Пилотный проект по изучению тропонина I в представительной выборке одного из регионовучастников исследования ЭССЕ-РФ: распределение в популяции и ассоциации с факторами риска

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) до настоящего времени остаются главной причиной высокой смертности во всем мире [1][2], хотя смертность от этих заболеваний в развитых странах и в России за последние десятилетия заметно снизилась [2]. Известно, что в основе большинства ССЗ лежит атеросклероз. В настоящее время считается установленным, что так называемые факторы риска (ФР) способствуют возникновению и прогрессированию ССЗ, являясь неотъемлемой частью патогенеза атеросклероза [3].

Основным достижением клинической эпидемиологии является предложение многофакторной теории развития ССЗ и применение многофакторных моделей оценки риска. Первая многофакторная прогностическая модель была разработана на основе результатов Фремингемского исследования (Framingham Heart Study), которое не просто стало основой, но явилось колыбелью множества современных концепций прогноза ССЗ [4]. В настоящее время известно достаточно много таких прогностических моделей, которые, однако, не лишены некоторых недостатков. Во-первых, оказалось, что традиционные ФР ССЗ (например, артериальная гипертония (АГ), гиперхолестеринемия или курение) не полностью объясняют вариации сердечнососудистого риска (ССР). Значительная часть людей, у которых возникают ССЗ, имеют мало ФР или вообще не имеют их [5].

Во-вторых, классические ФР не предсказывают так называемый остаточный риск, который не устраняется при эффективном снижении уровня холестерина (ХС) липипротеинов низкой плотности (ЛНП), например, при терапии статинами [6], что побуждает исследователей искать новые факторы, которые позволили бы прогнозировать остаточный риск [7].

Следует также иметь в виду, что прогностические модели не универсальны, поскольку большинство из них основаны на данных, полученных на населении одной этнической группы или страны и, следовательно, не могут дать точного прогноза для других этнических групп и других стран. Сами авторы шкалы риска, разработанной на основе Фремингемской когорты, предупреждали, что экстраполировать эти результаты на другие популяции следует с осторожностью [4]. В 2003г группой экспертов Европейского и других научных обществ кардиологов была представлена шкала SCORE (Systematic Coronary Risk Evaluation), разработанная на основе данных европейских исследований [8]. В настоящее время эта модель риска является основной для стран европейского региона, включая Россию. Однако и эта модель не свободна от недостатков, поэтому ее авторы рекомендуют разработку собственных, более точных, моделей оценки ССР.

Последнее десятилетие характеризуется определенными достижениями в области генетических и молекулярных исследований, которые показали новые возможности для выявления новых биомаркеров.

Сердечные тропонины (cTn) являются наиболее успешными кардиоспецифическими биомаркерами в кардиологии. Их внедрение в клиническую практику значительно улучшило дифференциальную диагностику острой боли в груди, и привело к включению cTn в обязательный перечень показателей для “Универсального определения инфаркта миокарда (ИМ)” [9].

Сегодня новые технологии позволяют получить точное измерение низких концентраций циркулирующих тропонинов, которые могут напрямую отражать различные патофизиологические процессы, включая некроз кардиомиоцитов и их апоптоз [10].

Возможность применения высокочувствительных методов определения низких концентраций cTn в популяции и у бессимптомных лиц позволила высказать гипотезу о том, что cTn T и I (cTnT и cTnI) можно включить в алгоритм для стратификации ССР в общей популяции с использованием значений в пределах нормального диапазона, т.е. между нижним пределом обнаружения и 99-м процентилем [11].

Высокочувствительный сТnI (hsТnI), в частности, продемонстрировал не только свои диагностические и прогностические способности при острых поражениях миокарда, но и связь с сердечно-сосудистыми событиями в ряде проспективных исследований. По мнению большинства исследователей, этот биомаркер может рассматриваться в качестве компонента оценки ССР, способного уточнить его уровень и стать одним из элементов персонализированной медицины [12].

В России до настоящего времени популяционный анализ cTnI и его ассоциаций с ФР и ССЗ не проводился, что и определило цель исследования — оценить распределение cTnI в выборке населения Вологодского региона, изучить его ассоциации с ФР и сравнить с европейской шкалой риска SCORE.

