Organ serca jest potężną pompą, która rozprowadza krew, składniki odżywcze i tlen po całym organizmie i, co zaskakujące, jest pierwszym organem, który tworzy się podczas rozwoju embrionalnego. W medycynie greckiej uważano go za najważniejszy narząd, a dziś fakt, że choroby serca pozostają główną przyczyną zgonów na całym świecie, zachęca nas do podjęcia próby lepszego zrozumienia molekularnych, genetycznych i środowiskowych podstaw rozwoju i chorób układu krążenia. [1]
Układ sercowo-naczyniowy
Układ krążenia, czyli układ sercowo-naczyniowy, składa się z serca oraz zamkniętego systemu naczyń krwionośnych, na który składają się tętnice, żyły i naczynia włosowate. Jako ciekawostkę warto dodać, że gdyby połączyć wszystkie naczynia krwionośne człowieka, to mierzyłyby one około 100 000 kilometrów, czyli ponad dwukrotnie więcej niż wynosi pomiar obwodu Ziemi. Jego główną funkcją jest transport składników odżywczych i bogatej w tlen krwi do wszystkich organów ciała oraz odprowadzanie odtlenowanej krwi z powrotem do płuc.
Ta istotna rola układu sercowo-naczyniowego zależy od ciągłego i kontrolowanego przepływu krwi przez tysiące kilometrów naczyń włosowatych, które przebiegają przez każdą tkankę i docierają do każdej komórki ciała. To właśnie w mikroskopijnych kapilarach krew pełni swoją ostateczną funkcję transportową. Składniki odżywcze i inne niezbędne materiały przechodzą z krwi kapilarnej do płynów otaczających komórki, podczas gdy produkty odpadowe są usuwane. [2]
Dane dotyczące chorób układu krążenia
Choroby układu krążenia są jedną z głównych przyczyn zgonów w Europie, gdzie odpowiadają za około 4 miliony zgonów rocznie, czyli około 45% wszystkich zgonów. Konkretnie, choroba niedokrwienna serca i choroby naczyniowo-mózgowe, dwie główne grupy chorób układu krążenia, są odpowiedzialne odpowiednio za około 2 mln i 1 mln zgonów. [3]
Według Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego (ESC), dane standaryzowane względem wieku w 2015 roku wykazały, że prawie jedna na cztery osoby w krajach członkowskich ESC miała podwyższone ciśnienie tętnicze (ryc. 1). Skurczowe ciśnienie krwi było wyższe u mężczyzn niż u kobiet oraz w krajach o średnich dochodach niż w krajach o wysokich dochodach. W prawie wszystkich krajach częstość występowania podwyższonego ciśnienia krwi wykazywała tendencję spadkową w ciągu ostatnich 35 lat, ale obecne tempo spadku nie wydaje się wystarczające, aby osiągnąć cel WHO dotyczący chorób niezakaźnych na 2025 r. [4]
Rycina 1. Standaryzowana względem wieku zapadalność na choroby układu krążenia w krajach członkowskich Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego (2017). [4]
W badaniu przeprowadzonym przez European Heart Network oszacowano, że choroba sercowo-naczyniowa (CVD) kosztowała gospodarkę Unii Europejskiej 210 miliardów euro tylko w 2015 roku, z czego 53% (111 miliardów euro) wynikało z kosztów opieki zdrowotnej; 26% (54 miliardy euro) z utraty produktywności, a 21% (45 miliardów euro) z nieformalnej opieki nad osobami z CVD. Badanie wykazało, że obciążenie ekonomiczne CVD jest bardzo zróżnicowane, a bezpośrednie koszty zdrowotne na mieszkańca wahają się od 48 euro w Bułgarii do 365 euro w Finlandii. [4]
Zmniejszenie zachorowalności i śmiertelności z powodu chorób układu krążenia (CVD) jest celem klinicznych i populacyjnych strategii prewencyjnych. Ponieważ CVD jest wieloczynnikowa, konieczne jest jednoczesne kontrolowanie i działanie na kilka różnych czynników ryzyka. Choroby wieloczynnikowe lub złożone to takie, które nie są ograniczone do żadnego pojedynczego wzorca dziedziczenia genów i w większości przypadków są związane z działaniem wielu genów wraz z wpływem czynników środowiskowych.
