Association between polymorphic eNOS gene markers and risk of primary open-angle glaucoma in the Perm Region population

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Glaucoma is widely known to have a progressive course and occupy a leading place among the causes of vision loss and blindness. Increased intraocular pressure is the key harmful factor among the causes of glaucoma occurrence. In some cases, however, the progressive disease is also observed at normal values of ophthalmic tonus. Early diagnosis of glaucoma will allow for timely therapy, which in turn will reduce the risk of complications and prevent neuroopticopathy progression. According to the literature data, the pathogenesis of primary open-angle glaucoma is associated with nitric oxide (NO), due to imbalance between endothelium-produced vasoconstrictors and vasodilators, especially, endotelin-1 and nitric oxide. Decreased NO level combined with endotelin-1 hyperproduction is associated with development and progression of a number of ocular disorders including glaucomatous atrophy of the optic nerve. Since nitric oxide is produced by endothelial NO-synthase (eNOS), one may assume that eNOS is involved in pathogenesis of neurodegenerative changes in primary open-angle glaucoma. However, despite numerous studies on the pathogenesis of glaucoma, the distinct factors of innate immune response remain poorly studied. The purpose of the present study was a search for association between polymorphic markers (C774T, T786C, Glu298Asp) of the eNOS gene and the risk of primary open-angle glaucoma among the Perm Region residents.

Peripheral blood of patients with primary open-angle glaucoma (the main group) and cataract without glaucoma (a comparison group) was used as initial biomaterial. In comparison group, arterial hypertension was most often encountered as concomitant pathology. Genomic DNA was first isolated from the blood samples, followed by rt-PCR using reagent kits for determining C774T, T786C, Glu298Asp polymorphic markers in the eNOS gene.

The prevalence of polymorphic variants of the innate immunity genes T786C, C774T and Glu298Asp of the eNOS gene was analyzed in patients with primary open-angle glaucoma. There were no significant differences in the distribution of genotypes and alleles of eNOS gene for the C774T and Glu298Asp polymorphic markers. An increased frequency of homozygous TT genotype was found, along with decreased occurrence of C allele at the polymorphic T786C locus of the eNOS gene, as well as a trend for decreased frequency of the TC and CC genotypes. Arterial hypertension potentiated the negative effect of increased intraocular pressure upon the glaucoma-associated optic neuropathy. Conclusions. The studied changes in genotypes and allelic frequencies of eNOS gene may be regarded as risk factors that increase probability of the primary open-angle glaucoma and predict severity of the disease.

About the authors

Tatyana V. Gavrilova

E. Wagner State Medical University

Email: mech.inst@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Ophtalmology

Russian Federation, 105064, Moscow, Maly Kasennyi lane, 5a, bldg 1

Aliya R. Kinkulkina

I. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Email: mech.inst@mail.ru

Postgraduate Student, Department of Microbiology, Virology and Immunology, Junior Research Associate

Russian Federation, 105064, Moscow, Maly Kasennyi lane, 5a, bldg 1; Moscow

Hasmik S. Avagyan

I. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Email: mech.inst@mail.ru

Student, Laboratory Assistant, Laboratory of Molecular Immunology

Russian Federation, 105064, Moscow, Maly Kasennyi lane, 5a, bldg 1; Moscow

Oksana A. Svitich

I. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Author for correspondence.
Email: mech.inst@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Professor, Department of Microbiology, Virology and Immunology, Director, F. Erismann Institute of Public Health, I. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Director, I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Russian Federation, 105064, Moscow, Maly Kasennyi lane, 5a, bldg 1; Moscow

