Роль стимулирующего фактора роста, экспрессируемого геном 2, и галектина-3 в прогнозировании развития желудочковых тахиаритмий у пациентов с ишемической кардиомиопатией

Введение

По данным Всемирной организации здравоохранения ишемическая болезнь сердца (ИБС) является одной из 5 ведущих причин инвалидизации и смерти [1]. ИБС служит причиной развития хронической сердечной недостаточности (ХСН) у 70% пациентов. Ишемическое повреждение миокарда с последующей дисфункцией и ремоделированием левого желудочка (ЛЖ), а также гибернация миокарда — основные механизмы развития сердечной недостаточности (СН) у больных ИБС. Развитие ишемической кардиомиопатии (ИКМП), на долю которой приходится 11-13% среди всех случаев кардиомиопатий, нередко является финальной стадией заболевания с высоким риском внезапной сердечной смерти (ВСС). Использование имплантируемых кардиовертеров-дефибрилляторов (ИКД) позволяет снизить риск ВСС у данной категории больных [2]. Отбор пациентов для имплантации ИКД с целью первичной профилактики ВСС в большей части проводится на основании результатов оценки функционального класса (ФК) СН по классификации NYHA (New-York Heart Association) и систолической функции ЛЖ. Неоценимое влияние ИКД на риск развития ВСС доказано результатами серии крупных рандомизированных исследований, метаанализ которых показал снижение показателя смертности от всех причин на 25%. В то же время установлено, что срабатывания ИКД на протяжении 5 лет наблюдения регистрируются лишь у 15-25% пациентов [3]. При этом в большей степени ИКД не срабатывает у тех пациентов, которым аппарат был установлен с целью первичной профилактики ВСС [3]. Все эти факты указывают на необходимость совершенствования стратификации риска и поиска новых критериев отбора для имплантации ИКД.

Поскольку при ИКМП происходят не только стойкие нарушения насосной функции сердца, но и компенсаторной активации прессорного и депрессорного звеньев системы нейрогуморальной регуляции, можно полагать, что оценка концентрации биомаркеров в крови, отражающих степень активации отдельных компенсаторных систем организма, позволит стратифицировать риск неблагоприятных сердечно-сосудистых событий, в частности, жизнеугрожающих желудочковых аритмий, и оценивать прогноз больных с этой тяжелой патологией. Определение уровня таких биомаркеров фиброза и воспаления миокарда, как стимулирующий фактора роста, кодируемый геном 2 (ST-2), и галектин-3, представляется перспективным направлением. Растворимый ST-2 — биомаркер фиброза, воспаления и сердечного стресса, включенный в руководство ACCF/AHA (American College of Cardiology Foundation/American Heart Association) (2013г) для стратификации риска у пациентов с СН [4]. Этот биомаркер принадлежит к семейству интерлейкиновых рецепторов, секретируется в кровь и, ингибируя передачу сигнала, выполняет функцию рецептора для интерлейкина-33. Концентрация ST-2 в крови увеличивается при различных патологиях, таких как воспалительные заболевания и кардиопатии, и считается ценным прогностическим маркером в обоих случаях [5]. Sabatine M, etal. в 2008г показали, что у 1200 пациентов с острым коронарным синдромом и инфарктом миокарда (ИМ) с подъемом сегмента ST, определение концентрации ST-2 имело высокое прогностическое значение для оценки риска смерти в течение 30 сут. ИМ [6]. В то же время в другом исследовании было выявлено, что ST-2 не улучшал долгосрочный прогноз сердечно-сосудистых событий, включая СН или смертность от всех причин [7].

Галектин-3 представляет собой растворимый β-галактозидаза-связывающий гликопротеин, высвобождаемый активированными сердечными макрофагами [8]. Этот маркер фиброза в норме обнаруживается в  различных клетках эпителия многих органов, воспалительного инфильтрата, в т.ч. и макрофагов, а  также в  купферовских и  дендритных клетках. Уровень галектина-3 повышается при воспалительных и  пролиферативных процессах. В  исследовании Mueller T, et al. было показано, что галектин-3, наряду с  ST-2, были одинаково полезны для прогнозирования риска смерти от всех причин в течение года у пациентов с острой СН [9].

В настоящее время ST-2 и  галектин-3 активно изучаются у больных ИБС ввиду их высокой потенциальной прогностической значимости. При этом их роль в развитии жизнеугрожающих аритмий пока мало изучена [10]. В  этой связи исследование уровня биомаркеров воспаления и  фиброза миокарда является актуальным.