Stratyfikacja ryzyka CVD jest ważna, ponieważ istnieją osoby, które nie mają jeszcze jawnej choroby, ale mogą ją rozwinąć. Całkowite ryzyko CVD oznacza, że dana osoba jest narażona na wystąpienie śmiertelnego zdarzenia sercowo-naczyniowego w danym okresie czasu. Aby ułatwić diagnozowanie i monitorowanie osób, u których występuje podwyższone ryzyko rozwoju CVD, opracowano modele śledzenia, które obecnie są stosowane w Europie w postaci wykresów szacowania systemowego ryzyka wieńcowego (SCORE) (ryc. 2).[5]
Rycina 2. a) Wykres SCORE: 10-letnie ryzyko śmiertelnej choroby sercowo-naczyniowej (CVD) w krajach o wysokim ryzyku CVD. b) Wykres SCORE: 10-letnie ryzyko śmiertelnej choroby sercowo-naczyniowej (CVD) w krajach o niskim ryzyku CVD.[5]
Czynniki ryzyka rozwoju chorób układu sercowo-naczyniowego.
Dzisiejsze zachowania ryzykowne stają się jutrzejszymi czynnikami ryzyka, a czynniki ryzyka jutrzejszymi chorobami układu krążenia. W tym kontekście podjęto próby opracowania programów promocji zdrowia i prewencji chorób w oparciu o światowe odkrycia naukowe, które miały miejsce w ostatnich dekadach. [6] Podstawowa strategia stosowana przez te kampanie zdrowotne koncentruje się głównie na unikaniu lub zmniejszaniu czynników zwiększających ryzyko rozwoju CVD. Należą do nich:
→ Ciśnienie tętnicze krwi. Nadciśnienie tętnicze (HT) jest jednym z najważniejszych możliwych do zapobiegania czynników przedwczesnej umieralności na świecie. Jest również najważniejszym niezależnym czynnikiem ryzyka CVD. W większości krajów rozwiniętych ponad 30% dorosłych ma nadciśnienie tętnicze. Dlatego prewencja pierwotna powinna rozpocząć się jak najwcześniej. [7]
→ Cholesterol. Większość krążącego cholesterolu występuje w postaci cholesterolu LDL (low density lipoprotein), który jest bezpośrednio związany z ryzykiem CVD. Wysokie stężenie LDL wiąże się z ryzykiem aterogennym, które definiowane jest jako możliwość rozwoju zmian prowadzących do pojawienia się złogu lipidowego w ścianie tętnicy. To odkładanie się lipidów może prowadzić do rozwoju blaszki miażdżycowej, a tym samym do utraty elastyczności tętnic lub miażdżycy. Hipercholesterolemia jest więc wskaźnikiem zwiększonego ryzyka sercowo-naczyniowego. [8]
→ Cukrzyca. Cukrzyca (DM) to grupa zaburzeń metabolicznych, których główną cechą jest obecność podwyższonego stężenia glukozy we krwi. Szacuje się, że w 2030 roku w Europie około 64 mln osób będzie cierpiało na DM typu 2. Jest to niepokojące, ponieważ większość diabetyków umiera z powodu CVD. Osoby z DM należą do grupy wysokiego ryzyka i tabela SCORE nie ma dla nich zastosowania. Dlatego ważna jest modyfikacja nawyków stylu życia, regulacja masy ciała, zwiększenie aktywności fizycznej i przyjęcie zdrowych nawyków żywieniowych, aby zapobiec rozwojowi DM i CVD lub jej progresji. [9]
→ Otyłość. Częstość występowania otyłości na świecie wzrasta, zwłaszcza w krajach bardziej rozwiniętych, i przyczynia się do znacznego wzrostu zachorowalności na CVD. Siedzący tryb życia i złe nawyki żywieniowe są główną przyczyną otyłości. Istnieje liniowy związek między wskaźnikiem masy ciała (BMI), otyłością, a zwłaszcza obwodem brzucha ze śmiertelnością całkowitą. Najważniejsze jest zapobieganie otyłości we wczesnym okresie życia. W zapobieganiu otyłości dziecięcej istotne są edukacja i wpływ mediów. [10]
→ Palenie tytoniu. Palenie papierosów jest dominującym czynnikiem ryzyka umieralności i zachorowalności z przyczyn sercowo- i niekardiologicznych. Szacuje się, że do 2025 roku na świecie będzie 1,6 mld palaczy, a 10 mln osób rocznie będzie umierać z powodu palenia. Z tego powodu jest ono uważane za najważniejszy czynnik ryzyka, którego należy unikać w prewencji rozwoju CVD. [11]