Материал и методы

Исследование базируется на данных наблюдательного исследования ЭССЕ-РФ (Эпидемиология сердечно-сосудистых заболеваний и их факторов риска в различных регионах Российской Федерации) [13]. В рамках данного проекта были получены биообразцы для определения показателей, включенных в анализ. Исследование было одобрено Независимым этическим комитетом Государственного Научно-Исследовательского Центра профилактической медицины (в настоящее время Национальный Медицинский Исследовательский Центр терапии и профилактической медицины, НМИЦ ТПМ) Минздрава России. Каждый участник исследования подписал информированное согласие, включая разрешение на использование биообразцов для целей научных исследований.

В исследовании ЭССЕ-РФ использовалась систематическая стратифицированная многоступенчатая случайная выборка, сформированная по территориальному принципу на базе лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ). Более подробно протокол представлен ранее [13]. Краткое описание: 1 шаг. Случайный отбор ЛПУ — поликлиники; 2 шаг. В каждом ЛПУ случайно отбирались врачебные участки; 3 шаг. На каждом участке случайно отбирали домохозяйство, из которого приглашали подходящего по возрасту и полу потенциального участника обследования.

Всего обследовано 1627 человек обоего пола. В анализ включен 1591 человек в возрасте 25-64 лет, 35 человек оказались за пределами возрастной группы, у одного не был измерен уровень cTnI.

Обследование включало:

I. Опрос по стандартной анкете, содержащей информацию о социально-демографических данных (пол, возраст, образование), статусе курения (курит, не курит, бросил курить) и анамнезе заболеваний.

II. Физикальные исследования. Антропометрические измерения: рост, вес, окружность талии (ОТ), расчет индекса массы тела (ИМТ). Артериальное давление (АД) и частоту пульса измеряли дважды на правой руке в положении сидя автоматическим тонометром OMRON. В анализ включали среднее из двух измерений.

III. Биохимические показатели. Пробоподготовку, т.е. получение сыворотки и плазмы крови проводили в ЛПУ региона сразу после забора крови по стандартной методике. Образцы сыворотки и плазмы крови (далее биообразцы) замораживали после аликвотирования при температуре -25^○ С в пробирках типа эппендорф по 500- 1000 мкл. Из региона, не более чем через 2 нед., образцы доставляли в Биобанк НМИЦ ТПМ на сухом льду при температуре -50^○ С. Хранились образцы при температуре-70^○ С [14]. В сыворотке крови определяли уровни общего ХС (ОХС), ХС ЛНП, ХС липопротеинов высокой плотности (ЛВП), триглицеридов (ТГ), С-реактивного белка высокочувствительным методом (вчСРБ) мозгового натрийуретического пептида (Brain natriuretic peptide, BNP), мочевой кислоты (МК), креатинина с расчетом скорости клубочковой фильтрации (CКФ), определенной по формуле CKD-EPI (Chronic Kydney disease — Epidemiology Collaboratin). СКФ определялся по формуле [15]: СКФ (мл/мин/1,73 м²) = a (креатинин/b)с × 0,993Возраст, где значение константы а для мужчин равно 141, для женщин — 144; значение константы b для мужчин равно 0,9, для женщин — 0,7; константы с для мужчин с уровнем креатинина ≤0,7 мг/дл равно -0,411, с уровнем креатинина >0,7 мг/дл равно -1,209, для женщин, имеющих уровень креатинина ≤0,7 мг/дл, равно -0,329, с уровнем креатинина >0,7 мг/дл равно -1,209.

IV. Дополнительно из биообразцов, хранящихся в биобанке НМИЦ ТПМ с 2013-2014гг, в конце 2020г были определены концентрации сТnI и липопротеина(a) (Лп(а)). Уровень cTnI измеряли с ноября по декабрь 2020г в образцах сыворотки крови, хранимых при -70○ С, с помощью иммунохемилюминисцентного анализа с микрочастицами, используя реактивы Architect Stat High Sensitive Troponin I (Abbott) на автоматизированном анализаторе Architect i2000SR (Abbott, США). Нижний предел детекции (LoD) составил 1,1 пг/мл; диапазон концентраций 0-50000 пг/мл).

Все обследованные анализировались в зависимости от уровня образования: ниже среднего, среднее, выше среднего; оценивалось влияние места жительства: город, село; определялся статус курения: никогда не курил, бросил, курит сейчас. Ожирение определялось как ИМТ ≥30 кг/м², и абдоминальное ожирение: ОТ ≥102 см для мужчин и ≥88 см женщин. АГ диагностировалась при уровне систолического АД (САД) ≥140 мм рт.ст. и/или диастолического АД (ДАД) ≥90 мм рт.ст. или если больной получает антигипертензивные препараты (АГП). Наличие заболевания регистрировалось при положительном ответе на вопрос “Говорил ли Вам врач, что у Вас имеются следующие заболевания?”.