Целью исследования была оценка роли ST-2 и  галектина-3 в  прогнозировании развития желудочковых тахиаритмий (ЖТА) у  пациентов с  ИБС и фракцией выброса (ФВ) ЛЖ <35%.

Материал и методы

Исследование было клиническим открытым проспективным и  проведено на базе отделения хирургического лечения сложных нарушений ритма сердца и электрокардиостимуляции НИИ кардиологии Томского НМИЦ.  Исследование было выполнено в  соответствии с  принципами Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации “Этические принципы проведения научных медицинских исследований с  участием человека”. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом при НИИ кардиологии. Пациентами, включенными в  исследование, подписано информированное согласие на участие.

Критерии включения пациентов в  исследование: больные ИБС, ХСН II и III ФК по NYHA, ФВ ЛЖ <35%, находящиеся на оптимальной медикаментозной терапии, с прогнозируемой продолжительностью жизни не <1 года, перенесенным ИМ давностью >6 нед. и показаниями для имплантации ИКД в целях первичной профилактики ВСС.

Критерии невключения в  исследование: наличие противопоказаний для имплантации ИКД, кандидаты на кардиоресинхронизирующую терапию, тяжелая сопутствующая патология или тяжелые когнитивные расстройства, стенозирующий атеросклероз коронарных артерий без реваскуляризации, кандидаты на трансплантацию сердца.

В исследование включено 40 пациентов, соответствовавших критериям включения. Основной диагноз заболевания устанавливался по общепринятым критериям на основании данных стандартных клинико-инструментальных исследований: тест 6-минутной ходьбы (ТШХ), электрокардиография, эхокардиография (ЭхоКГ) с оценкой показателей внутрисердечной гемодинамики, холтеровское мониторирование электрокардиограммы и коронаровентрикулография, и лабораторной диагностики: общий анализ крови и мочи, биохимический анализ крови (креатинин, мочевина, глюкоза, печеночные ферменты, натрий, калий), липидный спектр, определение уровня ST-2 и галектина-3. Все больные получали базисную терапию в соответствии с современными рекомендациями.

Оценку тяжести СН проводили с использованием критериев NYHA с определением ТШХ. Для анализа использовалась дистанция ходьбы (м) и ФК NYHA, которому она соответствовала:

• >551 м — пациент не имеет признаков СН;
• 426-550 м — относится к I ФК;
• 301-425 м — относится к II ФК;
• 151-300 м — относится к III ФК;
• <150 м — относится к IV ФК.

Для определения уровня ST-2 и галектина-3 проводили забор крови натощак из локтевой вены методом венопункции в специальную стерильную вакуумную систему “BD Vacutainer®” с активатором свертывания. Полученные образцы крови инкубировали при комнатной температуре 30-45 мин, после чего в течение 15 мин центрифугировали при 3000 об/мин. Полученную сыворотку декантировали в одноразовые пластиковые пробирки, замораживали и хранили при — 40○ С. Для количественного измерения концентрации стимулирующего фактора роста ST-2 в сыворотке крови использовали набор “Presage® ST2 Assay” (Critical Diagnostics, США), основанный на “сэндвич” иммуноферментном анализе в микропланшетном формате. Результаты измерения выражали в нг/мл. Определение концентрации галектина-3 выполняли методом твердофазного конкурентного иммуноферментного анализа с использованием тестсистемы “Human Galectin-3 Platinum ELISA” (Bender MedSystems GmbH, Австрия). Результаты измерения выражали в нг/мл. Измерение оптических плотностей, построение калибровочных графиков, оценку и учет результатов количественного содержания всех определяемых показателей проводили с помощью микропланшетного ридера “Infinite F50” и программного обеспечения “Magellan Tracker” (Австрия).

ЭхоКГ с оценкой показателей внутрисердечной гемодинамики проводили на ультразвуковом аппарате “Philips HD15 PureWave” (Нидерланды). Исследования проводились из стандартных ЭхоКГ позиций с определением размеров левого предсердия, правого желудочка (ПЖ), толщины межжелудочковой перегородки, задней стенки ЛЖ, конечно-систолического размера (КСР) ЛЖ, конечно-диастолического размера (КДР) ЛЖ, конечносистолического объема (КСО) ЛЖ, конечно-диастолического объема (КДО) ЛЖ, индекса массы миокарда, ФВ ЛЖ, систолического давления в ПЖ (СДПЖ), ударного объема, конечно-систолического индекса (КСИ), конечно-диастолического индекса (КДИ), индекса левого предсердия и индекса правого предсердия. Оценивали функции митрального, трикуспидального и аортального клапанов, а также сократимость ПЖ и ЛЖ.