→ Genetyka. CVD są złożonymi i genetycznie heterogennymi chorobami, wynikającymi z wielu interakcji gen-gen i gen-środowisko. Z tego powodu genetyka molekularna i farmakogenetyka odgrywają kluczową rolę w diagnostyce, prewencji i leczeniu CVD. Badania genetyczne są powszechnie stosowane do identyfikacji podstawowej przyczyny genetycznej u pacjentów z podejrzeniem choroby sercowo-naczyniowej oraz do określenia, kto w rodzinie odziedziczył wariant przyczynowy i w związku z tym jest zagrożony rozwojem CVD. [12]
Czynniki ochronne dla zdrowia sercowo-naczyniowego
Prawie jedna trzecia zgonów z powodu CVD jest uważana za potencjalnie możliwą do zapobieżenia. American Heart Association (AHA) opublikowało zalecenia, które określają idealny stan zdrowia sercowo-naczyniowego. Wśród nich znajdujemy:
→ Zdrowe nawyki żywieniowe. Zdrowa dieta jest podstawą prewencji CVD. Nawyki żywieniowe wpływają na poziom tłuszczu i cukru we krwi, ciśnienie tętnicze oraz masę ciała. Zdrowe odżywianie zmniejsza ryzyko wystąpienia innych chorób przewlekłych. Uważa się, że dieta śródziemnomorska spełnia wszystkie zalecenia dotyczące zdrowego żywienia. Trudno jest wyodrębnić wpływ poszczególnych składników odżywczych na korzyści zdrowotne, a obecne badania sugerują, że ważniejsze jest rozważenie diety jako całości, niż skupianie się na konkretnych składnikach odżywczych. Kilka metod żywieniowych zostało przebadanych pod kątem ich wpływu na CVD. Diety niskotłuszczowe i wysokotłuszczowe, niskowęglowodanowe są popularne i skuteczne w odchudzaniu, ale nie ma wystarczających dowodów, aby zalecać je w prewencji pierwotnej CVD. [13]
→ Aktywność fizyczna. Regularna aktywność fizyczna ma działanie ochronne i przynosi wiele korzyści. Ma bezpośredni wpływ na redukcję już istniejących zmian naczyniowych oraz redukuje inne czynniki ryzyka (zmniejsza masę ciała, poziom lipidów, poziom cukru we krwi, ciśnienie tętnicze), a tym samym zmniejsza częstość występowania choroby wieńcowej. Zalecenia dotyczące aktywności fizycznej u dorosłych to co najmniej 150 minut aktywności aerobowej o umiarkowanej intensywności lub co najmniej 75 minut aktywności energicznej tygodniowo. [13]
Genetyka a zdrowie układu sercowo-naczyniowego
Wraz z pojawieniem się zasobów i technologii po realizacji Human Genome Project nastąpił gwałtowny rozwój badań ukierunkowanych na markery predyspozycji w skali genomu oraz farmakogenetykę w złożonych zaburzeniach sercowo-naczyniowych. Badania genomowe rzuciły światło na wpływ wcześniej zidentyfikowanych genów na rozwój i progresję chorób sercowo-naczyniowych. Ponadto ujawniły nieznane dotąd regiony genomowe, które są związane z wynikami leczenia chorób układu krążenia. [12]
Obietnica medycyny spersonalizowanej leży w połączeniu tych informacji genetycznych z innymi biomarkerami w celu dostosowania strategii prewencyjnych i terapeutycznych do poszczególnych pacjentów w celu skutecznego leczenia, mniejszej liczby działań niepożądanych i większej skuteczności opieki prewencyjnej. [12]
Przykładem takiego postępowania jest zawał serca (MI). Wykazano, że choroba ta jest dziedziczna i należy do głównych przyczyn zgonów i niepełnosprawności na świecie. Podczas gdy większość MI występuje u osób powyżej 65. roku życia, 5-10% nowych MI występuje u młodszych pacjentów, a zdarzenia te wiążą się ze znacznie większą dziedzicznością. Dlatego osoby z rodzinnym wywiadem dotyczącym wczesnego MI mają obiecujący profil do mapowania genetycznego. [14]
