Роль биомаркеров обмена коллагена и системного воспаления в ремоделировании миокарда у пациентов со стабильной хронической ишемической болезнью сердца и обструктивным апноэ сна

Введение

Среди всех заболеваний в Российской Федерации, ведущих к высокой смертности, лидирующее положение занимает ишемическая болезнь сердца (ИБС), ее вклад в структуру смертности составляет 52,6% [1]. Исследования показали, что у пациентов с обструктивным апноэ сна (ОАС) сердечно-сосудистая заболеваемость и смертность выше по сравнению с общей популяцией [2], именно поэтому эта группа пациентов в последнее десятилетие привлекает особое внимание медицинского сообщества. В ряде перекрестных исследований сообщалось о связи ОАС с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), в частности ИБС [3]. Эпидемиологические исследования установили эти ассоциации, однако патогенетические механизмы, объясняющие связь между ОАС и ССЗ остаются до конца не известными, в связи с чем, активно продолжаются экспериментальные и клинические исследования, которые, возможно, представят полные данные о механизмах, лежащих в основе осложнений ОАС.

Предполагается, что гипоксия, которая развивается вследствие сужения или коллапса верхних дыхательных путей, имеет первостепенное значение для реализации патофизиологических механизмов развития осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы при ОАС за счет симпатической активации, окислительного стресса и системного воспаления [4].

ОАС связано с мультисистемным поражением органов-мишеней вследствие микро- и макрососудистых изменений, приводящих к каротидному и коронарному атеросклерозу, повышенной жесткости артерий, повреждению сетчатки, микроальбуминурии и ремоделированию сердца. Последнее включает гипертрофию левого желудочка (ЛЖ), а также диастолическую и систолическую дисфункцию сердца [5].

Кроме того, активация симпатической нервной системы при ОАС способствует сужению периферических сосудов, и вызывает повышение артериального давления и частоты сердечных сокращений. Системная гипертензия также может способствовать гипертрофии сердца, диастолической дисфункции и потенциально привести к сердечной недостаточности [6]. Кроме того, повышенное отрицательное внутригрудное давление, вызванное окклюзией дыхательных путей и, как следствие, повышенным дыхательным усилием, создает дополнительную механическую нагрузку на сердце, что приводит к прогрессированию сердечного ремоделирования [7].

Воспалительные процессы играют важную роль в патофизиологии сердечно-сосудистой системы, в то же время маркеры воспаления (цитокины, хемокины), связанные с сердечно-сосудистым риском, повышены и у пациентов с ОАС. В связи с этим прилагаются усилия по выяснению причинно-следственных связей между ОАС и воспалительными процессами. Хроническая перемежающаяся гипоксия и фрагментация сна усиливают хроническую воспалительную реакцию, таким образом, хроническое стимулирование иммунной системы может играть существенную роль в патогенезе ОАС [8]. При воспалении стимулируется продукция цитокинов и хемокинов, в частности моноцитарного хемоаттрактантного белка-1 (MCP-1) [9].

При воспалении нарушается баланс между матриксными металлопротеиназами (ММП) и их ингибиторами. Следует отметить, что гипотеза дополнительного участия маркеров фиброза, в частности ММП, в патогенетических механизмах и возможного использования их как маркеров хронической преходящей гипоксии, представляется новым и актуальным направлением [10].

Результаты исследований на культурах клеток человека и животных показали, что экспрессия, секреция и активность ММП индуцируются в условиях гипоксии [11], что позволяет предположить потенциальную роль ММП в развитии фиброза миокарда у пациентов с ОАС. Дисрегуляция функционирования ММП-9 сопряжена с развитием многих патологических состояний, в т.ч. ССЗ [12][13]. Ингибирование протеолитической активности ММП осуществляется за счет связывания специфического тканевого ингибитора ММП-1 (ТИМП-1) с активным доменом ММП-9. Баланс между ММП-9 и ТИМП-1 определяет фактическую активность фермента и контролирует деградацию внеклеточного матрикса [13][14]. Установлено, что уровень ТИМП-1 четко связан с тяжестью ОАС и не зависит от возраста, пола, индекса массы тела или сопутствующих ССЗ и цереброваскулярных заболеваний [15].

Цель исследования — изучить взаимосвязь биомаркеров фиброза миокарда и системного воспаления с ремоделированием ЛЖ у пациентов со стабильной ИБС и ОАС.

Материал и методы

В одномоментное когортное исследование, проведенное на базе областной клинической больницы святителя Иоасафа (г. Белгород) и городской поликлиники № 18 (г. Воронеж) с мая 2021 по июнь 2023гг включено 195 пациентов со стабильной ИБС. Средний возраст пациентов составил 63,4±3,7 года, из них 155 (79,5%) мужчин и 40 (20,5%) женщин. Контрольную группу составили 36 пациентов, сопоставимых по возрасту и полу, без клинически выраженных ССЗ.

