Взаимосвязь уровня ростового фактора дифференцировки 15 с лабораторными и клинико-функциональными показателями пациентов с ишемической болезнью сердца

Введение

По результатам исследований сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), в частности ишемическая болезнь сердца (ИБС), сохраняют главенствующую позицию среди причин смертности в индустриально развитых странах [1][2]. Атерогенез связан с явлениями субклинического воспаления, иммунологическими проявлениями, стимуляцией прокоагуляционного и фибринолитического процессов, что, безусловно, диктует необходимость дальнейшего поиска лабораторных биомаркеров для оценки риска возникновения, тяжести течения и прогноза заболеваний, ассоциированных с атеросклерозом [2][3].

Одним из активно обсуждаемых сегодня лабораторных показателей является ростовой фактор дифференцировки 15 (growth differentiation factor 15, GDF-15). Данные известного Фремингемского исследования, в котором у 2680 пациентов изучалась роль лабораторных показателей, продемонстрировали, что GDF-15 был маркером, показавшим статистически значимую ассоциативную связь со всеми неблагоприятными сердечно-сосудистыми событиями [2].

Известно, что экспрессия GDF-15 связана с ответом на повреждающие стимулы, такие как перегрузка давлением, метаболический стресс и ишемия тканей. В миокарде GDF-15 участвует в процессах миокардиального ремоделирования и фиброза [2-5].

Широкий ряд научных работ посвящен изучению роли GDF-15 как фактора риска смерти от всех причин [2], а также в зависимости от возраста больного [6], наличия сердечной недостаточности [7], различных форм ИБС [8][9], фибрилляции предсердий [3], легочной и системной артериальной гипертензии [10][11], сахарного диабета и ожирения [12], воспалительных процессов [13], поражения почек [14], онкологических заболеваний с оценкой эффективности противоопухолевой терапии и развитием кардиотоксичности [15] и т.д.

Цель работы — изучение связи уровня GDF-15 с лабораторными и клинико-функциональными показателями пациентов с ИБС.

Материал и методы

Работа представляет собой клиническое наблюдательное исследование. Критерием включения больных было наличие ИБС, подтвержденное анамнезом и/или коронарографией. Критериями невключения были: перенесенные <6 нед. назад инфаркт миокарда либо острое нарушение мозгового кровообращения, любое острое воспалительное заболевание, хроническая болезнь почек ≥III стадии (скорость клубочковой фильтрации <60 мл/мин/1,73 м²), потребность в гемодиализе или перитонеальном диализе, сахарный диабет обоих типов в стадии декомпенсации (уровень гликированного гемоглобина >11% или уровень глюкозы в течение суток ≥11,0 ммоль/л), гипертрофическая или дилатационная кардиомиопатия, онкологические заболевания, заболевания крови и иммунной системы, беременность или период кормления.

В исследование включены 88 человек (55 мужчин и 33 женщины), из них 78 — пациенты с установленным диагнозом ИБС, 10 — здоровые добровольцы (группа контроля). Обе группы были сопоставимы по возрасту и полу.

Проведенное исследование было одобрено этическим комитетом учреждения (протокол № 5 от 19.05.2022). Все пациенты дали добровольное информированное согласие на участие в исследовании.

Всем пациентам с ИБС была выполнена коронароангиография с использованием радиального или трансфеморального доступов в условиях рентгеноперационной на ангиографической установке "General Electric Optima IGS 330".

Эхокардиографическое (ЭхоКГ) исследование проводили с помощью ультразвукового сканера "Samsung Accuvix A30" методом двухмерной ЭхоКГ, допплер-ЭхоКГ в импульсном режиме и режиме непрерывной вол- ны, цветным допплеровским сканированием. Оценивали стандартные структурные параметры желудочков, сократительную и диастолическую функцию левого желудочка (ЛЖ), состоятельность клапанного аппа- рата.

В литературе под термином "мультифокальный атеросклероз" (МФА) понимают гемодинамически значимое атеросклеротическое поражение нескольких магистральных сосудистых бассейнов, таких как брахиоцефальный и бассейн артерий нижних конечностей, а также наличие утолщения комплекса интима-медиа сонных артерий. Известно, что МФА зачастую определяет тяжесть состояния пациентов и дальнейший прогноз [16]. В настоящем исследовании толщина комплекса интима-медиа, наличие и количество атеросклеротических бляшек, степень стеноза сонных артерий исследовались с помощью дуплексного ультразвукового сканирования внечерепных отделов брахиоцефальных артерий.