После проведения клинико-инструментальной диагностики всем пациентам имплантировали ИКД. Срок наблюдения за пациентами составил 18 мес. с контрольными визитами через 6, 12 и 18 мес. Во время контрольных визитов проводили детальный опрос пациента, физикальный осмотр и оценку аритмологических событий, записанных в памяти ИКД, а также проверку параметров работы системы ИКД-электрод. Конечной точкой исследования была ЖТА, купированная антитахикардийной стимуляцией желудочков или шоковым срабатыванием ИКД. Сравнивали клинико-инструментальные (ТШХ, ЭхоКГ) и биохимические (уровни ST-2 и галектина-3) показатели между группами.

Статистический анализ результатов проводили с помощью пакета программ Statistica 10.0, StatSoft, USA. Для оценки нормальности распределения признака использовали критерий Шапиро-Уилка. Вычисляли медиану (Mе) и квартили [Q₁, Q₃]. Для оценки достоверности межгрупповых различий использовали непараметрический критерий Манна-Уитни для независимых выборок. Для оценки корреляционных связей между парами количественных признаков использовали ранговый непараметрический коэффициент Спирмена. Для сравнительной оценки информативности неинвазивных методов диагностики использовали однофакторный (с расчетом индекса Юдена) и многофакторный ROC-анализ и логистическую регрессию, выполненные с помощью пакета программ MedCalc stastical software. Оценку доли пациентов, у которых не произошло событие (функция выживания), для любого момента времени в течение всего периода наблюдения проводили с применением метода Каплана-Мейера, для оценки значимости различий в выживаемости двух групп использовали непараметрический критерий Гехана-Уилкоксона. При уровне значимости p<0,05 считали, что сравниваемые группы статистически значимо различаются по исследуемому показателю.

Результаты

Клинико-демографическая характеристика пациентов. Ретроспективно, в зависимости от наличия эпизодов ЖТА, пациенты были распределены в 2 группы. Первую группу составили пациенты (n=10), у которых были зарегистрированы эпизоды ЖТА, купированные антитахикардийной стимуляцией желудочков или шоковым срабатыванием ИКД, после имплантации устройства в течение 18 мес. наблюдения, вторую группу составили пациенты (n=30) без эпизодов ЖТА. Сравнительный анализ основных показателей представлен в таблице 1. Медиана возраста пациентов составила 64,5 [ 57,5; 68,5 ] лет, 36 (90,0%) были мужчины. Медиана возраста больных из первой группы (с ИКД-терапией) составила 54,0 года, второй группы (без ИКДтерапии) — 66,0 лет (р=0,137). 100% больных первой группы и 86,6% второй группы были мужчины (р=0,542). Межгрупповых статистически значимых различий по основной и сопутствующей патологии, частоте назначения лекарственных препаратов установлено не было. По основным показателям группы были сопоставимы.

Сравнительный анализ результатов ТШХ значимых отличий между первой и второй группой не выявил: 315,0 [ 200,0; 366,0 ] м и 300,0 [ 175,0; 350,0 ] м (р=0,766), соответственно (таблица 2). При сравнении показателей ЭхоКГ и уровня галектина-3 до имплантации ИКД достоверных различий между группами также выявлено не было (таблица 2). Единственный показатель, по которому группы достоверно различались, был уровень ST-2: в первой группе он составил 29,00 [ 25,64; 41,12 ] нг/мл, а во второй — 22,81 [ 21,28; 29,65 ] нг/мл (р=0,021).

Данные по эпизодам ЖТА в контрольные визиты. Осложнений в ранний и поздний послеоперационные периоды не зарегистрировано. За 18 мес. наблюдения дисфункции системы ИКД-электрод не зарегистрировано. Через 6 мес. была проведена плановая проверка параметров работы ИКД. По записи эндограмм у 6 (15,0%) пациентов выявлены пароксизмы ЖТА, купированные ИКД-терапией, в частности антитахикардийной стимуляцией желудочка. У остальных 34 (85,0%) пациентов к 6 мес. наблюдения ИКД-терапии документировано не было. Через 12 мес. после имплантации ИКД еще у 4 пациентов зарегистрированы пароксизмы ЖТА, купированные ИКД-терапией (антитахикардийная стимуляция желудочка, шоковые срабатывания ИКД). К данному сроку наблюдения общее число пациентов с ИКД-терапией составило 10 (25,0%), без ИКД-терапии — 30 (75,0%).