Перечень биомаркеров и критерии их оценки представлены в таблице 1.

Статистический анализ данных. При обработке результатов использовали пакет статистических программ SPSS v. 20, и среду статистического анализа R 3.6.1 с открытым исходным кодом. Для непрерывных показателей вычисляли коэффициент непараметрической асимметрии Пирсона, т.е. разность между выборочным средним и медианой, нормированная на стандартное отклонение [16]. Если значение коэффициента непараметрической асимметрии для унимодального непрерывного параметра было <0,2, то распределение считали незначительно отклоняющимся от нормального, и параметр описывали средним (M) и стандартным отклонением (SD). Если эти условия нарушались, то распределение параметра считали отклоняющимся от нормального, и для параметра приводились медиана (Me) и интерквартильный размах (Q25; Q75). Качественные показатели описаны относительными частотами (%). Оценка различий между двумя независимыми выборками для непрерывных параметров проводилась c использованием критерия Манна-Уитни, для дискретных — с помощью точного двустороннего критерия Фишера.

Для оценки ассоциации уровня сТnI с ФР использовали линейную регрессию вида log сТnI = b • Фактор + b₀. В такой модели exp(b) отражает, во сколько раз изменяется уровень сТnI при увеличении фактора на единицу. Поправку на пол и возраст осуществляли добавлением в модель возраста, как непрерывной переменной, а также переменной взаимодействия “пол • возраст”. Если гипотеза о равенстве нулю углового коэффициента b отвергалась, то регрессионная модель считалась статистически значимой. После установления статистической значимости регрессионных моделей log сТnI = b • Возраст + b0 у мужчин и женщин стандартными методами на основе построения t-статистики проверяли гипотезу о равенстве угловых коэффициентов b, что позволило выявить различную скорость увеличения уровня сТnI у мужчин и женщин в зависимости от возраста. Значимость различий для всех проверяемых гипотез устанавливали на уровне р<0,05.

Результаты

Всего в анализ включили 1591 человека 25-64 лет, из которых 47% — мужчины. На старте исследования средний возраст участников составил 45 лет, в среднем мужчины были на год моложе женщин. Курил каждый пятый из выборки, половина никогда не курили. Как и ожидалось, курящих мужчин было в два раза больше, чем курящих женщин (30 vs 15%, соответственно). У мужчин выше средние уровни ряда ФР по сравнению с женщинами, за исключением уровня СКФ. В частности, у них значимо больше ОТ, а также выше уровни САД, ХС ЛНП, ТГ, cTnI, МК и ниже уровни ХС ЛВП. У мужчин статистически значимо чаще имел место ИМ в анамнезе. ИМТ был одинаков у обоих полов, наличие сахарного диабета (СД), острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК), ишемической болезни сердца (ИБС) в анамнезе также не ассоциировано с полом, как и уровень ОХС, вчСРБ, Лп(а).

На рисунке 1 представлено распределение cTnI в изучаемой выборке в сравнении с распределением, полученным в крупнейшем европейском исследовании BiomarCaRE [12]. Распределение асимметрично, резко сдвинуто вправо: преобладают низкие уровни cTnI, но также встречаются экстремально высокие значения. В связи с асимметричностью в анализ включался логарифм (log) cTnI.

Рисунок 2 демонстрирует положительные ассоциации log cTnI с возрастом как у мужчин (p<0,0001), так и у женщин (p<0,0001). При этом регрессионные модели зависимости уровня cTnI от возраста у мужчин и женщин статистически значимо различаются (p<0,0001). В возрасте 25 лет уровень cTnI у мужчин выше, чем у женщин. Однако с возрастом cTnI у женщин растет быстрее — на 5,9% в год, тогда так у мужчин — только на 2,6%. Полученные модели демонстрируют, что различие в уровне cTnI у мужчин и женщин исчезает лишь к 72 годам.

