Studies of the genetic epidemiology of cardiovascular disease: focus on inflammatory candidate genes

Cardiovascular disease (CVD) is a complex disease with multifactorial aetiology. Both genetic and environmental factors contribute to the disease risk. The lifetime risk for CVD differs markedly between men and women, men being at increased risk. Inflammatory reaction contributes to the development of the disease by promoting atherosclerosis in artery walls. In the first part of this thesis, we identified several inflammatory related CVD risk factors associating with the amount of DNA from whole blood samples, indicating a potential source of bias if a genetic study selects the participants based on the available amount of DNA. In the following studies, this observation was taken into account by applying whole genome amplification to samples otherwise subjected to exclusion due to very low DNA yield. We continued by investigating the contribution of inflammatory genes to the risk for CVD separately in men and women, and looked for sex-genotype interaction. In the second part, we explored a new candidate gene and its role in the risk for CVD. Selenoprotein S (SEPS1) is a membrane protein residing in the endoplasmic reticulum where it participates in retro-translocation of unfolded proteins to cytosolic protein degradation. Previous studies have indicated that SEPS1 protects cells from oxidative stress and that variations in the gene are associated with circulating levels of inflammatory cytokines. In our study, we identified two variants in the SEPS1 gene, which associated with coronary heart disease and ischemic stroke in women. This is, to our knowledge, the first study suggesting a role of SEPS1 in the risk for CVD after extensively examining the variation within the gene region. In the third part of this thesis, we focused on a set of seven genes (angiotensin converting enzyme, angiotensin II receptor type I, C-reactive protein (CRP), and fibrinogen alpha-, beta-, and gamma-chains (FGA, FGB, FGG)) related to inflammatory cytokine interleukin 6 (IL6) and their association with the risk for CVD. We identified one variant in the IL6 gene conferring risk for CVD in men and a variant pair from IL6 and FGA genes associated with decreased risk. Moreover, we identified and confirmed an association between a rare variant in the CRP gene and lower CRP levels, and found two variants in the FGA and FGG genes associating with fibrinogen. The results from this third study suggest a role for the interleukin 6 pathway genes in the pathogenesis of CVD and warrant further studies in other populations. In addition to the IL6 -related genes, we describe in this thesis several sex-specific associations in other genes included in this study. The majority of the findings were evident only in women encouraging other studies of cardiovascular disease to include and analyse women separately from men.

Sydän- ja verisuonisairaudet (SVT) kuuluvat perimältään monitekijäisiin sairauksiin. Sekä perinteiset riskitekijät, kuten korkea kolesteroli ja miessukupuoli, että perintötekijät altistavat SVT:lle. Tulehdusreaktio liittyy olennaisesti taudin kehitykseen vaikuttaen yhdessä muiden riskitekijöiden kanssa valtimoiden seinämien ateroskleroosin syntyyn. Tässä väitöskirjatyössä tunnistimme ensin useita tulehdusreaktioon liittyviä sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöitä, jotka ovat yhteydessä kokoverestä eristettävän DNA:n saantoon. Tuloksen perusteella voidaan olettaa, että tutkittavien valinta DNA-määrän perusteella geneettisiin epidemiologisiin tutkimuksiin saattaa aiheuttaa harhan tutkimusasetelmassa. Seuraavaksi tutkimme tulehdusreaktioon liittyvien kandidaattigeenien vaikutusta SVT:n riskiin kahdessa suomalaisessa väestöaineistossa. Ensiksi syvennyimme uuteen mielenkiintoiseen ehdokasgeeniin, selenoproteiini S:aan (SEPS1). SEPS1 on kalvoproteiini, joka suojaa soluja hapettumisen aiheuttamilta vaurioilta. Geneettinen vaihtelu geenin alueella on yhteydessä tulehdusreaktiota välittävien liukoisten sytokiinien pitoisuuksiin verenkierrossa. Tutkimuksemme osoitti, että perimän vaihtelu SEPS1 geenin alueella nostaa sepelvaltiomotaudin ja iskeemisen aivohalvauksen riskiä naisilla. Tämä on ensimmäinen kansainvälisellä tasolla julkaistu tutkimus, jossa on tutkittu kattavasti geneettistä variaatiota SEPS1 geenin alueella ja osoitettu sen vaikuttavan SVT:n riskiin. Seuraavaksi keskityimme seitsemään tulehdusreaktiota säätelevään interleukiini 6 (IL6) sytokiiniin liittyvään geeniin (angiotensiiniä konvertoiva entsyymi, angiotensin II reseptorityyppi I, C-reaktiivinen proteiini (CRP), sekä fibrinogeenin alfa-, beta-, ja gammaketjut (FGA, FGB, FGG)). Tutkimuksen perusteella eräs IL6 geenin muoto on yhteydessä suurentuneeseen SVT:n riskiin miehillä. Lisäksi toinen saman geenin muoto yhdessä erään FGA geenin muodon kanssa vaikutti suojaavan SVT:lta. Tulosten perusteella IL6:een kanssa tekemisissä olevilla geeneillä on vaikutusta sydän- ja verisuonisairauksien riskiin ja riskitekijöihin. On kuitenkin selvää, että IL6:n ja sen liitännäisgeenien tarkempi rooli SVT:ssa edellyttää kuitenkin lisätutkimuksia muissa populaatioissa. Näiden geenien lisäksi, kuvaamme väitöskirjassa useita kolmanteen osatyöhön liittyvien geenien yhteen sukupuoleen rajoittuneita assosiaatiolöydöksiä. Näistä useimmat esiintyivät naisilla ja korostavat miehillä ja naisilla erikseen tehtävän sydän- ja verisuonitaudin tutkimuksen tärkeyttä. Tässä tutkimuksessa tuotettu tieto toimii pohjana muissa väestöissä tehtävälle tutkimukselle ja lisää ymmärrystä SVT:n kehittymiseen liittyvistä tekijöistä.