Критерии включения: 1) стабильная стенокардия функционального класса 1-2; 2) подписанное информированное согласие на участие в исследовании. Критерии невключения: 1) возраст <50 лет; 2) хроническая сердечная недостаточность III-IV функционального класса по NYHA (New-York Heart Association); 3) инфаркт миокарда, инсульт в анамнезе; 4) острые воспалительные заболевания или обострение хронических воспалительных заболеваний в предыдущие 6 мес.; 5) тяжелые поражения печени, почек; 6) онкозаболевания в анамнезе.

Диагноз ИБС установлен в соответствии с рекомендациями 2020г [16]. ОАС диагностировали в соответствии с рекомендациями [17], уровень тяжести ОАС оценивали по частоте возникновения респираторных событий: легкая степень ≥5, но <15 событий в час; умеренная ≥15, но <30 событий в час; тяжелая ≥30 событий в час. Синдром ОАС диагностирован, если ОАС сопровождается симптомами дневной сонливости, которая обычно определяется с использованием шкалы сонливости Эпворта (ESS) с порогом в 10 баллов (максимум 24).

Забор крови проводили в утренние часы из локтевой вены. Определение концентрации в плазме крови ММП-9, ТИМП-1, MCP-1 проводили методом иммуноферментного анализа на спектрофотометре BioRad xMark со спектральным диапазоном длины волны 200-1000 нм, шагом установки длины волны 1 нм, диапазоном измерений 0-4 ед. оптической плотности, с использованием высокочувствительных наборов — матриксная металлопротеиназа-9 (MMP-9, Human ELH-MMP9-1 (ELISA Kit, RayBiotech Inc., Китай), ELH-TIMP1-1 (ELISA Kit, RayBiotech Inc., Китай) (TIMP-1), моноцитарный хемотаксический фактор-1 ProcartaPlex Human MCP-1 SIMPLEX (ELISA Kit, Affymetrix (eBioscience), США). Размораживание плазмы проводилось однократно непосредственно перед исследованием.

Общий анализ крови был выполнен по стандартной методике с оценкой лейкоцитарной формулы, количества тромбоцитов. Рассчитывали индексы: NLR (количественное соотношение нейтрофилов и лимфоцитов): NLR=N/L; PLR — соотношение абсолютного количества тромбоцитов (P) и лимфоцитов (L), по формуле PLR=P/L.

Эхокардиографию проводили на сканерах Vivid-7 (Израиль) и MyLab 70 (Италия) по стандартному протоколу. Исследование проводили в положении больного лежа на левом боку в стандартных позициях с оценкой размерных, объемных и скоростных показателей ЛЖ.

Диагностика стабильной ИБС проводилась с помощью нагрузочной электрокардиографии (ЭКГ). Диагностическим ЭКГ-признаком ишемии является горизонтальная или косонисходящая депрессия сегмента ST ≥0,1 мВ продолжительностью, по крайней мере, 0,06-0,08 сек от точки в одном или более ЭКГ-отведении и появление типичной стенокардии умеренной и высокой интенсивности.

Статистический анализ результатов проводили с использованием программного обеспечения STATISTICA 2016. Оценивали нормальность распределения непрерывных данных с использованием критерия Шапиро-Уилка. Непрерывные переменные с нормальным распределением представлены как среднее значение (M) ± стандартное отклонение (SD). Для их сравнения применяли независимый выборочный T-критерий Непрерывные переменные, распределение которых отличается от нормального, представлены в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха [Q25; Q75]. Для их сравнения использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни. Категориальные переменные указаны как количество случаев (n) с частотой в %. Значение p<0,05 считалось порогом статистической значимости.

Результаты

Все включенные в исследование пациенты были разделены на 2 группы в зависимости от наличия ОАС. Первую группу составили 63 пациента с ИБС без ОАС, вторую — 132 пациента с ИБС и ОАС. Основные анамнестические данные и проводимая фармакотерапия представлены в таблице 1. Пациенты группы 2 (ИБС при наличии ОАС) имели более высокие показатели индекса массы тела (Δ13,3%, р<0,05) и частоты сердечных сокращений (Δ10,0%, р<0,05), чаще страдали сахарным диабетом 2 типа (Δ27,2%, р<0,01), артериальной гипертонией (Δ20,6%, р<0,01) и фибрилляцией предсердий (Δ13,1%, р<0,05) по сравнению с пациентами с ИБС без ОАС.