Для определения уровня GDF-15 и матриксной металлопротеиназы 9 (ММП9) забор венозной крови проводился натощак до проведения коронарографии; кровь в вакуумной пробирке была выдержана при комнатной температуре 30 мин, после центрифугирования в течение 15 мин при 2500 об./мин сыворотку крови аликвотировали для дальнейшего замораживания (при -70^ C). Использовали микропланшетный фотометр Multiskan FC Thermo Fisher Scientific (США), автоматический микропланшетный вошер W600 Sinnowa (Китай), термошейкер для планшетов PST-60HL Biosan (Латвия). Уровень GDF-15 (нг/мл) в сыворотке крови определяли с помощью прямого иммуноферментного анализа с использованием аналитического набора "ELISA Kit for Growth Differentiation Factor 15 (GDF15)" (CloudClone Corp., Китай). Уровень ММП9 (нг/мл) определяли в сыворотке крови прямым иммуноферментным методом с использованием набора для количественного определения "Quantikine Human MMP-9 (total) Immunoassay" (R&D Systems, США) согласно инструкции производителя.

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли с использованием программного обеспечения "Statistica 10.0". Для данных, выраженных в дихотомической шкале, в качестве описательных статистик использовали абсолютные и относительные частоты. Для данных, представленных в порядковой или количественной шкалах, в качестве описательных статистик использовали медиану (Me) и интерквартильный размах (Q25; Q75). Для оценки статистической значимости различий между двумя группами по каким-либо параметрам использовали критерий Манна-Уитни. Для оценки статистической связи между двумя признаками использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена с оценкой его значимости. Достоверными считали различия при р<0,05.

Результаты

Клинико-анамнестическая характеристика пациентов, включенных в исследование, с описанием среднего возраста, наличия сахарного диабета, артериальной гипертензии, стенокардии, значением фракции выброса левого желудочка, функционального класса и стадии сердечной недостаточности, а также наличием инфаркта миокарда в анамнезе, представлена в таблице 1.

Выявлен более высокий уровень GDF-15 в группе пациентов с ИБС в сравнении с группой контроля (p<0,001). В группе больных ИБС медиана уровня GDF-15 составила 4,98 нг/мл [ 3,15; 8,24], в то время как в группе контроля — 1,95 нг/мл [0,01; 2,45] (рисунок 1).

Отмечена ассоциация показателей GDF-15 с возрастом пациентов (r=0,44; p<0,001).

Продемонстрирована обратная корреляционная связь между значениями частоты сердечных сокращений пациентов и уровнем GDF-15 (r=-0,28; p<0,05).

По данным ЭхоКГ выявлена прямая корреляционная связь между толщиной межжелудочковой перегородки (МЖП) и показателем GDF-15 (r=0,33; p<0,05).

При обследовании пациентов, отмечена прямая корреляционная связь между показателем стадии сердечной недостаточности согласно классификации Н. Д. Стражеско — В. Х. Василенко и уровнем GDF-15 (r=0,23; p<0,05).

Выявлена прямая корреляционная связь между уровнем GDF-15 и значениями MMP9 (r=0,24; p<0,05).

Отмечена прямая корреляционная связь между значениями GDF-15 и наличием МФА (r=0,23; p<0,05), а также достоверность различий показателей GDF-15 между группой пациентов с МФА и пациентов с поражением только коронарных артерий (p<0,05). У пациентов с МФА (24,4% пациентов с ИБС) медиана уровня GDF-15 составила 7,11 нг/мл [ 3,43; 13,89], что статистически значимо выше показателей GDF-15 у пациентов без МФА, у которых медиана данного маркера равнялась 3,85 нг/мл [ 2,51; 6,91] (рисунок 2).

Также по данным ультразвукового исследования брахиоцефальных артерий продемонстрирована прямая корреляционная связь между значением GDF-15 и толщиной комплекса интима-медиа сонных артерий (r=0,28; p<0,05).

Среди 78 пациентов с ИБС 18 (23,1%) были госпитализированы для планового проведения операции аортокоронарного шунтирования (АКШ). У данной группы больных отмечена положительная умеренная значимая корреляция между уровнем GDF-15 и количеством коронарных артерий, потребовавших реваскуляризации (r=0,52; p<0,05). При этом медиана уровня GDF-15 у пациентов, перенесших АКШ двух коронарных артерий составила 2,67 нг/мл [ 1,67; 3,67], трех — 3,68 нг/мл [ 3,19; 6,62], четырех — 7,69 нг/мл [ 4,63; 12,59] (рисунок 3).