Корреляционный анализ. По результатам корреляционного анализа показателей внутрисердечной гемодинамики и концентрации в сыворотке крови ST-2 и галектина-3 в первой группе установлено, что концентрация ST-2 имела высокой силы прямую корреляцию с КСО ЛЖ (r=0,900; p<0,001), средней силы с КДО ЛЖ (r=0,700; p=0,024), КСР ЛЖ (r=0,700; p=0,024) и обратную корреляцию средней силы с ФВ ЛЖ (r=-0,666; p=0,035). Также была выявлена средней силы обратная корреляция между концентрацией галектина-3 и ФВ ЛЖ (r= -0,666; p=0,035). Во второй группе было установлено, что концентрация ST-2 имела слабой силы прямую корреляцию с КСО ЛЖ (r=0,498; p=0,005), КСР ЛЖ (r=0,380; p=0,038) и обратную корреляцию средней силы с ФВ ЛЖ (r=-0,508; p=0,004). Кроме того, в данной группе была выявлена средней силы прямая корреляция между концентрацией галектина-3 с КСО ЛЖ (r=0,621; p<0,005), слабой силы с КДО ЛЖ (r=0,407; p=0,025) и с КСР ЛЖ (r=0,405; p=0,026).

Предикторы ЖТА. По результатам однофакторного ROC-анализа среди показателей ТШХ, ЭхоКГ и биохимических маркеров, было выявлено 2 независимых предиктора ЖТА с пороговыми значениями. Так, было показано, что увеличение концентрации ST-2 >22,48 нг/мл (площадь под кривой (AUC) =0,747; 95% доверительный интервал (ДИ): 0,266-0,600; чувствительность (Sen) =100,00; специфичность (Spe) =46,67; p=0,003) и галектина-3 >10,95 нг/мл (AUC =0,680; 95% ДИ: 0,266-0,633; Sen =100,00; Spe =46,67; p=0,044) соответствовало наличию ЖТА (рисунок 1).

Парное сравнение ROC-кривых для концентрации ST-2, галектина-3, КДО ЛЖ, КСО ЛЖ, КСР ЛЖ и ФВ ЛЖ выявило, что AUC ST-2 была самой большой и достоверно отличалась от AUC для КДО ЛЖ (p=0,017), КСО ЛЖ (p=0,02) и ФВ ЛЖ (p=0,009) (таблица 3).

Многофакторный анализ с включением таких переменных как пол, возраст, ТШХ, ФК ХСН, длительность QRS, корригированный интервал QT, показатели внутрисердечной гемодинамики, уровень общего холестерина, концентрация ST-2 и галектина-3, выявил, что достоверным предиктором ЖТА оказалось увеличение ST-2 (отношение шансов (ОШ) =1,11; 95% ДИ: 1,01-1,21; p=0,023).

Анализ кривых Каплана-Мейера также показал, что возрастание концентраций ST-2 >22,48 нг/мл (р=0,02) и галектина-3 >10,95 нг/мл (р=0,009) достоверно увеличивало риск развития ЖТА (рисунки 2 и 3).

Обсуждение

Поиск предикторов развития ЖТА у пациентов с ИКМП является актуальной проблемой. Исследования эффективности использования ИКД у пациентов, которым устройство было имплантировано в целях первичной профилактики ВСС, свидетельствуют о том, что общепринятые критерии отбора, в особенности оценка ФВ ЛЖ, недостаточны для выявления больных с высоким риском развития желудочковых аритмий [3]. По результатам нашего исследования, при однофакторном анализе, независимыми предикторами ЖТА оказались биохимические маркеры фиброза и воспаления миокарда. Так, было выявлено, что увеличение концентрации ST-2 >22,48 нг/мл (p=0,003) и галектина-3 >10,95 нг/мл (p=0,044) являются независимыми предикторами ЖТА. Но, ввиду того, что у пациентов с ИБС, перенесенным ИМ, сниженной систолической функцией ЛЖ и ХСН в основе заболевания лежит множество факторов, дополнительно проведенный многофакторный анализ выявил, что среди всех показателей клинико-инструментальных методов исследования, лишь увеличение концентрации ST-2 (ОШ =1,11; 95% ДИ: 1,01-1,21; p=0,023) явилось независимым предиктором ЖТА. Литературные данные о применении показателей маркеров фиброза и воспаления, таких как ST-2 и галектин-3, в прогнозе развития ЖТА и обоснованной ИКД-терапии у пациентов с ИКМП единичны. Так, по данным Pascual-Figal et al., увеличение концентрации ST-2 >15 нг/мл было независимым предиктором ВСС (ОШ =4,56; 95% ДИ: 1,31-1,59; p=0,017) [11]. В то же время в субанализе исследования MADIT-CRT (Multicenter Automatic Defibrillator Implantation Trial — Cardiac Resynchronization Therapy) увеличение ST-2 >35 нг/мл явилось независимым предиктором сердечной смерти или устойчивого пароксизма ЖТА [12]. Важно отметить, что лишь у 50% пациентов в данном исследовании была диагностирована ИКМП, и данная неоднородность структуры основного заболевания могла отразиться на конечных результатах.