Мы проверили гипотезу о том, что дисбаланс между уровнями ММП-9 и ТИМП-1 связан с тяжестью ОАС. Для этого группу 2 разделили на три подгруппы в зависимости от тяжести ОАС легкая степень — 52 чел., средняя — 44 чел., тяжелая — 36 чел. Показатели системного воспаления и фиброза миокарда в изучаемых группах больных представлены в таблице 2. Установлено отсутствие достоверной разницы по показателям системного воспаления (МСР-1, индекс NLR, PLR) и фиброза миокарда (ММП-9, ТИМП-1, ММП-9/ТИМП-1) между группой пациентов с ИБС и подгруппой ИБС при наличии ОАС легкой степени. В то же время, в подгруппе средней тяжести ОАС уровень МСР-1 был выше на 22,9% (р<0,01), NLR на 14,3% (р<0,05), PLR на 22,1% (р<0,01), ММП-9 на 21,1% (р<0,01), ТИМП-1 на 7,9% (р<0,05) по сравнению с пациентами с легкой степенью ОАС. В подгруппе тяжелой степени ОАС показатели МСР-1 были выше на 17,9% (р<0,01), NLR на 27,6% (р<0,01), PLR на 22,4% (р<0,01), ММП-9 на 12,9% (р<0,05) по сравнению с показателями пациентов из подгруппы средней тяжести. При оценке соотношения ММП-9/ТИМП-1 статистически значимых различий между контрольной группой, пациентами ИБС без ОАС и ИБС с легкой степенью ОАС не выявлено, в то время как при средней тяжести ОАС соотношение ММП-9/ТИМП-1 выше на 14,0% (р<0,05) по сравнению с легкой степенью, и на 12,2% (р<0,05) при тяжелой степени по сравнению со средней степенью тяжести ОАС.

Результаты анализа структуры и геометрии ЛЖ представлены в таблице 3. Установлено, что нормальную геометрию ЛЖ пациенты с ИБС и при коморбидности ИБС с легкой формой ОАС имели с одинаковой частотой. В подгруппах пациентов ИБС со средней и тяжелой степенью ОАС лиц с нормальной геометрией ЛЖ не было. Концентрическое ремоделирование ЛЖ у пациентов со средней тяжестью ОАС на 40,9% встречалось чаще по сравнению с легкой ОАС (р<0,001), а при тяжелой степени — на 39,0% чаще, чем при средней степени тяжести ОАС у лиц с ИБС (р<0,01). Концентрическая гипертрофия ЛЖ на 17,6% встречалась чаще у пациентов со средней степенью тяжести, чем при легкой (р<0,01), а при тяжелой степени — на 61,8% чаще, чем при средней степени тяжести (р<0,001). Эксцентрическая гипертрофия ЛЖ встречалась чаще на 83,0% у пациентов со средней степенью тяжести, чем при легкой (р<0,001), а при тяжелой степени — на 39,5% чаще, чем при средней степени тяжести (р<0,01). Таким образом, среди пациентов со стабильной ИБС (74,6%) и пациентов с ИБС с легкой степенью ОАС (75%) преобладали лица с концентрическим типом ремоделирования миокарда ЛЖ, при средней степени тяжести ОАС концентрический тип имели 54,6% лиц, и 45,4% — эксцентрический тип ремоделирования ЛЖ. У пациентов с ИБС с тяжелой формой ОАС эксцентрический тип ремоделирования ЛЖ имели 75% лиц, в то время как концентрический — всего 25%.

Обсуждение

На сегодняшний день патофизиологические механизмы, связывающие ОАС и ССЗ, остаются не до конца изученными. Одним из звеньев, связывающим эти состояния, является системное воспаление, поскольку провоспалительные цитокины вовлечены в регуляцию сна.

Nadeem R, et al. (2013), изучив стандартизированные средние различия (standardized mean difference, SMD), составившие для высокочувствительного С-реактивного белка 1,77, для фактора некроза опухоли α (TNF-α) — 1,03, для интерлейкина-6 (IL-6) — 2,16, для IL-8 — 4,22, подтвердили предположение о том, что ОАС является провоспалительным состоянием [18]. Одним из наиболее значимых хемокинов, активирующих моноциты и другие иммунные клетки, активно участвующие в воспалении, является MCP-1. В литературе нет однозначного мнения о связи между ОАС и уровнями MCP-1 в крови, в частности, в то время как некоторые исследования показали высокие уровни MCP-1 в сыворотке/плазме крови у пациентов с ОАС по сравнению с контрольной группой [19], другие исследования, напротив, не смогли подтвердить такую закономерность [20] или представили противоположные результаты [21]. В метаанализе Imani MM, et al. (2022) [22], который включал одиннадцать исследований, уровни MCP-1 в сыворотке/плазме крови у пациентов с ОАС были выше, чем в контрольной группе (SMD=0,81; p=0,0007), а также у лиц с тяжелым ОАС по сравнению с пациентами с легким и средней тяжести ОАС (SMD=0,42; p<0,0001) [22].