References

  1. Астахов Ю.С., Тульцева С.Н., Титаренко А.И. Роль дисфункции эндотелия в патогенезе сосудистых заболеваний органа зрения // Региональное кровообращение и микроциркуляция, 2016. Т. 15, № 4. С. 60. [Astakhov Yu.S., Tultseva S.N., Titarenko A.I. The role of endothelial dysfunction in the pathogenesis of vascular diseases of the visual organ. Regionalnoe krovoobrashchenie i mikrotsirkulyatsiya = Regional Blood Circulation and Microcirculation, 2016, Vol. 15, no. 4, p. 60. (In Russ.)]
  2. Курышева Н.И., Царегородцева М.А. Роль дисфункции эндотелия в патогенезе глаукомы // Глаукома. Журнал НИИ ГБ РАМН, 2011. С. 58-63. [Kurysheva N.I., Tsaregorodtseva M.A. The role of endothelial dysfunction in the pathogenesis of glaucoma. Glaukoma. Zhurnal NII GB RAMN = Glaucoma. Journal of the Research Institute of GB RAMS, 2011, pp. 58-63. (In Russ.)]
  3. Черешнев В.А., Шилов Ю.И., Черешнева М.В., Гаврилова Т.В., Усова В.В., Лобанова Н.Л. Изменения функции иммунной системы и их коррекция миелопептидами при проникающем ранении глаза // Российский иммунологический журнал, 2010. Т. 4 (13), № 3. С. 225-223. [Chereshnev V.A., Shilov Yu.I., Chereshneva M.V., Gavrilova T.V., Usova V.V., Lobanova N.L. Changes in the function of the immune system and their correction with myelopeptides in penetrating eye injury. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2010, Vol. 4 (13), no. 3, pp. 225-223. (In Russ.)]
  4. Ayub H., Khan M.I., Micheal S., Akhtar F., Ajmal M., Shafique S., Benish Ali S.H., Hollander A.I., Ahmed A., Qamar R.l. Association of eNOS and HSP70 gene polymorphisms with glaucoma in Pakistani cohorts. Mol. Vis., 2010, Vol. 16, pp. 18-25.
  5. Chaiwiang N., Poyomtip T. The association of toll-like receptor 4 gene polymorphisms with primary open angle glaucoma susceptibility: a meta-analysis. Biosci. Rep., 2019, Vol. 39, no. 4, BSR20190029. doi: 10.1042/BSR20190029.
  6. Charles M.M. Reactive oxygen species, oxidative stress, glaucoma and hyperbaric oxygen therapy. J. Optom., 2018, Vol. 11, no. 1, pp. 3-9.
  7. Evangelho K.Т., Mogilevskaya M.Н., Losada-Barragan M.Т., Vargas-Sanchez J.K. Pathophysiology of primary open-angle glaucoma from a neuroinflammatory and neurotoxicity perspective: a review of the literature. Int. Ophthalmol., 2019, Vol. 39, no. 1, pp. 259-271.
  8. Iglesias A.I., Springelkamp H., Ramdas W.D., Klaver C.C.W., Willemsen R., van Duijn C.M. Genes, pathways, and animal models in primary open-angle glaucoma. Eye, 2015, Vol. 29, pp. 1285-1298.
  9. Jeoung J.W., Kim D.M., Oh S., Lee J.S., Park S.S., Kim J.Y. The relation between endothelial nitric oxide synthase polymorphisms and normal tension glaucoma. J. Glaucoma 2017, Vol. 26, no. 11, pp. 1030-1035.
  10. Khaled A.А., Kondkar A.A., Kakarla V.С. An updated review on the genetics of primary open angle glaucoma. Int. J. Mol. Sci., 2015, Vol. 16, no. 12, pp. 28886-28911.
  11. Kosior-Jarecka E.N., Łukasik U.N., Wróbel-Dudzińska D.N., Kocki J.N., Bartosińska J.N., Witczak A.N., Chodorowska G.N., Mosiewicz J.N., Żarnowski T.N. Risk factors for normal and high-tension glaucoma in poland in connection with polymorphisms of the endothelial nitric oxide synthase gene. PLoS One, 2016, Vol. 11, no. 1, e0147540. doi: 10.1371/journal.pone.0147540.
  12. Mahabadi N.I., Foris L.A., Tripathy K. Open Angle glaucoma. StatPearls Publishing LLC, 2020.
  13. Pandey R. Effect Of MET & MFR on primary open angle glaucoma in adult aged between 15-30 years. Int. J. Adv. Res. Dev., 2017, Vol. 2, no. 1, pp. 14-17.
  14. Reina-Torres E.N., Ieso M.N., Louis R.P., Overby D.R., Stamer W.D. The vital role for nitric oxide in intraocular pressure homeostasis. Prog. Retin. Eye Res., 2021, Vol. 83, 100922. doi: 10.1016/j.preteyeres.2020.100922.
  15. Rieck J. The Pathogenesis of glaucoma in the interplay with the immune system. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2013, Vol. 54, no. 3, pp. 2393-2409.
  16. Silva T.M., Rocha A.V., Lacchini R.C., Marquesa С.R., Silva E.S., José-Santos E.T., Santosad F.R. Association of polymorphisms of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) gene with the risk of primary open angle glaucoma in a Brazilian population. Gene, 2012, Vol. 502, no. 2, pp. 142-146.
  17. Soto I.N., Howel G.R. The complex role of neuroinflammation in glaucoma. Cold Spring Harb. Perspect. Med, 2014, Vol. 4, no. 8, a017269. doi: 10.1101/cshperspect.a017269.
  18. Tsai T.N., Grotegut P.N., Reinehr S.N., Joachim S.C. Role of heat shock proteins in glaucoma. Int. J. Mol. Sci., 2019, Vol. 20, no. 20, 5160. doi: 10.3390/ijms20205160.
  19. Tsai T., Reinehr S., Maliha A.M., Joachim S.C. Immune mediated degeneration and possible protection in glaucoma. Front. Neurosci., 2019, Vol. 13, 931. doi: 10.3389/fnins.2019.00931.
  20. Williams P.A., Armstrong N.M., Howell G.R. Neuroinflammation in glaucoma: a new opportunity. Exp. Eye Res., 2017, Vol. 157, pp. 20-27.
  21. Xiang Y., Dong Y., Li X., Tang X. Association of common variants in eNOS gene with primary open angle glaucoma: a meta-analysis. J. Ophthalmol., Vol. 2016, 1348347. doi: 10.1155/2016/1348347.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Distribution of allele shares T786C polymorphism in groups

Download (121KB)
3. Figure 2. Association of different genotypes of T786C polymorphism with glaucoma

Download (92KB)
4. Figure 3. Distribution of allele shares of C774T polymorphism in groups

Download (98KB)
5. Figure 4. Association of various genotypes of C774T polymorphism with glaucoma

Download (91KB)
6. Figure 5. Distribution of allele shares of Glu298Asp polymorphism in groups

Download (99KB)

Copyright (c) 2022 Gavrilova T.V., Kinkulkina A.R., Avagyan H.S., Svitich O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».