Обсуждение

Ростовой фактор дифференцировки 15 (growth differentiation factor 15, GDF-15) впервые был описан Bootcov MR, et al. (1997) как макрофагальный ингибиторный цитокин-1 (macrophage-ingibitory cytokine 1, MIC-1) [17], принадлежащий к семейству трансформирующего фактора роста бета (transforming growth factor beta, TGF-β) [18].

В физиологических условиях GDF-15 в наибольшей степени экспрессирован в плаценте, умеренно — в простате, в низкой концентрации — в мозге, толстом кишечнике, желудке, печени, желчном пузыре, поджелудочной железе, мочевом пузыре, почках и эндометрии [7][19]. В условиях стресс-индукции кардиомиоциты, адипоциты, макрофаги, эндотелиальные и гладкомышечные клетки сосудов также способны к экспрессии GDF-15. Цыганкова П. Г. и др. (2018) указывают на то, что TGF-β рецепторы активируются GDF-15 и, тем самым, активируют SMAD-путь: индуцируют апоптоз и ангиогенез, оказывают антипролиферативный и иммуносупрессивный эффекты, а также подавляют хемотаксис в нейтрофилах [19]. Будучи стресс-индуцированным белком, GDF-15 экспрессируется в ответ на различные цитокины и факторы роста, такие как интерлейкин-1β (ИЛ-1β), фактор некроза опухоли альфа (tumor necrosis factor alpha, ФНО-α, ангиотензин II, колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), TGF-β и опухолевый супрессорный белок p53 [18]. Экспрессия GDF-15 усиливается в кардиомиоцитах после ишемии, реперфузии, перегрузки давлением и механического растяжения [9, 18].

Было установлено, что GDF-15 играет существенную роль в патогенезе сердечно-сосудистой патологии [18]. Риск возникновения ССЗ при 4-летнем наблюдении зависел от исходной концентрации GDF-15 в плазме крови и значительно возрастал при его повышении [11]. Более того, содержание GDF-15 в плазме оказалось более точным предиктором риска ССЗ, в т.ч. с летальным исходом, чем другие лабораторные и клинические маркеры [6]. В дальнейшем было показано ухудшение прогноза ССЗ, независимо от причин возникновения, по мере нарастания значений GDF-15 в плазме [20].

Несмотря на многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов, нами не были обнаружены работы, посвященные изучению роли GDF-15 у пациентов с хроническими формами ИБС.

Выявленные нами более высокие концентрации GDF-15 в группах пациентов с хроническими формами ИБС в сравнении с группой контроля (p<0,001), как и наличие прямой зависимости между значениями GDF-15 и количеством коронарных артерий, потребовавших реваскуляризации при проведении АКШ (рисунки 1, 3), согласуется с данными, полученными рядом авторов при изучении больных с острыми формами ИБС (острым коронарном синдромом, инфарктом миокарда [6][8][9][18][20-22]) и фибрилляцией предсердий [23]. Кривошеева Е. Н. и др. (2021) у пациентов с фибрилляцией предсердий продемонстрировали связь уровня GDF-15 с распространенностью атеросклеротического процесса с более высокими значениями маркера среди пациентов с 3-сосудистым поражением коронарного русла в сравнении с изолированными стенозами коронарных артерий [23].

Традиционно GDF-15, наравне с Эотаксином-1 (C-C motif chemokine ligand 11, CCL11) и адгезивной молекулой JAM-A (Junctional Adhesion Molecule-А), относят к классу так называемых "белков старости" [11][24][25]. В настоящем исследовании у пациентов с ИБС обнаружена ассоциация уровня GDF-15 с возрастом пациентов (r=0,44; p<0,001). В работе Гизатулиной Т. П. и др. (2020) при обследовании пациентов с неклапанной фибрилляцией предсердий наиболее значимым и независимым предиктором уровня GDF-15 оказался именно возраст [24]. Имеются литературные данные, свидетельствующие о диагностической значимости GDF-15 для выявления митохондриальной дисфункции как одного из признаков старения, связанного с генезом различных возрастных изменений и патологических состояний [19].