Konkretnie, w genie aktywności hamowania czerniaka 3 lub MIA3 opisano polimorfizmy, które są związane ze zwiększoną genetyczną predyspozycją do rozwoju MI. Polimorfizm to zmienność sekwencji DNA, która występuje w populacji z częstością 1% lub wyższą. [15]
Ponadto wiele czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, takich jak cukrzyca, podwyższony poziom cholesterolu LDL czy otyłość, również ma istotny komponent genetyczny. W przypadku cukrzycy typu 2 niektóre mutacje w genach takich jak RREB1, TCF19 czy VEGFA zostały powiązane ze zwiększoną predyspozycją do rozwoju tej choroby. [16]
24Genetics a zdrowie układu sercowo-naczyniowego
Z 24Genetics dostarczamy rozwiązanie dla profilaktyki zdrowia sercowo-naczyniowego, poprzez zrozumienie indywidualnych predyspozycji genetycznych. W naszym raporcie zdrowotnym analizujemy główne geny i polimorfizmy zaangażowane w rozwój patologii takich jak kardiomiopatia rozstrzeniowa 1S, rodzinna kardiomiopatia przerostowa czy zawał serca, wśród wielu innych, aby poinformować o możliwych predyspozycjach genetycznych do tego typu chorób.
Bibliografia
1. Granger, A. & Emambokus, N. Cell Metabolism ♥ Cardiovascular Biology. Cell Metab. 21, 151 (2015).
2. López, E. M. FISIOLOGIA DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR. Educ. Física Deporte 6 (1979).
3. Di Girolamo, C. et al. Progress in reducing inequalities in cardiovascular disease mortality in Europe. Heart 106, 40–49 (2020).
4. Timmis, A. et al. European Society of Cardiology: Cardiovascular Disease Statistics 2019. Eur. Heart J. 41, 12–85 (2020).
5. Francula-Zaninovic, S. & Nola, I. A. Management of Measurable Variable Cardiovascular Disease’ Risk Factors. Curr. Cardiol. Rev. 14, 153–163 (2018).
6. Reddy, K. S. Cardiovascular Health. J. Am. Coll. Cardiol. 65, 1026–1028 (2015).
7. Hollander, W. Role of hypertension in atherosclerosis and cardiovascular disease. Am. J. Cardiol. 38, 786–800 (1976).
8. Carson, J. A. S. et al. Dietary Cholesterol and Cardiovascular Risk: A Science Advisory From the American Heart Association. Circulation 141, (2020).
9. Henning, R. J. Type-2 diabetes mellitus and cardiovascular disease. Future Cardiol. 14, 491–509 (2018).
10. Powell-Wiley, T. M. et al. Obesity and Cardiovascular Disease: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation 143, (2021).
11. Ambrose, J. A. & Barua, R. S. The pathophysiology of cigarette smoking and cardiovascular disease. J. Am. Coll. Cardiol. 43, 1731–1737 (2004).
12. Manace, L. C., Godiwala, T. N. & Babyatsky, M. W. Genomics of Cardiovascular Disease: L. C. MANACE ET AL.: SPECIAL FEATURE-GENOMICS OF CARDIOVASCULAR DISEASE. Mt. Sinai J. Med. J. Transl. Pers. Med. 76, 613–623 (2009).
13. Lanier, J. B. Diet and Physical Activity for Cardiovascular Disease Prevention. 93, 6 (2016).
14. Myocardial Infarction Genetics Consortium. Genome-wide association of early-onset myocardial infarction with single nucleotide polymorphisms and copy number variants. Nat. Genet. 41, 334–341 (2009).
15. Koch, W. et al. Extended evidence for association between the melanoma inhibitory activity 3 gene and myocardial infarction. Thromb. Haemost. 105, 670–675 (2011).
16. DIAbetes Genetics Replication And Meta-analysis (DIAGRAM) Consortium et al. Genome-wide trans-ancestry meta-analysis provides insight into the genetic architecture of type 2 diabetes susceptibility. Nat. Genet. 46, 234–244 (2014).