Медиана cTnI в выборке составила 1,5 пг/мл с интерквартильным размахом [ 0,80-2,50 ] (таблица 2). Обращает на себя внимание высокий уровень 99-го процентиля cTnI у мужчин, в возрасте 45-54 лет (55,3 пг/мл); при этом 99-й процентиль по всей выборке у мужчин составил 47,7 пг/мл, у женщин — 13,3 пг/мл.

В таблице 3 представлен анализ связи сТnI с ФР и наличием хронических заболеваний. Выявлен повышенный уровень cТnI у лиц, проживающих в сельской местности и имеющих низкий образовательный уровень. Отмечены значимые положительные ассоциации с ожирением, а также повышенными значениями ОХС, ТГ и SCORE. Между тем, связи cТnI с уровнем ХС ЛВП и наличием СД были характерны только для женщин, а с ИМ — только для мужчин.

В то же время нельзя исключить влияние других факторов на полученные связи. Для оценки ассоциации уровня cТnI с ФР и биомаркерами с поправкой на другие показатели проведена линейная регрессия на log cТnI. Значения в столбце exp(β) таблицы 4 показывают, во сколько раз увеличивается cТnI при наличии ФР. Согласно данным однофакторного анализа, значимыми оказались 17 ассоциаций, 11 осталось после поправки на пол и возраст, и только 5 — в многофакторной модели: возраст, ожирение (ИМТ ≥30 кг/м²), АГ, повышенные уровни ХС ЛНП, и BNP (таблица 4).

Анализ ассоциаций со шкалой SCORE проводили в категориях риска SCORE и группах риска по уровню cТnI, полученных в европейской когорте [12] на выборке 35-64 лет без ИМ и ОНМК анамнезе на момент включения в исследование (n=1120).

Из 125 мужчин, отнесенных к категории низкого риска по шкале SCORE, выявлено 8 человек с умеренным и высоким риском по уровню cTnI (таблица 5). Из 217 мужчин с умеренным риском по SCORE пятеро были отнесены к категории высокого риска по уровню cTnI. В целом, из 50 мужчин, отнесенных к категории среднего или высокого риска по уровню cTnI, 13 человек не попали в соответствующую группу по шкале SCORE.

Из 372 женщин, отнесенных по шкале SCORE к категории низкого риска, выявили 11 человек, имеющих умеренный и высокий риск по уровню cТnI. Среди 240 женщин из категории умеренного риска по шкале SCORE наблюдали 8 человек, имеющих высокий риск по уровню cТnI. В целом, из 52 женщин, отнесенных к категории среднего или высокого риска по уровню cTnI, 19 не попали в соответствующую группу по уровню SCORE. В итоге, 25% мужчин и 37% женщин с повышенным уровнем cТnI имели недостаточно высокий риск по шкале SCORE. Таким образом, очевидно, что SCORE недостаточно точно классифицирует лиц с высоким и умеренным уровнем cТnI.

Обсуждение

Настоящее исследование является первым в РФ анализом уровня ТnI, осуществленным на выборке населения одного из регионов РФ, участников исследования ЭССЕ-РФ, поэтому, прежде всего, интересны популяционные характеристики ТnI.

Распределение cТnI в популяции выборки населения Вологодской области сдвинуто в сторону низких значений, что характерно для этого показателя в большинстве Европейских исследований cТnI [12].

В целом медиана уровня cТnI в российской выборке оказалась ниже, чем в европейской когорте. В то же время, диагностический порог, представляющий 99-й процентиль распределения cТnI, представленный в нашей выборке, составил у мужчин 47,7 пг/мл и женшин 13,23 пг/мл, за счет высоких значений (>99 процентиля) сТnI у мужчин, каждый из которых, как было установлено, имел в анамнезе хотя бы одно из заболеваний (ИМ, ИБС или АГ). Это и обусловило столь существенные различия в уровнях 99-го процентиля сТnI по сравнению с данными других исследований. Действительно, в исследовании ARIC (Atherosclerosis Risk In Communities) 99-й процентиль у мужчин составил 34,2 пг/мл, у женщин — 15,6 пг/мл [17]. Аналогично диагностическая граница 99-го процентиля в исследовании HUNT (The Nord-Trøndelag Health Study) составила 36 пг/мл у мужчин и 15,0 пг/мл у женщин [18]. Глубокий аналитический обзор, посвященный влиянию пола на референсные значения cТnI, подтвердил существенно более низкие уровни этого показателя у женщин. Авторы обсудили некоторые известные механизмы, лежащие в основе этих различий, в частности, защитную роль эстрогенов. Их способность нейтрализовать активные формы кислорода может препятствовать повреждения кардиомиоцитов [19]. Вместе с тем, данных для подтверждения этого тезиса, пока недостаточно, поскольку в исследованиях, изучавших ИМ или острый коронарный синдром, женщины, как правило, представлены меньше (30-40%). В то же время, более высокий уровень cТn у мужчин может объясняться тем, что масса миокарда левого желудочка у них больше, чем у женщин [20][21].