В нашей предыдущей работе было установлено, что у пациентов со стабильной ИБС и ОАС выраженность системного воспаления выше, что отражается в более высоких индексах нейтрофилы/лимфоциты, моноциты/лимфоциты, тромбоциты/лимфоциты и тромбоциты×нейтрофилы/лимфоциты [23], однако не был представлен анализ в зависимости от степени тяжести ОАС. В настоящем исследовании продемонстрировано отсутствие достоверных различий по показателям системного воспаления (МСР-1, индексы NLR, PLR) между группой пациентов с ИБС и ИБС с легкой степенью ОАС и установлен более высокий уровень МСР-1, индексов NLR, PLR при ОАС средней и тяжелой степени.

Таким образом, при хронической перемежающейся гипоксии и фрагментации сна происходит активация системной воспалительной реакции; следовательно, хронически стимулируемая иммунная система может играть существенную роль в патогенезе ОАС.

Значимым элементом воспалительного процесса является дисрегуляция белков внеклеточного матрикса. Воспалительный стресс индуцирует выработку протеолитических ферментов (т.е. протеиназ) внутриклеточно. Протеиназы в первую очередь расщепляют коллаген, ламинин и эластин. Имеются убедительные доказательства того, что уровни ММП-9 и ТИМП-1 повышены у пациентов с ОАС, системной гипертензией, инфарктом миокарда и хронической ИБС [24][25]. Любой дисбаланс между синтезом и деградацией коллагена может привести к его аномальному дополнительному отложению в различных тканях. В проведенном нами исследовании установлен сопоставимый уровень ММП-9 и ТИМП-1, а также их соотношения в сыворотке крови у пациентов со стабильной ИБС и ИБС с легким ОАС (p>0,05). Содержание ММП-9 (р<0,01), ТИМП-1 (р<0,05) и соотношение ММП-9/ТИМП-1 были достоверно выше в подгруппе с ОАС средней тяжести по сравнению с легкой степенью ОАС (р<0,05). Самые высокие значения ММП-9 установлены у пациентов с тяжелым течением ОАС. В то же время выявлено отсутствие достоверных различий в содержании в сыворотке крови ТИМП-1 между подгруппой средней тяжести и тяжелого течения ОАС. При этом максимально выраженный дисбаланс между синтезом и деградацией коллагена (ММП-9/ТИМП-1) имели пациенты с тяжелым течением ОАС. Таким образом, у пациентов с ИБС, имеющих ОАС средней и тяжелой степени, обнаружены более высокие, значения МСР-1, NLR, PLR, ММП-9 по сравнению с пациентами без ОАС и с легкой степенью ОАС, что свидетельствует о существенном дисбалансе между процессами синтеза и деградации коллагена у этих больных.

Ремоделирование — это непрерывный, процесс, который приводит к увеличению жесткости стенок крупных кровеносных сосудов и миокарда, что, в конечном итоге, увеличивает риск системной артериальной гипертензии и сердечной недостаточности, соответственно [26]. Несмотря на имеющиеся доказательства взаимосвязи между ССЗ и нарушениями дыхания во сне, данные о вкладе степени тяжести ОАС в патогенетические механизмы усугубления ИБС до конца не изучены и носят противоречивый характер. Так, результаты исследования Sleep Heart Health Study подтверждают наличие взаимосвязи между ОАС и гипертрофией ЛЖ в зависимости от индекса апноэ-гипопноэ (ИАГ), степени десатурации кислорода во время сна [27]. В то же время, в работе Yamagushi T, et al. связи ИАГ и гипертрофии ЛЖ обнаружено не было [28]. В настоящем исследовании установлено, что чем тяжелее нарушения ОАС, тем больше пациентов имели эксцентрическую гипертрофию ЛЖ.

С внедрением эхокардиографии в широкую клиническую практику стало возможным изучение процесса структурно-функциональной перестройки миокарда при ССЗ. Исследования, посвященные ремоделированию миокарда при артериальной гипертензии, ИБС, хронической сердечной недостаточности установили, что изменения камер сердца — не только адаптивный процесс, но и независимый фактор риска развития сердечно-сосудистых осложнений [7]. Однако в работах, посвященных особенностям ремоделирования миокарда у больных ИБС, изучение нарушения структуры и геометрии ЛЖ при коморбидности с ОАС в зависимости от степени тяжести ОАС проводилось редко.

Заключение

У больных стабильной ИБС установлено, что чем тяжелее ОАС, тем более выражено системное воспаление (МСР-1, NLR, PLR) и в большем проценте случаев имеет место эксцентрическая гипертрофия ЛЖ, что возможно связано с выраженным дисбалансом маркеров фиброза миокарда (высокой концентрацией ММП-9, при почти неизмененном уровне ТИМП-1).

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.