Mitral valve prolapse (MVP) - распространенное заболевание клапанов сердца с важными последствиями для здоровья и частотой встречаемости в 2.4% для общей численности населения.^1,2 MVP характеризуется избыточной секрецией внеклеточного матрикса и клеточной дезорганизацией, приводящими к формированию объемистого клапана, неспособного корректно соединять створки во время систолы в желудочке. Это приводит к аномальному смещению створок митрального клапана в левое предсердие во время систолы³ и является довольно распространенным нарушением и увеличивает показания к хирургическому лечению регургитации митрального клапана.^4,5 MVP в ассоциации с инфекционным эндокардитом нативных клапанов⁶ и является известным фактором риска сердечной недостаточности и внезапной гибели.^2,4,7 Перспективные исследования показали, что пациенты без симптомов с низким риском проявлений (напр., умеренная митральная региргутация и фракция выброса равная или меньше 50%) могут обнаруживать вредные, связанные с MVP события, указывающие на широкую гетерогенность исходов у разных индивидов.^4,8

Процесс, приводящий к MVP и миксоматозному перерождению, изучен плохо. Предыдущие исследования подтвердили, что потенциальным механизмом является активация молчащих интерстициальных клеток клапанов в миофибробласты. Эти активированные клетки секретируют матричные metalloproteinases, которые управляют фрагментацией коллагена и эластина и высвобождают TGF (transforming growth factor)-β, который, в свою очередь, способствует дальнейшей клеточной пролиферации и дифференцировке миофибробластов.⁸ Однако, пусковые механизмы миксоматозного перерождения всё ещё не идентифицированы, т.к. являются этиологическими механизмами вредных клапанных осложнений у пациентов.

Ранние семейные и популяционные генетические исследования внесли вклад в современное понимание биологии MVP. Идентификация мутаций в гене filamin A (FLNA)⁹ после исследований на мышах¹⁰ подтвердила роль этого актин-связывающего белка во время развития клапанов у плодов, главным образом за счет обеспечения стабильности сети F-actin и сцепления его с клеточными мембранами, это защищает клетки от механических стрессов.¹¹ Совсем недавно мы установили, что мутации потери функции в DCHS1, кодирующим белок из сверхсемейства cadherin, участвующий в клеточной адгезии, вызывают семейный MVP.¹² Дефицит DCHS1 в интерстициальных клетках клапанов нарушает миграцию и формирование клеточного паттерна у пациентов и провоцирует потерю клеточной полярности во время развития клапанов у модельных мышей и рыбок данио.¹² Дополнительная информация о причинах MVP получена при исследованиях геномных ассоциаций (GWAS) , с помощью которых мы идентифицировали 6 локусов риска, которые крепко ассоциированы с генетической чувствительностью к MVP.¹³ Генетические и биологические доказательства, подтверждающие роль двух генов; tensin 1 (TNS1), белка фокальных адгезий, участвующего в организации цитоскелета, и транскрипционного фактора, наз. LIM (lin-11 isl-1 mec-3) с богатым цистеином доменом 1 (LMCD1).¹³ Однако, широка оценка биологических функций и потенциальных механизмов с помощью данных GWAS всё ещё отсутствуют.

В данном исследовании мы предположили, что некоторые локусы, включая те, приоритет которых не был определен в соответствии со строгим GWAS статистическим порогом (P<5 10^-8), могут содержать биологические важные гены и неизвестные механизмы, имеющие отношение к началу MVP. Мы использовали базирующиеся на вычислениях аналитические методы для современных доступных данных GWAS, чтобы (1) подчеркнуть глобальность обогащенных биологических механизмов в локусах MVP, (2) охарактеризовать паттерн их экспрессии в тканях и (3) идентифицировать биологически подходящие гены для использования (follow-up).

Мы использовали i-GSEA4GWAS и DEPICT, два способа исследования MVP геномных ассоциаций. Мы отслеживали ассоциации с MVP в независимых базах данных случаев болезни и контролей. Это исследование было проведено с использованием UK Biobank Resource. Иммунногистохимическое окрашивание на Glis1 (GLIS family zinc finger 1) было проведено на развивающемся сердце мышей. Нокдаун Glis1 с использованием morpholinos осуществлен на рыбках данио спустя 72 ч после оплодотворения.

Мы показали, что гены локусов риска участвуют в биологических функциях, имеющих отношение к организации актиновых филамент, биологии цитоскелета и развитию сердца. Улучшение позитивной регуляции транскрипции, клеточной пролиферации и миграции мотивировало нас к изучению GLIS1, транскрипционного фактора из семейства Krüppel-like с цинковыми пальчиками. В комбинации с ранее доступными данными, мы выявили достоверную геномную ассоциацию с MVP (odds ratio, 1.20; P=4.36 10^-10), показывающую, что Glis1 экспрессируется во время эмбрионального развития преимущественно в ядрах эндотелиальных и интерстициальных клеток митральных клапанов мышей. Мы также установили, что нокдаун Glis1 вызывает атриовентрикулярную регургитацию в развивающемся сердце рыбок данио.

Наши находки устанавливают значение глобальных молекулярных и клеточных механизмов, лежащих в основе распространенной генетической чувствительности к MVP, и ведут к выяснению роли установившихся и беспрецедентных механизмов. Благодаря ассоциации GLIS1 и функции сердца, мы подчеркнули регуляторные функции во время развития сердца как распространенных механизмов дегенерации митрального клапана.