В настоящем исследовании была обнаружена прямая корреляционная связь между толщиной межжелудочковой перегородки (МЖП) как показателем гипертрофии ЛЖ и уровнем GDF-15 (r=0,33; p<0,05) в крови. Гипертрофия ЛЖ является доказанным фактором риска неблагоприятных исходов как в общей популяции, так и среди больных с ССЗ [3][7][24-26]. По данным Stahrenberg R, et al, повышение уровня GDF-15 коррелировало с ЭхоКГ показателями диастолической дисфункции ЛЖ, индексом объема левого предсердия и индексом массы миокарда ЛЖ [27]. Гизатулиной Т. П. и др. (2020) при изучении связи уровня GDF-15 со структурным ремоделированием ЛЖ было выявлено повышение уровня данного маркера у пациентов с эксцентрической гипертрофией ЛЖ [24]. Схожие результаты получены в исследовании PIVUS (2009), в котором была обнаружена прямая корреляционная связь между уровнем GDF-15 и выраженностью процессов ремоделирования миокарда и гипертрофии ЛЖ [6]. Однако Kempf T, et al. [28] отмечают антигипертрофическое и антиремоделирующее действия GDF-15. Аналогичным образом в работе Сабирзяновой А. А. и др. (2020) отмечены более высокие показатели концентрации GDF-15 у пациентов без гипертрофии МЖП [21]. Также было обнаружено, что GDF-15 подавляет вызванную норэпинефрином гипертрофию миокарда за счет подавления трансактивации рецептора EGF после стимуляции норэпинефрином. Вероятно, описываемая двойственность роли GDF-15 в ремоделировании сердца обусловлена как его антигипертрофическим эффектом при посредничестве Smad2/3-пути, так и возможным прогипертрофическим — при активации SMAD1-пути [18]. Тема на данный момент остается открытой для обсуждения и требует проведения дальнейших исследований.

Продолжая описание процессов ремоделирования сердца, необходимо отметить выявленную у больных ИБС прямую корреляционную связь между уровнем GDF-15 и значениями MMP9 (r=0,24; p<0,05). По данным Kou H, et al. (2018), у пациентов, страдающих артериальной гипертензией, с гипертрофией ЛЖ, были обнаружены более высокие значения циркулирующих GDF-15, ИЛ-6 и MMP9, чем у пациентов без гипертрофии и здоровых лиц контрольной группы (р<0,001). Кроме того, GDF-15 положительно коррелировал с уровнями ИЛ-6 и MMP9 в плазме крови [29]. В работе американских исследователей Nair N и Gongora EВ (2018), у пациентов с дилатационной кардиомиопатией также выявлена прямая корреляционная связь MMP9 с GDF-15 [30].

Продемонстрированная в настоящей работе (рисунок 2) прямая корреляционная связь между наличием МФА и уровнем GDF-15 (r=0,23; p<0,05), а также статистически значимо бóльшие значения данного биомаркера у пациентов с МФА в сравнении с пациентами с поражением только коронарных артерий, согласуется с результатами, полученными Федоткиной Ю. А. и др. (2022), которые показали связь уровня GDF-15 с вероятностью развития прогноз-определяющих событий в течение года наблюдения у больных с атеросклеротическим поражением 2-3 сосудистых бассейнов [16].

В последние годы предметом для активного обсуждения является изучение роли GDF-15 при хронической сердечной недостаточности (ХСН). Необходимо отметить большой спектр исследований, в которых оценивали влияние данного биологического маркера в связи с другими биохимическими показателями, сократительной способностью ЛЖ и параметрами диастолической дисфункции, функциональным классом и стадией ХСН, эффективностью проводимой лекарственной и ресинхронизирующей терапии, развитием будущих сердечно-сосудистых событий, риском госпитализации по поводу декомпенсации ХСН, вероятностью наступления летальных исходов [6, 7, 14, 18, 21, 24-26, 31]. По данным Драпкиной О. M. и др. (2014) выявлена прямая корреляционная связь уровня GDF-15 со стадией ХСН по классификации Н. Д. Стражеско — В. Х. Василенко в группах ХСН с сохраненной и сниженной фракцией выброса ЛЖ, что в свою очередь, согласуется с результатами, полученными в представленном исследовании у больных с ИБС [31].

Заключение

Несмотря на значительное количество научных данных о процессе атерогенеза, механизмы, способствующие его развитию и прогрессированию, продолжают оставаться предметом активных дискуссий. Именно поэтому поиск новых биологических маркеров стратификации риска для пациентов с ИБС актуален и сегодня. Возможности современных технологий позволяют не только находить и изучать роль новых лабораторных параметров, но и совершенствовать терапевтические подходы к данной категории пациентов. Неоспоримым преимуществом GDF-15 является его стабильность в динамике и легкость внедрения в практику. Проведенное исследование по изучению связи уровня данного биохимического показателя с лабораторным и клинико-функциональным статусом пациентов с ИБС демонстрирует роль GDF-15 как потенциального биомаркера ассоциированных с возрастом атеросклеротических изменений сосудистого русла, выраженности гипертрофии миокарда и тяжести сердечной недостаточности, что может создать перспективы в поиске новых мишеней в лечении ССЗ.

Отношения и деятельность. Источник финансирования: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-25-20053, https://rscf.ru/project/22-25-20053.