyka choroby niedokrwiennej serca nie różnił się istotnie między grupami o różnym genotypie IL-6. Istotne różnice wykazano tylko dla wieku chorych w momencie operacji oraz czasu trwania dławicy piersiowej, przy czym chorzy nie różnili się istotnie wiekiem w czasie wystąpienia pierwszych objawów.
Kolejnym celem niniejszej pracy była ocena wpływu polimorfizmu regionu promotorowego genu IL-6 na zdolność monocytów krwi obwodowej do produkcji tej cytokiny. Komórki pochodzące od osób o genotypie GGG/GGG charakteryzowały się wyższą reaktywnością na LPS niż komórki pochodzące od pozostałych osób.
Natomiast spontaniczna produkcja cytokiny była najniższa w komórkach pochodzących od osób o genotypie GGG/GCG. Dodatkowo oceniono wpływ jednej ze statyn (lowastatyny) na produkcję IL-6 in vitro. Lowastatyna hamowała zdolność monocytów do produkcji IL-6 zarówno spontanicznej, jak i indukowanej LPS-em, a efekt ten był najsilniej widoczny w przypadku komórek pochodzących od osób o genotypie GGG/GGG oraz GGG/AGC. Monocyty osób o genotypie AGC/AGC praktycznie nie reagowały na lowastatynę, charakteryzowały się także niską reaktywnością na LPS.
W dalszej części pracy oceniono wpływu polimorfizmu regionu promotorowego genu IL-6 na przebieg i nasilenie reakcji zapalnej po zabiegu pomostowania tętnic wieńcowych. Określono zarówno dynamikę zmian stężenia
IL-6 w surowicy krwi, jak i dynamikę zmian parametrów morfologicznych, ekspresję markerów aktywacji, zmiany stężeń cytokin, zmiany subpopulacji monocytów.
Zabieg pomostowania tętnic wywoływał znaczący wzrost stężenia IL-6 w surowicy.
Trzy godziny po zabiegu obserwowany był szczyt stężenia cytokiny w surowicy krwi, a najwyższe stężenia stwierdzono u homozygot GGG/GGG. Reakcja organizmu na zabieg wiązała się również z wysoką leukocytozą, przy czym najwyższe liczby białych krwinek obserwowano u homozygot GGG/GGG, czyli osób, u których stwierdzono również największy wyrzut inteleukiny 6 w odpowiedzi na zabieg. Podobne wyniki uzyskano analizując liczbę neutrofili:
homozygoty GGG/GGG charakteryzowały się większą liczbą neutrofili w okresie pooperacyjnym niż pozostali chorzy. Liczba monocytów w okresie pooperacyjnym także była wyższa u osób o genotypie GGG/GGG, z tym, że dotyczyło to wyłącznie osób poddawanych zabiegowi z użyciem krążenia pozaustrojowego.
W mniejszej grupie osób poddawanych zabiegowi z użyciem krążenia pozaustrojowego przeprowadzono także bardziej szczegółową analizę wpływu zabiegu na aktywację komórek krwi. Osoby o genotypie GGG/GGG charakteryzowały się w okresie pooperacyjnym wyższą ekspresją markera aktywacji CD11b na powierzchni monocytów, wyższym odsetkiem monocytów prozapalnych CD14+CD16+ i ich subpopulacji CD14+CD16lo oraz wyższą ekspresją cząsteczek CD14 i CD16 na subpopulacjach monocytów.
Dodatkowo przeanalizowano także występowanie ciężkich powikłań okołooperacyjnych, takich jak zgon, okołooperacyjny zawał mięśnia sercowego oraz zespół małego rzutu. Osoby o genotypie GGG/GGG, dla których stwierdzono wcześniej większy wyrzut IL-6 w okresie pooperacyjnym oraz bardziej nasiloną reakcję zapalną, charakteryzowały się także większą częstością występowania ciężkich powikłań.
Jak wynika z uzyskanych w niniejszej pracy wyników, polimorfizm genu IL-6 nie wpływa istotnie na ryzyko choroby niedokrwiennej serca, natomiast może modulować zdolność do wydzielania tej cytokiny i poprzez to wpływać na stan zapalny, co szczególnie ujawnia się w uogólnionej odpowiedzi zapalnej na zabieg operacyjny. Wykazano, iż osoby o genotypie GGG/GGG charakteryzują się większą zdolnością do produkcji IL-6 po silnej stymulacji oraz nasiloną odpowiedzią zapalną
na zabieg pomostowania tętnic wieńcowych. Co więcej, osoby te charakteryzują się także większą częstością występowania ciężkich powikłań pooperacyjnych.
Określenie wpływu czynników genetycznych na nasilenie reakcji zapalnej po zabiegu mogłoby w przyszłości pozwolić na modyfikacje skal szacowania ryzyka powikłań pooperacyjnych, jak również na indywidualizowanie terapii immunomodulacyjnych i przeciwzapalnych u pacjentów wysokiego ryzyka. Wyniki przedstawianej pracy wskazują, iż jednym z czynników genetycznych modulujących odpowiedź zapalną na zabieg pomostowania tętnic wieńcowych jest polimorfizm regionu promotorowego genu IL-6. Uzyskane rezultaty sugerują, iż osoby o genotypie GGG/GGG charakteryzujące się wysokimi stężeniami IL-6 w okresie pooperacyjnym oraz dużą reaktywnością na LPS są jednocześnie osobami narażonymi na nadmierną aktywację odpowiedzi zapalnej na zabieg oraz wystąpienie ciężkich powikłań pooperacyjnych.