Важно отметить увеличение концентраций cТnI у лиц обоего пола с возрастом, что также характерно для всех исследований. Так, Welsh P, et al. (2019) сравнивая cTnI и cТnТ, выявили увеличение с возрастом обеих форм cТn [22]. На наш взгляд, наиболее важными являются особенности возрастно-половой диссоциации, полученные в настоящем исследовании. В молодом возрасте концентрация cТnI у женщин значительно ниже, чем у мужчин и только к 72 годам уровни показателя начинают выравниваться. Возможно, что женщины в фертильном возрасте защищены эстрогенами, препятствующими повышению концентрации как cTnI, так и других факторов. Можно предположить, что это свидетельство начальных субклинических изменений в миокарде мужчин или наличие других факторов. Вероятно, можно рассматривать высокий уровень cТnI у наших мужчин как особенность, которую следует учитывать при диспансеризации и профилактических осмотрах; в этом случае лица с повышенным уровнем cТnI должны будут направляться на более углубленное исследование. Нельзя забывать и о том, что уровень cТnI повышается с возрастом, и его увеличение в старших возрастных группах вполне может быть следствием недиагностированной ИБС [21].

cTnI ассоциируется практически со всеми традиционными ФР [22], что было отмечено и в представленных результатах. Однако в многофакторном анализе положительная связь cTnI сохранилась только с пятью факторами, включая возраст и пол. Кроме четкой ассоциации с уровнем ХС ЛНП были обнаружены связи между уровнем cТnI и ожирением, повышенным АГ и повышенной концентрацией BNP. Аналогичные закономерности выявлены и в исследовании HUNT [18].

Выраженных ассоциаций cТnI с курением в настоящем исследовании выявить не удалось. По этому вопросу среди исследователей нет единого мнения. Данные о наличии обратной связи между cTnI и курением, о которой сообщают Welsh P, et al, согласуются с результатами исследования HUNT. В то же время в исследовании ARIC продемонстрировано отсутствие значимых ассоциаций между cТnI и статусом курения [18].

К принципиально важным результатам следует отнести выявленный в исследовании факт, что, согласно полученной классификации cTnI по европейским критериям в зависимости от стандартных критериев риска по SCORE, точность определения риска по SCORE была недостаточна и часть выборки должна быть реклассифицирована.

В чем сила и новизна исследования? Во-первых, впервые получены характеристики сTnI в выборке трудоспособного населения российского региона, которые выявили выраженные возрастно-половые особенности распределения этого биомаркера, позволяющие предполагать, что более высокие уровни cТnI в мужской когорте в молодом возрасте могут быть следствием начальных поражений миокарда, что, в свою очередь, может быть одной из причиной высокой смертности среди этой группы российского населения. Во-вторых, показаны независимые ассоциации между сTnI изучаемыми ФР и также сердечно-сосудистыми событиями.

В чем слабые стороны и ограничения? Основное ограничение — недостаточный объем выборки, однако, несмотря на это, удалось получить значимые ассоциации между сTnI, полом и возрастом, которые позволяют предположить наличие раннего доклинического поражения миокарда у мужчин уже в молодом возрасте; именно это может служить доказательством полезности этого биомаркера в оценке ССР для российского населения. На наш взгляд, ограничения все же позволяют считать результаты достоверными и востребованными, в т.ч. для целей обоснования проведения полномасштабного исследования по изучению роли сTnI в стратификации риска в российской популяции.

Заключение

Распределение cTnI в выборке российского региона из исследования ЭССЕ-РФ резко сдвинуто влево, медиана составила 1,5 пг/мл. Выявлены более высокие уровни cTnI у молодых мужчин по сравнению со сверстницами. Найдены значимые связи cТnI с ожирением (ИМТ), АГ, повышенными уровнями ХС ЛНП и BNP. В то же время SCORE недостаточно точно классифицирует лиц с высоким и умеренным уровнем cТnI, что требует их реклассификации.