Имеющиеся в литературе данные в основном посвящены прогнозированию сердечно-сосудистых событий, таких как СН [4][5]. Bayes-Genis A, et al. показали, что при сравнении биомаркеров фиброза ST-2 и галектина-3 у пациентов с ХСН, повышение уровня ST-2 имеет больший прогностический вклад, чем галектина-3 [8]. По данным исследования Mozos I, et al., проведенного у пациентов с почечной недостаточностью, увеличение концентраций растворимого ST2 и галектина-3 может отражать наличие фиброза почек и сердца, что может быть связано с повышенным риском развития аритмий [13]. Ряд клинических исследований свидетельствует о том, что у больных со сниженной ФВ ЛЖ отмечается достоверное увеличение уровня галектина-3 вне зависимости от этиологии ХСН, что позволяет рассматривать его в качестве маркера этой патологии [14]. По результатам настоящего исследования у пациентов со сниженной ФВ ЛЖ и большими объемно-размерными показателями ЛЖ выявлены более высокие концентрации ST-2 и галектина-3. В первой группе увеличение объемно-размерных показателей внутрисердечной гемодинамики соответствовало повышенной концентрации ST-2. Была выявлена прямая корреляционная связь концентрации ST-2 с КСО ЛЖ (r=0,900; p<0,001), КДО ЛЖ (r=0,700; p=0,024), КСР ЛЖ (r=0,700; p=0,024). В то время как, снижение ФВ ЛЖ в данной группе соответствовало повышенной концентрации ST-2 (r=-0,666; p=0,035) и галектина-3 (r=-0,666; p=0,035). Во второй группе увеличение концентрации ST-2 коррелировало с КСО ЛЖ (r=0,498; p=0,005), КСР ЛЖ (r=0,380; p=0,038) и ФВ ЛЖ (r=-0,508; p=0,004), а увеличение концентрации галектина-3 было связано с увеличением КСО ЛЖ (r=0,621; p<0,005), КДО ЛЖ (r=0,407; p=0,025) и КСР ЛЖ (r=0,405; p=0,026). Данная прямая корреляционная связь между увеличением объемно-размерных показателей с повышенной концентрацией биохимических маркеров фиброза и воспаления, а также обратная корреляция между снижением систолической функции левого желудочка и повышением концентрации ST-2 и галектина-3 свидетельствует о прогрессировании ХСН.

Таким образом, повышение концентрации биохимических маркеров фиброза и воспаления миокарда играют важную прогностическую роль в прогнозировании жизнеугрожающих аритмий. Повышение концентрации ST-2 и галектина-3 можно рассматривать в качестве неинвазивных прогностических маркеров ЖТА у пациентов с ишемической кардиомиопатией. Увеличение ST-2 обладает более высокой прогностической значимостью для стратификации риска развития ЖТА у данной категории пациентов. Дальнейший анализ и использование данных о взаимосвязи биохимических маркеров фиброза и воспаления миокарда с показателями внутрисердечной гемодинамики будет способствовать повышению эффективности ранней диагностики ХСН у пациентов с ИКМП.

Ограничения исследования. Исследование носит одноцентровый характер, небольшой объем выборки и ограниченный срок наблюдения, что может в некоторой степени снижать ценность полученных результатов.

Заключение

У пациентов с ИБС и фракцией выброса ЛЖ <35% увеличение концентраций ST-2 >22,48 нг/мл и галектина-3 >10,95 нг/мл является прогностическим маркером ЖТА. Увеличение концентрации ST-2 является независимым предиктором ЖТА у этой категории пациентов.